机械设计单元设计——螺旋千斤顶

1、机械设计单元设计螺旋千斤顶一、题目：设计螺旋千斤顶题目：设计螺旋千斤顶原始数据：项目设 计 方 案12345678910最大起重量F (kN)20253035404550556065最大升距H (mm)150160170180190200210220230240工作量：(1) 装配图一张，螺杆、螺母、托杯、手柄、底座零件图各一张；(2) 编写设计计算说明书一份 (a) (b) 我的设计数据： 最大起重量 F= KN 最大起升高度 H= mm2、 设计计算书计 算 与 说 明结 果（1） 螺杆的设计计算选用梯形螺纹，螺杆材料选用35钢1.确定螺纹直径 螺杆工作时，同时受到压力和转矩的作用。因此它

2、的计算可近似按螺栓联接的计算公式求得螺纹小径，即 mm许用应力 由手册， ，=取则 选梯形螺纹 Tr28X5螺纹大径 =28mm ,D=d+0.5=28+0.5=28.5螺纹中径 =28-2.5=25.5mm螺纹小径 =28-5.5=22.5mm>21mm,满足要求。=28-5=23mm螺距 P=5mm螺纹根部厚度 =0.634P=0.6334X5=3.17mm螺纹工作高度 h=0.5P=0.5X5=2.5mm较核螺杆强度：螺纹力矩 T=螺纹升角 查手册P74表1-10 ，钢与铸铁的滑动摩擦系数（无润滑剂)，0.18按第四强度理论较核，压扭组合校核 =28mm=25.5mm=22.5mm

3、 P=5mm =3.17mm h=2.5mm D=28.5mm =23mm计 算 与 说 明结 果=75N/mm²满足要求。 2.自锁性验算 图1-1 螺杆受力图自锁条件 其中 故，可用，且，可靠3.螺杆结构（见图1-2）螺杆上端直径=（1.71.9)d=(1.71.9)X28=47.653.2mm取 =50mm手柄孔径 式中：则 取 ，取18mm退刀槽直径 取 退刀槽宽度 b=1.5P=1.5X5=7.5mm 满足螺杆强度要求。 =50mm18mm b=7.5mm计 算 与 说 明结 果螺杆膨大部分长度=(1.41.6)d=(1.41.6)X28=39.244.8mm 取=44mm

4、,取螺杆长度4.稳定性计算 细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力，螺杆可能失稳，为此按下式演算螺杆的稳定性。式中，为螺杆的临界压力。弹性模量 (9P2).取。由 ,为固定支承，见1P121,=2（一端固定，一端自由），螺杆可以稳定工作。 图1-2螺杆简图=44mm 计 算 与 说 明结 果（二）螺母的设计计算螺母的材料选用HT3001. 确定螺纹旋合圈数Z依1P120式（619），根据耐磨性旋合圈数Z，即 由1P120表6.5，查取p=15N/mm²（滑动速度<2.4m/min)螺母实际圈数取,则螺母旋合长度 校核螺母的高径比,查1P120,兼做支承的螺母，不能满足要求。故要重新

5、确定螺母的高度。取，则,取 紧定螺钉直径取为 10mm 2. 校核螺母的螺牙强度（1） 剪切强度(1P120表6.21）式中：螺母螺纹大径 D=29mm 查表=40N/mm²故满足要求。（2） 弯曲强度式中h=2.5mm查1P121表6.6故满足要求。 =40N/mm²，满足剪切强度 满足弯曲强度要求计 算 与 说 明结 果3.螺母其它结构尺寸螺母外径D=（1.61.8）X29=46.452.2mm 取=50mm（1.31.4）=（1.31.4）X50=6570mm取70mm螺母凸缘厚度取，结果见图1-3 图1-3 螺母简图 4. 螺母外径和凸缘强度的计算及螺母悬置部分拉扭

6、组合校核（1）式中：螺母的许用拉应力 螺母材料的许用弯曲应力，见1P121表6.6，=4555N/mm² ，安全。（2） 凸缘与底座接触部分的挤压强度计算螺母材料许用挤压应力=50mm70mm =4555N/mm² 故安全计 算 与 说 明结 果 ，安全 螺母上固定螺钉用的孔，可查9P61表5-8。（3） 凸缘根部的弯曲强度计算 ，故安全（三） 托杯的设计计算1. 验算接触面间的压力强度：螺旋千斤顶起重时，因托杯底与螺杆接触面间相对滑动，所以要验算接触面间的压力强度，其验算式为： 直径 ，取直径 ，取则 P=18N/mm²（托杯材料Q235）,P<P，故安全

7、可用。2.托杯的外口径 取图1-4 托杯简图故安全故安全P=14.08N/mm²P=18N/mm² P<P，故安全可用。计 算 与 说 明结 果（四）手柄的设计计算1. 选材：手柄的材料选取Q2352. 手柄长度 1） 作用于手柄上的力矩，从而可得K 为搬动手柄的臂力，起取值为K=150250N，取K=200N2）螺纹力矩 3）摩擦力矩 (p=C)(非跑和或新轴端）（，C为常数）（跑和或旧轴端） （托杯与螺杆端面摩擦系数，查手册=0.07）4）手柄长度取5） 手柄的实际长度取L=350mm,工作时加套筒3.手柄直径按弯曲强度设计则 对于Q235手柄， K=200N L=350mm计 算 与 说 明结 果取 图1-5 手柄图（五）底座的设计计算 底座材料选用铸铁HT150，铸铁壁厚，底座外形制成1：5的锥度，其主要结构尺寸如下： H=50mm 高度 取 直径 取 直径 取 按挤压强度计算直径 取（千斤顶下面是混凝土或木材） 取 H=50mm 计 算 与 说 明结 果 图1-6 底座（6） 千斤顶的效率计算可满足自锁条件的要求。 3