螺旋千斤顶设计表格

1、文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.千斤顶一般由底座 1，螺杆4、螺母 5、托杯 10，手柄 7 等零件所组成（见图1 1）。螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。设计的数据是：最大起重量F=10KN 和最大提升高度H=200 mm。螺旋千斤顶的设计步骤如下：计算项目计算及说明计算结果1.螺杆的设计螺纹有矩形、梯形与锯齿形，千斤顶常用的是梯形螺纹。牙形角 =30 o 的与计算梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角=30 o，梯形螺纹的内单线梯形螺纹1.1 螺杆螺纹外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按GB/T5796.1 螺杆材料： 45 钢类型

2、的选择2005 的规定。千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。=2.01.2 选取螺杆因此选用的螺杆螺纹是牙形角=30o的单线梯形螺纹。p=18MPa的材料螺杆材料常用Q235、 Q275、40、 45、 55 等。1.3 确定螺杆在此选用的是45 钢。直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出 d2 后，按标准选取相应公称直径d、螺距 t 及其它尺寸。计算过程：滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力p，使其小于材料的许用压力p 。F(KN): 作用域螺杆的轴向力A( mm2) 螺纹承压面积d2 （ mm ）螺纹的中径h（ mm ）螺纹的高度P（ mm ）螺纹的螺距H（ mm ）螺母的

3、高度由于Hd2FP，所以有；d 2h p对于等腰梯形螺纹， h0.5PF，有 d 2 0.8， p一般取 1.23.5,所以此处取 2.5因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动，所以螺杆材料为钢螺母材料为铸铜，由查表可知，许用压力p 取为 18MPa 。计算项目计算及说明计算结果1.4 自锁验算螺杆螺纹中径 d21000013mm ，根据螺杆尺寸：0.8P=4mm2.0 18螺母尺寸：求得的此螺纹中径，查表GB/T5796.2 2005和表符合自锁条件- 1 - 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下

4、载支持.GB/T5796.3 2005 有：公称直径 d 24mm，螺距 P 4mm，螺杆小径d115.5mm ， 螺 母 大 径 D24.5mm ， 螺 母 小 径D116mm ，螺母高度 Hd22.0 1836mm ，旋合圈数 uH369(圈)10（圈）。P4自锁条件是 v式中：为螺纹中径处升角；v 为当量摩擦角（当量摩擦角 v=arctanv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°）。f :当量摩擦系数；f ：摩擦系数；：牙侧角，/ 215。摩 擦 系 数 f 由 查 表 可 知 ， f0.11 0.17 ， 取f =0.1。所以有4.055.91，符合自锁条件。计

5、算项目计算及说明计算结果- 2 - 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.1.5 结构（见图螺杆上端用于支承托杯10 并在其中插装手柄7，因 1.5P=6.0mm1 2）此需要加大直径。手柄孔径dk 的大小根据手柄直径dp 决定， dk dp 十 0.5mm 。由后面的计算可知手柄的直径d p =15mm ，所以 dk15 0.515.5mm。为了便于切制螺纹， 螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的 直 径d4 应 比 螺 杆 小 径d1 约 小 0.20.5mm 。d 4 d10.4 15.1mm 。

6、退刀槽的宽度可取为1.5P=6.0mm 。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于 d1 的圆柱体。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出， 在螺杆下端必须安置钢制挡圈 (GB/T895-1985) D 44mm, H 4mm ，挡圈用紧定螺钉 (GB/T65-2000) M 6 10 固定在螺杆端部。计算项目计算及说明计算结果- 3 - 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.1.6 螺杆强度计算对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的 ，符合强度强度。强度计算方法参阅教材公式(6.23)

7、，其中扭矩ca) d2 ，式中计算的条件。T F tan(为螺纹中径处升角，2为当量摩擦角。对受力较大的螺杆应根据第四强度理论交合螺杆强度：F（ N ）螺杆所受的轴向压；A （ mm2 ）：螺杆螺纹的危险截面面积188.69,； WT （ mm3 ）：螺杆螺纹段的抗扭截面系数731.17 ； d1 （ mm ） 螺 杆 螺 纹 小 径 ； T（ N ? mm ）； (MPa) ：螺杆材料的许用应力，由前面可知螺杆的材料是45 号钢，查表得其屈服强度s352MPa ，所以其许用应力 s，由于千3 5斤顶的载荷是稳定的，许用应力取最大值有s3523117MPa 。3计算：TF tan(d21000

8、0 tan(4.05 5.91 )18)2215804.15N ? mm则有ca(F)23(T)22808.68 1401.764.89MPaAWTca64.89MPa117MPa ，符合强度计算的条件。计算项目计算及说明计算结果1.7稳定性计细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为不必进行稳定性校核算此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。F cr / F 2.5 4 。2.螺母设计与螺杆的临界载荷 F cr 与柔度 s 有关， s= l/i， 为螺杆的螺母材料：计算长度系数，与螺杆的端部结构有关，l 为举起重物后托杯ZCuAl10Fe32.1选取螺母底面到螺母中部的高度，可近似取l H+5

9、P+(1.41.6)d ，d12/4，材料i 为螺杆危险截面的惯性半径， 若危险截面面积 A=- 4 - 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.则 iId1(I为螺杆危险截面的轴惯性矩)，当螺杆的A4柔度 s 86 时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。弹性模量， E210GPa ;I（ mm4）：螺杆危险截面的惯性半径为 i=3.88mm 。该千斤顶一螺母座位支承时，作不完全固定支承， 另一端有径向和轴向约束，为固定支承， 所以端部职称情况是一端固定，一端不完全固定。因此0.70 。

10、lh(2.0)d1 0.5H200 31 18249mm ；0.7024944.8686 ，所以不必进行稳定性s3.88校核。螺母材料除要有足够的强度外， 还要求在于螺杆的材料的配合时摩擦因数小和耐磨，可用ZCuAl10Fe3 。计算项目计算及说明计算结果2.2 确定螺螺母高度H =d2，螺纹工作圈数uH，考虑退母高度 H 及螺P纹工作圈数 u刀槽的影响，实际螺纹圈数u = u+1.5(u 应圆整 )。考虑到螺纹圈数 u 越多，载荷分布越不均，故u 不宜大于 10，2.3 校核螺纹否则应改选螺母材料或加大d。螺母高度由下式计算： H =牙强度u t。Hd22.0936mm，uH369(圈)，实

11、际螺纹圈数P4u 'u1.591.510.5圈，实际螺母高度10()H 'u' P10440mm 。一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。螺母的其它尺寸见图1 3。必要时还应对螺母外径 D3 进行强度验算。如图有：螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，股只需校核螺母的螺纹牙强度。假设螺母每圈螺纹所承受的平均压力为F ，并作用u再螺纹中径为直径的圆周上，则螺纹牙危险截面的剪切强- 5 - 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.度条件为F ，螺

12、纹牙危险截面的弯曲强度Dbu条件为6Flb 。式中： b（ mm ）：螺纹牙根Db 2 u部的厚度，对于梯形螺纹b0.65P 0.65 4 2.6mm;l(mm): 弯曲力臂， lDD 224.5 1823.25mm ；2 （ MPa ） 螺 母 材 料 的 许 用 切 应 力 ， 螺 母 材 料 为ZCuAl10Fe3 ，计算项目计算及说明计算结果- 6 - 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.（ MPa ） 螺 母 材 料 的 许 用 切 应 力 ， 螺 母 材 料 为 ，符合剪切强ZCuA

13、l10Fe3 ，查表可知： 30 MPa ； 度条件。b （ MPa）：螺母材料的许用弯曲应力，查表可知： b 60MPa 。b ，符合弯曲强度条件。计算：F100005.55 Mpa ，符Dbu3.1424.52.69合剪切强度条件；6Fl6100003.25 b Db 2u3.1424.541.6MPa2.62 9，符合弯曲强度条件。计算项目计算及说明计算结果2.4 螺母与底螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用H 8紧定螺钉： M 6 10r7托杯材料： Q235- 7 - 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.座孔配合3. 托杯的设计与计算文档来源

14、为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.或 H 8 等配合。为了安装简便，需在螺母下端（图1 3） 托杯： p=235MPan 7p p ， 满足强度和底座孔上端（图1 7）做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图1 1），紧定螺钉直径条件。常根据举重量选取，一般为612mm。紧定螺钉选择的是（GB/T71 1985） M 610.托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235 钢模锻制成，其结构尺寸见图1 4。为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。 为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。当螺杆转动时，

15、托杯和重物都不作相对转动。因此在起重时， 托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损， 一方面需要润滑， 另一方面还需要验算接触面间的压力强度。pFD112 ) p(D1224如图计算各尺寸：厚度10mm；p 为许用压强，取托杯和螺杆材料p 中较小的一个，螺杆的许用压强大于托杯，故取p=235MPa ；所以进行强度计算有：满足强度条件。计算项目计算及说明计算结果- 8 - 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑4.手柄设计常用 Q235 和 Q215。该千斤顶采用的是Q215。与计算板动手柄的力矩： K

16、· L p =T1+T2 ，则 Lp T1T2 式4.1手柄材料中： K 加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，K4.2手柄长度约为 150 250N ，工作时间较长时为100 150N 。取Lp250N 。1T 螺旋副间的摩擦阻力矩。2托杯与轴端支承面的摩擦力矩。T计算项目计算及说明4.3 手柄直径D123D113f c FdT2=(。22)pD12D113T2=D123D113f cF(22)=D12D113( 43.2319.230.11000022 )16369 .23N ?mm43.219.23.欢迎下载支持.手柄材料： Q215计算结果手柄计算长度L p 是螺杆中心到人手

17、施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长度还应加D上 13 +（ 50150）mm。手柄实际长度不应超过千斤顶，2使用时可在手柄上另加套管。手柄的实际长度是把手柄看成一个悬臂梁， 按弯曲强度确定手柄直径 dp，其强度条件为- 9 - 文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.计算项目4.4 结构计算项目5. 底座 设计文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.计算及说明计算结果 =125Mpa 。TFF F螺钉： M5 3530.1d h当环尺寸： D=23mm ，T= T1 T2 =15804.65+16369.23=321

18、73.88Nmm厚 H=5mm 。式中： F手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为 Q235 时， F=125Mpa 。计算：3T332173.88d pmm0.1F13.70.1 125所以手柄的直径d p15mm 。手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环（图1 6），并用螺钉或铆合固定。因为手柄的精度要求不高，如图计算选用的螺钉为（ GB/T65-2000 ） M 535, 而挡环尺寸为D=23mm ，厚H=5mm 。计算及说明计算结果底座S=15mm材料常用铸铁（ HT150 及 HT200 ）（图 1 7），为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成1 10 的斜度