螺旋千斤顶设计大作业

螺旋千斤顶设计任务书

学生姓名陈嵩专业年级10级车辆工程

设计题目：设计螺旋千斤顶

设计条件：

1、最大起重量产=40kN；

2、最大升距H=190mm。

设计工作量：

1、绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表:

2、编写设计计算:说明书一份。

指导教师签名：2012年月

螺旋千斤顶

设计计算说明书

院系工程技术学院

专业年级2010级车辆工程

设计者陈嵩____________

指导教师李华英____________

成绩___________________

2012年12月13日

目录

1.螺杆的设计与计算...............................................2

1.1螺杆螺纹类型的选择..........................................2

1.2选取螺杆材料................................................2

1.3确定螺杆直径................................................2

1.4自锁验算....................................................3

1.5结构........................................................3

1.6螺杆强度校核................................................5

1.7螺杆的稳定性计算............................................6

2.螺母设计与计算.................................................7

2.1选取螺母材料................................................7

2.2确定螺母高度H?及螺纹工作圈数u................................7

2.3校核螺纹牙强度..............................................8

2.4结构要求....................................................9

3.托杯的设计与计算................................................9

4.手柄设计与计算.................................................11

4.1手柄材料.....................................................11

4.2手柄长度Lp.....................................................11

4.3手柄直径dp.....................................................12

4.4结构.........................................................12

5.底座设计.......................................................13

设计与说明结果

1螺杆的设计与计算螺纹：梯形螺

纹

1.1螺杆螺纹类型的选择

螺杆材料：45

螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。

钢

螺纹选用梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角a=30"，梯形螺

d=40mm

纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按GB/T5796.I—2005的

P=7inni

规定。D=41mm

1.2选取螺杆材料di=32mm

螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。Di=33mm

选择45钢。d2=36.5inm

1.3确定螺杆直径D2=36.5mm

根据教材式（5-42）得dk=28mm

对于梯形螺纹，h=O.5P,贝ij<U=31.5mm

对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力分布比较均匀，螺l.5P=IO.5mm

纹工作圈数不宜过多，故取0=1.2〜2.5,此处取。=1.2。Di3=70mni

1.5d=60mm

因为千斤顶的螺杆和螺母的相对滑动速度为低速，查表5-12,取

H+H?=246m

[p]=18MPa«

m

故

挡圈：

由课程设计手册，查标准GR/T5796?-?005与GR/T57963-2005,得

GB/T891B50

公称直径d=40mm

螺钉：GB/T68

螺距P=7mm

M6X16

内螺纹大径D=41mm

T=113140.4

外螺纹小径di=32mm

Nmm

内螺纹小径D|=33mm

螺母材料：

内外螺纹中径d2=D2=36.5mm

ZCuSnlOPl

1.4自锁验算

u?=8

对传力螺旋传动来说，一般应确保自锁性要求，以避免事故。螺旋副的

H?=56mm

自锁条件为

配合：空

式中：材为螺纹升角：以为当量摩擦角：为螺旋副的当量摩擦系数，ri

紧定螺钉：

/为摩擦系数，仅为牙侧角。

GB/T71M6

根据材料和滑动速度查表5-12,取了=0.09,对于牙型角a=30°的

X25

等腰梯形螺纹，其牙侧角/（=15。，则托杯材料：

Q235钢

因为勿=3.49°<^,-1°=4.32°，所以自锁性可以保证。

杯底厚度：

1.5结构1.3Z>=13mm

螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7,因此需要加大直径。沟纹宽度：

手柄孔径dk的大小根据手柄直径dp决定,dk妾dp十0.5mm,由后计算可知1.55=15mm

dp=27mm,所以取dk=28mm。沟纹深度：

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应比螺托杯高度：

杆小径di约小0.2~0.5mm,MXd4=d)-0.5=31.5mm<,退刀槽的宽度可取为1.5p070mm

为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于山的圆柱体。挡圈；

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/T892B32

(GB/T89I-1986),挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。螺钉：GB/T67

M6X16

挡圈与托杯

间隙：3mm

手柄材料：

Q235钢

挡圈：

GB/T891B35

螺钉：

GB/T68M6X

16

底座材料：

HT200

5i

l-JKJS

・■杆

5一餐用

6-策定螺钉

7一手柄

…打

ITU

12一里图

如图1-2,则有

退刀槽宽度1.5P=10.5mm

DH=(1.7-1.9)d=68-76mm,取Dn=70mm

(1.4-1,6)d=56-64mm,取1.5d即60mm

H+H?=19O+56=246mm(H?为后面计算得)

螺钉外径0.25d=10inm

挡圈外径d+(6〜10)=46〜50mm

根据GB/T891J986,选取挡圈GB/T89IB50,

公称直径D=50mm,H=5min

根据GB/T68-2OOO,选取螺钉GB/T68M6X16,

螺纹规格仁M6,公称长度/=16mm

1.6螺杆强度校核

对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。其强度条件为

其中扭矩〃

式中：次嬴丽做酬%广?同战季擦角。

因为45钢的屈服强度区=350MPa,取安全系数S=4,故：

则

满足强度条件。

1.7稳定性计算

细K•的螺杆丁作时受到较大的轴向压力可能失格，为此应按稳定性条件

验算螺杆的稳定性。

式中：S“为螺杆稳定性的计算安全系数；S,为螺杆稳定性安

全系数，对于传导螺旋兀=2.5~4.0；分为螺杆的临界载荷，No

螺杆的临界载荷£.r与柔度儿，有关

式中：〃为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关：/为举起重物后

托杯底面到螺母中部的高度，可近似取/=〃+5〃+(1.4~1.60：1为螺杆

危险截面的惯性半径，若危险截面面积4=血：/4,则

i=月若(I为螺杆危险截面的轴惯性矩)

当螺杆的柔度4<40时，可以不必进行稳定性校核。

螺杆一端固定，一端自由，则长度系数〃=2.00

/=[190+5x7+(1.4-L6)x40]mm=281-289勿〃〃，取/=285〃〃〃

贝力

所以需要进行稳定性校核。

临界载荷《，可按欧拉公式计算，即

5

式中：E为螺杆材料的拉压弹性模量，E=2.06X10MP（7O

所以有

所以，满足稳定性条件。

2螺母的设计与计算

2.1选取螺母材料

螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造，

其内孔浇注青铜或巴氏合金。

这里选用螺母材料为ZCuSnIOPIo

2.2确定螺母高度H?及螺纹工作圈数u

螺母高度"'=阿？=1.2x36.5〃〃〃=43.8〃〃〃

考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布越不均，故u不宜大于10,否则应

改选螺母材料或加大d。螺纹工作圈数

考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数u?=u+L5（u?应圆整）。

所以，u?=u+1.5=6.26+1.5=7.76

圆整得，u?=8

螺母高度H?=u?P=8X7mm=56mm

2.3校核螺纹牙强度

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1一3。

螺纹牙危险截面的剪切强度条件为

螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为

式中：b为螺纹压根部的厚度，mm,对于矩形螺纹，对于梯形螺纹，

b=0.65P,P为螺纹螺距：

D-D

/为弯曲力臂，mn,/=------?-；

2

H为螺母材料的许用切应力，MPa；

尻]为螺母材料的许用弯曲应力，MPa。

因为螺母材料为青铜，查表知其上]=30〜40MPa,[<rJ=40-60MPa,取

H=35MPa,b〃]=50MPa。

带入校核公式：

满足强度条件。

2.4结构

螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用超或超等配

rl〃7

合，这里选择则配合。

7-7

为了安装简便，需在螺母下端（图1—3）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

直径常根据举重量选取，一般为672mm。选用紧定螺钉GB"71M6X2

50

3托杯的设计与计算

托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，此处选

用Q235钢。托杯的结构尺寸见图1一4。

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。

由图1—4可得：

托杯厚度£>=8-12mm,lRt>=1Omm

杯底厚度为1.35=13〃7m

沟纹宽度1.55=15"〃〃

沟纹深度5/2=5〃〃"

托林高度（1.5~1.8）"=60-12mm,取托杯高度为70mm

挡圈选用GB/T892B32,其公称直径D=32mm,H=5mm；挡圈用GB/T67

M6X16的开槽盘头螺钉固定.

当螺杆转动时，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。

式中：［p］为许用压强，应取托杯与螺

杆材料㈤的小者。

查表得，Q235钢的许用压强［p］为

225MPa,45钢的许用压强［p］为570MPa,

故用托杯材料来进行压力强度校核，即取

［p］=225MPao

根据图1-4,相关尺寸为

所以

满足接触面的压力强度要求。

为保证托杯可以转动，螺杆顶端的挡圈与托杯底部留有间隙，间隙值为

3~4mm,因承受力不大，故取值为3mm。

4手柄的设计与计算

4.1手柄材料

常用Q235和Q215。这里选用Q235钢。

4.2手柄长度Lp

板动手柄的力矩：K-AP=TI+72则

式中：K为加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150〜250N,

工作时间较长时为HX)〜150N。

7,为螺旋副间的摩擦阻力矩，