1、1机械设计作业设计计算说明书题目：设计螺旋千斤顶 系别：机械设计制造及其自动化班号： 学号： 姓名： 2目 录1 设计题目-32 螺母、螺杆选材-33 耐磨性计算-34 螺杆强度校核-35 螺纹牙强度校核-46 螺纹副自锁条件校核-57 螺杆稳定性校核-58 螺母外径及凸缘设计- -69 手柄设计-610 底座设计- -711 其余各部分尺寸及参数- -712 参考资料- -831、设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：起重量 F=39.5KN，最大起重高度 H=190mm。2、螺杆、螺母选材本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用 45#钢，调质处理。查参
2、考文献1得 s=355MPa, b=600MPa。由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜 ZCuAl10Fe3。托盘和底座均采用铸铁材料。3、耐磨性计算查参考文献2得p=1825MPa。人力驱动p值可增大 20%，则p=21.630 MPa。取p=25MPa。按耐磨性条件选择螺纹中径 ，选用梯形螺纹。由参考文2献1查得 ，取 =2.0。5.21由耐磨性条件公式：20.8Fdp式中 螺纹中径，mm;2F螺旋的轴向载荷， N； H螺母旋合高度，mm;引入系数， =H/ ;2p材料的许用压强，MPa;代入数值后有 d223.702mm
3、。查参考文献1，试取公称直径 d=40mm，螺距 p=6mm，中径 d2=33mm，小径 d1=29mm，内螺纹大径 D4=37mm。4、螺杆强度校核千斤顶螺杆危险截面受轴向力 F 和扭转力矩 T1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩 T1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为：)6(3)4(121d式中 螺杆螺纹的小径(mm)；1d4螺杆材料的许用应力(MPa);F螺杆所受的轴向载荷 (N)；T1 螺杆所受转矩(Nmm), 。2)tan(1dFT由参考文献1查得钢对青铜的当量摩擦因数 =0.080.10,取 =0.09。代ff入数据计算得到： =0.09=5.14 ； =1*6 *
4、33=3.31由 得 =117361.58Nmm，代入公式2)tan(1dFT1T得 =73.37MPa。查表可得， 得31216)4(d =35，取 ，显然符合条件。=71118=955、螺母螺纹牙强度校核因为螺母材料强度低于螺杆 ，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。查参考文献1得螺母材料的许用切应力,取 =35MPa；许用弯曲应力 b=4060MPa, 取 bMPa403=50MPa。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：Z4DF式中 F轴向载荷(N)；D4螺母螺纹大径(mm);Z螺纹旋合圈数，Z 取 10；b螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹 b=0.65p
5、。代入数据计算：=8.72MPa即螺母满足剪切强度要求。螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为：324bbDzFl式中 l弯曲力臂， =4-12 =5.55其它参数同上。代入数据计算：b=36.88 b即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。6、螺纹副自锁条件校核由螺纹副自锁条件： 又： =0.09=5.1427 =1633=3.3123得到： 满足自锁条件。7、螺杆的稳定性校核千斤顶的最大上升高度 H=190mm，则螺杆的最大工作长度L=190+H 螺母/2+h1+l 退刀槽式中 螺母高度(mm)， =60mm;螺 母H螺 母H=5660mm，取 =56mm；1h1h螺杆与手柄座相接处尺寸，查手册知， =7.
6、5mm。退 刀 槽l 退 刀 槽l假设手柄直径为 d1=30mm,由尺寸经验公式 h1=(1.82)d1=5460mm 取h1=56mm,则：L=190+30+56+7.5=283.5mm则螺杆的柔度： 14dLi式中 长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，则可取=2；d1螺纹小径，d 1=29mm。i螺杆危险截面的惯性半径(mm), ,其中 A 为危险截面41dIi的面积(mm 2)。代入数据计算：=4*2*283.529 =78.2对于 45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷 Fc 为：6213401.cdF代入数据计算：= 3401+0.00013*78.2*294 =125050
7、.3那么，由压杆稳定条件 =125050.339500=3.172.5故螺杆满足稳定性要求。8、螺母外径及凸缘设计根据经验公式，螺母外径 D21.5d=1.540=60mm;螺母凸缘外径 D31.4D2=1.460=84mm，取 D3=84mm；螺母凸缘厚 b=(0.20.3)H=(0.20.3)60=1218mm，取b=15mm。9、手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩 T1 和托杯支撑面间的摩擦力矩 T2。设加在手柄上的力 F1=300N，手柄长度为 L，则有 F1 L = T1 + T2。对于T1 和 T2，有T1=117361.58Nmm 212332 )()4(3Df
8、T公式中的符号见参考书3。根据经验公式， D1=(1.61.8)d=6472 mm,取 D=64mm;D1=(0.60.8)d=2432 mm mm，取 D1=24mm。托杯材料选择铸铁，手柄选择 Q215，摩擦因数 f=0.12,则212332 )()4(3DfFT代入数据得： 2=0.12395003 62266226=110097.3那么手柄长度 ，取 =200mm,加套筒长 600mm。=1+21 =758.2L设手柄所受最大弯曲应力为 ，查参考文献2, ，查参考文献3,MPas257得 ，则 =112.5150MPa,取 =125MPa。25.1sbbb则手柄直径 d11 应满足 1
9、1310.1=26.3取手柄直径 d11=30mm。10、底座设计螺杆下落至底面，再留 10mm 左右的空间，底座铸造起模斜度 1:10，壁厚。由经验公式，S=(1.52) =1520mm,取 S=20mm。各符号见参考书m103。D5 由结构设计确定，D 5=120mm；D 4=1.4D5=1.4*120=168mm。结构确定后校核下底面的挤压应力：= 4（ 245） =3.64底面材料选择铸铁 HT100，查表得铸铁件壁厚为 1020mm 时， 。MPab10 MPabp )504(1*)5.04().0( 显然， ，底面强度满足设计要求。11、其余各部分尺寸及参数（符号见参考书3）DT=
10、(2.02.5)d=80100,取 DT=80mmD=(1.61.8)d=6472,取 D=70mmD1=(0.60.8)d=2432,取 D1=24mmD2=1.5d=60mmD3=1.4 D2=84mm10mh=60mm，；1=（ 1.82） 11=5460， 取 =54mm1h2=（ 0.60.8） 1=(0.60.8)24=14.419.2， 取 =18mm； 2h，取 =6mm；mDd .76*3.05.)3.05.(3 3d，取 =6mm；ma86a，取 =6mm。tt8固定托盘用的挡圈内径 8mm，外径 32mm，厚 5mm；螺钉。16M820A -GB/T5783螺杆底部挡圈内径 8mm，外径 50mm，厚 5mm；螺钉 。 /紧定螺钉 GB/T71-1985 M620。其余铸造圆角，取 R=4mm。螺旋起重器（千斤顶）装配图见 A2 图纸。12、参考资料1王连明，宋宝玉. 机械设计课程设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20102宋宝玉，王黎钦.机械设计.北京：高等教育出版社，20103张锋，宋宝玉.机械设计大作业指导书.北京：高等教育出版社，2009
