螺旋千斤顶设计计算说明书.docx

螺旋千斤顶设计计算说明书

动力1302
刘蕴文
2013040402074

2016.4

目 录
1螺杆和螺母的设计计算--------------------------------------------------------1
1.1螺旋副的计算-----------------------------------------------------------------1
1.1.1螺杆螺纹类型的选择----------------------------------------------------1
1.1.2选取螺杆材料-------------------------------------------------------------1
1.1.3计算--------------------------------------------------------------------------1
1.1.4自锁验算 ------------------------------------------------------------------2
1.2螺杆的计算---------------------------------------------------------------------2
1.2.1螺杆强度--------------------------------------------------------------------2
1.2.2稳定性计算-----------------------------------------------------------------3
1.3 螺母的计算--------------------------------------------------------------------3
1.3.1螺母的基本参数-----------------------------------------------------------3
1.3.2螺纹牙强度-----------------------------------------------------------------4
1.3.3螺母体强度-----------------------------------------------------------------4
2托杯设计----------------------------------------------------------------------------5
3底座设计----------------------------------------------------------------------------6
4 手柄设计与计算------------------------------------------------------------------7
4.1手柄材料------------------------------------------------------------------------7
4.2手柄长度Lp --------------------------------------------------------------------7
5附：A4装配图

1螺杆和螺母的设计计算(F=35KN,H=180mm)
1.1螺旋副的计算
1.1.1螺杆螺纹类型的选择
螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。
梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30º，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。故选梯形螺纹。
1.1.2选取螺杆材料
螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。选45钢。
1.1.3计算
根据国家规定=1.2~2.5，取=1.4（梯形螺纹）；螺纹牙的工作高度h=0.5P；查教材表2-4-9，[p]取23Mpa
故，d2≥ = =26.31mm
查询GBT 5796.2-2005及GBT 5796.3-2005，d取32mm，，P=6mm
螺母高度
，取41mm
螺母的螺纹工作圈数
，所以z取6圈
螺纹牙的工作高度

根据教材（2-4-36）的校核式
，满足条件。
1.1.4自锁验算
自锁条件是rv，式中：为螺纹升角；rv为螺旋副当量摩擦角，rv=arctan，当螺旋副材料为钢对青铜时取=0.09（为保证自锁，螺纹升角至少要比当量摩擦角小1°~1.5°）
=arctan(nP / pd2)=arctan[16/（3.1429）]3.76°
rv=arctan0.095.14°
故，=3.76°<rv-1°，所以满足自锁条件

1.2螺杆的计算
1.2.1螺杆强度
螺旋千斤顶工作时，螺杆受轴向压力F和转矩T的作用，应根据第四强度理论对其强度进行校核。强度计算方法参阅教材公式(2-4-39)，

式中为螺杆材料的许用应力（MPa），
其中扭矩

式中：为螺纹升角，rv为当量摩擦角。
查手册，45钢，=355MPa

查机械制图附表2-3，d1=26mm ，故
满足强度要求。

1.2.2稳定性计算
细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。
起重高度H=180mm，
螺杆危险剖面的惯性半径

螺杆的工作长度

查教材，取2(一端固定，一端自由)
螺杆的柔度

因为，所以
临界载荷
稳定性计算

1.3螺母的计算
1.3.1螺母的基本参数
，取57mm
取80mm
，取13mm
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，故只需校核螺母螺纹牙的强度 。
螺母材料选用青铜 。
1.3.2螺纹牙强度
，内螺纹大径D=33mm，
梯形螺纹的螺纹牙根部宽度
青铜螺母的
剪切强度
，所以满足条件
螺纹牙受力弯曲力臂
青铜螺母，选取

弯曲强度
，符合强度条件。
1.3.3螺母体强度
螺母材料的许用拉伸应力，可取，选取41.5MPa
螺母外径（校核）
，所选符合要求。
螺母材料的许用挤压应力
螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度
，所以满足条件。
螺母凸缘根部的弯曲强度
，所以满足条件。
2托杯设计
托杯用来承托重物，一般用铸钢或铸钢材料。为了使托杯与重物良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托盘表现制有切口和沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应安有挡圈。
由于托杯在起重时不转动，因此，托杯底部与螺杆接触面有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面要加注润滑剂，另一方面还需限制接触面间比压，许用压力可取15~20

，满足条件。

3底座设计
底座常用铸铁铸造，壁厚一般不应小于8~12mm，为稳定起见，可以制成1/10~1/12的斜度，所以壁厚（）选择12mm

H1=H+（14～28）mm =180+20=200mm
D6=D3+（5～10）mm =57+7=64mm
D7=D6+=76+=116mm
D8=，取190mm
式中：[s]p——联接结合面材料的许用挤压应力。当联接结合面材料为木头时，取[s]p=2MPa。

4 手柄设计与计算
4.1手柄材料1
常用碳素结构钢制造，如Q235和Q275。
4.2手柄长度Lp
螺旋副间的摩擦阻力矩

断面摩擦力矩

式中为托杯底部与螺旋端面间的摩擦系数，可取
螺旋驱动力矩

驱动力作用半径（即手柄的计算长度）

手柄的实际长度
，因为L过长，可以用段手柄外加套筒。所以L取500mm
手柄的直径
，式中为手柄材料的许用弯曲应力，可取=120MPa，所以取27mm。