螺旋千斤顶设计说明书锯齿形螺纹.doc

广西工学院

螺旋千斤顶
设计计算说明书
（锯齿形牙型）

院 系 机 械 工 程 系
班 级 机自Y102
指导教师 罗玉军
设 计 者 陈煜焜
学 号 201002203097

目 录
1 螺杆的设计与计算
1.1 螺杆螺纹类型择
1.2 选取螺杆材料
1.3 确定螺杆直径
1.4 自锁验算
1.5 螺杆强度计算
1.6 稳定性计算
1.6.1 计算柔度
1.6.2 稳定性计算
2 螺母设计与计算
2.1 选取螺母材料
2.2 确定螺母高度H¢及螺纹工作圈数u
2.2.1 求螺母高度H¢
2.2.2 螺纹工作圈数u
2.2.3 螺母实际高度H¢
2.3 校核螺纹牙强度
2.3.1 螺纹牙的剪切强度和弯曲强度计算
2.4 安装要求
2.4.1 螺母的相关尺寸算
3 托杯的设计与计算
3.1 托杯的尺寸计算
4 手柄设计与计算
4.1 手柄材料
4.2 手柄长度Lp
4.3 手柄直径dp
4.4 结构
5 底座设计
6 参考文献
1螺杆的设计与计算
1.1螺杆螺纹类型：锯齿形螺纹。
1.2选取螺杆材料：螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。选45号钢。
1.3确定螺杆直径：
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p及其它尺寸。 根据国家规定=1.2~2.5，取=1.6；h=0.75p；查教材表5-12，[p]取20Mpa故，d2≥ ==22.9mm，查机械设计手册，d取36.000mm，则p=6mm， d1=25.587mm ，d2=31.5mm 螺母高度H=d2=50.4mm
1.4自锁验算：
自锁条件是y≤rv，式中：y为螺纹中径处升角；rv为当量摩擦角（当量摩擦角rv=arctan，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。查教材表5-12，
f取0.09，y =arctan(n p / p d2)=arctan（16/3.1431.5）≈3.47°
rv=arctan=arctan≈故，y=3.47°<rv-1°
.1.5螺杆强度计算：
扭矩 =104.1N.m式中：y为螺纹中径处升角，rv为当量摩擦角式中：y为螺纹中径处升角，rv为当量摩擦角。查手册，45钢，=355MPa
[s]====118.3MPa查手册表3-8，d1=25.587mm == =95.2MPa<[s]
1.6螺杆稳定性计算：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。Fcr / F ³ 2.5 ~ 4.螺杆的临界载荷Fcr与柔度λs有关，λs=m l/i，m为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，l为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l＝H+5p+(1.4~1.6)d，
i为螺杆危险截面的惯性半径，mm
若危险截面面积A=pd12/4，则(I为螺杆危险截面的轴惯性矩)
当螺杆的柔度λs＜40时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。
1.6.1计算柔度
（1）计算螺杆危险截面的轴惯性矩I和i
I===21039
=6.4mm
（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度l
l＝H+5p+(1.4~1.6)d=260.4mm
(3) 计算柔度:教材，m取2(一端固定，一端自由)
，需校核
1.6.2稳定性计算:
（1）计算临界载荷Fcr
Fcr===157.7KN
(2) 稳定性计算
2. 螺母设计与计算:
2.1选取螺母材料:选青铜
2.2确定螺母高度H¢及螺纹工作圈数u
考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数u¢ = u+1.6(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，否则应改选螺母材料或加大d
2.2.1求螺母高度H：H=d2
2.2.2螺纹工作圈数u: u=H/P=2*31.5/6=8.4,u’=u+1.6=10
2.2.3 螺母实际高度H¢:
H’=u’P=10*6=60mm
2.3校核螺纹牙强度:
2.3.1螺纹牙的剪切强度和弯曲强度计算
螺纹牙的剪切强度和弯曲强度条件分别为：
；,l==2.25mm,取30-40Mpa, 取40-60Mpa
故，
,＜，满足弯曲强度条件
2.4安装要求:
螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用或等配合。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6～12mm。
2.4.1 螺母的相关尺寸计算:
查手册D=d+1=37mm
内螺纹小径D1=d-2h=27mm,
D3= (1.6~1.8)D =1.7×37=62.9mm
D4= (1.3~1.4)D3 =1.3×62.9=81.77mm
H′=60mm, H′/3=60/3=20mm

3. 托杯的设计与计算
3.1托杯的尺寸计算:
托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也 可用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见图1―4。
≤[p]
式中：[p]——许用压强，
应取托杯与螺杆材料[p]的小者。
D10=(2.4~2.5)d=2.4=86.4mm,
D11=(0.6~0.7）d=0.6×36=21.6mm
D13=(1.7~1.9)d=1.836=64.8mm,
D12=D13-(2~4)=64.8-3=61.8mm , []>23Mp a

4. 手柄设计与计算
4.1手柄材料:用Q235和Q215。
4.2手柄长度Lp:
板动手柄的力矩：K·Lp=T1+T2
则
式中：K——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100～150N。
T1——螺旋副间的摩擦阻力矩，

=4×104tan(3.47°+5.91°) ×=104.1N.m
T2——托杯与轴端支承面的摩擦力矩，
T2 = (D12+D11) f F/4。 (f查手册取0.06)
=(61.8+21.6) ×10-3 ×0.06×4×104/4=50.04N.m
则 =0.77m
手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长度还应加上+（50～150）mm。手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。
因此，手柄实际长度=++100=902.4mm
4.3手柄直径dp:
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
≤[s]F 故 dp≥ ≥=26.15mm, dp取27mm
式中：[s]F——手柄材料许用弯曲应力，
当手柄材料为Q215和Q235时，
[s]F=120Mpa。
4.4结构
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。图中尺寸：
dp =14mm
dp+(6~10)= dp+8=48mm
5. 底座设计
底座材料常用铸铁（HT150
及HT200），铸件的壁厚δ不应
小于8～12mm，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。
底座结构及尺寸如图1―7
图中 H1=H+（14～28）mm =190+20=210mm
H-a=60-20=40mm,
D=d+1(查手册) =30+1=31mm
D6=D3+（5～10）mm
=52.7+7=60mm
D7=D6+=60+=102mm
D8=
==189.42mm
式中：[s]p——底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取[s]p=2~2.5MPa。
手柄孔径dk的大小根据手柄直径dp决定，dk≥dp十0.5mm。其中：1.5p=9mm D13=(1.7~1.9)d=1.8×30=54mm (1.4~1.6)d=1.5d=45mm H1+H`=210+60=270mm 0.25d=7.5mm

6.参考文献
[1] 大连理工大学工程画教研室.机械制图[M].北京:高等教育出版社,2003.
[2] 机械设计手册四。化学工业出版社出版，2004.
[3] 机械设计第八版.西安:高等教育出版社,2005.
[4] 工程材料[M].北京:中国农业大学出版社,2006.
[5] 材料力学。高等教育出版社，2008.
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