螺旋千斤顶的设计
专 业： 机械电子工程 学 生 姓 名：
一、目录
1、设计题目
螺旋千斤顶设计 2、螺旋千斤顶总功能
按螺旋传动原理，利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动。将回转运动转变为直线运动，并传递运动和动力。从而实现将一定重量的物体提升一定的高度的功能。
3、设计任务 3.1任务
1、 千斤顶最大起重量为25KN 2、工作行程L=150mm
螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，它主要是用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。螺旋传动的常用运动形式，主要有以下两种：螺杆转动，螺母运动和螺母固定，螺杆转动并移动，多用于螺旋起重器。而千斤顶的工作原理则是第二种螺母固定，螺杆转动并移动，其工作原理图如下：
千斤顶结构图
二、选择材料及计算
螺杆选材料为45钢，由手册查σ=355Mpa；螺母材料为ZCuSn10P1，由表1.3查得[p]=20Mpa；取梯形螺纹，α=30o，β=15o。 2.1耐磨性计算 取Ф=2 计算d2 d2≥0.8
F=0.8×= 20.00mm ??P?由计算出的d2查手册确定螺纹的标准值为
d=24 mm，d2=21.5 mm , d1=18.5 mm ，D =24.5, P=5 mm 2.2 计算螺母高H
H=Фd2=2×21.5=43 mm 2.3 计算旋合圈数z （圈）
2.4 校核螺纹副自锁性
由表查得fv=0.09,ρv=arctan0.09=5.14,≤ρv,满足自锁条件。 2.5 螺母螺纹牙强度校核
由表1.4查得青铜螺母螺纹牙许用弯曲应力[σь]=40～60Mpa、许用剪切应力[τ]=30～40Mpa；梯形螺纹螺纹牙根宽度b=0.65P=0.65×5=3.25 mm； 梯形螺纹螺纹牙工作高度h=0.5P=0.5×5=2.5 mm。 弯曲强度校核
σь==26.83≤[σь] 合格 剪切强度校核
Fτ===11.63≤[τ] 合格
z?Db2.6螺杆强度校核
(1) 由表查得螺杆许用应力?????s3～5?157～266.67Mpa
[σ]=
?S355==71Mpa 55(2) 螺杆所受转矩
(3) 合格
三、螺母外部尺寸计算 3.1计算D3
螺母悬置部分受拉伸和扭转联合作用，为计算简单，将F增大30%，按拉伸强度计算得
σ=
1.3F≤[σ]
?(D32?D2)4式中，[σ]为螺母材料的许用拉伸应力，可取[σ]=0.83[σb]，由表取[σb]=50Mpa，因此[σ]=0.83[σb]=41.5Mpa。故
取D3=39.67 mm 3.2 确定D4和a
按经验公式D4=（1.3～1.4）D3及a=(0.2-0.3)H确定。 =（1.3～1.4）×39.67=51.57～55.54mm 取=54.00 mm 取a=0.3Hmm a=12.9 mm
3.3校核凸缘支承表面的挤压强度，[σp]=(1.5-1.7)[σb],取[σb]=50 Mpa所以[σp]=75-80 Mpa,强度条件为 σp=
4F=7.09 Mpa≤[σp] 合格 22?D0?D3??3.4 校核凸缘根部弯曲强度 M===25.92 Mpa≤[σb]=50 Mpa 合格 W3.5 校核凸缘根部剪切强度，强度条件为 τ=
F≤[τ] ?D3a式中，螺母材料的许用切应力[τ]=35Mpa 故 τ= =15.56Mpa≤[τ] 合格 四、 手柄设计计算 拖杯与手柄的结构
4.1确定手柄长度 选用低碳Q235，许用应力 手柄上的工作转矩为
33?d01?2D0T=FHLH=T1+T2=F?d2tan?????fc22?3D0?d02???? ?式中，T1、T2分别为螺纹副摩擦力矩及拖杯与接触面摩擦力矩（N·mm）；fc=0.15为拖杯与支承面的摩擦系数；D0为托杯底座与支承面接触部分外径（mm），由经验公式D0=（1.6～1.8）d确定，取D0=40.8mm；d0为托杯底座与支承面接触部分内径（mm），取d0=22mm,FH为手作用在手柄上的力（N）,如一人连续工作，手作用力通常取FH=100～150N,取FH=180N；L为手柄有效长度（mm）。 间歇工作时 p1=150～200N 较长工作时 p1=100～150N 手握手柄宽度 100～120（mm）
则手柄长度 L=(T1+T2)/P1 手柄直径 (mm)
同时，由公式：
=339.55
又有PL?T1?T2得手柄长度为：L?(T1?T2)/P?582.37mm
得 LH=582.37 mm 取LH=600 mm 4.2 确定手柄直径dk
选用低碳Q235，许用应力,许用弯曲应力??b??b]=200 Mpa。
?s1.5~2=237～178 Mpa，取[σ
手柄的弯曲强度条件为 σb=FHLH?FHLH???b?
?3Wdk32因此，=17.6 mm, 取dK =18mm。
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。
令dk=dp
1图中尺寸：3 dk=6.7 mm
dk+(6~8)= dk+8=26.7mm
托杯其他部分尺寸为
托杯高h=(0.8～1)Domm 取h=50mm
铰支头高h1=(1.8～2) dK =41.4～46mm 取h1=42mm
五、 螺杆稳定性校核
?L5.1计算柔度γ=
i螺杆一端固定，一端自由，长度系数μ=2；螺杆最大受力长度L由起重高度l、螺母高H、铰支头高h1及螺杆轴向预留余量△决定，因l=L-H=150-43=107 mm；螺杆危险截面惯性半径i==4.6mm 。
?Lγ==
i5.2 计算临界载荷
?d14I===5746.94mm4 64因为γ=46.5，因此==93272.86N =3.73 ≥ S=3.5—5.0 合格
六、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。座结构及尺寸如图1―7
图中
H1=l+（14～28）mm =250+20=270mm H-a=69-23=46 mm
D=d+1(查手册) =38+1=39 mm
D6=D3+（5～10）mm =54+6=60 mm
270HD7=D6+1=60+=114 mm
55D8=
4F2?D7 π[?]p =
4?30000?1142=179.2 mm,取D8=270mm
3.14?2
H1=150+20=170
D6=D3+（5～10）=46 HD7=D6+15 =80 4F2?D7D8=π[?]p =135
式中：[?]p——底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取[?]p=2~2.5MPa。 七、参考文献
1、《机械设计指导书》 2、《材料力学》
3、《机械设计》第八版
