螺旋千斤顶作业_机械设计课程设计大作业

计算及说明

结果

螺旋千斤顶主要零件：螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。

设计的原始数据：最大起重F=60KN 、最大升起高度H=230mm 。 螺旋千斤顶的设计步骤如下：

1.螺杆的设计与计算：

（1）螺纹的牙型

选用矩形螺纹，采用内径对中，配合选H8/h8，在计算强度时不考虑螺纹的径向间隙。

（2）螺杆的材料 选用Q255——《现代工程材料成型与机械制造基础》 孙康宁 P80

（3）螺杆直径

螺杆工作时，同时受压力与扭矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺纹栓联接的计算公式估算出螺纹内径，即：

[]

σπF

2.5d 1≥

查式中螺杆的屈服极限

σ

s

=255MPa ，由于Q235是塑性

材料，取安全因数n=2，得许用压应力[]σ=127.5MPa ，取整数

[]σ=130MPa 。

——《材料力学》 王世斌 亢一澜 P19、P28

将上述数据带入得螺杆的直径为

d

1

≥0.02764m ，取d 1=30mm 。

根据经验公式4

p d

1

=

，得P=7.5mm 。

参考梯形螺纹标准，螺纹牙型高h=2

p

，得h=3.75mm 。 d 圆整为整数后，取

p d d

1

-==38-7.5=30.5mm 。

（4）自锁验算

在考虑众多因素后，实际应满足的自锁条件为： 1-'≤ρψ

原始数据 F=60KN H=230mm

配合选H8/h8

螺杆的材料选Q255

螺杆直径取30.5mm

（4）螺母与底座的配合

螺母压入底座上的孔内，圆柱面的配合采用H8/n7，为了方便安装，应在螺

母下端和底座孔上端制出倒角，紧固螺钉的直径取M8。

3.螺杆稳定性验算

计算螺杆柔度时，螺杆最大受压长度l 可按将重物举到最大起升高度后，托

杯底面到螺母中部的高度计算，即：

1.5d /2H l +'+=H

式中d 为大径，d=34mm ，得l=230+56.25/2+1.5X34=309mm

由稳定性验算公式22cr l

EI

F π=——《材料力学》 王世斌 亢一澜 P117、248

查表得Q255的弹性模量E=200GPa ，

由惯性矩公式I=()

2

12d d 64-π，得I=1.192510-⨯4m

式中cr F 为满足条件的轴向压力

将上述数据带入公式得，cr F =2.456KN 5

10⨯,满足条件，装置稳定。

4.托杯的设计与计算

杯用来承托重物，此次计算选用碳钢Q235模煅制成，尺寸如图所示，为了

使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯表面制出切口和沟纹。直径2D 的配合取H11/a11。

螺杆在最大高度处稳定

托杯的许用压强可取为[]a 18MP P =，由此可确定托杯

直径4D ，即：

[]2

24P F 4D D +≥π 取2D =0.6⨯34.25=20.55mm ，得

≥4D 68.1mm ，取4D =70mm

5.手柄设计与计算 （1）材料 选用Q235 （2）手柄长度p L

扳动手柄的转矩P KL 必须

克服螺纹副的螺纹力矩1M 和螺杆与托杯间的摩擦力矩2M ，即：

21p M +≥M KL K

M 2

1P M L +≥ 式中K 为一个工人加于手柄上的臂力，间歇工作时约为150~250N ，这里取K=250N 。 ()2d tg F M 21⋅'+⋅≈ρψ ()F D 4

1242μ+=D M

在加润滑油的情况下，摩擦系数μ=0.06 将以上的数据带入公式得≥p L 0.71014m

手柄计算p L 是螺杆中心到人

手施力点的距离。考虑杆头尺寸及人手握的长度，手柄的实际长度还应该加上1002

2+D mm,最终得到

千斤顶的手柄需要的长度为820mm 。 （3）手柄直径p d

托杯尺寸如图

手柄长度820mm

把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定直径p d ，其强度条件为：

[]3b

p 1.0d σKL

≥ 式中[]b σ为材料的许用弯曲应力，对于Q235手柄，[]b σ=120MPa 。 代入数据计算得≥p d 25.8mm ，取p d =26mm 。

（4）结构

手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端应加上挡环（如图），并用螺钉或铆钉固定。

6.底座设计

底座这里选用HT150，铸件壁厚选用δ=10mm 。为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此，可按照1：5的锥度设计。

图中：

[]26

p

74F

D D +=

σπ 式中[]p σ为底座下枕垫物的许用应力。对于木材，取

[]p σ=2MPa 。

将以上数据带入公式得

7D =232.53mm ，最终取7D =240mm 。

δ⨯+-=25

1

158H D D =95mm 。

7.千斤顶的效率 由公式()

21M 2P

F M +⋅=

πη

带入数据得36.0=η。

手柄直径p d 26mm

底座尺寸如图

千斤顶效率36.0=η