螺旋千斤顶设计计算说明书

4 手柄设计与计算
1 6
4.1 手柄材料 1 常用碳素结构钢制造，如 Q235 和 Q275。本千斤顶采用 Q235. 4.2 手柄长度 Lp 螺旋副间的摩擦阻力矩
T1 Q d2 tg ( v ) 59.5 Nm 2
断面摩擦力矩
T2 f c Q D0 D4 0.048 0.018 30000 0.11 54.45 Nm 4 4
dp
3
T 22.78mm 0.1 b
式中 b 为手柄材料的许用弯曲应力，可取 p 120MPa ，所以 pd 取 23mm
5 螺旋千斤顶的效率

QP 21% 式中：分子上 P 为螺距，分母上 P 为人手作力。 2 PLP
1
7
1
8
v = arctgf v ，当螺旋副材料为钢对青铜时取 f v =0.09（为保证自锁，螺
纹升角至少要比当量摩擦角小 1°~1.5°） Λ=arctan(nP/π d 2 )≈3.7°
v =arctan0.09≈5.14°
故，λ=3.7°＜ v -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
稳定性符合要求
1.3 螺母的计算
1.3.1 螺母的基本参数
1
3
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，所以螺母材料选用青铜。 1.3.2 螺纹牙强度 已知 Q=30KN，内螺纹大径 D=28mm 梯形螺纹的螺纹牙根部宽度 b=0.65P=3.25mm，青铜螺母
江苏大学 《机械原理与设计》 螺旋千斤顶 设计计算说明书
系
别
专业班级 学生姓名 学 号
2015 年 12 月
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------------------------------6 4.1 手柄材料---------------------------------6 4.2 手柄长度---------------------------------7 5 螺旋千斤顶的效率----------------------------7 6 附 A4 装配图
螺杆的工作长度 l=H+
H' +1.5d=211.5mm 2


查教材，μ取 2(一端固定，一端自由) 螺杆的柔度
s l
i 75.2 100
所以临界载荷
Qc (304 1.12s )
d12
4


稳定性计算
Scs Qc S s ， Scs 2.91 S s Q

s
4
பைடு நூலகம்

235 58.75MPa 4
ca 50.586MPa
满足强度要求
1
2
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=150mm，螺杆危险剖面的惯性半径
i I d1 5.625mm A 4
式中 f c 为托杯底部与螺旋端面间的摩擦系数，可取 f c =12.0~1.0 螺旋驱动力矩
T T1 T2 113.95 Nm
驱动力作用半径（即手柄的计算长度）
Lp T 570mm P
手柄的实际长度
L Lp D2 50mm 633mm 2
因为 L 过长，可以用段手柄外加套筒。 手柄的直径
螺母凸缘根部的弯曲强度： b 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 p p ，许用压力 p 可取 15～20N/mm²，托杯结构如图
1
5
3 底座设计
底座通常用铸铁铸造，壁厚一般不应该小于 8~12mm，为稳定起 见，可以制成 1/10~1/12 的斜度，所以壁厚（δ）选择为 12mm
H1 H 24mm 174mm D6 D3 10mm 50mm D8
P
4Q
D72 160mm
式中 H-起重高度，mm； p -联接接合面材料的许用挤压应力， MPa。当结合面材料为木材时， p =2MPa。
Q ≈25.29 ㎜ P]
查表，d 取 28mm， d 2 取 25.3mm，P=7mm 螺母高度 H’=Ψ d 2 =37.95 ㎜，H’取 39mm 螺母的螺纹工作圈数 u=
H' 10；所以 u 取 7.8 圈 P
螺纹牙的工作高度 h=0.5P=2.5 ㎜
1
1.1.4 自锁验算 自锁条件是λ≤ v ，式中:λ为螺纹升角； v 为螺旋副当量摩擦角，
30MPa
剪切强度：
Q , 13.46MPa ,所以满足条件 Dbu D D2 1.25mm 螺纹牙受力弯曲力臂 l 2

青铜螺母 b 40MPa 弯曲强度：
b
6Ql ， b 31.05MPa b ,符合强度条件 Db 2u
1 螺杆和螺母的设计计算(Q=30KN,H=150mm)
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 Q235 钢。 1.1.3 计算 根据国家规定Ψ=1.2~2.5，取Ψ=1.5（梯形螺纹）；螺纹牙的工 作高度 h=0.5P；查表，[p]取 20Mpa 故，d2≥0.8
1.3.3 螺母体强度 螺母材料的许用拉伸应力 选取 42MPa. 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： 螺母外径（校核):
D3
0.83 b 33.2 ~ 49.8MPa ,
4.8 5.2 Q D 2
ca = 2 3 2 = ( ) 2 3(
Q A T 2 ) ≤[ ] WT
式中[ ]为螺杆材料的许用应力（MPa），[ ]= s/3～5 其中扭矩
T Ti F tan v d2 65.32 N m 2
式中:λ为螺纹升角,Ρv 为当量摩擦角。 查手册，Q235 钢, s=235MPa
27.39mm ，所以 D3 28mm
螺母材料的许用挤压应力:
p 1.6 b 64MPa
螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度计算:
1
4
p

4
Q
D
2 4
D
2 3

, p 50.75MPa p ,所以满足条件
M 1.5Q D4 D3 ， b 33.91MPa b W D3a 2