本科课程设计--千斤顶解析

千斤顶说明书

目录一．目的

二．题目及方案

三．受力简图

四．计算内容

五．参考文献

螺旋千斤顶设计过程------------------------------------------------------------------------------------------------------

千斤顶一般由底座1，螺杆4、螺母5、托杯10，手柄7等零件所组成（见图1―1）。螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。

设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，其它结构尺寸则是根据经验公式或制造工艺决定的，必要时才进行强度验算。

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设计的原始数据是：最大起重量F =48KN 和最大提升高度H ’=200mm 。

计 算 及 说 明

结 果

1. 螺杆的设计与计算

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，工艺性好，牙根强度高，对中性好，所以选择梯形螺纹，基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。

因此选用的螺杆螺纹是牙形角α=30º的单线梯形螺纹。 1.2 选取螺杆材料

螺杆材料选择45号钢，σs = 355MPa （机械设计课程设计手册

p27），根据主教材表5-13，选安全系数S=4，则

[]MPa S

s 75.884

355===σσ。

1.3 确定螺杆直径

按耐磨性条件确定螺杆中径d 2。][2p h FP d φπ≥

由于是梯形螺纹，h=0.5P ，

]

[8

.02p F d φ≥

由课本P97知φ值一般取1.2～3.5，取8.1=φ。

根据主教材表5-12，由相对滑动速度一般小于3米每分钟，且

20%5.2故可提高<φ故取][p =15MPa

代入数据，得 mm

d 7.33518.1480008.02=⨯≥，故取螺纹中径mm

d 332=

根据螺杆中径mm d 332=,按照GB/T 5796.2-2005标准，选取螺杆的公称直径mm d 36=，mm d 291=（查千斤顶指导书上的附表）

，螺距mm P 6=，线数1=n ，螺旋副的摩擦系数09.0=f （课本P97）

。

因此选用的螺杆螺纹是

牙形角α=30º的单线梯形螺纹。

螺杆材料：45钢

[]MPa 75.88=σ

计算圆整得：

mm d 332=

查表得：

mm d 36=

mm d 291=

mm P 6=

1=n

09.0=f

u=10

螺母高度

mm

d H 4.59338.12=⨯==φ，旋合圈数

（圈）

圈10)(109.96

4

.59≤≈===

P H u 。

1.4 自锁验算 自锁条件是 v ϕψ≤。

式中：ψ为螺纹中径处升角；v ϕ为当量摩擦角（当量摩擦角ϕv =arctan μv ，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。

=⨯⨯==)3314.37

1arctan(arctan

2d np πϕ 3.86°

===12

cos 09

.0arctan cos arctan πβϕf v 5.32°

∴>-ϕϕv 1° ∴满足自锁条件 1.5 结构（见图1―2）

︒=3.86ϕ

︒=5.32v ϕ

计 算 及 说 明

结 果

如下图:

螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7，因此需要加大直径。手柄孔径d

k

的大小根据手柄直径

d p 决定，d

k

≥d

p

十0.5mm。为了便于切制螺纹，螺纹

上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d

4

应比螺杆小径

d

1

约小0.2～0.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5P。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于

d

1

的圆柱体。为了防止工作

时螺杆从螺母中脱出，在螺

杆下端必须安置钢制挡圈

(GB/T891-1986)，挡圈用紧定

螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆

端部。其中：1.5P=9mm D 13=(1.7～1.9)d=1.8×36=64.8mm 取

=65mm

(1.4 1.6)d=1.5

28=42mm

H 1+H`=200+59.4=259.4mm 0.25d=7mm

1.6螺杆强度计算

对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。强度计算方法参阅教材公式(5.47)，其中扭矩

式中：ψ为螺纹中径处升角，ϕv 为当量摩擦角。 代入数值得：

2

22152.660294

4mm

d A =⨯=

=

ππ

根据第四强度理论校核螺杆的强度：

[])

1.2(75.8867.72)4(3121

2

中在本说明中σσMPa MPa d T F A ca <=+= ∴该螺杆满足强度要求 1.7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

螺杆承受扭矩

m

N T ⋅=6.139MPa

ca 67.72=σMPa 75.88<

。2

)tan(2

d F T v ⋅

+=ϕψN d F T v 6.139236)32.586.3tan(482)tan(2=⨯+⨯=⋅+=

ϕψ