毕业设计。螺旋千斤顶。全部过程及图纸

机械设计作业任务书
题目：螺旋起重器（千斤顶）
设计原始数据:
起重量Q=40KN,最大起重高度H=200mm。

1.结构分析
人工摇动手柄，手柄带动螺杆转动，螺母固定在基座上，螺杆通过螺旋传动上下运动。

托杯位于螺杆上方，与螺杆相连但不随着螺杆转动，托杯直接重物。

上挡圈防止托杯脱落，下挡圈防止螺杆由螺母脱落。

为了满足以上工作要求，螺杆和螺母以及整体结构必须保证具有足够的强度、耐磨性，能自锁，稳定性合格。

2.选择材料和许用应力
千斤顶采用梯形螺纹螺旋传动。

螺杆则采用45﹟钢，调质处理；查机械设计手册表得σs=360MPa查机械设计表得 [σ]=σs/（3~5）手动可取[σ]=100MPa
由于螺母与螺杆存在滑动磨损，故采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3；查表得螺母材料的许用切应力为[τ] =35 MPa 许用弯曲应力为=50 MPa
[σ]
b
紧定螺钉、六角螺母均采用标准件。

3.耐磨性计算
螺纹耐磨性条件：
2[]Fp Ps p d hH
π=≤ 梯形螺纹，h=,则
2d ≥式中
2d 螺纹中径，mm;
F 为螺旋的轴向载荷，N ；
H 为螺母旋合高度，mm;
ψ 为引入系数，H/2d ; [p]为材料的许用压强，MPa;
注： 查机械设计手册可得：ψ=,h=,[p]=20MPa;
2d ≥=
查机械设计课程设计 表
由GB/得：取 d=34mm ，2d =31mm,1d =27mm,P=6mm;
螺母高度H 1=ψd 2=*31mm= 螺纹圈数z= H 1/ P=6=圈 230αβ︒==
4.螺杆强度校核
梯形螺纹校核条件：
1d ≥
式中：
1d 螺杆螺纹的小径，mm ；
[]σ螺杆材料的许用应力,MPa; F 螺杆材料所受的轴向载荷，N ；
1d ≥
= 校核通过；
5.螺纹牙强度校核
'[]***F d b z
ττπ=< '23[]b b Fh d zb σσπ=
= 式中
τ 螺纹牙根所受的剪切力应力,MPa;
b σ螺纹牙根所受的弯曲应力,MPa;
F 螺纹牙所受的轴向载荷,N;
'd 螺母螺纹大直径,mm;
z 螺纹旋合圈数;
b 螺纹牙根厚,梯形螺纹b==,h==3mm;
h 螺纹牙的工作高度,mm; []τ螺母材料的许用剪切应力,MPa;
b σ螺母材料的许用剪切应力,MPa;
;
4010.0[] =35 MPa *35mm*3.9mm*9.3
KN MPa ττπ==< 23*40*3mm 23.1[]b=50 MPa *35*9.3*3.9mm b KN MPa σσπ==<（）
所以螺纹牙强度满足要求。

6.螺纹自锁性校核
根据:
'ψρ≤, ''arctan()f ρ= 式中: ψ 为螺纹升角,度;
'ρ 当量摩擦角,度; n 螺纹线数;
p 螺纹导程,mm;
2d 螺纹中径,mm;
'f 当量摩擦系数,查机械设计表得了;
1*6arctan() 3.53*31ψπ︒== 'arctan(0.09) 5.14ρ︒==
所以 'ψρ≤,满足自锁性条件。

7.螺杆稳定性校核
千斤顶上升的最大限度高度为H=200mm ；
L=200+H/2+50+h 退刀槽 =200+56/2+47+5=280mm
14L d μλ=
式中
λ 螺杆的柔度；
μ 螺杆长度系数；
L 工作最大长度，mm; 1d 螺杆螺纹的中径，mm;
查机械设计表得：μ=
4*2.0*28080.08528
λ==≤ 所以 212*490*10.00024
c d F πλ=+ 式中 c F 螺杆稳定的临界载荷，N ；
2
2490*27*12310.0002*80.04
c F KN π==+
c F 123kN 3.075F 40kN ==≥~4 所以，螺杆符合稳定性要求。

8.螺母外径及凸缘设计
根据经验公式设计如下尺寸:
对凸缘所受剪切应力和挤压应力校核： 2
4028.3[]*56*8F KN MPa A mm ττπ===≤; 2224*4034.4[]*(5235)p p F KN MPa A mm σσπ=
==<-; 式中 []τ 螺母材料的许用剪切应力,MPa;
s σ 螺母材料的屈服极限，MPa ；
查机械设计课程设计，P108 GB/T1176-1987 得
[]τ=35MPa, s σ=180MPa,[]p σ=s σ=144MPa 。

所以螺母具体参数如上图所示。

9.手柄设计
千斤顶工作时，螺母所受的旋转力矩为T
'2*tan()*
2d T F ψρ=+ 式中
F 螺母工作时所受的轴向载荷，N ； ψ 为螺纹升角,度;
'ρ 当量摩擦角,度;
2d 螺纹中径，mm;
T=40KN*tan °+°)*=; 手柄所受最大弯曲应力为max σ,人所施力大概为200N 。

max 332
z T T d
W σπ==
式中： T 手柄所受的弯曲力矩，Nm;
z W 圆柱形手柄的抗弯截面系数，3cm ;
d 手柄的直径，mm; max 3388.7557.89*2532
Nm MPa mm
σπ==, L=200N=取
拟定所选材料为Q235, 查机械设计手机得:max
[]225b MPa σσ=
所以手柄的具体参数如下：
材料 Q235 长度 L=450mm 直径 d=25mm 。

10.底座设计
上表面校核 b122214*4040.3*(6352)F KN MPa A mm
σπ===- 下表面校核 b222224*40 2.7*(183120)F KN MPa A mm σπ=
==-
选定底座材料为HT200
查机械设计课程设计表P104 GB/T9439-1988 得b σ=195MPa
所以上下两表面均满足挤压要求。

显然底座稳定性无需校核。

11.参考文献
1 陈铁鸣主编.机械设计.第3版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003
2 王连明，宋宝玉主编.机械设计课程设计.修订版. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003
3 成大先主编.机械设计手册.第一版.化学工业出版社，2000。