哈工大机械设计大作业之千斤顶说明书

工业大学

机械设计作业设计计算说明书

题目螺旋起重器（千斤顶）

系别机电工程学院

班号 0908103

孟子航

学号 1090810314

日期 2011年9月13日

工业大学 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：

表3.1 螺旋起重器的示意图及已知数据

题号 起重器/Q F kN

最大起重高度

/H mm

3.1.1 30 180

3.1.2 40 200 3.1.3

50

150

设计要求：

（1） 绘制装配图一，画出起重器的全比结构，按照比例装配图要求标注尺寸、序号及填

写明细栏、标题栏、编写技术要求。

（2） 撰写设计说明书一份，主要包括起重器各部分尺寸的计算，对螺杆和螺母螺纹牙强

度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性的校核等。

目录

一、设计题目---------------------------------------------------------------2

二、螺母、螺杆选材---------------------------------------------------------2

三、螺杆、螺母设计计算

3.1 耐磨性计算

------------------------------------------------------------------------------------------------2

3.2 螺杆强度校核

---------------------------------------------------------------------------------------------3

3.3 螺纹牙强度校核

-----------------------------------------------------------------------------------------3

3.4 螺纹副自锁条件校核

-----------------------------------------------------------------------------------4

3.5 螺杆稳定性校核

-----------------------------------------------------------------------------------------4

四、螺母外径及凸缘设计-----------------------------------------------------5

五、手柄设计---------------------------------------------------------------5

六、底座设计---------------------------------------------------------------6

七、参考资料---------------------------------------------------------------8

一、 设计题目

螺旋起重器（千斤顶）

已知条件：3.1.2 起重量40Q F KN =，最大起重高度200H mm =。

二、 螺杆、螺母选材

本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45钢调质处理。查参考文献[2]表10.5得600b Mpa σ=，[]355s Mpa σ=。 由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜1103ZCuA Fe （考虑速度低）

托盘和底座均采用铸铁材料。

三、 螺杆、螺母设计计算

3.1 耐磨性计算

螺杆选用45钢，螺母选用铸造铝青铜1103ZCuA Fe ，由参考文献[1]查表5.8得螺母材料的MPa p 25~18][=,从5.8的注释中可以查得，人力驱动时[P]的值可加大20%，则[p]=21.6~30Mpa,取[p]=25Mpa 。按耐磨性条件设计螺纹中径d 2，

选用梯形螺纹，则2d ≥[1]查得，对于整体式螺母系数1.2~2.5ψ=，取2ψ=。则

222.6d mm ≥== 式中 F ——轴向载荷，N ；

2d ——螺纹中径，mm;

[p]——材料的许用压强，MPa; H ——螺母旋合高度，mm;

ψ ——引入系数

H

d

ψ=

查参考文献[3]表11.3取公称直径d=32mm ，螺距P=6mm,中径d 2=29mm,

小径d 3(d 1)=25mm,螺纹大径D 4=33mm 。那么螺母高度

mm d H 58290.22=⨯=⋅=ψ，螺纹圈数7.96

58===

p H z ，230αβ==。 3.2 螺杆强度校核

千斤顶螺杆危险截面受轴向力F 和扭转力矩1T 的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩1T 。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为

[]e σσ=≤ 式中 Q F —— 螺杆所受的轴向载荷，N ；

3d ——螺杆螺纹的小径，mm ；

[]σ——螺杆材料的许用应力，MPa;

1T ——螺杆所受转矩，N ·mm ；2

)

'tan(2

1d F T Q ρψ+=，ψ为螺纹升角，216

arctan

arctan 3.767929

np d ψππ⨯===⨯； 查找参考文献[1]表 5.10得对青铜的当量摩擦因数'0.08~0.10f =，取

'0.09f =，螺纹副当量摩擦角''arctan arctan 0.09 5.1427f ρ===。把已知的值带

入1T 的计算公式中，则得

129

40000tan(3.7679 5.1427)909362

T N mm =⨯

+=⋅

96.3e Mpa σ==

由参考文献[1]表5.9可以查得螺杆的材料许用应力

[]3~5

s

σσ=

，355s Mpa σ=，[]71~118Mpa σ=，取[]100Mpa σ=。

显然，[]e σσ<，螺杆满足强度条件。 3.3 螺纹牙强度校核

因为螺母材料强度低于螺杆 ，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺

母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：

][4τπτ≤=

b

D Z F Q

式中 Q F ——轴向载荷，N ； D 4——螺母螺纹大径，mm; Z ——螺纹旋合圈数，Z 取10；

b ——螺纹牙根部厚度，mm ，对于梯形螺纹