千斤顶设计说明书

江苏大学京江学院

机械设计作业设计计算说明书

题目: 螺旋千斤顶

系别: 机械电子工程

班号: 1002班

姓名: 陆胜凯

学号: 3101102037

日期: ２０１２年11月10号

题目:螺旋千斤顶

设计原始数据：

起重量Q=30kN, 最大起重高度H=150mm。

说明

螺旋起重器的结构见图,螺杆7和螺母6是它的主要

零件。螺母6用紧定螺钉5固定在底座8上。转动手

柄3时，螺杆即转动并上下运动。托杯1直接顶住重物，不随螺杆转动。

挡环9防止螺杆由螺母中全部脱旋出。

对这一装置主要的要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。

工作量

1.设计计算说明书一份，主要包括起重器各

部分尺寸的计算，强度，自锁性，稳定性校核等。

2.装配图一张，画出起重器的全部结构，标注出必要的尺寸与零件编号，填

写标题栏与明细表

目录

一、选择螺杆、螺母的材料 (4)

二、按耐磨性条件计算螺杆中径d2 (4)

三、自锁条件校核 (5)

四、螺杆强度计算 (5)

五、螺母螺纹牙的强度校核 (6)

六、螺杆的稳定性校核 (7)

七、螺母其他参数设计及校核 (7)

八、手柄设计 (8)

九、螺杆其他参数设计 (10)

十、底座尺寸设计 (11)

十一、螺钉尺寸 (12)

十二、参考资料 (12)

十三、各部件CAD图 (13)

一、选择螺杆、螺母的材料

螺杆采用45号调质钢，由机械设计手册查得抗拉强度 σB=600MPa ， σS=355 MPa 。

由于千斤顶属于低速重载的情况，故螺母材料用铝青铜ZCuAl10Fe3

二、按耐磨性条件计算螺杆中径d 2

根据国家规定，ψ=1.2-1.5，这里取：1.3（梯形螺纹），

即

h=0.5P ；[p]=20MPa ，把数据代入得

式中 Q —轴向载荷 N

d 2—螺纹中径 mm [p]——许用压强Mpa p —螺距

h —螺纹的工作高度

带

入

得

：

d 2

≥

27.1mm

，

d 2

取

31mm,d=34mm,d 1=27mm,D 1=28mm,D=35mm,P=6 因为ψ=H ／d 2 ，H=zp ，所以，H=42mm,z=7

[]p ≤==h H

πd Q P h u

πd Q

p 22[p ]

πh QP

d 2

ψ≥

三、自锁条件校核

自锁条件是 ρλ≤

其中前者为中径出升角，后者为当量摩擦角。 查表取

09

.0=μ

=λarctan(np/π2d )=arctan(1*6/3.14*31)=3.5 =ρarctan0.09=5.14

故 14.55.3=<=ρλ，所以满足自锁性。

四、螺杆强度计算

受力较大的螺杆需进行强度计算，螺杆工作时承受轴向力Q ， 又承受扭矩T 的作用，使得螺杆危险截面上有正应力和剪应力。因此，螺杆强度校核时按照第四强度理论计算。即

c σ=

[]σππ

≤⎥

⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥

⎦⎤

⎢⎢⎢⎣⎡

2

3

122

11634d T d Q

其中扭矩T=Qtan （ρλ+）2d =30000tan （5.14+3.5）×31/23

10-⨯≈70.6N.m

查手册，45钢 s σ=335Mpa

[]σ=s σ/(3-5)=335/4Mpa=88.75Mpa

=

c σMPa

61027.0166.703027.04300002

3

22≈⎥

⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤

⎢⎢⎢⎣⎡

ππ

而

c σ<[]σ，所以螺杆强度满足。

五、 螺母螺纹牙的强度校核

螺纹牙危险截面处的剪切强度式： ][τπτ≤=

b

D z Q

式中：Q —轴向载荷 Q=30000N D —螺母螺纹大径 D=35 mm z —螺纹旋合圈数，z=7

b —螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b=0.65p=0.65×6=3.90mm h —螺纹的工作高度，此时h=D-D 2=4mm,

[τ]—螺母材料的许用剪应力，查表MPa 4030][-=τ

带入 数据得：τ=9.2MPa

显然满足][ττ≤，所以螺纹牙剪切强度满足。 弯曲强度条件式：

σb =

z

Db Fh

2

3π≤[σb] [σb ]—螺母材料的许用弯曲应力，查表MPa b 60~40][=σ

σb=z Db Fh 23π=7

9.33514.34

3000032⨯⨯⨯⨯⨯≈30.8MPa

显然满足][b b σσ≤，螺纹牙的弯曲强度满足条件.

六、螺杆的稳定性校核

螺杆危险截面的惯性半径i

i =

75.64

1

=d mm 螺杆危险截面的轴惯性矩I

I=64

4

1d π=642714.34

⨯=26074mm 4

螺杆的柔度值l

i

μλ=

式中：l — 螺杆最大受力长度由起重高度H 1、螺母高H 、铰支头高h 1决定，

其中h 1=（1.8~2）d 1

取h 1=2d 1=54mm

因l =H 1+H+h 1+=150+42+54=246 mm ；

μ—长度系数 ，对千斤顶，可看作一端固定，一段自由，取

μ=2

带入数据得：λ=73

对于45号钢，当λ<90时：F C =()

2

2L EI

μπ 其中E=2.06×105MPa

F C =()22L EI μπ=()2

5

2246226074

1006.214.3⨯⨯⨯⨯ = 218778N

30000

218778=F F C ≈7.3≥ S=3.5—5.0 因此满足稳定性。

七、 螺母其他参数设计及校核