千斤顶设计说明书

千斤顶设计说明书
螺旋千斤顶设计说明书
（一）设计目的：
1. 初步学习综合应用所学知识，培养独立解决实际问题的能力；
2. 了解和掌握零件设计、部件设计和简单装置设计的过程和方法；
3. 明确起重螺旋的设计方法和步骤，为课程设计打下基础。

（二）设计进行步骤及注意事项： 已知条件：
最大载荷 N F 9800= 最大升距 mm L 200=
起重螺旋为传力螺旋,主要特点是能承受较大的轴向力,并要求自锁,螺杆材料应具有较高的强度,较高的耐磨性,螺母材料出要求有较高的强度外,还应有较好的减磨性.因此螺旋副材料选取钢-青铜,螺杆选用45号钢。

选用梯形螺纹，右旋单线。

根据螺旋副耐磨条件计算螺杆的直径：
2[]FP
d h p πφ≥
p h 55.0=，代入上式,得： 20.8
[]F d p φ≥
取5.2=φ，对钢-青铜螺旋副MPa P 20][=，1.0~08.0=f 代入数据得：mm d 78.102≥，
根据梯形螺纹国家标准，选取螺纹为Tr22⨯5,其基本参数为：
mm d 22=，mm D d 5.1922==，mm d 5.163=，
mm D 171=，mm D 5.224=，mm p 5=。

计算螺母的螺纹圈数，并求出高度
mm d H 75.485.195.22=⨯==φ
N F 9800=
mm L 200=
mm d 22=
mm d 5.192=
mm D 5.192=
mm d 5.163=
mm D 171=
mm D 5.224=
mm p 5=
1075.95
75.48≤===
p H n ，取10=n mm p n H 50510=⨯=⨯=
1) 螺杆螺纹部分的强度计算：
此部分力矩由螺纹力矩1T 和螺杆端面力矩2T 组成。

︒=30α,︒==6.4tan
ar 2
d p
πγ, ︒===ψ9.5)]2/cos(/arctan[arctan αf f v v , m N d F T v ⋅=⨯+ψ⨯=882.172/)tan(21γ
由于螺杆与托杯之间装有推力球轴承，所以2T <<1T
所以螺杆工作部分上端面为危险截面，根据第四强度理论得螺杆危
险截面的当量应力 MPa d T d F v 8.452.0342
2312
23=⎪⎭
⎫
⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=πσ 螺杆材料为45号钢，其许用应力为：
360
[]120~723~5
3~5s
MPa σσ=
=
=，
[]ca v σσσ=≤，满足要求。

2) 螺杆的稳定性计算：
mm H d L l 2582/50225.12002/5.1=+⨯+=++= 螺杆柔度：4
/3d l
μλ=
，2=μ，
代入数据，得：125=λ ，
因85>λ，所以N d l EI F c 3007942070600)(2
1222=⋅==
πλμπ 安全系数4~5.21.39800
30079
>===
F F S c ca 所以螺杆满足稳定性要求。

3) 校核螺旋副的自锁条件：
︒==6.4tan
ar 2
d p
πγ<v ψ=︒9.5，符合自锁条件。

4) 校核螺纹的抗弯和抗剪强度：
mm H 50=
弯曲强度：
23b M Fh W db n σπ==
， 其中
mm
p h mm p b 75.255.025.365.0====
代入数据，得：MPa b 1.11=σ<MPa b 60~40][=σ 满足弯曲强度条件。

剪切条件：
F dbn τπ=
代入数据得：MPa MPa 40~30][4.4=<=ττ, 满足剪切强度条件。

5) 螺母下部为危险面，受到拉伸和扭转，所以
2'
3.14d F
D +⨯≥
πσ ， 其中'σ为螺母的许用拉应力，
[]'[]/1.250/1.241.7b MPa
σσ≈==
代入数据得mm D 5.29≥,取mm D 32=, 满足壁厚要求
mm mm d
D 6~452
>=-。

6) 核验螺母的其他尺寸：
螺母台肩直径mm D D 8.44~6.41)4.1~3.1(1==
mm D 8.441=,
挤压强度MPa D D F W F 7.12)
(4221=-==
πσ 许用挤压强度MPa 4.83~06.75]')[2~8.1(']'[=≈σσ 有[]''σσ<，满足挤压条件， 螺母台肩高度mm H
a 3/503
==
7) 计算确定手柄厚度h ，宽度b ，长度p L ：
扳手有效长度设为'p L
mm D 32=
mm D 8.441=
mm a 3/50=
扳手力矩：mm N T L F T p p ⋅=≈=17882'1 人的手动力N F p 250~150=,取N F p 150=， 得：mm L p 2.119'=，人手掌宽度约100mm ，则
扳手实际尺寸：mm mm D L L p p 45.2301002
'4
=++
≈ 取扳手实际长度mm L p 230= 扳手与螺杆接触处为危险截面，
由抗弯强度条件：b bh T
W T ][6
/2σσ<==，
扳手横截面近似为矩形，其中b 为截面宽度，h 为扳手横截面高度，
取h b 3=，得b
T
h ][23
σ≥
， 为安全考虑此处p F 取最大值250N ，2/120][mm N b ≈σ 代入数据,mm h 7.6≥，取mm h 10=，所以mm b 30=
8) 选择紧固螺钉： 选取紧固螺钉106⨯M 。

9) 选取推力球轴承
所选推力球轴承为：推力球轴承 51104 GB/T 301-1995
10) 校核机架底面挤压强度：
机架底座选用灰铸铁铸造，许用应力：MPa b 55~45][=σ
][b S
F
σσ<=，得2218459800][mm MPa F S b ==>
σ 所选支架顶端尺寸：外径5D =42mm ，内径mm D 326=
支架实际截面积S mm D D S >=-=
226255814
)
('π，满足强度要求。

mm L p 230=
106⨯M
参考资料：
《机械设计课程设计》任金泉西安交通大学出版社
《实用机械设计手册》中国农业机械化科学学研究院中国农业机械出版社《材料力学》刘鸿文高等教育出版社
《机械设计》濮良贵纪名刚高等教育出版社
《简明机械设计手册》洪钟德同济大学出版社
《图学基础教程》谭建荣高等教育出版社。