螺旋千斤顶大作业

姓名于方津专业机制年级13 班级3
设计完成日期2015 年10 月11 日
指导教师_________
一、题目：螺旋千斤顶
题目
设计方案
12345678910
最大起重疑F
(kN)
20253035404550——
006065
最大起升高度H
(mm)
150160170180190200210220230240三、工作量
］、总装酉I图一张；
2、F算说明书一况(注：将任务书置于计算说明书首页)
四、参考资料
螺旋千斤顶设计指导书
螺旋千斤顶作业任务书
机械设计大
型作业
编号
08
螺旋千斤顶设计说明书
⑷自锁验算:
当量摩擦角Q = arctan—-
cos—
2
由于螺杆和螺母的材料分别取45钢和锡青铜，因此取
“ = 0.10 (0.08 〜0」0)
又因为矩形螺纹牙顶角a=0
所以，p' = arctan °= 5.711
COS —
2
d[ + d
螺纹中径d： = ―；一 = 31°™
螺纹中径升角I// = arctan =arctan ------------- °
叫n x 31
满足屮s pi
因此，满足自锁条件，自锁可靠。

(5)螺杆结构：
螺杆上端用于支撑托杯和在其中插装手柄，因此需加大宜径,
其结构见图1。

凸合结构
图
1
d2 = -^mm
屮二。

满足自锁条件
手柄孔径心根据手柄直径决泄，”严心+0.5（后面给
出）。

为了便于切制螺纹，螺纹上端切有退刀槽，退刀槽的直径比/ 小0.5m/）i,宽度为二x 二9mm。

所以退刀槽尺寸为：9 x 027.5
螺杆下端切有倒角，以便于螺杆旋入螺母，倒角尺寸为C2。

为了防止工作时螺杆从螺母中脱岀，在螺杆下端安垃了钢制挡圈，挡圈用螺钉固定在螺杆端部。

挡圈直径为dg = d + 5 = 39mm
挡圈厚度6~12mm 取8mm
螺钉直径为=
选取GB/T6S - 2000 M1 Ox 45开槽沉头螺钉。

（6）强度校核：
螺杆工作时承受轴向压力F和转矩7的联合作用，根据第四强度理论求岀其危险截而的当量应力，令其满足
%,=加+3卄=]（笛）'+3（丄丁）' < [er]
V ncl； 0.2J,
其中，T = F・dtan（0 + /?'）
2
31
=45 x y x t刖（3-525° + 5-711°）
=113.42 （M ・ m）
所以，_ L 4F T ,
= （MPa）<[<T]=118N（P 因此，强度符合强度要求。

2.螺母的设计与计算:
（1）材料：锡青铜牌号:ZCuSnlOPbl
（2）螺纹圈数：Z>一—do = 39mm 挡圈厚度
8mm
挡圈螺钉：M10x45
113.42
0.2 x 283 x 10 * 9o
Y
= 99.90MPa 满
足强度要求
材料：锡青铜
其中螺纹中径d2 = 29ir^螺纹牙高度h二3mm,螺纹牙表而许用压强[刃取25MP"(18~25MA/)。

代入上式，得
55 x 103
Z - n X 31 X 3 X 25 = 7.52
因此，取Z二8
考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数
Z =Z + 1.5 二
螺母髙H* = Z'P =9.5 x 6 = 57mm
(3)螺纹英它尺寸：见图2
>1
图2
H
a = y = 19mm
D^l<6d=1.6x34= 54.4mm 取
D二55mm
D] 2 1.3D = 1.3 * 55 = 71.5mm 取£), =72mm
(4)螺母与底座的配合：
螺母压入底座上的孔内，圆柱而配合采用H8/n7o螺母下端和底座孔上端均加工出倒角，倒角尺寸为C2o同时安置紧定螺钉防止螺母转动，紧左螺钉选用GB/T65的开槽圆头螺钉。

3.螺杆稳定性计算：
Z二8
Z* = 9.5 H = 57mm
d二17mm
D=55mm £)]
=72mm
紧定螺钉M8x30
螺杆稳定性条件为
式中，s 竝为螺杆稳左性计算:安全因数：s$为螺杆稳左性安全因数
（S,=2・5~4） 为螺杆的临界载荷。

先讣算螺杆的长细比久
■
I
其中，长度系数 “ =2
螺杆最大受压长度
1 二 H + 牛十 l ・5d = 299.5mm
螺杆危险截而惯性半径i =
对于兄＜85淬火钢
n9・93(KQ)
所以螺杆稳上性合格。

4. 托杯的设计与计算：
（1） 材料：选用Q235碳钢，模锻制造。

（2） 托杯结构，见图3・
取壁厚 S = \Omm
托杯高,
所以托杯髙二二
取52mm
直径
Dg = 0.6d = 0.6 x 34 = 20 ・ 4 mm
□2 = 21mm
D3 = 2・4d = 2.4 x 34 = 81.6mm
D3 = 32mm
所以,
2 x 381
=85.57
4 80 1 十 0-0002Y 2
ndl _____________ 480 _________
4 一 1 十 0.0002 X 85.572
n * 28：
~4~
S cr = 2.642 螺杆
稳左性合格
进而可得
119-93 45
由于 螺杆稳定性安全因数S,二~4 材料：Q235碳钢
3 = \Omm
托杯髙58mm
□2 = 21mm D3 = 82mm
图3
为了使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯上表而制出切口和沟纹。

为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装置挡板,挡板尺寸030x06x3,螺钉选用GB/T5783-2000 M5x 25 开槽圆角头螺钉。

宜径D,的配合为Hll/dll。

巴螺杆转动时，托杯和重物都不转动。

因此，在起重时，托杯底部与螺杆的接触而间有相对滑动。

为了避免过快磨损，一方而需要润滑，另一方面要限
制接触而间的压力，取苴许用压力为lp\ = 20MPa (15 ~ 25MPd)
由此可确定托杯直径
= (mm)
取D4 = 63mm
5.手柄的设计与计算:
(1)材料：Q235碳钢
(2)手柄长度L p :扳动手柄的转矩Kd，必须克服螺纹副的螺纹力矩和螺杆与托杯间的摩擦力矩M?,即
KL,>M l+M2D4 = 63mm
材料：Q235碳钢
则£,n(M|+Mj/K
式中，A•为施加于手柄上的臂力（150~250N）,为满足大多数人的使
用，设计中取K取200N。

F ・ tan（肖 + /?'）・（心/2）
二（N・m）
M2=0.25（£>2+D4）/Z F
=（N • m）
式中，// = 0.06 （0.05 - 0.08）o
所以，手柄计算长度满足
L z, >（A/,+M2）/A： =
考虑到螺杆头部尺寸及手握长度的影响，手柄实际长度为
厶、.=厶P+0.5Q + 100 二
厶丫不应超过千斤顶的最小髙度，所以将手柄实际长度改为352mm，另外加套筒，套筒长800mm.
（3）手柄直径：
心啊心,/（0』巩）
式中，[6〃为材料的许用弯曲应力，对于Q235的手柄，
[cr]h=\20MPa
所以，dp 2出环/（0.1如〉）二
取dp = 2 5.88mm
则螺杆孔径dk = dp + 0.5 = 26.38mm
（4）手柄结构：手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端应加上挡环，并用螺钉固左，其结构见图4。

=138・62N ・ m =69.3N ・ rn
=25・88mm
=26.38mm
厂*2
)dp/4・dp/3
图4
固左螺钉选用G^/T68-2000
M8x20开槽沉头螺钉。

6. 底座的设计与计算：
(1) 材料：HT100铸铁
(2) 尺寸设计：见图5,取壁厚5 = 10〃〃”，锥度按照1:5设计。

各
部分尺寸为：
D5 = 61mm Dg = 109mm D7 = 199.7 3irim Dg = 72mm
r| = 0.253 效率
符合要求
240
De = 61 + — = 109rnm
D 7 = \諾；+ Dg = 199.73伽式中，［b ］〃为底座下枕垫物
材料：HT100铸铁
6 = 10 加〃 ？
Hj = 24 Omm
Hi = H 4- 20 = 240mm
□5=0+6= 55+6= 61mm 图5。