机械设计千斤顶设计计算说明书

四、螺杆的设计计算

4.1材料

螺杆的常用材料为Q235、Q275、35钢和45钢。此处考虑成本与耐磨性要求，选用经正火或淬火处理的45钢。

4.2螺杆结构

螺杆上端需用于支承托杯和插装手柄，故此处需要加大直径。其结构如图1所示，图中L 为最大起重高度，H 为螺母高度，手柄孔径K d 的大小应根据手柄直径p d 决定，一般取5.0+>P K d d mm 。

由 3.2结论知螺杆小径293=d mm ，中径332=d mm ，螺距

6=P mm ，为了便于切制螺纹，应设退刀槽，退刀槽处的直径c d 要

比螺纹小径3d 小0.2~0.5mm ，这里取0.5mm 。

则5.285.0295.03=-=-=d d c mm 。

退刀槽的宽度965.15.1=⨯=≥P b mm 。故此处取9=b mm 。

为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应制有倒角,如图1(a)所示。或制成稍小于小径3d 的短圆柱体，如图1(b)所示。

图1

螺杆选用45钢

5.28=c d mm

9=b mm

4.3自锁性校核 自锁性条件为V ϕψ≤。

螺纹升角ο3.333

6

1arctan arctan 2≈⨯⨯==ππψd nP 经查表，摩擦因数f 取0.08，螺纹牙侧角β取ο15，当量摩擦角ο

ο

7.415

cos 08.0arctan cos arctan

≈==βϕf V 。 由于影响摩擦因数f 的因素很多，其值并不稳定，为保证螺旋起重器有可靠的自锁能力，可取ο1-≤V ϕψ。由上述计算可得

οοο17.43.3-≤，所以自锁性满足要求。

4.4强度校核

螺杆工作时，扭矩产生剪应力，轴向力产生正应力，升至最高位置时，载荷分布如图2所示。

图2

ο3.3=ψ

ο7.4=V ϕ

5.2螺纹牙工作圈数z

螺纹牙工作高度365.05.0=⨯==P h mm ，螺纹牙工作圈数

[]43.61333310263

2≈⨯⨯⨯⨯=≥ππp h d F z 。

考虑到螺纹牙工作圈数越多，载荷分布越不均匀，故螺纹牙工作圈数不宜大于10，故

1043.6≤≤z 。取5.7=z 。考虑到螺纹杆退刀槽的影响，螺母螺纹牙实际圈数应取95.1'=+=z z 。

5.3螺母的结构尺寸

螺母的结构如图3所示，螺母的高度5469'=⨯==P z H mm ；螺母外径6.66378.18.14=⨯==D D mm ；螺母的凸缘外径

24

.936.664.14.11=⨯==D D mm ；螺母的凸缘厚度

183

543==≈

H a mm 。 螺母装入底座孔内，配合选取7

8

r H 。为防止螺母转动，设置紧定螺钉，其直径取M6。

图3

3=h mm

5.7=z

9'=z

54=H mm 6.66=D mm

24.931=D mm

18=a mm

9.6186.6610263

≈⨯⨯⨯==ππτDa F MPa,查表得[]30=τMPa 。由于6.9MPa ≤30MPa ，故螺母凸缘根部的剪切强度满足条件。 六、托杯的设计计算

托杯用以承托重物的，可选用铸铁、铸钢或Q235，此处我们选用Q235。具体结构如图4所示。为防止托杯与重物相对滑动，托杯上表面应制有切口和沟纹。为防止托杯从螺杆端部脱落，螺杆端部应装有挡圈。

为防止接触面过快磨损，应校验接触面的压力,首先托杯的尺寸2.592367.127.1267=-⨯=-=-=d D D mm ；

1.225.0366.05.06.00=+⨯=+=d D mm 。

接触面的压力()

()

98.101.222.591026442

23

20

27≈-⨯⨯⨯=-=ππD D F p MPa

图4

9.6=τMPa

托杯选用Q235A

2.597=D mm

1.220=D mm

98.10=p MPa

图5

八、底座的设计计算

8.1材料

底座材料常选用铸铁HT150、HT200，当起重量大时可选用铸钢。

此处我们选用HT150。

8.2底座结构

底座铸件的厚度 不应小于8~10mm；为增加底座的稳定性，故

需将外形制成1：10的斜度，如图6所示，图中

图6

底座选用HT150