机械设计螺旋千斤顶说明书

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）系别机电学院

班号09XXXX

XXX

日期2011/9/16

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：

已知条件：螺旋起重器起重量

;最大起重高度

。

设计要求：

1. 绘制装配图一，画出起重器的全部结构，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

二、螺母、螺杆选材

三、螺杆、螺母设计计算

3.1耐磨性计算

3.2螺杆强度校核

3.3螺纹牙强度校核

3.4螺纹副自锁条件校核

3.5螺杆稳定性校核

四、螺母外径及凸缘设计

五、手柄设计

六、底座设计

七、其余各部分尺寸及参数

八、参考文献

一、 设计题目

螺旋起重器（千斤顶）

已知条件：起重量F Q =40KN ，最大起重高度H=200mm 。

二、 螺杆、螺母、托盘及底座选材

工作特点：螺旋千斤顶一般为间歇性工作，每次工作时间较短、速度也不高、但是轴向力很大、需要自锁，但不追求高效率。

1.螺杆选材：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，需要足够的强度，且为小截面，故选用45#钢，调质处理。查参考文献[2]得σs=355MPa, σb =600MPa 。查机械设计课本表

8.12得5

~3][s

σσ=,取[σ]=110MPa 。

2：螺母选材：千斤顶属于低速重载的情况，且螺母材料除要求有足够的强度外，还要求与螺杆材料配副后摩擦因数小和耐磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸造青铜ZCuAl10Fe3，查表8.12得螺母材料的许用切应力MPa 40~30][=τ,取][τ=35MPa ；许用弯曲应力 [σb ]=40~60MPa,故取[σb ]=50MPa 。

3：托盘和底座选材：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

由耐磨性条件公式（限制螺纹工作表面的压强，按螺母材料计算）：

][2p H

h d p

F A F Ps ≤⋅⋅⋅⋅==

π 对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为：

2d ≥式中 2d ——螺纹中径，mm;

F ——螺旋的轴向载荷，N ； H ——螺母旋合高度，mm;

ψ——引入系数，ψ=H/2d ;

[p]——材料的许用压强，MPa;

查机械设计表8.11，得[p]=18~25MPa ，取[p]=20MPa ，对于整体式螺

母，5.2~2.1=ψ，

取ψ=2.0，那么有mm MPa

KN

d 3.2520*0.2408.02=≥。

综合查课程设计指导书表11.2/11.3/11.4,试取公称直径d=32mm,螺距p=6mm,中径d 2=29mm,外螺纹小径d 1=25mm,螺纹大径D 4=33mm 。螺母高度mm d H 5829*0.22==⋅=ψ，螺纹圈数7.96

58===

p H z ，且满足要求。α=2β=30°。 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T 1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T 1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为

][)16(3)4(

3

1

1

2

2

1

σππσ≤+=d T d F

对于起重螺旋，因所受轴向力大，速度低，需要根据螺杆强度确定螺

杆螺纹小径，故对于梯形螺纹该式可化为

14*1.25[]

F

d πσ≥

式中 ： 1d ——螺杆螺纹的小径(mm)；

[]σ——螺杆材料的许用应力(MPa);

F —— 螺杆所受的轴向载荷(N)；

T 1——螺杆所受转矩(N ·mm),2

)

'tan(2

1d F T ρψ+=。 代入数据，mm MPa

KN

d 06.24110*40*25.1*41=≥

π

而选择d 1=25mm,满足螺杆强度要求。 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

式中 ： F ——轴向载荷(N)；

D 4——螺母螺纹大径(mm); Z ——螺纹旋合圈数；

b ——螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p 。

代入数据计算

][64.106

*65.0*33**3.940000

τπτ≤==

MPa

即螺母满足剪切强度要求。 螺纹牙根部的弯曲强度条件为：

][36

2z 2

424b b b D z Fh b D h F σππσ≤=⋅= 式中 : h ——螺纹牙的工作高度（对于梯形螺纹h=0.5P=3mm ）；

其它参数同上。

代入数据计算

][55.24)

6*65.0(*33**3.93

*40000*32

b b MPa σπσ≤==

][b σ=50MP

即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。 3.4 螺纹副自锁条件校核 由螺纹副自锁条件：

'

arctan ',

'f =≤ρρλ

式中 λ——螺纹螺旋升角（°），2

arctan

d np

πλ= 'ρ——螺纹副的当量摩擦角(°);

n ——螺纹线数，n=1;

p ——螺纹导程(mm);

2d ——螺纹中径(mm);

'f ——螺纹副的当量摩擦系数,查机械设计表8.13，得'f =0.08~0.10,取'f =0.09;