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1、螺旋起重器（千斤顶）设计说明书1目 录一、设计题目-2二、螺母、螺杆选材-2三、螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算-23.2 螺杆强度校核-33.3 螺纹牙强度校核-33.4 螺纹副自锁条件校核-43.5 螺杆稳定性校核-4四、螺母外径及凸缘设计-5五、手柄设计-5六、底座设计-6七、其余各部分尺寸及参数-7八、参考资料-7一、 设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：起重量 FQ=50KN，最大起重高度 H=150mm。螺旋起重器（千斤顶）设计说明书2二、 螺杆、螺母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，而且是小截面，故选用 45#钢，调质处理。查参考文献 2得 s=3
2、55MPa,查机械设计表 5.9得 ,取=110MPa; b=600MPa。53s由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜 ZCuAl10Fe3，查表 5.9 得螺母材料的许用切应力 ,取 =35MPa；许用弯曲应力 b=4060MPa, MPa403取 b=50MPa。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： 2pHhdFAPs对于梯形螺纹，有 h=0.5p,那么耐磨性条件转化为：20.8p式中 螺纹中径，mm;2dF螺旋的轴向载荷，N；H螺母旋合高度，mm;引入系数， =H/ ;2
3、dp材料的许用压强，MPa;查机械设计表 5.8，得p=1825MPa，取p=20MPa，对于整体式螺母，取 =2.0，那么有 。查参考文献5.21 mMPaKNd3.280*.25824表 H.5,试取公称直径 d=36mm,螺距 p=6mm,中径 d2=33mm,小径 d1=29mm,内螺纹大径 D4=38mm。那么螺母高度 ，螺纹圈数H6.2，=2=30 。16pHz螺旋起重器（千斤顶）设计说明书33.2 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 T1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩 T1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为)6(3)4(121d对于梯形螺纹
4、该式可化为1*.5Fd式中 螺杆螺纹的小径(mm)；1螺杆材料的许用应力(MPa);F 螺杆所受的轴向载荷(N)；T1螺杆所受转矩(Nmm), 。2)tan(1dFT代入数据， mMPaKNd90.2610*52.41而选择 d1=29mm,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：4bDzF式中 F轴向载荷(N)；D4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24.106*5.3*.90 MPa即螺母满足
5、剪切强度要求。螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为：螺旋起重器（千斤顶）设计说明书4324bbDzFl式中 l弯曲力臂， ；mdl92其它参数同上。代入数据计算02.15)6*.0(38*152bb MPa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：arctn,f式中 螺纹螺旋升角（） ，2tdp当量摩擦角();螺纹线数，n=1;n螺纹导程(mm);p螺纹中径(mm);2d当量摩擦系数,查机械设计表 5.10，得 =0.060.10,取f f=0.08;f代入数据 31.*6arctn57408.因为 ，所以满足螺纹副自锁条件要求。3.5 螺杆的稳定性校核千斤顶的最大上
6、升高度 H=200mm.则螺杆的最大工作长度 退 刀 槽螺 母 lHL1h20螺旋起重器（千斤顶）设计说明书5式中 螺母高度(mm)， =58mm;螺 母H螺 母H符号参见参考文献1图 3.1；1h螺杆与手柄座相接处额尺寸，查手册知，退 刀 槽l=10.5mm。退 刀 槽假设手柄直径为 d1=26mm,由尺寸经验公式 h1=(1.82)d1=46.854mm 取h1=50mm,则L=200+33+50+10.5=293.5mm则螺杆的柔度 14dLi式中 长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，则可取=2；d1螺纹小径，d 1=25mm。i螺杆危险截面的惯性半径(mm), ,其中 A 为
7、危险41dIi截面的面积(mm 2)。代入数据计算907.895.3*4对于 45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷 Fc 为：NdFc 4.12)03.1(421那么，由压杆稳定条件5.0.48c故螺杆满足稳定性要求。四、 螺母外径及凸缘设计根据经验公式，螺母外径 D21.5d=1.536=54mm;螺母凸缘外径 D31.4D 2=1.454=75.6mm;螺母凸缘厚 b=(0.20.3)H=(0.20.3)66=13.219.8mm，取 b=15mm。五、 手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩 T1和托杯支撑面间的摩螺旋起重器（千斤顶）设计说明书6擦力矩 T2。设加在手柄上的
8、力 F1=250N，手柄长度为 L1，则有 F1 L1 = T1 + T2。对于 T1和 T2，有113661.6Nmm 29*)4.57.3tan(*502)tan(dF21232 )()(3DfFT公式中的符号见参考书1图 3.2 和图 3.3。根据经验公式， mm,取 D=60mm;8.6457)8.16( dDmm，取 D1=25mm。2.01托杯材料选择铸铁，手柄选择 Q235，摩擦因数 f=0.12,则212332 )()4(3DfFTmN5758*401. 23那么手柄长度 ，取 =300mm,加套筒FTL3.98730126.1 1L长 700mm。设手柄所受最大弯曲应力为 ，
9、查参考文献2表 10.1, ，查参MPas25考文献3,得 ，则 =112.5150MPa,取 =125MPa。25.1sbbb则手柄直径 d1 应满足 ，转化为：bzdTWT31221)( mb .75*)6.(3)(3211 取手柄直径 d1=28mm。六、 底座设计螺杆下落至底面，再留 2030mm 的空间，底座铸造起模斜度 1:10，壁厚。由经验公式，S=(1.52) =1216mm,取 S=16mm。各符号见参考书m101图 3.2 和图 3.3。D5 由结构设计确定，D 5=128mm。D4=1.4D5=1.4*128=179.2mm。结构确定后校核下底面的挤压应力：螺旋起重器（千
10、斤顶）设计说明书7MPa05.4)128.79(450)(425 DFp底面材料选择铸铁 HT100，查表得铸铁件壁厚为 1020mm 时， ，MPab10。MPabp )50(1*).0()5.0( 显然， ，下表面强度满足设计要求。p上表面校核： ，查参PaDFAb 78.2)4.67(*)(42231 考文献4 表 B.4，得 b=195MPa, b。1故上表面满足强度要求。七、 其余各部分尺寸及参数（符号见参考书1图 3.2 和图 3.3），取 =80mm；mdDT 907236*)5.02()5.02( TD，取 D=60mm；8.4.81.816.，取 =24mm;1).().(1
11、 1，取 =50mm；mDh60*0. h，取 =55mm；d582.9)8.1()28(1 1，取 =18mm；.941.6.62 2，取 =6mm；mD76*)305()305(13 3d，取 =6mm；ma8a，取 =6mm。t6t固定托盘用的挡圈内径 6mm，外径 30mm，厚 5mm；螺钉。10M62A -GB/T573螺杆底部挡圈内径 6mm，外径 40mm，厚 5mm；螺钉 。8紧定螺钉 GB/T71-1985 M616。其余铸造圆角，取 R=2mm。底座高度为 256mm，装配后千斤顶的升降范围为 380530mm。螺旋起重器（千斤顶）装配图见 A2 图纸。螺旋起重器（千斤顶）设计说明书8八、参考资料1张丰，宋宝玉. 机械设计大作业指导书. 北京：高等教育出版社，2009.102宋宝玉.机械设计课程设计指导书. 北京：高等教育出版社，20063王黎钦，陈铁鸣.机械设计.5 版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，
