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1、螺旋千斤顶设计计算说明书院 系 工程技术学院 专业年级 2012级车辆工程 设 计 者 刘金雨 学 号 0142 指导教师 李丽老师 成 绩 2014年10月20日螺旋千斤顶设计任务书学生姓名刘金雨专业年级2012级车辆2班设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F =45kN；2、最大升距H =200mm。设计工作量：绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表；编写设计计算说明书一份。指导教师签名： 年 月 日目录目录3一、 设计目的4二、螺旋千斤顶的结构4三、螺杆的设计与计算5 1、螺杆螺纹类型的选择5 2、选取螺杆材料5 3、确定螺杆直径5 4、自锁验算5 5、结构
2、如下图（1-2）:6 6、螺杆强度计算6 7、稳定性计算7四、螺母设计与计算8 1、选取螺母材料8 2、确定螺母高度H及螺纹工作圈数U8 3、校核螺纹牙强度8 4、 结构要求9五、托杯的设计与计算9六、手柄设计与计算10 1、手柄材料10 2、手柄长度LP与板动手柄的力矩：10 3、手柄直径DP11 4、 结构11 5、底座设计12七、装配图见A3图纸。13参考文献13致谢13 一、 设计目的1. 熟悉螺旋千斤顶的工作原理，设计与计算的方法；2. 运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识，解决材料的选择，强度计算和刚度计算，制造工艺与装配工艺
3、等方面的问题。3. 熟悉有关设计资料，学会查阅手册和运用国家标准。二、螺旋千斤顶的结构千斤顶一般由底座1，螺杆4、螺母5、托杯10，手柄7等零件所组成（见图11）。螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，其它结构尺寸则是根据经验公式或制造工艺决定的，必要时才进行强度验算。设计的原始数据是；最大起重量FQ（kN）和最大提升高度h（mm）。螺旋千斤顶的设计步骤如下：三、螺杆的设计与计算1、螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角=30，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。故选梯形
4、螺纹，它的基本牙形按GB/T5796.12005的规定。2、选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。本次选用45钢。3、确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距p及其它尺寸。d2根据国家规定=1.22.5，取=1.2（梯形螺纹）；h=0.5p；查教材表5-12，p取25Mpa，又由于=1.22.5,则P可提高20%，所以P=(1+20%)25=30MPa。故，d2=28.3mm查机械设计手册，d取32mm则p=6mm， d1=25mmd2=29mm4、自锁验算自锁条件是yrv，式中：y为螺纹中径处升角；rv为当量摩擦角（当量摩
5、擦角rv=arctanmv，查教材表5-12，f取0.09y =arctan(n p /p d2)=arctan 16/(3.1429) =3.76rv=arctan（f/cos）=arctan 0.1/cos(30/2)=5.91故，y40，所以需要进行稳定性校核。计算稳定性（1）计算临界载荷Fcr查教材公式5-51，E=2.06105MPaFcr=.9N(2) 稳定性计算=3.06 2.54.0满足稳定性条件四、螺母设计与计算1、选取螺母材料螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造，其内孔浇注青铜或巴氏合金。2、确定螺母高度H及螺纹工作圈数u螺母高度H=d2=1.229
6、=34.8螺纹工作圈数，(u应圆整，取6)。考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布越不均，故u不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d。3、校核螺纹牙强度一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。螺母的其它尺寸见图13。必要时还应对螺母外径D3进行强度验算。D=d+0.5=32+0.5=32.5mmD3=1.6D=1.632.5=52mmD4=1.3D3=1.352=67.6mma=H/3=36/3=12mm螺母螺纹牙剪切强度校核：螺母螺纹牙弯曲强度校核：满足强度条件。4、 结构要求螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用或等配合。为了安装简便，需在螺母下端（图13）和底座孔上端（图
7、17）做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图11），紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为612mm。D10=(2.42.5)d=2.432=76.8mmD11=(0.60.7）d=0.632=19.2mmD13=(1.71.9)d=1.732=54.4mmD12= D13-(24)=54.4-3=51.4mm 五、托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见图14。为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。因
8、此在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。 p（式1-1）式中：p许用压强，应取托杯与螺杆材料p的小者。p取23.6Mpa故 =21.94Mpa23.6Mpa六、手柄设计与计算1、手柄材料常用Q235和Q215。选235钢。2、手柄长度Lp与板动手柄的力矩：KLp=T1+T2则（式1-2）式中：K加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150250N，工作时间较长时为100150N。T1螺旋副间的摩擦阻力矩，T1=45103tan(3.76+5.91)29/2 Nmm=.3NmmT2托杯与轴端支承面的摩擦力矩，T2
9、 = (D12+D11) fF/4。 (查教材表5-5摩擦因数f=0.09) =（54.6+19.2）0.0945103/4 =74722.5Nmm则 (K取200) =(.3+74722.5)/200=929.5mm手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长度还应加上+（50150）mm。手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。因此，手柄实际长度=+57.6/2+100=929.5+28.8+100=1058.3mm3、手柄直径dp把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其强度条件为 sF（式1-3）故dp=26.0mm所
10、以dp取26mm。式中：sF手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q215和Q235时，sF=120Mpa。4、 结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环（图16），并用螺钉或铆合固定。图中尺寸：dp =6mmdp+(610)= dp+8=26+8=34mm 5、底座设计底座材料常用铸铁（HT150及HT200），铸件的壁厚不应小于812mm，为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成1:10的斜度。底座结构及尺寸如图17图中取10mm，r取5mm，R取8mm；H1=l+（1428）mm =200+20=220mmH-a=36-12=24mmD6=D3+（510）mm =52+8=60mmD7=D6+=60+220/5=104mmD8=192mm式中：sp底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取sp=22.5MPa。七、装配图见A3图纸。参考文献【1】 濮良贵，机械设计第九版【M】.北京：高等教育出版社，2013.【2】 吴宗泽，机械设计课程设计手册第四版【M】.北京：高等教育出版社，2012致谢本次设计螺旋千斤顶，本小组四位成员都付出了艰辛的汗水，从中我们也意识到“万众一心，众
