课程名称：机械设计（甲）Ⅱ设计题目：螺旋千斤顶的设计指导老师：顾大强专业与班级：机电1203班姓名与学号：陈笑行 3120102261目录1. 设计要求2. 螺杆的设计和计算3. 螺母的设计和计算4. 底座的设计和计算5. 托杯的设计和计算6. 手柄的设计和计算7. 零件图和装配图8. 参考文献1设计要求1） 最大起重量Q=20kN2） 最大升举高度L＝150mm3） 采用梯形螺纹、单线 GB5796-864） 螺杆材料：Q235或45＃；螺母材料：铸铁或青铜2螺杆的设计计算45号钢 DIN标准为C45 查表得机械性能如下Eigenschaft（性能）wert(数值)einheit （单位）Elastizitätsmodul（弹性模量）210000N/mm^2Poissonsche Zahl（泊松比）0.28Nicht zutreffendSchubmodul（剪切模量）79000N/mm^2Massendichte（质量密度）7800kg/m^3Zugfestigkeit（抗拉强度）750N/mm^2Druckfestigkeit（抗压强度）N/mm^2Streckgrenze （屈服极限）580N/mm^2Wärmeausdehnungskoeffizient（热膨胀系数）1.1e-005/KWärmeleitfähigkeit（导热系数）14W/(m·K)Materialdämpfungsverhältnis（材料阻尼比）Nicht zutreffend Q235 DIN标准号为St33查表得机械性能如下：Eigenschaft（性能）wert(数值)einheit （单位）Elastizitätsmodul（弹性模量）210000N/mm^2Poissonsche Zahl（泊松比）0.28Nicht zutreffendSchubmodul（剪切模量）79000N/mm^2Massendichte（质量密度）7800kg/m^3Zugfestigkeit（抗拉强度）290N/mm^2Druckfestigkeit（抗压强度）N/mm^2Streckgrenze （屈服极限）175N/mm^2Wärmeausdehnungskoeffizient（热膨胀系数）1.1e-005/KWärmeleitfähigkeit（导热系数）14W/(m·K)Spezifische Wärme（比热）440J/(kg·K)Materialdämpfungsverhältnis（材料阻尼比）Nicht zutreffend价格： 45#> Q235该螺旋千斤顶最大起重只有20kN，属于小负重，螺杆用Q235即可。
………………………………稳定性校核……………………………………校核时l即为最大上升高度L=150mm=0.15m对于螺旋千斤顶，视为一段固定一端自由μ=2圆形界面，惯性半径i=d1/4λs=μli=2*150d1/4可得 λs=1200/d1取d1=2cm=20mm则λs=60根据公式Qc=(304-1.12λs)πd124可以得到Qc=7.4204e4Ss = Qc/Q = 3.71对于传力螺旋传动，要求Ss = 3.5~5.0满足条件依照稳定性，查GB，选取P =4，d1 = d -4.5 则取d=25mmd2 = d-2;此时 外螺纹大径d = 25mm 螺距P = 4mm外螺纹小径d1 = 20.5mm 外螺纹中径d2 = 23mm 内螺纹中径D2 = 23mm 内螺纹大径D4 = 25.5mm 内螺纹小径D1 = 21mmD4 = d+2ac可得 ac = (25.5-25)/2 =0.25mm H4 = 2.25mm H4 – 2ac = H1 =h =2.25-0.25*2 h = 1.75mm重新校核可得Qc = 7.7961e+04Ss = 3.8981符合标准………………………………螺杆强度计算……………………………………依照第四强度理论公式进行校核轴向力 Q = 20KNd1 = 20.5mm螺杆最大扭矩T=d22×Q*tan(λ+ρv)ρv是当量摩擦角，ρv=arctanfcosγf取0.1（钢对铸铁，附加润滑）rho_v = atan(0.1/cos(pi/12))可得ρv=5.9106°λ=arctanSπd2lmd = atan(4/pi/23)λ=3.1686°可得T = d2/2*Q*tan(lmd+rho_v)T = 3.6754e+04 N*mm 36.75 N*m 带入强度校核公式σc=σ2+3τ2=Qπ4d122+3Tπ16d132可得Xigema = sqrt((Q/(pi/4*d1^2))^2+3*(T/(pi/16*d1^3))^2)Xigema = 7.1330e+07 71.33MPaQ235的屈服强度为235Mpa，符合强度要求。
………………………………耐磨性计算……………………………………根据公式p=QPπd2hHd2≥Qπφψ[p]φ=0.5ψ=2人力传动，钢对铸铁取许用压强[p]=15可以求得 d2_min=sqrt(Q/(pi*feita*pesai*p_x))d2_min =0.0206 m d2_min=20.6mm
………………………………其他……………………………为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽为了便于螺杆选入螺母，螺杆下端应有倒角为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端应安装钢制挡圈，挡圈用紧定螺钉固定在螺杆底部3螺母的设计计算螺母采用铸铁该螺旋千斤顶最大起重只有20kN，属于小负重，因此对材料的要求不高，经校核发现完全没必要用#45钢和青铜螺杆用Q235，螺母用铸铁即可………………………………螺母高度设计……………………………在上文耐磨性计算中已经给出，旋合长度即螺母高度H = 46mm考虑实际制造时的尺寸以及倒角等原因，设定实际高度H0=50mm………………………………螺母外径设计……………………………τ=Qπ4（D52-D42）≤[τ][tau] = 40MPatau = 2e4/(pi/4)/(0.04^2-0.0255^2)tau = 26.812Mpa故取外径为D5 = 40mm…………………………螺母上部托台……………………………外径D6=（1.3~1.4）D5D6取55mm厚度可根据侧面剪切力计算τ=QπD5h≤[τ][tau] = 40Mpa取h=10mmtau = 20000/(pi*0.055*0.01)tau = 11.575Mpa符合要求4底座的设计计算………………………………底座高度计算…………………………H_bottom_min = 150+50=200故取H_bottom = 210mm………………………………底座厚度计算…………………………铸件的壁厚不应小于6~8mm，取壁厚12mm………………………………其他参数计算…………………………为了增加底座的稳定性，将底座设计成台型，将其外形成1：10的斜度底座采用铸铁铸造，外部涂漆或镀铜，防止生锈。
5托杯的设计计算（1）托杯迎来承载重物，用Q235钢模锻制成，为了使其与重物接触良好和防止与重物相对滑动，在托杯上表面切有沟纹2）当螺杆转动时，托杯与重物都不动，因此在托杯下端与螺杆接触部分装有滚珠轴承6手柄的设计计算手柄采用Q235制造………………………………手柄长度计算…………………………一般人臂力500牛FL≥T所以L≥0.08mT = 36.75N*m考虑到存在的摩擦力矩，以及舒适度取L=40cm这样只需要施加100N的力………………………………手柄直径计算…………………………把手柄看成悬臂梁，按弯曲强度计算手柄直径d_lσb=FL0.1d33≤[σ]=120MpaF = 100NL = 0.4md3 = 0.015mSigema_b = F*L/(0.1*d3^3) = 100*0.4/(0.1*0.02^3)Sigema_b = 118.52Mpa <[sigema]7零件图装配图见附录8参考文献1.《机械设计》 浙江大学出版社 顾大强，陈秀宁2.《机械设计手册》 化学工业出版社 成大先。