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1、目录第一章设计题目及材料选择21.1设计要求21.2主要零件的常用材料21.3千斤顶结构示意图2第二章螺杆的设计计算32.1 螺杆材料级牙型选择32.2 耐磨性计算32.3 验算螺纹的自锁条件42.4 螺杆强度校核42.5 稳定性校核52.5 螺杆其他结构设计6第三章螺母的设计计算73.1 确定螺母高度 H 及螺纹工作圈数u73.2 校核螺纹牙强度73.3 螺母的其他设计要求8第四章托杯的设计与计算8第五章手柄设计与计算95.1 手柄材料95.2 手柄长度 Lp9* *5.3 手柄直径 d p105.4 结构10第六章底座设计11* *第一章设计题目及材料选择1.1设计要求设计简单千斤顶的螺杆
2、和螺母级其他结构的主要尺寸。起重量为40000N ，起重高度为200mm，材料自选 .。传力螺旋传动要求以小的扭矩产生较大的轴向推力，一般为间歇性工作，每次的工作时间较短，工作速度也不高，通常有自锁能力，所以千斤顶设计采用此结构。1.2主要零件的常用材料螺杆： 45#钢，采用带有外螺纹的杆件螺母：青铜，带有内螺纹的构件底座：灰铸铁HT200带 1 ：10 斜度手柄： 2351.3千斤顶结构示意图* *第二章螺杆的设计计算2.1螺杆材料级牙型选择选用 45 钢，螺杆螺纹类型选择梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角=30 0 ，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按GB5796.
3、1 86 的规定。2.2耐磨性计算滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力p ，使其小于材料的许用压力p 。假设作用于螺杆的轴向力为（N ），螺纹的承压面积（指螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积）为Ammmm ），螺纹工作高度为H（ mm ），螺纹螺距为P（2 ），螺纹中径为小（ mm ），螺母高度为D（ mm ），螺纹工件圈数为u H/P 。则螺纹工作面上的耐磨性条件为：FFFpd2 hupAd2 hH令H / d
4、2 ，则 Hd2 代入上式得：d2FPhp对于梯形螺纹，h0.5P ，则：d20.8Fp* *式中， p 为材料得需用压力，单位为MPa ，取p 20 MPa1 ，2 。代入计算得：d20.84000025.30201062根据梯形螺纹国家标准（2，以及螺杆稳定性的初步估算，选取以下参数的梯5796 86 ）形螺纹：公称直径d=28螺距 8；螺纹小径； d229 ；由此：螺母高度 Hd222958查阅有关技术手册1知螺杆退刀槽直径d1d7.8 32 7.824.2 ；1 濮良贵 .机械设计 .高等教育出版社 .2006.第 97 页2 谭退建刀荣槽.图宽学度基础b教程7.5高等教育出版社 .1
5、999.第 323 页螺纹工作圈数H58u9.67 10，满足设计要求。P 62.3 验算螺纹的自锁条件千斤顶有自锁要求，自锁条件为：Pfv其中arctanvarctand2cos式中：为螺纹升角；f 为摩擦系数；为牙侧角。取 f0.08 2 ，15代入计算得：2arctanParctan63.77d23.14 29varctanfarctan0.084.73coscos15有v ，故满足自锁条件2.4 螺杆强度校核螺杆工作时承受轴向压力和扭矩T 的作用。螺杆危险截面上既有压缩应力；又有切应力。* *根据第四强度理论求出危险截面的计算应力ca ，其强度条件为：1T2caF 2 3AWT其中螺杆
6、所受的扭矩 T F d2 tan(v) ， N mm2式中： A 螺杆螺纹段的危险截面面积；Ad12 （因为 d1d1 ，故退刀槽处为危险面） ；4d1 退刀槽直径， mmWT 螺杆螺纹段的抗扭截面系数，WTd 3d31A1， mm164螺杆材料的许用应力，MPa1 郭爱莲 . 新编机械工程技术手册 . 经济日报出版社 .1992.第 92 页，2 濮良贵 . 机械设计 .高等教育出版社 .2006.第 97 页强度校核：TF d2tan(v )2410 42910 3tan(3.774.73)286.68 N m14T2caF 23AWT3.14410 642108386.6821624.2
7、 224.2210 6102.39MPas353117.67MPa33ca，因此满足强度要求。2.5 稳定性校核对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力大于某一临界值时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。因此，在正常情况下，螺杆承受的轴向力必须小于临界载荷Fcr ，则螺杆的* *稳定性条件为：FcrSscSsF式中： Ssc 螺杆稳定性的计算安全系数；Ss 螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋（如起重螺杆等）， Ss =3.5 5.0Fcr 螺杆的临界载荷；sl计算螺杆柔度：i ，此处，为螺杆的长度系数，设计时取21l 为螺杆的工作长度，当螺杆一端以螺母支承时，则以螺母中部到另一端支点的距离，作为
8、工作长度l ； i 为螺杆危险截面的惯性半径，id1；4l2(200 29) 103所以 s75.7 40 ，1 濮良贵 .机i械设计 .高等教24育出.2版/社4 .2006.第 99 页故应用欧拉公式计算临界载荷Fcr ：2 EI Fcr ( l )2式中： E螺杆材料的拉压弹性模量，E=2.06105MPa ；I螺杆危险截面的惯性矩，Id1464代入数据计算得：Fcr2 EI 3.143 2.0610524.2 416.29104(l ) 264 42292Fcr16.294.07 ，满足稳定性要求。所以： Ssc4F2.5 螺杆其他结构设计图 2：螺杆结构示意图螺杆上端用于支承托杯 1
9、0 并在其中插装手柄 7，因此需要加大直径。 手柄孔径 dk 的大小根据手柄直径 dp 决定， d k dp 十 0.5mm 。为了便于切制螺纹，螺纹上端设有退刀槽。为了便于* *螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d 1 的圆柱体。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈，挡圈用螺钉固定在螺杆端部。图 2 中各参数的具体设计数值为：D1358 ； h=48;第三章螺母的设计计算螺母材料一般可选用青铜，耐磨性较好。3.1 确定螺母高度 H 及螺纹工作圈数u螺母高度2H，考虑到螺纹圈数u 越多，载荷H= d （ H 应圆整为整数）螺纹工作圈数ut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 。3.2 校核螺纹牙强度螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。如图 3 所示，如果将一圈螺纹沿螺母的螺纹大径D 处展开，则可看作宽度为D 的悬臂梁。假设螺母每圈螺纹所承受的平均压力为F / u ，并作用在以螺纹中径D2 为直径的圆
