第一篇：千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)

機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

題目：設(shè)計(jì)螺旋起重器（千斤頂）系別： 班號(hào)： 姓名：

日期：2014.10.12

哈爾濱工業(yè)大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)任務(wù)書(shū)

題 目：設(shè)計(jì)螺旋起重器

設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)： 起重量：FQ=30KN 最大起重高度：H=180mm

目 錄

1.選擇螺桿、螺母的材料·······································3 2.耐磨性計(jì)算··················································3 3.螺桿強(qiáng)度校核················································4 4.螺母螺紋牙的強(qiáng)度校核······································4 5.自鎖條件校核················································5 6.螺桿的穩(wěn)定性校核···········································5 7.螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)·········································6 8.手柄設(shè)計(jì)····················································6 9.底座設(shè)計(jì)····················································7 10.其他零件設(shè)計(jì)··············································8 11.繪制螺旋起重器（千斤頂）裝配圖·························8 12.參考文獻(xiàn)···················································8

1.選擇螺桿、螺母的材料

考慮到螺桿承受重載，需要有足夠的強(qiáng)度，因此選用45鋼，需要調(diào)質(zhì)處理。由參考文獻(xiàn)[3]表10.2查得45鋼的抗拉強(qiáng)度σb=600MPa，屈服強(qiáng)度

σs=355MPa。

螺母是在重載低速的工況下使用的，并且要求與螺桿材料配合時(shí)的摩擦系數(shù)小、耐磨，因此，螺母的材料選擇鑄造鋁青銅ZCuAl10Fe3。

2.耐磨性計(jì)算

螺桿選用45鋼，螺母選用鑄造鋁青銅ZCuAl10Fe3，由參考文獻(xiàn)[1]表5.8查得，鋼對(duì)青銅的許用壓強(qiáng)[p]=18~25MPa，由表5.8注釋查得，人力驅(qū)動(dòng)時(shí)，[p]值可提高約20%，即[p]=21.6~30MPa,取[p]=25MPa。由參考文獻(xiàn)[1]表5.8查得，對(duì)于整體式螺母，系數(shù)ψ=1.2~2.5，取ψ=2.5。

按照耐磨性條件設(shè)計(jì)螺桿螺紋中徑d2，選用梯形螺紋，則螺紋的耐磨性條件為

ps=

FQp?d2hH≤[p]

H以消去H，得 d2計(jì)算螺紋中徑d2時(shí)，引入系數(shù)ψ=

FQp

d2≥0.8??h[p]FQ

對(duì)于梯形螺紋，h=0.5p，則

d2≥0.8?[p]=0.830000=19.6mm 2?25以上三式中，F(xiàn)Q—螺旋的軸向載荷，N；

p —螺距，mm；

d2—螺紋中徑，mm；

h —螺紋工作高度，mm；

H—螺母旋合高度，mm；

ps—螺紋工作面上的壓強(qiáng)，MPa；

[p]—許用壓強(qiáng)，MPa。

根據(jù)螺紋中徑d2的取值范圍，由文獻(xiàn)[3]表11.5查得，取螺桿的公稱(chēng)直徑d=32mm，螺距p=6mm，中徑d2=29mm，小徑d1=25mm，內(nèi)螺紋大徑D4=33mm。

說(shuō)明：此處如果選擇螺桿的公稱(chēng)直徑d=24mm，螺距p=3mm，中徑d2=22.5mm，小徑d1=20.5mm，內(nèi)螺紋大徑D4=24.5mm，螺桿的強(qiáng)度校核不滿足要求。

3.螺桿強(qiáng)度校核

螺桿的斷面承受軸向載荷FQ和螺紋副摩擦轉(zhuǎn)矩T1。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度理論為

?4FQ??16T1?????≤ [σ]

σ=

??d2??3??d3??1??1?式中：FQ—軸向載荷，N；

d1—螺紋小徑，mm；

T1—螺紋副摩擦力矩，N·mm，T1=FQtan(ψ+ρ’）

d2； 22

2[σ]—螺桿材料強(qiáng)度的許用應(yīng)力，MPa，[σ]=

?s。3~5查參考文獻(xiàn)[1]表5.10，鋼對(duì)青銅的當(dāng)量摩擦系數(shù)f ‘=0.08~0.10,取 f ‘=0.09，則螺紋副當(dāng)量摩擦角ρ’=arctan f ‘=arctan0.09=5.1427°。

ψ為螺紋升角，ψ=arctan

1?6np=arctan=3.7679°。

??29?d2把已知的數(shù)據(jù)帶入T1的計(jì)算公式中，則得

T1=30000?tan(3.7679°+5.1427°)=68201N·mm

2代入強(qiáng)度計(jì)算公式，則

?4?30000??16?68201??3?

σ=????=72.2MPa 23??25??25????22由參考文獻(xiàn)[1]表5.9可以查得螺桿材料的許用應(yīng)力[σ]=

?s，3~5σs=355MPa，[σ]=71~118MPa,取[σ]=95MPa。

顯然，σ≤[σ]，螺桿滿足強(qiáng)度條件。4.螺母螺紋牙的強(qiáng)度校核 由系數(shù)ψ=

H可求得螺母的旋合高度H=ψ×d2=2×29=58mm。d2螺母螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度條件為

τ=

FQ?ZD4b≤[τ]

式中：FQ—軸向載荷，N；

D4—螺母螺紋大徑，mm；

Z—螺紋旋合圈數(shù)，Z=

H58==9.7，取Z=10； p64

b—螺紋牙根部厚度，對(duì)于梯形螺紋，b=0.65p=0.65×6=3.9mm。代入數(shù)值計(jì)算得

30000

τ==7.4MPa

??10?33?3.9查參考文獻(xiàn)[1]表5.9得螺母材料的許用剪切應(yīng)力[τ]=30~40MPa，顯然，τ≤[τ]。

螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為

σb=

3FQl?ZD4b2≤[σb]

式中：l—彎曲力臂，l=

D4?d233?29==2mm；

FQ—軸向載荷，N；

D4—螺母螺紋大徑，mm；

Z—螺紋旋合圈數(shù)，Z=

H58==9.7，取Z=10； p6

b—螺紋牙根部厚度，對(duì)于梯形螺紋，b=0.65p=0.65×6=3.9mm。代入數(shù)值計(jì)算得

3?30000?2

σb==11.4MPa

??10?33?3.92查參考文獻(xiàn)[1]表5.9得螺母材料的許用彎曲應(yīng)力[σb]=40~60MPa。顯然，σb≤[σb]，由上述計(jì)算分析可知，螺母螺紋牙滿足強(qiáng)度條件。5.自鎖條件校核 由ψ=3.7679°，ρ’=5.1427°，得

ψ≤ρ’ 因此，滿足自鎖性條件。6.螺桿的穩(wěn)定性校核 受壓螺桿的穩(wěn)定性條件為

Fc≥2.5~4 FQ式中：Fc—螺桿穩(wěn)定的臨界載荷，N；

FQ—螺桿所受軸向載荷，N。

螺桿的柔度值為

λ=

4?l d1式中：l—螺桿的最大工作長(zhǎng)度，mm。當(dāng)螺桿升到最高位置時(shí)，取其頂端承受載荷的截面到螺母高度中點(diǎn)的距離作為最大工作高度，則

l=180+

H螺母2+h手柄座+l退刀槽

查參考文獻(xiàn)[3]表11.25得，l退刀槽=7.5mm。手柄直徑d手柄=24mm(將在手柄設(shè)計(jì)中給出這一尺寸的計(jì)算），由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得

h手柄座=（1.8~2）d手柄=43.2~48mm 取h手柄座=44mm。

代入數(shù)值計(jì)算得

l=180+29+44+7.5=260.5mm

μ—長(zhǎng)度系數(shù)，對(duì)于千斤頂，可看作一端固定，一端自由，故取μ=2。代入以上數(shù)值計(jì)算得

λ=

4?2?260.5=83.36

25對(duì)于45鋼調(diào)質(zhì)（淬火+高溫回火），當(dāng)λ<85時(shí)，有

?d1490490???252? Fc===100648.8 N 41?0.0002?21?0.0002?83.362?42??于是有

Fc100648.8= =3.35≥2.5

30000FQ因此，螺桿滿足穩(wěn)定性條件。

7.螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)

螺母外徑由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得

D2 ≈1.5d=1.5×32=48mm 螺母凸緣外徑由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得

D3 ≈1.4D2=1.4×48=67mm 螺母凸緣厚度由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得

b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3)×58=11.6~17.4mm 取b=14mm。

8.手柄設(shè)計(jì)

加在手柄上的力需要克服螺紋副之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩和托杯支撐面之間的摩擦力矩。

設(shè)F為加在手柄上的力，取F=200N，L為手柄長(zhǎng)度，則

FL=T1+T2

式中：T1—螺紋副之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩，N·mm；

T2—托杯支撐面之間的阻力矩，N·mm。由前述計(jì)算可得

T1=68201N·mm

331?D??2~4????D1?2?

T2=fFQ3?D??2~4??2??D?2?21

式中：D—手柄座直徑，mm，由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得

D=(1.6~1.8)d=(1.6~1.8)×32=51.2~57.6mm 取D=52mm；

D1—螺柱與托杯連接處直徑，mm，由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得

D1=(0.6~0.8)d=(0.6~0.8)×32=19.2~25.6mm 取D1=22mm。

托杯選用鑄鐵，手柄選用Q215，摩擦因數(shù)f=0.12，則

?52?4???22?2?=67200N·mm T2=?0.12?30000?3?52?4?2??22?2?233于是有

L=T1?T268201?67200=≈677mm

200F取L=200mm，加套筒長(zhǎng)500mm。

手柄直徑

d手柄≥3FL

0.1??b?查教材可知[σb]=

?s1.5~2，查參考文獻(xiàn)[3]可知，σs=205MPa,則

[σb]=102.5~136.7MPa，取[σb]=110MPa。

代入數(shù)值計(jì)算得

d手柄≥3200?677=23.1mm

0.1?110取手柄直徑d手柄=24mm。

9.底座設(shè)計(jì)

螺桿下落到最低點(diǎn)，再留10~30mm空間，底座鑄造拔模斜度1:10，厚度選擇8mm。

D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，則D5=128mm。由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得

D4=1.4D5=1.4×128=179mm 結(jié)構(gòu)確定后，校核底面的擠壓應(yīng)力

σp=

FQ??D424?D52?=

30000??17947

2?1282?=2.4MPa

底面材料選用HT100，查參考文獻(xiàn)[3]表10.3得，當(dāng)鑄件壁厚δ=2.5~10

時(shí)，σb≥130MPa，[σp]=(0.4~0.5)σb=(0.4~0.5)×130=52~65MPa。

顯然，σp≤[σp]，滿足設(shè)計(jì)要求。

10.其他零件設(shè)計(jì)

⑴ 螺桿頂部和底部的擋圈及螺釘尺寸設(shè)計(jì)

螺桿底部必須有一個(gè)擋圈，并用螺釘加以固定，以防止螺桿全部從螺母中旋出。托杯在相應(yīng)的位置也要設(shè)置擋圈，以防止托杯與螺桿脫離。

擋圈的直徑略大于螺桿外徑，所以，頂部擋圈直徑取為26mm，底部擋圈直徑取為36mm。

根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式得螺釘大徑為

d3=(0.25~0.3)D1=(0.25~0.4)×22=5.5~8.8mm 取其直徑為M8，根據(jù)GB/T 5783—2000確定其他尺寸。

⑵ 緊定螺釘尺寸設(shè)計(jì)

對(duì)于螺母與底座分開(kāi)的結(jié)構(gòu)，為了防止螺母隨螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，必須用緊定螺釘加以固定，緊定螺釘?shù)闹睆饺镸6，根據(jù)GB/T71—1985確定其他尺寸。

⑶ 托杯尺寸設(shè)計(jì)

托杯直徑根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式得

DT=(2.0~2.5)d=(2.0~2.5)×32=64~80mm 取DT=70mm。

托杯高度根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式得 h=(0.8~1)D=(0.8~1)×52=41.6~52mm 取h=42mm。

托杯頂部開(kāi)槽的槽深和槽寬根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得

a=6~8mm

t=6~8mm 取a=8mm，t=8mm。

⑷ 倒角、鑄造圓角及拔模斜度設(shè)計(jì) 所有加工表面需要倒角。拔模斜度取為1:10。鑄造圓角R=2mm。

11.繪制螺旋起重器（千斤頂）裝配圖 見(jiàn)附A2圖紙。

參考文獻(xiàn)

[1] 王黎欽，陳鐵鳴.機(jī)械設(shè)計(jì).4版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008.[2] 張鋒，宋寶玉.機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)指導(dǎo)書(shū).北京：高等教育出版社，2009.[3] 王連明，宋寶玉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).4版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)

出版社，2010.

第二篇：螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

精04 張為昭 2010010591

目錄

一、基本結(jié)構(gòu)和使用方法-----------3

二、設(shè)計(jì)要求---------------------3

三、基本材料選擇和尺寸計(jì)算-------3

（一）螺紋材料和尺寸---------3

（二）手柄材料和尺寸---------8

（三）底座尺寸---------------9

四、主要部件基本尺寸及材料-------9

五、創(chuàng)新性設(shè)計(jì)-------------------9

一、基本結(jié)構(gòu)及使用方法

要求設(shè)計(jì)的螺旋千斤頂主要包括螺紋舉升結(jié)構(gòu)、手柄、外殼體、和托舉部件幾個(gè)部分，其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：

AA

該螺旋千斤頂?shù)氖褂梅椒ㄊ牵簩⑶Ы镯斊椒€(wěn)放在木質(zhì)支承面上，調(diào)整千 斤頂托舉部件到被托舉重物合適的托舉作用點(diǎn)，然后插入并雙手或單手轉(zhuǎn)動(dòng) 手柄，即可將重物舉起。

二、設(shè)計(jì)要求

（1）最大起重量：Fmax?25kN；（2）最大升距：hmax?200mm；（3）可以自鎖；

（4）千斤頂工作時(shí)，下支承面為木材，其許用擠壓應(yīng)力：[?p]?3MPa；（5）操作時(shí)，人手最大可以提供的操作約為：200N。

三、基本部件材料選擇及尺寸計(jì)算

（一）螺紋材料和尺寸

考慮到螺旋千斤頂螺紋的傳力特性選擇的螺紋類(lèi)型為梯形螺紋。（1）材料選擇

千斤頂螺桿的工作場(chǎng)合是：經(jīng)常運(yùn)動(dòng)，受力不太大，轉(zhuǎn)速較低，故材料選用不熱處理的45號(hào)鋼。千斤頂螺母的工作場(chǎng)合是：低速、手動(dòng)、不重要，故材料選用耐磨鑄鐵HT200。（2）螺桿尺寸設(shè)計(jì)

螺旋副受力如下圖所示：

1、耐磨性設(shè)計(jì)

由上圖螺旋副的受力分析可知，螺紋傳動(dòng)在旋合接觸表面的工作壓力為：

p?FPF ??d2hHZ?d2h其中，軸向載荷：F=25kN。螺紋高：h，由選擇螺紋的公稱(chēng)直徑確定。

為了方便滿足自鎖性要求，采用單頭螺旋，一般旋合圈數(shù)：Z?10。

為方便計(jì)算，設(shè)螺紋參數(shù)中間變量：高徑比??耐磨性的要求是：

p?[p]

H。d2其中[p]為滿足耐磨性條件時(shí)螺紋副的許用壓力。對(duì)于鋼-鑄鐵螺紋螺母材料，由于千斤頂?shù)墓ぷ魉俣容^低，可認(rèn)為滑動(dòng)速度不大于3m/s。千斤頂中螺母為整體結(jié)構(gòu)，螺母磨損后不能調(diào)整，但螺母兼作支承作用，故設(shè)計(jì)時(shí)可先認(rèn)為 f=2.5，則可取此時(shí)的許用壓力[p]為17MPa。

由螺旋副接觸表面壓力公式及耐磨性公式得到耐磨性設(shè)計(jì)公式：

d2?FP ?h?[p]對(duì)梯形螺紋，h?0.5，代入上式求得： Pd2319.352mm

查國(guó)標(biāo)選梯形螺紋為公稱(chēng)直徑d為T(mén)r36，導(dǎo)程P為10mm，中徑d2=31mm滿足要求。代入高徑比計(jì)算公式：

f=HZP==2.5 d2d2求得實(shí)際旋和圈數(shù)Z=7.75。

故暫定螺紋尺寸是公稱(chēng)直徑d為T(mén)r36，導(dǎo)程P為10mm，旋合 圈數(shù)Z=7.75。

2、強(qiáng)度設(shè)計(jì)

已知最大載荷為25kN，則在載荷最大時(shí)，螺桿受到扭矩：

dTmax=Fmax2tan(g+rn)

2其中螺紋中徑：d2=31mm； 螺紋升角：g=arctannP?5.863°； pd2當(dāng)量摩擦角：rn=arctanfn； 當(dāng)量摩擦系數(shù)：fn=fcosa。

2由于螺桿－螺母為鋼－鑄鐵材料，考慮到千斤頂既有穩(wěn)定自鎖，又有上升運(yùn)動(dòng)過(guò)程，故取摩擦系數(shù)f=0.14。又由于采用梯形螺紋，故牙型角a=30°。

聯(lián)立以上各式解得螺桿受到的最大扭矩：

Tmax?97.408N×m

已知小徑：d1=25mm，則由第四強(qiáng)度理論，危險(xiǎn)截面應(yīng)力：

sca=(4Fmax2Tmax2)+3()?74.220MPa 23pd10.2d1 已知45號(hào)鋼屈服強(qiáng)度為355MPa，載荷穩(wěn)定故取許用當(dāng)量應(yīng)

力：

[s]=ss4=88.75MPa

則有：sca<[s]，即已選定螺紋可以達(dá)到強(qiáng)度條件。

3、自鎖性設(shè)計(jì)

千斤頂由于其用途，要求具有自鎖功能。由于自鎖是針對(duì)停止?fàn)顟B(tài)所說(shuō)，故摩擦系數(shù)f可取較大值0.14，由強(qiáng)度設(shè)計(jì)中的計(jì)算結(jié)果，此時(shí)當(dāng)量摩擦角：rn?8.247°大于螺旋升角：g=arctan

nP?5.863°，所以自鎖性條件可以滿足。pd25

4、穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

穩(wěn)定性條件：

Sc=Fcr3[S] Fmax由于千斤頂為傳力螺旋，故取安全系數(shù)［S］=3.5。

由千斤頂結(jié)構(gòu)，螺桿端部結(jié)構(gòu)為一端固定，一自由式支承，長(zhǎng)度 系數(shù)m為2.0。要求最大升距hmax為200mm，由裝配圖測(cè)量得到此 時(shí)從支承螺母中心到千斤頂頂部的等效長(zhǎng)度L為325mm，螺桿的 柔度：

??4?L?104 d1已知使用45號(hào)鋼且不做熱處理，則臨界載荷：

?2EIa?2E?d12Fcr???89.585kN(?L)2(?L)264Sc?3.58?3.5故穩(wěn)定性條件可以滿足。

綜上所述，螺桿選擇Tr36，導(dǎo)程P=10mm即可滿足設(shè)計(jì)條件。

（3）螺母尺寸設(shè)計(jì)

由螺桿中的設(shè)計(jì)，將旋和圈數(shù)Z定為7.75。一般來(lái)說(shuō)螺母只需校核螺紋牙即可，而且由于螺母材料為鑄鐵，強(qiáng)度小于螺桿材料，故只需要校核螺母螺紋牙的剪切強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和抗擠壓強(qiáng)度即可，螺桿上的螺紋牙強(qiáng)度則不用校核。螺母螺紋牙受力如下圖所示：

1、剪切強(qiáng)度校核

剪切強(qiáng)度條件：

t=Fmax￡[t] Zpdb其中旋合圈數(shù)：Z為7.75； 螺紋公稱(chēng)直徑：d=36mm;螺紋牙根部厚度：b=0.65P=6.5mm。耐磨鑄鐵許用剪切應(yīng)力取為：[t]=40MPa。

代入各項(xiàng)數(shù)據(jù)得上述剪切強(qiáng)度不等式成立，即剪切強(qiáng)度滿足要求。

2、彎曲強(qiáng)度校核

彎曲強(qiáng)度條件：

sb=其中牙高：h=5.5mm；

3Fmaxh￡[sb] 2Zpdb耐磨鑄鐵許用彎曲應(yīng)力取為：[sb]=50MPa。

代入各項(xiàng)數(shù)據(jù)得上述彎曲強(qiáng)度不等式成立，即彎曲強(qiáng)度滿足要求。

3、抗擠壓強(qiáng)度校核

由螺母螺紋牙受力圖可得平均擠壓應(yīng)力：

a2=Fmax?6.023MPa sp=aZpd2hZpd2h/cos2Fmax/cos 已知螺母許用擠壓應(yīng)力：[sp]?1.5[sb]=75MPa，顯然滿足

sp<[sp]的抗擠壓強(qiáng)度準(zhǔn)則。

4、螺母外部尺寸設(shè)計(jì)

由基本結(jié)構(gòu)圖可以看到，螺母的外部形狀可以看作是兩個(gè)半徑不同的同心圓柱連接在一起，這樣設(shè)計(jì)的目的是保證螺母的定位。為了保證千斤頂?shù)恼９ぷ鳎枰O(shè)計(jì)這兩個(gè)圓柱的尺寸以使其在工作中不會(huì)失效。

由前述計(jì)算已知的螺母尺寸為：H=ZP=77.5mm，圓整后高度H=78mm，內(nèi)螺紋大徑D4=37mm。設(shè)螺母外部形狀：小圓柱外徑為D1=60mm，大圓柱外徑為D2及小圓柱的高度為H1未知待求。

為防止大圓柱與千斤頂殼體的接觸面被壓壞，需要滿足：

Fmax

sp=￡[s]p2p(D2-D12)/4

對(duì)耐磨鑄鐵HT200，許用的抗壓應(yīng)力[sp]=設(shè)計(jì)大圓柱外徑為：

1.5sb=100MPa,最后 3D2?80mm

為了防止大圓柱突出部分被剪斷，需要滿足：

t=Fmax￡[t]

pD1(H-H1)對(duì)耐磨鑄鐵許用剪切應(yīng)力為40MPa，最后設(shè)計(jì)小圓柱高度為：

H1=60mm 綜上所述，螺旋千斤頂?shù)穆菁y選為公稱(chēng)直徑d為T(mén)r36,導(dǎo)程P=10mm。此

時(shí)螺母高度H=78mm，螺母外部小圓柱外徑60mm，高60mm，大圓柱外徑80mm。小圓柱表面與外殼體之間有基軸制配合關(guān)系，故選其公差帶為h7。查標(biāo)準(zhǔn) 得：所選螺紋配合為中等旋合長(zhǎng)度。由于千斤頂為中等精度機(jī)械設(shè)備，故查 標(biāo)準(zhǔn)得內(nèi)螺紋公差帶為6H，外螺紋公差帶為6g。螺母外部小圓柱裝配時(shí)對(duì) 精度要求不高，圓柱度公差取為9。螺母外部小圓柱與內(nèi)部螺孔需要有一定 同軸度以保證千斤頂工作正常，但形位度要求不高，取同軸度公差為9。螺 母外部小圓柱軸線與大圓柱和外殼體的接觸面還有垂直度的要求，也取公差 為9。整個(gè)螺母接觸面都較重要，表面粗糙度Ra值選為3.2，未接觸面Ra 可選為12.5以降低加工成本。

（二）手柄材料及尺寸（1）材料選擇

綜合考慮成本和強(qiáng)度，手柄的材料選用普通未經(jīng)熱處理的45號(hào)鋼。（2）長(zhǎng)度設(shè)計(jì)

由螺桿的強(qiáng)度設(shè)計(jì)可知，手柄需要提供最大97.408Nm的扭矩，則 手柄的有效作用長(zhǎng)度應(yīng)為：

TL=max?488mm

200N在實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于手柄還要滿足插入螺桿上部接頭的要求，同時(shí)考慮 到千斤頂本身運(yùn)動(dòng)部件具有摩擦力，因此實(shí)際設(shè)計(jì)長(zhǎng)度還要在此長(zhǎng)度上 加上一部分，最終應(yīng)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為520mm。（3）直徑設(shè)計(jì)

手柄在操作時(shí)會(huì)受到剪力和彎矩的作用，最大操作力為200N,最大扭矩為97.408Nm，則力的分布圖如下所示：

剪力圖

彎矩圖

可見(jiàn)，危險(xiǎn)截面在手柄與螺桿接頭處。手柄的材料選為未經(jīng)熱處理的45號(hào)鋼，設(shè)計(jì)手柄直徑為D，則危險(xiǎn)截面最大剪應(yīng)力：

4200N t=23pD/4 危險(xiǎn)截面最大彎曲正應(yīng)力：

97.408N×m s=30.1D由第四強(qiáng)度理論，要使手柄正常工作，需要滿足條件：

sca=s2+3t2￡[s]

當(dāng)安全系數(shù)為2時(shí)，許用應(yīng)力[s]=600MPa=300MPa,代入第

s2 四強(qiáng)度理論計(jì)算式，并聯(lián)立剪應(yīng)力、切應(yīng)力計(jì)算公式，求得手柄直徑：

D=15mm 綜上所述，手柄長(zhǎng)520mm，直徑15mm。

（三）底座尺寸

千斤頂使用時(shí)的下支承面為木材，許用擠壓應(yīng)力為3MPa，則由抗擊壓強(qiáng)度準(zhǔn)則：

Fsp=max￡[sp]=3MPa

S=其中S為下支承面尺寸，解上述不等式，得S38334mm2，為滿足易于組

sb裝及各方向受力均勻的要求，選擇下支承面為環(huán)形結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑尺寸為100mm可以滿足準(zhǔn)則要求，綜合考慮到千斤頂本身具有的重量、體積和使用時(shí)的穩(wěn)定性，將外徑尺寸設(shè)計(jì)為180mm。

綜上所述，下支承面設(shè)計(jì)為環(huán)形，內(nèi)徑100mm，外徑180mm。

四、主要部件基本尺寸及材料

（1）螺桿螺紋：Tr36′10-6g，45號(hào)鋼；

（2）螺母螺紋：Tr36′10-6H，HT200耐磨鑄鐵；（3）手柄：長(zhǎng)度500mm，直徑15mm，45號(hào)鋼；

（4）底座：外徑180mm，內(nèi)徑100mm，HT200灰鑄鐵。

五、創(chuàng)新性設(shè)計(jì)

（1）手柄加上橡膠手柄球而非普通塑料手柄球，既節(jié)約成本，又易于拆卸，減少千斤頂存放的體積；

（2）為了攜帶方便，給千斤頂外殼加上把手；（3）為提高外殼強(qiáng)度，給外殼加上肋板；

（4）為了使用過(guò)程中省力，在托舉部分和旋轉(zhuǎn)的螺桿間加入推力軸承51105，并在相關(guān)旋轉(zhuǎn)部件處涂潤(rùn)滑油以減小使用阻力；（5）為了增強(qiáng)千斤頂對(duì)托舉點(diǎn)形狀的適應(yīng)能力，將托舉部件頂部由杯狀改成平頂，同時(shí)為了減小對(duì)被托舉物的損害，給托件部分加上橡膠保護(hù)套；（6）在千斤頂?shù)撞吭O(shè)計(jì)成密封用的橡膠蓋，使千斤頂在存放時(shí)，螺旋運(yùn)動(dòng)部件免受灰塵侵?jǐn)_。

第三篇：螺紋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

螺紋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

1.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

1.1 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)螺旋千斤頂

1.2 原始數(shù)據(jù)

最大起重量： F = 50 kN

最大升程 ： H = 200 mm

1.3 設(shè)計(jì)工作量

1.3.1 繪制出總裝配圖一張，標(biāo)注有關(guān)尺寸，填寫(xiě)標(biāo)題欄及零件明細(xì)表。

1.3.2 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份(包括封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、計(jì)算內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟、參考資料等)。

1.計(jì)算內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟

2.1螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.1.1 螺桿螺紋類(lèi)型的選擇

選擇梯形螺紋，牙型角α=30?,梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的規(guī)定。

2.1.2選取螺桿材料

選擇45鋼。

2.1.3確定螺桿直徑

按耐磨性條件確定中徑d2 對(duì)于梯形螺紋，其設(shè)計(jì)公式為：

d2?0.8F/?[p]

對(duì)于整體式螺母，為使受力分布均勻,螺紋工作圈數(shù)不宜過(guò)多，宜取??1.2～2.5;此處取 ??1.5,許用壓力P?20Mpa 從滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的許用壓強(qiáng)表中查得： 人力驅(qū)動(dòng)時(shí)，?P?可提高20% 故?P??20??1?2000??24Mpa 帶入設(shè)計(jì)公式，得

d2?29.8mm

按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇公稱(chēng)直徑和螺距為：

D?d?34mmd2?d?3?31mmd1?d?7?27mmP?6mm

2.1.4自鎖驗(yàn)算

自鎖驗(yàn)算條件是???v

?v?arctan?f/cos???arctan0.08/cos15o ?4.73o???np/?d2???arctan?arctan?6/30??

?3.64????v

且螺紋中徑處升角滿足比當(dāng)量摩擦角小1°，符合自鎖條件。

2.1.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)圖1-2進(jìn)行螺母的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝手柄7，因此需要加大直徑。手柄孔徑dk的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，dk≥dp十0.5mm。（2）為了便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應(yīng)比螺桿小徑d1約小0.2~0.5mm。退刀槽的寬度可取為1.5P，取d4?d1?0.5?34mm。

（3）為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。

（4）為了防止工作時(shí)螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈(GB/T891-1986)，擋圈用緊定螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。

2.1.6螺桿強(qiáng)度計(jì)算

螺桿受力較大，應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論校核螺桿的強(qiáng)度 強(qiáng)度計(jì)算公式為：

?ca??2?3?2??F/A?2?3?T/W?????2

其中T為扭矩

T?Ftan??v????d2/2

查表可得?s?360MPa

??????s/3?120MPa

已知F = 50 kN，又

T?Ftan??v????d2/2?114.03N?mA?1/4?d12?572.56mm2W?1/16?d13?3864.7mm3

代入校核公式，得

?ca?101.2MPa

?ca????滿足強(qiáng)度要求。

2.1.7穩(wěn)定性計(jì)算

細(xì)長(zhǎng)螺桿工作時(shí)受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗(yàn)算螺桿的穩(wěn)定性。

Fcr/F?2.5~4

螺桿的臨界載荷Fcr與柔度?s有關(guān) 其中?s??l/i 取??2

l?H?5t?1.5d?(200?5?1?1.5?34)mm?256mmi?I/A?1/4d1?27/4mm?6.75mm

其中I為螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩。將以上數(shù)據(jù)代入柔度計(jì)算公式，得

?s?2?256?6.75?75.85?40

需進(jìn)行穩(wěn)定性校核。

實(shí)際應(yīng)力的計(jì)算公式為

2Fcr??2EI/??l?

其中I??d1464?26087.05mm4

E?2.06?105MPa 將上述數(shù)據(jù)代入公式得

Fcr?202326.15kN Fcr/F?2.5~4

螺桿滿足穩(wěn)定性要求

2.2螺母設(shè)計(jì)計(jì)算 2.2.1選取螺母材料

選擇青銅

2.2.2確定螺母高度H'及工作圈數(shù)u'

H'??d2?1.5?31?46.5mm

u?H'/t?46.5?6?7.75mm

考慮退刀槽的影響，取實(shí)際工作圈數(shù)為

u'?u?1.5?7.75?1.5?9.25mm

?'應(yīng)當(dāng)圓整，又考慮到螺紋圈數(shù)u越多，載荷分布越不均，故u不宜大于10，故取

?'?10

H'?u'?t?10?6?60mm

2.2.3校核螺紋牙強(qiáng)度

螺母的其它尺寸見(jiàn)圖1―3，螺紋牙多發(fā)生剪切與彎曲破壞。由于螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。

（1）剪切強(qiáng)度校核 已知D?d?34mm D2?d2?31mm 剪切強(qiáng)度條件為：

??F≤[?] ?Db?查表得：[?]?30~40MPa，b?0.65P?0.65?6mm?3.9mm 則剪切強(qiáng)度為

??50000?12.01MPa

??34?3.9?10??[?]

符合剪切強(qiáng)度條件；

（2）彎曲條件校核

彎曲強(qiáng)度條件為：

??6Fl?[?b] 2?Db?（D?D2）/2?(34?31)/2?1.5mm 查表得[?b]?40~60MPa，l?則彎曲強(qiáng)度為

??6?50000?1.5?27.71Mpa 2??34?3.9?10??[?b]

符合彎曲強(qiáng)度條件。

2.2.4配合（1）采用H8配合。r7（2）為了安裝簡(jiǎn)便，需在螺母下端（圖1―3）和底座孔上端（圖1―7）做出倒角。

（3）為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，還應(yīng)裝置緊定螺釘，查表選擇緊定螺釘GB/T71?1985 M6?12。

2.3托環(huán)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

2.3.1托杯材料的選擇 選擇托環(huán)材料為Q235鋼。

2.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖1―4。

為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，應(yīng)在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝有擋板。

2.3.3接觸面強(qiáng)度校核

查表得Q235鋼的許用壓強(qiáng)為?P??225MPa 為避免工作時(shí)過(guò)度磨損，接觸面間的壓強(qiáng)應(yīng)滿足

P?F?(D12?D11)422??P?

根據(jù)圖1-4，取相關(guān)尺寸為：

D11?0.6d?0.6?34mm?21mmD10?2.5d?2.5?34mm?85mmD13?1.8d?1.8?34mm?62mmD12?D13?4mm?58mm?P?50?21.8MPa??P?

?(582?212)4

接觸面壓強(qiáng)滿足要求，選材合理。

2.4手柄的設(shè)計(jì)計(jì)算

2.4.1手柄材料的選擇

選擇手柄材料為Q235鋼 2.4.2計(jì)算手柄長(zhǎng)度Lp 扳動(dòng)手柄的力矩：K?Lp?T1?T2，則

Lp?T1?T2 K取K?200N 又 T1?Ftan(???v)?d2?114.03N?m 2T2?(D12?D11)fF/4?(58?21)?0.083?50/4?81.96N?m?LP?

T1?T2114.03?81.96?m?0.980m?980mm K200手柄實(shí)際長(zhǎng)度為：

Lp?980?62?100?1111mm 2由于手柄長(zhǎng)度不超過(guò)千斤頂，因此取Lp?350mm，使用時(shí)在手柄上另加套筒。

2.4.3手柄直徑dp的確定

把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑Dp，強(qiáng)度條件為

?F?KLp0.1d3p?[?F]

得設(shè)計(jì)公式為

dp?3KLp0.1[?F]

已知[?F]?120MPa

?dp?3200?1111mm?26.46mm

0.1?120取dp?30mm

2.4.4結(jié)構(gòu)

手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應(yīng)加上擋環(huán)，并用螺釘固定，選擇開(kāi)槽沉頭螺釘GB/T67 M8?16

2.5底座設(shè)計(jì)

2.5.1選擇底座材料

選擇底座材料為HT200，其???p?2MPa

2.5.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由圖1-7可得底座的相應(yīng)尺寸：

H1?(H?20)mm?(200?20)mm?220mmD6?(D3?8)mm?(58?8)mm?66mmH1220?(66?)mm?110mm 554F4?50D8??D72??1102mm?111mm????p2?D7?D6?取??10mm，則有

H'?（1.5~2）??(60?18)mm?42mm

第四篇：螺旋千斤頂設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)PB12009032-杜文文

《精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》大作業(yè)

螺旋千斤頂 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

PB12009032 杜文文

目錄

1.設(shè)計(jì)題目......................................................2 2.設(shè)計(jì)任務(wù)......................................................2 3.設(shè)計(jì)要求......................................................2 4.工作原理及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖............................................3 5.螺桿設(shè)計(jì)......................................................4 6.螺母設(shè)計(jì)......................................................7 7.手柄設(shè)計(jì)......................................................8 8.底座設(shè)計(jì)......................................................9 9.托盤(pán)設(shè)計(jì)......................................................9 10.參考資料.....................................................10

一．設(shè)計(jì)題目

螺旋千斤頂

最大起重量：

Qmax＝10kN，最大升距：

Hmax＝200mm

二．設(shè)計(jì)任務(wù)

1.設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份(10頁(yè)，3000字)。2.裝配圖一張(1號(hào))，主要零件圖。

（螺桿、螺母、支座等）

3.選擇螺旋材料，設(shè)計(jì)螺旋尺寸，校核螺旋自鎖條件、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。4.選擇螺母材料，設(shè)計(jì)螺紋圈數(shù)和螺母其它部分尺寸。5.確定手柄的截面尺寸和長(zhǎng)度。6.要求運(yùn)動(dòng)輕便靈活。

7.設(shè)計(jì)其它部分的結(jié)構(gòu)和尺寸。

三．設(shè)計(jì)要求

1.裝配圖

a.視圖符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，裝配關(guān)系正確，結(jié)構(gòu)布置合理，能滿足設(shè)計(jì)要求。

b.正確標(biāo)注裝配尺寸及輪廓尺寸，主要配合尺寸要標(biāo)注配合精度。

c.列出零件明細(xì)表及標(biāo)題欄，提出必要的裝配技術(shù)要求。2.零件圖

a.零件圖表達(dá)完整合理，比例合適，尺寸形狀與裝配圖一致。

b.尺寸標(biāo)注完整合理，標(biāo)注粗糙度、尺寸公差、材料、熱處理和技術(shù)要求等。3.寫(xiě)出設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)(16開(kāi)紙10頁(yè)3000字左右)應(yīng)包括:

a.設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)；

b.結(jié)構(gòu)方案的分析和選擇(結(jié)構(gòu),牙形,材料,強(qiáng)度,失效,安裝,工藝,標(biāo)準(zhǔn)化等)；

c.設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)參考有關(guān)資料按步驟進(jìn)行，寫(xiě)明計(jì)算公式，代入原始數(shù)據(jù)，寫(xiě)出結(jié)果和單位。計(jì)算公式和設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)明來(lái)源[1],[2]...。d.列出參考資料[1],[2]...。

四．工作原理及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

從圖中可以看出，千斤頂?shù)墓ぷ髟硎牵和ㄟ^(guò)螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)將物體有低處向高處的傳送的，并使托杯中的物體做直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)我們的傳動(dòng)要求。其中，螺母固定，當(dāng)手柄旋動(dòng)的時(shí)候，螺桿通過(guò)與螺母的螺旋副的運(yùn)動(dòng)，螺紋之間產(chǎn)生自鎖，使裝有重物的托杯往上運(yùn)動(dòng)。

從其工作原理中可以看出，這對(duì)螺桿與螺母螺紋的耐磨性、穩(wěn)定性等要求較高，同時(shí)對(duì)底座及其他相應(yīng)材料的強(qiáng)度也有一定的要求。

其機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易操作，便宜制造。

五．螺桿設(shè)計(jì)

1.材料選擇

螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。這里我選45鋼。

2.螺桿結(jié)構(gòu)選擇

(1)螺旋傳動(dòng)選擇：螺旋傳動(dòng)按其螺旋副的摩擦性質(zhì)不同，分為滑動(dòng)螺旋副，滾動(dòng)螺旋副和靜壓螺旋副?；瑒?dòng)螺旋副結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，易于自鎖，所以螺旋千斤頂選擇滑動(dòng)螺旋副。

(2)滑動(dòng)螺旋采用的螺紋類(lèi)型有矩形、梯形和鋸齒形。其中以梯形和鋸齒形螺紋應(yīng)用最廣。本設(shè)計(jì)中千斤頂?shù)穆菁y選擇梯形螺紋，并為右旋的方式。因?yàn)槠鋬?nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)，對(duì)中性好，并牙根強(qiáng)度高，同時(shí)采用單線螺紋，螺紋的自鎖性也比較高。

3.螺桿尺寸設(shè)計(jì)及校核

（1）按耐磨性計(jì)算螺紋中徑

利用教材表9-1，由螺旋副材料得許用壓強(qiáng)[P]=18～25 Mpa，取為均值18Mpa；螺距為P；螺紋工作高度為h=0.5P;ζ=H/d2;采用整體式螺紋，ζ=1.2-2.5，則取ζ=1.4；而千斤頂載荷10KN，F(xiàn)a=10000N；則：

d2≥FP = ?hζ?p?10000FP =?15.9mm；

0.5?3.14?1.4?18?1060.5Pζ??p?根據(jù)計(jì)算得的錯(cuò)誤！未找到引用源。選擇螺紋及螺桿的尺寸(GB/T 5796.2-2005，GB/T 5796.3-2005，)：

螺距（外螺紋）P=4mm；公稱(chēng)尺寸d=20mm;中徑錯(cuò)誤！未找到引用源。=18mm;外螺紋小徑d3=15.5mm;查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版)12篇第一章螺旋傳動(dòng)，依次計(jì)算得軸的徑向尺寸：

D=32mm;D1=14mm;D2=30mm;

(2)螺桿軸向尺寸設(shè)計(jì)（參考 圖12-1-2）

工作行程為200mm；

則軸向從上依次?。簂1=12mm;h1=26mm;螺母高度H=ζ*d2=25.2mm,取26mm;此時(shí)螺母螺紋圈數(shù)Z=H/P=6.5；

則軸的螺紋部分長(zhǎng)度l2?200+24mm,取230mm； 螺紋退刀槽取2mm；

螺桿軸端螺釘為標(biāo)準(zhǔn)件，取M6?10，(3)螺紋自鎖校核

自鎖條件是???v，式中：?為螺紋升角；?v為螺旋副當(dāng)量摩擦角，?v=arctanfv，當(dāng)螺旋副材料為鋼對(duì)青銅時(shí)取f?0.08～0.10,n=1;fv?1.155f?0.104;

?=arctan(n*P / ?d2)=arctan（1*4/3.14/18）?4.05°

?v=arctan0.104?5.94° <5.94°，所以滿足自鎖條件.?=4.05°

(4)螺桿強(qiáng)度校核

由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）表12-1-3，螺紋摩擦力矩： 45號(hào)鋼屈服極限??S??355Mpa;

Mt1=1/2*d2*Ftan(?+?V)=0.5×18×10000×tan(4.05°+5.94°)=15853 N·mm； 帶入表12-1-2中式4：

?4F??T? ?ca????d2???3??0.2d3??1??1??對(duì)45號(hào)鋼： 22????故 ?s3~5??s4?355?88.75MPa4

?ca?????88.75Mpa符合強(qiáng)度要求。(5)穩(wěn)定性校核

在正常情況下，螺桿承受的軸向力

?4?10?103??15853??????3?F必須小于臨界載荷Fcr。則螺桿穩(wěn)?3.14??15.5?2??0.2??15.5?3???64.56MPa????定性條件為：

22Ssc? 又臨界載荷可按歐拉公式計(jì)算，即

Fcr?Ss F?2EIa Fsc???L?2d化簡(jiǎn)為：Fac?m32；

L4?d344同時(shí)，m?2mm，取m?2.5?10;64?4Fac?36075N 又螺桿的穩(wěn)定性安全系數(shù)Ss為：2.5-4，則：

Ssc?Fsc36075??3.6?Ss F10000由上式可知，本設(shè)計(jì)滿足螺桿的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。

六．螺母設(shè)計(jì)

1.螺母材料選擇為鑄錫青銅

則：許用應(yīng)力??b??40～60Mpa，????30～40Mpa； 其擠壓許用應(yīng)力為：????1.4?b??56～84Mppa，取其平均值為70Mpa;拉伸許用應(yīng)力為：????0.832??b??32.28～49.92 Mpa，取其平均值為41.1Mpa。

2.螺母尺寸設(shè)計(jì)：

根據(jù)圖12-1-2：H=26mm；D2=30mm；D3=42mm；b=6mm;內(nèi)螺紋大徑D4=20.5mm；D1=16mm；

3.強(qiáng)度校核

（1）螺紋牙強(qiáng)度校核

梯形螺紋的螺紋牙根部寬度b?0.65P?0.65?4?2.6mm 青銅螺母的????30~40MPa 考慮剪切強(qiáng)度

F10?103????9.19MPa????，所以滿足條件 ?3?3?D4bZ3.14?20.5?10?2.6?10?6.5

（2）螺母凸緣拉伸強(qiáng)度校核 拉伸應(yīng)力： ?? 1.2F??D422?d2??1.2?10000??(30?104?32)?(20?10?3)2??30.56Mpa????，滿足條件

螺母凸緣與底座接觸表面的擠壓強(qiáng)度：

?p?F?4?2(D3?D2)2???42?10410?103?32???30?10???32?14.7MPa??p??，滿足條件；

七．手柄設(shè)計(jì)

1.手柄材料

由于螺旋千斤頂是手動(dòng)產(chǎn)生力矩，普通碳素鋼即可滿足強(qiáng)度要求，這里手柄材料選擇Q235,許用彎曲應(yīng)力????120Mpa； 2.由前面知道，驅(qū)動(dòng)螺旋運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩

T1=Mt1=1/2*d2*Ftan(?+?V)=0.5×18×10000×tan(4.05°+5.94°)=15853 N·mm； 同時(shí)考慮托杯與螺桿間的摩擦力矩

1D3?D1；其中f取0.1-0.12； T2?F?f?223D?D11323?1433?12087N?mm 則T2??10?10?0.1?2332?1423而通常人手施加的力Fb取100N；

故手柄長(zhǎng)度L?(T1?T2)?Fb?(15853?12087)?100?279.4mm，取280mm； 3.手柄直徑設(shè)計(jì) 考慮手柄彎曲應(yīng)力：

?a?T?Wa??a32TT????（材料力學(xué)第6章）3132?d132?27940d1?3?3??120?106?13.3mm，取15mm； 4.鎖定手柄的球狀螺釘

為方便手持，球直徑取25mm，螺釘M4?8;;八．底座設(shè)計(jì)

1.材料

底座需要較好的抗壓強(qiáng)度，選用灰口鑄鐵即可 2.尺寸設(shè)計(jì)

由于該千斤頂為最大起重10KN，壁厚?一般取8-10mm，取10mm； 斜度取1:10；底座下底D5取80mm；則各部分尺寸可以計(jì)算得到：

D4?1.4D5?98mm，取112mm

螺母凸緣直徑D3=42mm;底座上底寬度取60mm則底座高度 底座厚度S?(1.5?2)??15mm;

Hd??D5?D3??斜度?S?H?b?(80?60)?10?15?26?6?235mm；

九．托盤(pán)設(shè)計(jì)

1.材料

托盤(pán)相對(duì)比較薄，需要承受較大的彎曲應(yīng)力及壓應(yīng)力，且與載重接觸面間摩擦很大，需要有較低缺口靈敏性，因此選擇鑄鋼ZG230-450；

2.尺寸

由前面的參數(shù)的托盤(pán)參數(shù)：

厚度?1取8mm；D1=14mm；h=D=32mm；底面直徑Df=螺桿D直徑除去倒角，取30mm；

為了增加穩(wěn)定性，斜度取1:4，則支撐面直徑DW?Df?2?h?1;4?46mm在工作面上開(kāi)槽減少加工面大?。翰蹟?shù)取4；寬度取10mm；

參考資料

1.《精密機(jī)械設(shè)計(jì)》.龐振基、黃其圣.機(jī)械工業(yè)出版社 2.《Mechanics of materials fifth eddition》R.C.HIBBELER.3.《工程材料及成型技術(shù)》.林建榕.高等教育出版社.4.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）》第3卷.5.《金屬工藝學(xué)》.鄧文英.郭曉鵬.

第五篇：螺旋千斤頂設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

螺旋千斤頂設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

姓名：班級(jí): 學(xué)號(hào): 2012年11月3日

設(shè)計(jì)要求：

一、設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一螺旋千斤頂，已知起重重量50kN，起重高度250mm。

畫(huà)3# 裝配圖一張，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。

二、結(jié)構(gòu)原理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、組成、受力分析。

三、螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算

四、螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算

五、底座的設(shè)計(jì)

六、手柄的設(shè)計(jì)計(jì)算

七、托杯的設(shè)計(jì)

圖1 結(jié)構(gòu)原理圖

1.螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算

1.1螺桿螺紋類(lèi)型的選擇

選擇梯形螺紋，牙型角α=30?,梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的規(guī)定。選取螺桿材料為45鋼。確定螺桿直徑：

按耐磨性條件確定中徑d2對(duì)于梯形螺紋，其設(shè)計(jì)公式為：

d2?0.8F/?[p]

對(duì)于整體式螺母，為使受力分布均勻,螺紋工作圈數(shù)不宜過(guò)多，宜取??1.2～2.5;此處取

??1.5,許用壓力P?2Mpa從滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的許用壓強(qiáng)表中查得：人力驅(qū)動(dòng)時(shí)，?P?可提高20%。故得

?P??20??1?2000??24Mpa

帶入設(shè)計(jì)公式，得

d2?24.5mm

按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇公稱(chēng)直徑和螺距為：

D?d?32mmd2?d?3?29mmP?6mm1.2自鎖驗(yàn)算

自鎖驗(yàn)算條件是???v d2?d?7?25mm

?v?arctan?f/cos???arctan0.08/cos15o ?4.73o???np/?d2???arctan?arvtan?6/29??

?3.77o???v

且螺紋中徑處升角滿足比當(dāng)量摩擦角小1°，符合自鎖條件。

1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)圖2進(jìn)行螺母的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝手柄7，因此需要加大直徑。手柄孔徑dk的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，dk≥dp十0.5mm。

（2）為了便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應(yīng)比螺桿小徑d1約小0.2~0.5mm。退刀槽的寬度可取為1.5P，取d4?d1?0.5?28.5mm。（3）為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。

圖2 螺桿頂端

1.4螺桿強(qiáng)度計(jì)算

螺桿受力較大，應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論校核螺桿的強(qiáng)度

強(qiáng)度計(jì)算公式為：

?ca??2?3?2??F/A?2?3?T/W?????2

其中T為扭矩

T?Ftan??v????d2/2

查書(shū)上表5—8可得?s?360MPa

??????s/3?120MPa

已知F?50kN，又 T?Ftan??v????d2/2?108.35N?m2A?1/4?d2?490.625mm2

W??d13?3066.4mm3代入校核公式，得

?ca?118MPa

?ca????滿足強(qiáng)度要求。

1.5穩(wěn)定性計(jì)算

細(xì)長(zhǎng)螺桿工作時(shí)受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗(yàn)算螺桿的穩(wěn)定性。

Fcr/F?2.5~4

螺桿的臨界載荷Fcr與柔度?s有關(guān) 其中?s??l/i 取??2

l?H?5t?1.5d?(250?5*6?1.5?32)mm?328mmi?I/A?1/2d1?25/4mm?6.25mm其中I為螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩。將以上數(shù)據(jù)代入柔度計(jì)算公式，得

?s?2?328?6.25?104.96?40

需進(jìn)行穩(wěn)定性校核。實(shí)際應(yīng)力的計(jì)算公式為：

2Fcr??2EI/??l?

其中I?iA?i?12?d24?31400

E?210GPa 將上述數(shù)據(jù)代入公式得

Fcr?210309.4kN Fcr/F?2.5~4

螺桿滿足穩(wěn)定性要求

2.螺母設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1選取螺母材料為青銅

確定螺母高度H'及工作圈數(shù)u'

H'??d2?1.5?29?43.5mm

u'?H'/t?43.5?6?7.25mm

考慮退刀槽的影響，取實(shí)際工作圈數(shù)為

u'?u?1.5?7.25?1.5?8.75

?'應(yīng)當(dāng)圓整，又考慮到螺紋圈數(shù)u越多，載荷分布越不均，故u不宜大于10，故取

?'?9

H'?u'?t?9?6?54mm

圖3 螺母

2.2校核螺紋牙強(qiáng)度

螺母的其它尺寸見(jiàn)圖3，螺紋牙多發(fā)生剪切與彎曲破壞。由于螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。

（1）剪切強(qiáng)度校核

已知D?d?32mm

D2?d2?29mm 剪切強(qiáng)度條件為：

??F≤[?] ?Db?b?0.65P?0.65?6mm?3.9mm [?]?30~40MPa，查書(shū)上表5—13得：梯形螺紋：則剪切強(qiáng)度為 ??50000?14.17MPa

??32?3.9?9??[?]

符合剪切強(qiáng)度條件。

（2）彎曲條件校核

彎曲強(qiáng)度條件為：

??3Fh?[?b]

?Db2?查書(shū)上表5—13得：[?b]?40~60MPa，h?0.5P?0.5?6mm?3mm 則彎曲強(qiáng)度為

??3?45?3=29.44Mpa ??32?3.92?9??[?b]

符合彎曲強(qiáng)度條件。

2.3配合：

（1）采用H8配合。r7（2）為了安裝簡(jiǎn)便，需在螺母下端（圖1―3）和底座孔上端（圖1―7）做出倒角。（3）為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，還應(yīng)裝置緊定螺釘，查書(shū)上表5—2選擇緊定螺釘。

3.托環(huán)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

3.1托杯材料的選擇

選擇托環(huán)材料為Q235鋼。

3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖4。

為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，應(yīng)在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝有擋板。

3.3接觸面強(qiáng)度校核

查表得Q235鋼的許用壓強(qiáng)為?P??225MPa 為避免工作時(shí)過(guò)度磨損，接觸面間的壓強(qiáng)應(yīng)滿足

P?F??P? 22?(D12?D11)4根據(jù)圖1-4，取相關(guān)尺寸為：

D11?0.6d?0.6?32mm?19.2mm

D10?2.5d?80mmD13?1.8d?58mmD12?D13?4mm?54mm

?P?50000?25.3MPa??P?

?(542?19.22)4接觸面壓強(qiáng)滿足要求，選材合理。

圖4 托杯頂端

4.手柄的設(shè)計(jì)計(jì)算

4.1手柄材料的選擇

選擇手柄材料為Q235鋼

4.2計(jì)算手柄長(zhǎng)度Lp 扳動(dòng)手柄的力矩：K?Lp?T1?T2，則

Lp?T1?T2 K取K?200N

???v)?又 T1?Ftan(d2?97.51N?m 2T2?(D12?D11)fF/4?(19.2?66)?0.083?45/4?88.39N?m?LP?

T1?T297.51?88.39?m?929.5mm K200手柄實(shí)際長(zhǎng)度為：

Lp?929.5?58?100?1058.5mm 2由于手柄長(zhǎng)度不超過(guò)千斤頂，因此取Lp?350mm，使用時(shí)在手柄上另加套筒。

4.3手柄直徑dp的確定

把手柄看成一個(gè)懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑Dp，強(qiáng)度條件為

?F?KLp0.1d3p?[?F]

得設(shè)計(jì)公式為

dp?3KLp0.1[?F]

已知[?F]?120MPa

?dp?3200?1058mm?26.03mm

0.1?120取dp?30mm

4.4結(jié)構(gòu)

手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應(yīng)加上擋環(huán)，并用螺釘固定，選擇開(kāi)槽沉頭螺釘GB/T67 M8?16

5.底座設(shè)計(jì)

5.1選擇底座材料

選擇底座材料為HT200，其???p?2MPa

5.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖5 底座

H1?(H?20)mm?(250?20)mm?270mmD6?(D3?8)mm?(54?8)mm?62mmH1250?(62?)mm?112mm 554F4?50000D8??D72??1122mm?210mm????p2?D7?D6?取??10mm，則有

H'?a?(54?18)mm?36mm

參考文獻(xiàn)

【1】 吳宗澤，羅圣國(guó)；機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)；北京：高等教育出版社；2006.05 【2】 濮良貴；機(jī)械設(shè)計(jì)；北京：高等教育出版社；2012.02