螺旋千斤顶的设计.docx

螺旋千斤顶的设计与计算
（最大起重量F=50KN,最大升距H=200mm）
1 选择滑动螺旋副的材料
题目中要求起重重量，属于较高载荷，手动升降，属于低速，希望选择摩擦系数较小的材料以达到省力的目的，青铜是螺母比较理想的材料；需要支撑起比较大的重量，对于螺杆的抗压，稳定提出要求，故经过淬火处理的钢是螺杆的理想材料；
做出以下选择：
部件
材料
屈服强度
抗拉强度

许用挤压应力

螺纹许用压力

许用剪应力

许用弯曲应力

摩擦系数

螺杆

淬火处理
785
980
157~261.667
10~13
157~261.667
157~261.667
0.06~0.08
螺母
10-1锡青铜
ZCuSn10Pb1（La）
170
360
60~90
30~40
40~60
2.选择螺旋副的参数
1） 从螺旋副的耐磨性出发，选择螺旋的中径

其中，；由于选择了梯形螺纹，；对于整体结构的螺母，齿高系数，对于兼做支承的螺母，，螺母是整体结构的，但是也兼做支撑，择中选择左右；许用压力选择最小值以保证安全性，计算得到：，查表选择标准螺母：
公称直径

螺距

中径

大径

小径

小径

52
8
48
53
43
44
取旋合圈数，算得，所以其许用压力值提高，为
，校核最大压力是不是在许用压力范围之内：

最大压力在许用压力之内，此选择是安全的。
2） 螺纹牙强度校验：
剪切强度校核：

弯曲强度校核：

由以上两式可以看出该螺母满足螺纹牙强度条件。
3） 螺杆稳定性校验：
螺杆的柔度，其中由于是两端固定支撑，，，的选择考虑到加工时的退刀，所以，取，所以，该螺杆满足稳定性要求。
4） 自锁性校验：
自锁发生的条件是：，其中，由于是单线螺纹，，；，取，得到。所以，满足自锁性条件。4
公称直径

螺距

中径

大径

小径

小径

旋合圈数
高径比

52
8
48
53
43
44
10
1.667
1． 结构设计
1） 螺母外径：

所有的载荷最终汇集到了图中的A面上，A面承受着拉应力和扭转应力，应该用第四强度理论校核：

如果没有限位螺钉和螺母外表面的过盈配合，那么螺母承受的扭矩为：

现在有了限位螺钉和过盈配合，但是仍然采用原先的扭矩进行计算，算得的结果增加了安全系数，是保守的算法。，为了便于加工测量，取d12=70mm，校核计算：

是安全的，所以螺母的外径取d12=70mm。
2） 限位螺钉直径：
限位螺钉主要承受剪应力，选择内六角锥端紧定螺钉作为限位螺钉。如果没有过盈配合，那么作用在螺钉上的扭矩为，作用力为：，选择螺钉的材料为Q235钢，许用剪应力为，求得螺钉直径的最小值为：
，选择标准螺钉为。
3） 螺母凸台外径和高度：
凸台外径这个设计主要是考虑到螺母的凸台和基座的挤压应力。基座的材料选择为碳素结构钢Q235，其屈服强度为，取安全系数为，得到其许用应力，螺母的材料是青铜，许用挤压应力是
取，校核压应力：

是安全的，所以选择凸台的外径为。
凸台高度这个设计主要考虑到B环面的剪应力，解得，考虑到安全系数和方便加工，圆整为。
4） 支承碗：

支承碗的材料选择为结构钢Q235。支承碗是套在螺杆上的，所以支承碗下端的内径要略大于螺杆的外径，取。然后用挤压应力确定外径的大小。

解得，圆整为。
支承碗内部有一个紧固螺钉，为了固定支承碗不至于掉落。因不承受很大的力的作用，选择M8的螺钉即可。另外，螺杆的尾部也有一个螺栓，防止螺杆被旋出，同样不会承受很大的力，选M8即可：六角头螺栓 全螺纹 C级 GB/T 5781—2000
由于没有合适的垫片，需要特别加工，具体的参数如下：
位置
内径d1
外径d2
厚度h
支承碗
9
55
4
螺杆尾部
9
65
4
支承碗的上端分成了4块，同样需要校核压应力来确定尺寸。最终确定尺寸为：，，开口的圆的直径为：，支承碗的高度为：。
5） 支座厚度和高度：

截面C承受压应力和扭转应力，应根据第四强度理论进行校核。，
取，经校验，
如果保持材料厚度不变，那么整个基座都是安全的。
关于底座的高度，因为螺杆的升距为200mm，所以H1>200+(H-h1)=272mm,考虑到螺杆底部限位作用的螺钉和垫片，取H1=280mm。
6） 底座内外径：
为了防止地面不平，底座放在木板上，木板的许用应力，以此校核底座的内外径。由于底座是倒锥形，所以，取，

解得，考虑到安全系数，圆整得到。
7） 手柄臂长和直径：
想要转动手柄，必须克服螺纹力矩和支撑面力矩的合力矩。螺纹力矩已知：

支撑面力矩通过积分求得，。其中，解得，所以所需要的手柄的臂长为：，因为L过长，可以用段手柄外加套筒。所以L取500mm。
将手柄看做一个悬臂梁，按照弯曲强度确定直径，强度条件为：

算得，圆整到。