便携式螺旋千斤顶的设计.doc

目 录
1、 螺旋千斤顶原理…………………………………………2
2、 设计要求…………………………………………………2
3、 螺杆的设计………………………………………………2
4、 螺母的设计………………………………………………4
5、 杯托的设计………………………………………………4
6、 手柄的设计………………………………………………6
7、 底座的设计………………………………………………7

1、螺旋千斤顶原理
千斤顶的工作原理是：通过螺杆和螺母组成的螺旋副来实现将物体由低处向高处的传送的，并使托杯中的物体做直线运动，从而实现我们的传动要求。其中，螺母固定，当手柄旋动的时候，螺杆通过与螺母的螺旋副的运动，螺纹之间产生自锁，使装有重物的托杯往上运动。
2、设计要求
1、设计螺杆要求校核耐磨性、自锁性；校核螺纹工作圈数、螺杆强度和稳定性
2、设计螺母要求校核螺母螺纹牙强度
3、底座和托杯要求满足一定的强度
4、机构应具有良好的传力性能
5、绘制装配图、主要零件图两张
3、螺杆的设计
千斤顶适用于载重较高的重要传动，因此选用的材料要有足够的耐磨性、强度。经分析选用40Cr。
螺杆的结构设计及计算
1、螺旋传动选择：螺旋传动按其螺旋副的摩擦性质不同，分为滑动螺旋副，滚动螺旋副和静压螺旋副。滑动螺旋副结构简单，便于制造，易于自锁，所以螺旋千斤顶选择滑动螺旋副。
2、滑动螺旋采用的螺纹类型有矩形、梯形和锯齿形。其中以梯形和锯齿形螺纹应用最广。本设计中千斤顶的螺纹选择梯形螺纹，并为右旋的方式。因为其内外螺纹以锥面贴紧不易松动，对中性好，并牙根强度高，同时采用单线螺纹（）的自锁性也比较高。
3、螺杆螺纹的设计及计算
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t及其它尺寸。
根据： ;
注：， 由于在此处为整体螺母，此处选；由于条件为刚-青铜和低速， ，滑动速度为低速，取；
；
根据GB/T5796.2-2005查表：取得，D=31.00mm;
由，
得P=6.34mm 取标准值 P=6.00mm
d1=d-7=23.00mm
D1=d-P=30mm-6mm=24.00mm
d2=D2=d-0.5P=27.00mm
螺杆整体长度：200mm
自锁验算
自锁条件是y≤
式中：y为螺纹中径处升角；为当量摩擦角（当量摩擦角，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。
y≤ ， ，取（取启动时计算用最大值）
y

故，y=4.05
所以自锁性得以保证。
螺杆强度校核
有螺杆材料是，查表得：

根据螺旋副间的摩擦力矩为：
·
其中，可看作是螺杆的螺纹处的预紧力。
所以，螺杆所受的总的应力为：

由此可得，。所以设计的螺杆满足强度条件。
4、螺母设计
螺母的材料有:铸锡青铜和铸铝铁青铜两种供选择，经分析，本设计采用铸锡青铜材料。
确定螺母高度H及螺纹工作圈数u
螺母高度
螺纹工作圈数
螺母的相关尺寸：
D=d+1=31mm
内螺纹小径

；
a=（0.2~0.3）H=0.25=13.5mm
5、杯托的设计
杯托用来承托重物，也可用Q235钢模锻制成，取材料为Q235。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，在杯托上表面制有切口的沟纹。为了防止杯托从螺杆端部脱落，在螺杆上端装有挡板。
当螺杆转动时，杯托和重物都不作相对转动。因此在起重时，杯托底部与螺杆和接触面有相对滑动，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。

式中：
Q235:；45钢：取[p]。

故

杯托厚度，此处取
杯底厚度为；沟纹宽度为；
沟纹深度为；杯托高度为1.8*d=1.8*30mm=54mm；
为保证杯托可以转动，螺杆预警端的垫片与杯托底部留有间隙，间隙值为3~4mm，应为承受力不大，故值取为3mm。
6、手柄的设计
手柄材料：常用Q235和Q215。选择Q235
手柄长度
扳动手柄的力矩： 则
式中：K—加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150~250N，工作时间较长时间为100~150N。考虑一般为间歇工作，工作的时间较长机会不多，故取为200N。
——螺旋副间的摩擦阻力矩，

——杯托与轴端支承面的摩擦力矩，。（）

则
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+（50～150）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
手柄直径：把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径，其强度条件为
≤[s]F
故 ≥=
取25mm
式中：[s]F——手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q235时，[sF]=120Mpa。
7、底座的设计
底座材料常用铸铁（HT150及HT200），铸件的壁厚δ不应小于8～12mm，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。
S=（1.5~2）δ=1.5*15=22.5mm
=L+（14～28）mm=160+20=180mm
H-a=54-13.5=40.5mm

+（5～10）mm=45+5=50mm
+=50+=86mm
=
式中：[s]p——底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取[s]p=2~2.5MPa。

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