机械设计单元设计——螺旋千斤顶.doc

机械设计单元设计
螺旋千斤顶

一、题目：设计螺旋千斤顶题目：设计螺旋千斤顶
原始数据：
项目
设 计 方 案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
最大起重量
F (kN)
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
最大升距
H (mm)
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
工作量：
(1) 装配图一张，螺杆、螺母、托杯、手柄、底座零件图各一张；
(2) 编写设计计算说明书一份

(a)

(b)

我的设计数据： 最大起重量 F= KN
最大起升高度 H= mm

二、 设计计算书
计 算 与 说 明
结 果
（一） 螺杆的设计计算
选用梯形螺纹，螺杆材料选用35钢
1.确定螺纹直径
螺杆工作时，同时受到压力和转矩的作用。因此它的计算可近似按螺栓联接的计算公式求得螺纹小径，即
mm
许用应力
由手册， ，
=
取
则
选梯形螺纹 Tr28X5
螺纹大径 =28mm ,D=d+0.5=28+0.5=28.5
螺纹中径 ==28-2.5=25.5mm
螺纹小径 =28-5.5=22.5mm>21mm,满足要求。=28-5=23mm
螺距 P=5mm
螺纹根部厚度 =0.634P=0.6334X5=3.17mm
螺纹工作高度 h=0.5P=0.5X5=2.5mm
较核螺杆强度：
螺纹力矩 T=
螺纹升角
查手册P74表1-10 ，钢与铸铁的滑动摩擦系数（无润滑剂)，0.18

按第四强度理论较核，压——扭组合校核

=28mm
=25.5mm
=22.5mm
P=5mm
=3.17mm
h=2.5mm
D=28.5mm
=23mm

计 算 与 说 明
结 果
=75N/mm²
满足要求。
2.自锁性验算 图1-1 螺杆受力图
自锁条件
其中
故，可用，且，可靠
3.螺杆结构（见图1-2）
螺杆上端直径
=（1.71.9)d=(1.71.9)X28=47.653.2mm
取 =50mm
手柄孔径
式中：
则
取
，取18mm
退刀槽直径
取
退刀槽宽度 b=1.5P=1.5X5=7.5mm

满足螺杆强度要求。

=50mm

18mm

b=7.5mm
计 算 与 说 明
结 果
螺杆膨大部分长度=(1.41.6)d=(1.41.6)X28=39.244.8mm
取=44mm
,取
螺杆长度
4.稳定性计算
细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力，螺杆可能失稳，为此按下式演算螺杆的稳定性。

式中，为螺杆的临界压力。。
弹性模量 ([9]P2).

取。
由 ,为固定支承，见[1]P121,β=2（一端固定，一端自由）

，螺杆可以稳定工作。
图1-2螺杆简图
=44mm

计 算 与 说 明
结 果
（二）螺母的设计计算
螺母的材料选用HT300
1. 确定螺纹旋合圈数Z
依[1]P120式（6—19），根据耐磨性旋合圈数Z，即

由[1]P120表6.5，查取[p]=15N/mm²（滑动速度<2.4m/min)

螺母实际圈数

取,则
螺母旋合长度
校核螺母的高径比,
查[1]P120,兼做支承的螺母，不能满足要求。故要重新确定螺母的高度。取，则,取
紧定螺钉直径取为 10mm
2. 校核螺母的螺牙强度
（1） 剪切强度([1]P120表6.21）

式中：螺母螺纹大径 D=29mm 查表[]=40N/mm²

故满足要求。
（2） 弯曲强度

式中h=2.5mm
查[1]P121表6.6

故满足要求。

[]=40N/mm²
，满足剪切强度

满足弯曲强度要求
计 算 与 说 明
结 果
3.螺母其它结构尺寸
螺母外径
D=（1.61.8）X29=46.452.2mm 取=50mm
（1.31.4）=（1.31.4）X50=6570mm
取70mm
螺母凸缘厚度

取，结果见图1-3
图1-3 螺母简图

4. 螺母外径和凸缘强度的计算及螺母悬置部分拉——扭组合校核

（1）
式中：螺母的许用拉应力
螺母材料的许用弯曲应力，见[1]P121表6.6，=4555N/mm²

，安全。
（2） 凸缘与底座接触部分的挤压强度计算

螺母材料许用挤压应力

=50mm

70mm

=4555N/mm²
故安全

计 算 与 说 明
结 果
，安全
螺母上固定螺钉用的孔，可查[9]P61表5-8。
（3） 凸缘根部的弯曲强度计算

，故安全
（三） 托杯的设计计算
1. 验算接触面间的压力强度：螺旋千斤顶起重时，因托杯底与螺杆接触面间相对滑动，所以要验算接触面间的压力强度，其验算式为：

直径 ，取
直径 ，取
则
[P]=18N/mm²（托杯材料Q235）,P<[P]，故安全可用。
2.托杯的外口径
取

图1-4 托杯简图

故安全

故安全

P=14.08N/mm²
[P]=18N/mm²

P<[P]，故安全可用。

计 算 与 说 明
结 果
（四）手柄的设计计算
1. 选材：手柄的材料选取Q235
2. 手柄长度
1） 作用于手柄上的力矩，从而可得

K 为搬动手柄的臂力，起取值为K=150250N，取K=200N
2）螺纹力矩

3）摩擦力矩

(p=C)(非跑和或新轴端）
（，C为常数）（跑和或旧轴端）

（托杯与螺杆端面摩擦系数，查手册μ=0.07）
4）手柄长度

取
5） 手柄的实际长度

取L=350mm,工作时加套筒
3.手柄直径
按弯曲强度设计

则
对于Q235手柄，

K=200N

L=350mm
计 算 与 说 明
结 果

取

图1-5 手柄图
（五）底座的设计计算
底座材料选用铸铁HT150，铸铁壁厚，底座外形制成1：5的锥度，其主要结构尺寸如下：
H=50mm
高度
取
直径
取
直径
取
按挤压强度计算直径

取（千斤顶下面是混凝土或木材）

取

H=50mm

计 算 与 说 明
结 果

图1-6 底座

（六） 千斤顶的效率计算

可满足自锁条件的要求。

三、 装配图（见后）
1、尺寸标注
总体尺寸：长、宽、高
安装尺寸：底座
配合尺寸：螺纹副配合（查附表2~5）
螺母与底座配合，选H8/h7
2、技术要求：起重量与起重高度
托杯地面与螺杆间要加润滑剂
3、编号及明细表：见图
四、 零件图（见后）