螺旋千斤顶机械设计计算论文..docx

螺旋千斤顶

河南科技大学

机械设计作业设计计算说明书

题目螺旋千斤顶

系别机械工程学院

班号

姓名

柯南科技大学

机械设计作业任务书

题目螺旋千斤顶

设计原始数据：

已知条件：螺旋起重器起重量FQ=40KN;最大起重高度

设计要求：

1.绘制装配图一张，画出起重器的全部结构，按照比例装配图要求标

注尺寸、序号及填写明细栏、标题栏、编写技术要求。2.撰写设计说明书一份，主要包括起重器各部分尺寸的计算，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性的校核等。

目录

设计题目

螺母、螺杆选材

螺杆、螺母设计计算

3.1耐磨性计算

3.2螺杆强度校核

3.3螺纹牙强度校核

3.4螺纹副自锁条件校核

3.5螺杆稳定性校核

螺母外径及凸缘设计

手柄设计

底座设计

其余各部分尺寸及参数

参考文献

设计题目

螺旋起重器（千斤顶）

已知条件：起重量FQ=40KN，最大起重高度H=200mm。

螺杆、螺母、托盘及底座选材

工作特点：螺旋千斤顶一般为间歇性工作，每次工作时间较短、速度也不高、但是轴向力很大、需要自锁，但不追求高效率。

1.螺杆选材：本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，需要足够的强度，且为小截面，故选用45#钢，调质处理。查参考文献[2]得σs=355MPa,σb=600MPa。查机械设计课本表8.12得,取[σ]=110MPa。

2：螺母选材：千斤顶属于低速重载的情况，且螺母材料除要求有足够的强度外，还要求与螺杆材料配副后摩擦因数小和耐磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸造青铜ZCuAl10Fe3，查表8.12得螺母材料的许用切应力,取=35MPa；许用弯曲应力[σb]=40~60MPa,故取[σb]=50MPa。

3：托盘和底座选材：托盘和底座均采用铸铁材料。

螺杆、螺母设计计算

3.1耐磨性计算

由耐磨性条件公式（限制螺纹工作表面的压强，按螺母材料计算）：

对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为：

式中——螺纹中径，mm;

F——螺旋的轴向载荷，N；

H——螺母旋合高度，mm;

——引入系数，=H/;

[p]——材料的许用压强，MPa;

查机械设计表8.11，得[p]=18~25MPa，取[p]=20MPa，对于整体式螺母，，取=2.0，那么有。综合查课程设计指导书表11.2/11.3/11.4,试取公称直径d=32mm,螺距p=6mm,中径d2=29mm,外螺纹小径d1=25mm,内螺纹大径D4=33mm。螺母高度，螺纹圈数，且z≤10满足要求。α=2β=30°。

3.2螺杆强度校核

千斤顶螺杆危险截面受轴向力F和扭转力矩T1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为

对于起重螺旋，因所受轴向力大，速度低，需要根据螺杆强度确定螺杆螺纹小径，故对于梯形螺纹该式可化为

式中：——螺杆螺纹的小径(mm)；

——螺杆材料的许用应力(MPa);

F——螺杆所受的轴向载荷(N)；

T1——螺杆所受转矩(N·mm),。

代入数据，

而选择d1=25mm,满足螺杆强度要求。

3.3螺纹牙强度校核

因为螺母材料强度低于螺杆，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：

式中：F——轴向载荷(N)；

D4——螺母螺纹大径(mm);

Z——螺纹旋合圈数；

b——螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p。

代入数据计算

即螺母满足剪切强度要求。

螺纹牙根部的弯曲强度条件为：

式中:h——螺纹牙的工作高度（对于梯形螺纹h=0.5P=3mm）；

其它参数同上。

代入数据计算

=50MP

即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。

3.4螺纹副自锁条件校核

由螺纹副自锁条件：

式中——螺纹螺旋升角（°），

——螺纹副的当量摩擦角(°);

——螺纹线数，n=1;

——螺纹导程(mm);

——螺纹中径(mm);

——螺纹副的当量摩擦系数,查机械设计表8.13，得=0.08~0.10,取=0.09;

代入数据

因为≤，所以满足螺纹副自锁条件要求。

3.5螺杆的稳定性校核

千斤顶的计算长度取为当螺杆升到最高位置时由其顶端承力截面至螺母高度中点的距离。端部支撑情况可视为一端固定，一端自由。

受压螺杆的稳定性条件式为：

≥2.5

千斤顶的最大上升高度H=200mm.则螺杆的最大