螺旋千斤顶毕业设计论文
第四章千斤顶的设计
已知轴向载荷F=15000N,最小高度271 ,最大高度为391mm即最大举升高度
4.1螺杆的设计计算
4.1.1.选择材料
前面已做分析，此次设计选用梯形螺纹，基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。考虑到千斤顶转速较低，单个作用面受力不大，螺杆材料常用Q235 275, 40，45，55等，此处螺杆选常用的45钢。由手册查c =360Mpa为了提高耐磨性，螺母选较软的材料锡青铜
v
为ZCuSn10P-1,由上表知钢对青铜低速时，对人力驱动[p]可提高20%,即
[p]= (18 25) 120% 21.6 30MPa ，[p]=25MPa ，螺母为整体螺母由于磨损后不能调整间
隙，可视受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故
1
-2 2-5，此处取
2
4.1.2.确定螺杆直径
按耐磨性条件确定螺杆中径 d2,求出d2后，按标准选取相应的公称直径 d2,螺距p 及其他尺寸。
根据规定对整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，可视受力比较均匀，螺纹工作圈数 不宜过多，故取 1.2 2.5，此处取
2。螺杆一一螺母材料分别取为钢一一青铜，查表
3.2滑动速度为低速，对人力驱动[p]可提高20%，即[p]=
(18 25)
120
% 21?
6 30MPa
，
[p]=25MPa,(摩擦系数起动时取大值，校核是为安全起见，应以起动时为准。由f 值0.08-0.1, 应
取f=0.1,代入F=40KN
梯形螺纹，h=05p,已知取 2，则计算d 2
d 2 0.8」-^
0.8」15000
13.856mm (式 4.1)
、[] .2 25
根据GB/T5796.3-,2005查得取标准 公称直径d=20mm
p 取标准值p=4mm
小径 D 3=15.5mm 中径 d 2=D2=18mm 大径 D4=20.5mm
牙顶和牙底宽=0.336p=1.344mm
4.1.3.螺纹副自锁性验算:
自锁条件是
arcta n f v ------- arctan
cos
式中：为螺纹中径处升角;
v
v
为当量摩擦角（为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小
1°.）
所以自锁性可保证。
4.1.4.螺杆强度校核
受力较大的螺杆需进行强度计算。螺杆工作时承受轴向力F 及转矩T 的作用。螺杆危 险截面上既有压缩应力，又有切应力。因此，校核螺杆强度时，应根据第四强度理论求出 螺杆危险截面的计算应力
ca
，强度校核公式为：
式中：F --- 螺杆所受的轴向压力，N ；
A ——螺杆危险截面的面积；A —d ；,mm 2
；
4
W T ----螺杆螺纹段的抗扭截面系数,W T 器 A d 1,mm 3 ；
4
d1——为螺杆螺纹的小径（mm ）;
---为螺杆材料的许用应力（Mpa ）; T 为螺杆所受转矩（N.mm ）； 其中扭矩
f v
为当量摩擦系数。
（f v
sn 而
，式中 为螺纹工作面的牙形斜角）；
cos
查教材表得f 0.10 （取起动时计算用最大值）
arcta n
d 2
丄 np
丄
1 4 , ‘co arcta n
arcta n
4.048
v
arcta n —
—
arctan ―0.1
0 5.91°
cos15
故， 4.048°
v
1° 4.91°
Ca
（式 4.13）
:A W T
d 18
T Ftan
v 2 15 103
N tan 4.408° 5.91°
24.577N.M 2
2
式中： 为螺纹中径处螺纹升角； v
为当量摩擦角。
查手册 GBT699---1999.45 钢的 s 355Mpa , 教材表5-13，如下表
表
滑动螺旋副材料的许用应力
安全系数3-5,取3。
故有：
| 4F 2 3 T 2 C
a
. d 1
2
3
0.2d ：
所以得到强度校核满足设计要求
4.1.
5.螺杆稳定性校核 (1)计算柔度丫 =一l"
i s 355
128.33Mpa
3
3
4 1
5 103
3.14 15.52
3 2
24.577 103
0.2 15.53
94.972Mpa 128.33Mpa
螺杆一端固定，一端自由，长度系数卩=2;螺杆最大受力长度L 由起重高度11、螺母 高H 铰支头高及螺杆轴向预留余量12决定，其中l 2
1.5d
因此，螺杆的工作长度|
|i H
120 36 156mm ，螺杆危险截面惯性半径
稳定性满足设计要求。
4.2螺母的设计计算
14.2.1选取螺母材料
螺母选较软的材料锡青铜由上表3.1选取材料为ZCuSn10P-1
24.2.1确定螺母高度H '及螺纹工作圈数U
螺母高 H ':
H ' d 2
2 18 36mm
考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数 u u 1.5=10.5 ( u 应圆整)考虑到螺纹圈数越多载 荷分布越不均匀，故u 不宜取大，此次设计u 取11
d i i= 18 4
4.5mm 。 L 2 156
丫 =——=
i 4.5
69.33 >40 （式 4.24 ）
所以需要校核。
(2)计算临界载荷：
查手册表1-6，E 取200GP
4
3 4
d 1 _3.14 18 10 64
64
8
4
0.515093 10 M
（式 4.25 ）
因此: F C = 2
EI
3.142 200 109
0.515093 10 l 2
104.343KN （式 4.26 ）
2 148.75 10
F C 104.343 103
F 15 103
6.9562 > S=4
（式 4.2 ） 螺纹工作圈数z
:z
节
36 9
（式 4.3）
H U P 11 4 44mm
34.2.1校核螺纹牙强度
由上表查得青铜螺母螺纹牙许用弯曲应力 许用剪切应力[]30 40Mpa ；
梯形螺纹螺纹牙根宽度b 0.65p 0.65 4 梯形螺纹螺纹牙工作高度h 0.5p 0.5 4 ① 弯曲强度校核：
3Fh 3 15000 2 D 4zb 2
3.14 20.5 11 2.62
② 剪切强度校核：
F 15000
z D 4b 2
11 3.14 20.5 2.62
式中：D 4 ——螺母螺纹大径，mm.
Z ――螺母螺纹工作圈数。
44.2.1螺母外部尺寸计算
(1)计算确定D 3
螺母悬置部分受拉伸和扭转联合作用，为计算简单，将 F 增大30%按拉伸强度计算
得：
1 3F
(T = -- 2
---- — < [(T ] (式 4.10 )
(D 3 D 4 )
4
式中，[(7 ]为螺母材料的许用拉伸应力，可取[c ]=0.83[ (T b]，由上表取
所以螺母的实际高度
[]40 60MPa,；
2.6 mm
2mm 。则:
18.803Mpa [],合格 （式 4.5）
3.134MPa []，合格 （式