机电0806付银帅08010635

济源职业技术学院毕业设计题目螺旋千斤顶的设计系别机电系专业机电一体化班级机电0806 姓名付银帅学号 08010635 指导教师李玉娥日期 2010年10月设计任务书设计题目：螺旋千斤顶的设计设计要求：1.了解一般的起重机械的必要知识。

2.掌握螺旋传动的基本知识。

3.千斤顶的设计：设计以人力驱动的螺旋千斤顶，其轴向载荷能力为F=10000N,要求其高度为h=124mm；要求耐磨性好，螺母材料为ZCuSn10-1,采用矩形螺纹。

设计进度要求：第一周：选择课题，勾勒基本的设计思路。

第二周：查找与其有关的资料。

第三周：进行螺旋传动的设计和计算。

第四-五周：进行千斤顶的设计和绘制草图。

第六周：完善初稿及草图使用语言更简练、布局更合理。

第七周：整理电子稿。

第八周：再次修改论文，进行答辩。

指导教师（签名）：摘要机械设计在国民经济发展中起着重要的作用，机械工业担负着为国民经济部门提供各种性能先进，价格低廉，使用安全可靠，造型美观的技术装备的任务，在国家现代化建设中举足轻重。

千斤顶是一种起重高度小(小于1ｍ)的最简单的起重设备。

主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。

螺旋千斤顶采用螺旋传动，杆、手柄、底座、螺套、旋转杆、挡环、托杯的零部件组装而成的。

在本次设计过程中对螺旋传动的计算和各零部件的设计与选材最为重要；并且重点运用了机械设计方面的知识，另外运用了辅助绘图工具AoutCAD等。

本设计从螺旋千斤顶的零部件的设计与选材等多方面，阐述了它设计的全过程。

尤其在工艺规程设计中，运用了大量的科学加工理论及计算公式，对它进行了精确地计算。

由于螺旋千斤顶是一种小型的起重设备，体积小方便携带，造价成本低，所以在日常生活中被广泛应用。

本次设计既是产品开发周期中的关键环节，有贯穿于产品开发过程的始终。

设计决定了实现产品功能和目标的方案，结构和选材。

制造方法以及产品运行，使用和维修方法。

关键词：安全可靠、螺旋传动、体积小、成本低目录设计任务书 (2)摘要 (3)目录 (4)1 起重机械的概述 (5)2 螺旋传动的设计和计算 (6)2.1螺旋传动的类型和应用 (6)2.2螺旋传动的运动关系 (8)2.3滑动螺旋传动的设计 (10)2.4滑动螺旋的结构及材料 (10)2.5耐磨性计算 (12)2.6螺母螺纹牙的强度计算 (13)2.7螺杆强度校核 (14)2.8螺杆稳定性校核 (14)2.9自锁性校核 (16)3 千斤顶的工作原理和设计 (17)3.1千斤顶的概述 (17)3.2千斤顶的种类和规格 (17)3.2.1 油压千斤顶的结构、用途 (17)3.2.2 螺旋千斤顶的种类、规格 (19)3.3千斤顶的工作原理 (21)3.4千斤顶的设计 (21)3.5千斤顶的装配图 (25)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)1 起重机械的概述起重机械是现代工业企业中现实生产过程机械化、自动化、轻减繁重体力劳动、提高生产率的重要工具和设备。

起重机是机械化作业的重要物质基础，是一些工业企业中主要的固定资产。

对于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑施工工地、以及海洋开发、宇宙航行等部门，起重机已成为主要的生产力要素，在生产中进行着高效的工作，构成合理组织批量生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。

在某些岗位上增加一两台起重设备，劳动生产率会成倍的增长。

起重机的驱动多为电力，也可用内燃机，人力驱动只用于轻小型起重设备或特殊需要的场合。

起重机械由运动机械、承载机构、动力源和控制设备以及安全装备、信号指示装备等组成：是一种以间歇作业方式对物料进行起升，下降和水平移动的搬运机械。

起重机械的作业通常带有重复循环的性质。

一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、下降、卸载，然后返回原处等环节。

经常起动、制动、正向和反向运动是起重机械的基本特点。

起重机械广泛用于交通运输业、建筑业、商业和农业等国民经济各部门及人们日常生活中。

起重机械按结构特征和使用场合分为：轻小型起重设备、桥架型起重机、缆索型起重机、臂架型起重机、堆垛起重机、升降机械。

然而，千斤顶又属于起重机械的一种。

千斤顶是一种起重高度小(小于1ｍ)的最简单的起重设备。

它有机械式和液压式两种。

机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种。

千斤顶按工作原理分为：螺旋千斤顶、齿条千斤顶、油压千斤顶。

2 螺旋传动的设计和计算2.1螺旋传动的类型和应用螺旋传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。

它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。

它具有结构紧凑、转动均匀、准确、平稳、易于自锁等优点，在工业中获得了广泛应用。

按照用途不同，螺旋传动分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋三种类型。

传力螺旋以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，一般为间歇性工作，工作速度较低，通常要求具有自锁能力，图1.1的螺旋千斤顶及图1.2的螺旋压力机均为传力螺旋。

传导螺旋以传递运动为主，这类螺旋常在较长的时间内连续工作且工作速度较高，传动精度要求较高，如图1.3所示的机床进给机构的螺旋。

调整螺旋用于调整并固定零件间的相对位置，一般在空载下工作，要求能自锁，如带传动张紧装置、机床卡盘、轧钢机轧滚下压螺旋等。

图1.1螺旋千斤顶图1.2螺旋压力机图1.3传导螺旋按照螺旋副摩擦性质的不同，螺旋传动又可分为滑动摩擦螺旋传动（简称滑动螺旋）、滚动摩擦螺旋传动（简称滚动螺旋）和静压滑动螺旋传动（简称静压螺旋）。

滑动螺旋传动应用较广，其特点是结构简单，制造方便，成本低；易于实现自锁；运转平稳。

缺点在于当低速或进行运动微调时可能出现爬行现象；摩擦阻力大，传动效率低（一般为30%~50%）；螺纹间有侧向间隙，反向时有空行程；磨损较大。

广泛应用于机床的进给、分度、定位等机构，如压力机、千斤顶的传力螺旋等。

滚动螺旋也称滚珠丝杠，其特点是摩擦阻力小，传动效率高（90%以上）；运转平稳，低速时不爬行，启动时无抖动；螺旋副经调整和预紧可实现高精度定位精度和重复定位精度；传动具有可逆性，如果运用于禁止逆转的场合，需要加设防逆转机构；不易摩擦，使用寿命长。

缺点为结构复杂，制造困难；抗冲击能力差。

应用于精密和数控机床、测试机械、仪器的传动和调整螺旋，车辆、飞机上的传动螺旋。

滚动螺旋传动特点：传动效率高，传动精度高，起动阻力矩小，传动灵活平稳，工作寿命长。

滚动螺旋传动应用于机床、汽车、拖拉机、航空军工等制造业。

滚动螺旋传动按滚珠循环方式分为：内循环：滚珠始终和螺杆接触，两个封闭循环回路有两个反向器，三个封闭循环回路有三个反向器。

特点：流动性好，效率高，经向尺寸小。

外循环：分离，工艺性好，分为螺旋式，插管式，挡珠式静压螺旋传动螺杆与螺母被油膜隔开，不直接接触。

具有摩擦阻力小，传动效率高（达99%）；螺母的结构复杂；运转平稳，无爬行现象；传动具有可逆性（不需要时应加设防逆转机构）；反向时无空行程，定位精度高，轴向刚力大；磨损小，寿命长等优点。

其缺点为结构复杂，制造较难，需要一套压力稳定，供油系统要求高。

应用于精密机床的进给、分度机构的传动螺旋。

2.2 螺旋传动的运动关系在螺旋传动中，结构最简单应用最广泛的是滑动螺旋，本节主要介绍这种螺旋传动的设计。

滑动螺旋副工作时，主要承受转矩和轴向拉力（或压力）的作用，由于螺杆和螺母的旋合螺纹间存在着较大的相对滑动，因此，其主要失效形式是螺纹牙破损。

滑动螺旋的基本尺寸通常根据耐磨条件确定。

对于传力螺旋还应校核螺杆危险截面的强度；对于青铜或铸铁螺母以及承受重载的调整螺旋应校核其自锁性；对于精度传动螺旋应该校核螺杆的刚度；对于受压螺杆，当其长径比很大时，应校核其稳定性；对于高速长螺杆，应校核其临界转速；要求自锁时，多采用单线螺纹，要求高效时，多采用多线螺纹。

1. 一般螺旋机构一般螺旋机构当螺杆转Ψ角（rad）时，螺母轴向移动的位移L（mm）为L=SΨ/2π式1式中，S为螺旋线导程（mm）。

如螺杆的转速为ｎ（ｒ／ｍｉｎ），则螺母移动速度ｖ﹝ｍｍ／ｓ﹞为ｖ＝Ｓｎ／６０式2 2. 差动螺旋机构与复式螺旋机构图1.4差动螺旋机构图1.4中的螺旋机构中，螺杆1上有A、B两段螺旋，A段螺旋导程为S A （ｍｍ），B段螺旋导程为SB（ｍｍ），两者旋向相同，则当螺杆转Ψ角（ｒａｄ）时，螺母轴向移动的位移L（ｍｍ）为L=（SA-SB）Ψ/2π式3 如螺杆的转速为ｎ（ｒ／ｍｉｎ），则螺母移动速度ｖ﹝ｍｍ／ｓ﹞为L=（SA-SB）ｎ／６０式4由式（1-4）可知：当A、B两螺旋的导程SA、SB接近时，螺母可得到微小位移，这种螺旋机构称为差动螺旋机构（又称微动螺旋机构），常用于分度机构、测微机构等。

如两螺旋的旋向相反，螺母轴向移动的位移L为L=（SA-SB）Ψ/2π式5 移动速度为ｖ＝（SA-SB）ｎ／６０式6 这种螺旋机构称为复式螺旋机构，适合于快速靠近或离开的场合，如图1.5所示的车钩快速合拢或分开装置。

2.3 滑动螺旋传动的设计滑动螺旋传动工作时，螺杆和螺母主要承受转矩和轴向载荷（拉力或压力）的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动。

滑动螺旋传动的主要失效形式是螺纹磨损。

因此，通常根据螺旋副的耐磨性条件，计算螺杆中径及螺母高度，并参照螺纹标准确定螺旋的主要参数和尺寸，然后再个、对可能发生的其他失效逐一进行校核。

2.4 滑动螺旋的结构及材料1. 滑动螺旋的结构滑动螺旋的结构包括螺杆、螺母的结构形式及其固定和支承结构形式。

螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系，当螺杆短而粗且垂直布时，如起重及加压装置的传力螺旋，可以采用螺母本身作为支承的结构。

当螺杆细长且水平布置时，如机床的传导螺旋（丝杠）等，应在螺杆两端或中间附加支承，以提高螺杆工作刚度。

螺母结构有整体螺母、组合螺母和剖分螺母等形式。

整体螺母结构简单，但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿，只适合在精度要求较低的场合中使用。

对于经常双向传动的传导螺旋，为了消除轴向间隙并补偿旋合螺纹的磨损，通常采用组合螺母或剖分螺母结构。

图1.6为组合螺母的一种结构形式，利用螺钉2可使斜块3将其两侧的螺母挤紧，减小螺纹副的间隙，提高传动精度。

传动用螺杆的螺纹一般采用右旋结构，只有在特殊情况下采用左旋螺纹。

2. 螺杆与螺母常用材料螺杆和螺母材料应具有较高的耐磨性、足够的强度和良好的工艺性。

螺杆与螺母常用材料见表1.2。

表1.2 螺杆与螺母常用材料2.5 耐磨性计算耐磨性计算尚无完善的计算方法，目前是通过限制螺纹副接触面上的压强ｐ作为计算条件，其校核公式为ｐ＝F/Ａ＝F/лd 2hz=FP/πd 2hH ≤[p] 式7式中，F 为轴向工作载荷（N ）；A 为螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积（mm ²）；d 2为螺纹中径(mm)；P 为螺距(mm)；h 为螺纹工作高度(mm)，矩形与梯形螺纹的工作高度h=0.5P,锯齿形螺纹高度h=0.75P;z=H/P 为螺纹工作圈数，H 为螺纹高度(mm)，[p]为许用压强(MPa)，见表1.7表 1.7 滑动螺旋传动的许用压强[p]为便于推导设计公式，令ø =H/d 2，代入式（1-6）整理后得螺纹中径的设计公式为d 2≥][Ð/p h o FP 式8对矩形、梯形螺纹，h=0.5P ，则d 2≥0][/p o F 式9对锯齿形螺纹，h=0.75P ，则d 2≥0.65][/p o F 式10 ø值根据螺母的结构选取。