螺纹千斤顶设计计算说明书

螺纹千斤顶设计计算说明书

1. 设计任务书

1.1 设计题目：设计螺旋千斤顶

1.2 原始数据

最大起重量： F = 50 kN

最大升程 ： H = 200 mm

1.3 设计工作量

1.3.1 绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表。

1.3.2 编写设计计算说明书一份(包括封面、目录、设计任务书、计算内容和设计步骤、参考资料等)。

1. 计算内容和设计步骤

2.1螺杆的设计与计算

2.1.1 螺杆螺纹类型的选择

选择梯形螺纹，牙型角α=30˚,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。

2.1.2选取螺杆材料

选择45钢。

2.1.3确定螺杆直径

按耐磨性条件确定中径

对于梯形螺纹，其设计公式为：

对于整体式螺母，为使受力分布均匀,螺纹工作圈数不宜过多，宜取1.2～2.5;

此处取 ,许用压力

从滑动螺旋传动的许用压强表中查得：

人力驱动时，可提高20%

故

带入设计公式，得

按国家标准选择公称直径和螺距为：

2.1.4自锁验算

自锁验算条件是

且螺纹中径处升角满足比当量摩擦角小1°，符合自锁条件。

2.1.5结构设计

根据图1-2进行螺母的结构设计

（1）螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7，因此需要加大直径。手柄孔径d k的大小根据手柄直径d p决定，d k≥d p十0.5mm。

（2）为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d4应比螺杆小径d1约小0.2~0.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5P，取。

（3）为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体。

（4）为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986)，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。

2.1.6螺杆强度计算

螺杆受力较大，应根据第四强度理论校核螺杆的强度

强度计算公式为：

其中T为扭矩

查表可得

已知F = 50 kN ，又

代入校核公式，得

满足强度要求。

2.1.7稳定性计算

细长螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。

螺杆的临界载荷与柔度有关

其中

取

其中I为螺杆危险截面的轴惯性矩。

将以上数据代入柔度计算公式，得

需进行稳定性校核。

实际应力的计算公式为

其中

将上述数据代入公式得

螺杆满足稳定性要求

2.2螺母设计计算

2.2.1选取螺母材料

选择青铜

2.2.2确定螺母高度及工作圈数

考虑退刀槽的影响，取实际工作圈数为

应当圆整，又考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布越不均，故u不宜大于10，故取

2.2.3校核螺纹牙强度

螺母的其它尺寸见图1―3，螺纹牙多发生剪切与弯曲破坏。由于螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。

（1）剪切强度校核

已知

剪切强度条件为：

≤[]

查表得：，

则剪切强度为

符合剪切强度条件；（2）弯曲条件校核

弯曲强度条件为：

查表得，

则弯曲强度为

符合弯曲强度条件。

2.2.4配合

（1）采用配合。

（2）为了安装简便，需在螺母下端（图1―3）和底座孔上端（图1―7）做出倒角。

（3）为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉，查表选择紧定螺钉 。

2.3托环的设计与计算

2.3.1托杯材料的选择

选择托环材料为钢。

2.3.2结构设计

结构尺寸见图1―4。

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，应在托杯上表面制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。

2.3.3接触面强度校核

查表得Q235钢的许用压强为

为避免工作时过度磨损，接触面间的压强应满足

根据图1-4，取相关尺寸为：

接触面压强满足要求，选材合理。

2.4手柄的设计计算

2.4.1手柄材料的选择

选择手柄材料为Q235钢

2.4.2计算手柄长度L p

扳动手柄的力矩：，则

取

又

手柄实际长度为：

由于手柄长度不超过千斤顶，因此取，使用时在手柄上另加套筒。

2.4.3手柄直径的确定

把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径，强度条件为得设计公式为

已知

取

2.4.4结构

手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环，并用螺钉固定，选择开槽沉头螺钉

2.5底座设计

2.5.1选择底座材料

选择底座材料为，其

2.5.2结构设计

由图1-7可得底座的相应尺寸：取，则有