螺旋千斤顶设计参考

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螺旋千斤顶设计任务书

学生姓名陈嵩专业年级10级车辆工程设计题目：设计螺旋千斤顶

设计条件：

1、最大起重量F = 40 kN；

2、最大升距H =190 mm。

设计工作量：

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；

2、编写设计计算说明书一份。

螺旋千斤顶

设计计算说明书

院系工程技术学院

专业年级 2010级车辆工程

设计者陈嵩

指导教师李华英

成绩

2012年 12月 13日

目录

1．螺杆的设计与计算 (2)

螺杆螺纹类型的选择 (2)

选取螺杆材料 (2)

确定螺杆直径 (2)

自锁验算 (3)

结构 (3)

螺杆强度校核 (5)

螺杆的稳定性计算 (6)

2. 螺母设计与计算 (7)

选取螺母材料 (7)

确定螺母高度 H及螺纹工作圈数u (7)

校核螺纹牙强度 (8)

结构要求 (9)

3. 托杯的设计与计算 (9)

4. 手柄设计与计算 (11)

手柄材料 (11)

手柄长度 Lp (11)

手柄直径 dp (12)

结构 (12)

5. 底座设计 (13)

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。

如图1-2，则有

退刀槽宽度=

D13=~d=68~76mm，取D13=70mm ~d=56~64mm，取即60mm =

D13=70mm =60mm

H+H=246 mm

H+H=190+56=246mm(H为后面计算得）螺钉外径=10mm

挡圈外径d+(6~10)=46~50mm

根据GB/T891-1986，选取挡圈GB/T891 B50，

公称直径D=50mm，H=5mm

根据GB/T68-2000，选取螺钉GB/T68 M6×16，

螺纹规格d=M6，公称长度l=16mm

螺杆强度校核

对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。其强度条件为挡圈：GB/T891 B50

螺钉：GB/T68 M6×16

[]σσ≤⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=2

12431

d T F A ca 其中扭矩

式中：

为螺纹中径处升角，

v 为当量摩擦角。

mm N mm N T ⋅=⋅⨯

︒+︒⨯=4.1131402

5

.36)32.549.3tan(40000 因为45钢的屈服强度MPa s 350=σ，取安全系数S=4，故： MPa MPa

S

s

5.874

350][==

=σσ 2222

12.804324

4

mm mm d A =⨯=

=π

π

则

][3.58324.11314043400002.80412

2σσ<=⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=MPa ca

满足强度条件。 稳定性计算

细长的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。

s cr sc S F F S ≥=/

式中：sc S 为螺杆稳定性的计算安全系数；s S 为螺杆稳定性安全系数，对于传导螺旋0.4~5.2=sc S ；cr F 为螺杆的临界载荷，N 。

螺杆的临界载荷cr F 与柔度s λs 有关

i l s /μλ=

式中：μ为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关；l 为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取

d p H l )6.1~4.1(5++=；i 为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截

。2

)tan(2

d F T v ⋅

+=ϕψ

造，其内孔浇注青铜或巴氏合金。

这里选用螺母材料为ZCuSn10Pl 。

确定螺母高度H 及螺纹工作圈数u

螺母高度mm mm d H 8.435.362.12=⨯=='φ

考虑到螺纹圈数u 越多，载荷分布越不均，故u 不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d 。螺纹工作圈数

1026.67

8.43P u <=='=H

考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数u = u+(u 应圆整)。

所以，u =u+=+= 圆整得，u

=8

螺母高度H = u P=8×7mm=56mm

校核螺纹牙强度

一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。螺母的其它尺寸见图1―3。

螺纹牙危险截面的剪切强度条件为 ][τπτ≤=

Dbu

F

螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为 ][62b u

Db Fl

σπσ≤=

式中：b 为螺纹压根部的厚度，mm ，对于矩形螺纹，对于梯形螺纹，b=，P 为螺纹螺距；

l 为弯曲力臂，mm ，2

2

D D l -=；

[]τ为螺母材料的许用切应力，MPa ； []b σ为螺母材料的许用弯曲应力，MPa 。

因为螺母材料为青铜，查表知其[]τ=30~40MPa ，

u

=8

H =56mm

MPa

MPa 31.2553.8==στ