（精選）千斤頂設計計算說明

1、目錄第一章 設計題目及材料選擇21.1設計要求21.2主要零件的常用材料21.3千斤頂結構示意圖2第二章 螺桿的設計計算32.1螺桿材料級牙型選擇32.2耐磨性計算32.3驗算螺紋的自鎖條件42.4螺桿強度校核42.5穩(wěn)定性校核52.5螺桿其他結構設計6第三章 螺母的設計計算63.1確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u63.2校核螺紋牙強度73.3螺母的其他設計要求7第四章 托杯的設計與計算8第五章手柄設計與計算85.1手柄材料85.2手柄長度Lp85.3手柄直徑dp95.4結構9第六章 底座設計10第一章 設計題目及材料選擇1.1設計要求設計簡單千斤頂?shù)穆輻U和螺母級其他結構的主要尺寸。起重量為40

2、000N，起重高度為200mm，材料自選.。傳力螺旋傳動要求以小的扭矩產(chǎn)生較大的軸向推力，一般為間歇性工作，每次的工作時間較短，工作速度也不高，通常有自鎖能力，所以千斤頂設計采用此結構。1.2主要零件的常用材料螺桿：45# 鋼，采用帶有外螺紋的桿件螺母：青銅，帶有內螺紋的構件底座：灰鑄鐵 HT200 帶1：10斜度手柄：2351.3千斤頂結構示意圖圖1：千斤頂示意圖第二章 螺桿的設計計算2.1螺桿材料級牙型選擇選用45鋼，螺桿螺紋類型選擇梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角=300，梯形螺紋的內外螺紋以錐面貼緊不易松動；它的基本牙形按GB5796.186的規(guī)定。2.2耐磨性計算滑動螺旋的磨

3、損與螺紋工作面上的壓力、滑動速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副間越容易形成過度磨損。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p，使其小于材料的許用壓力p。假設作用于螺桿的軸向力為（N），螺紋的承壓面積（指螺紋工作表面投影到垂直于軸向力的平面上的面積）為A（），螺紋中徑為小（），螺紋工作高度為H（），螺紋螺距為 P（），螺母高度為 D（），螺紋工件圈數(shù)為 uH/P 。則螺紋工作面上的耐磨性條件為：令，則代入上式得：對于梯形螺紋，則：式中，為材料得需用壓力，單位為，取20，。代入計算得：根據(jù)梯形螺紋國家標準（579686），

4、以及螺桿穩(wěn)定性的初步估算，選取以下參數(shù)的梯形螺紋：公稱直徑d=28螺距8；螺紋小徑；1濮良貴.機械設計.高等教育出版社.2006.第97頁2譚建榮.圖學基礎教程.高等教育出版社.1999.第323頁由此：螺母高度查閱有關技術手冊知螺桿退刀槽直徑；退刀槽寬度螺紋工作圈數(shù)，滿足設計要求。2.3驗算螺紋的自鎖條件千斤頂有自鎖要求，自鎖條件為：其中 式中：為螺紋升角；為摩擦系數(shù)；為牙側角。取，代入計算得：有，故滿足自鎖條件2.4螺桿強度校核螺桿工作時承受軸向壓力和扭矩T的作用。螺桿危險截面上既有壓縮應力；又有切應力。根據(jù)第四強度理論求出危險截面的計算應力，其強度條件為：其中螺桿所受的扭矩，式中：A 螺

5、桿螺紋段的危險截面面積； （因為，故退刀槽處為危險面）；   退刀槽直徑，1郭愛蓮.新編機械工程技術手冊.經(jīng)濟日報出版社.1992.第92頁，2濮良貴.機械設計.高等教育出版社.2006.第97頁螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)，螺桿材料的許用應力，強度校核：，因此滿足強度要求。2.5穩(wěn)定性校核對于長徑比大的受壓螺桿，當軸向壓力大于某一臨界值時，螺桿就會突然發(fā)生側向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力必須小于臨界載荷，則螺桿的穩(wěn)定性條件為 ：式中：螺桿穩(wěn)定性的計算安全系數(shù)；       螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，對于傳

6、力螺旋（如起重螺桿等），=3.55.0    螺桿的臨界載荷；1濮良貴.機械設計.高等教育出版社.2006.第99頁計算螺桿柔度：，此處，為螺桿的長度系數(shù)，設計時取2 為螺桿的工作長度，當螺桿一端以螺母支承時，則以螺母中部到另一端支點的距離，作為工作長度；為螺桿危險截面的慣性半徑， ；圖2：螺桿結構示意圖所以，故應用歐拉公式計算臨界載荷：式中：E螺桿材料的拉壓彈性模量，；       I螺桿危險截面的慣性矩，代入數(shù)據(jù)計算得：所以：，滿足穩(wěn)定性要求。2.5螺桿其他結構設計螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝

7、手柄7，因此需要加大直徑。手柄孔徑的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，dkdp十0.5mm。為了便于切制螺紋，螺紋上端設有退刀槽。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。為了防止工作時螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈，擋圈用螺釘固定在螺桿端部。圖2中各參數(shù)的具體設計數(shù)值為：；h=48;第三章 螺母的設計計算螺母材料一般可選用青銅，耐磨性較好。3.1確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u螺母高度H=d2（H應圓整為整數(shù)）螺紋工作圈數(shù)，考慮到螺紋圈數(shù)u越多，載荷分布越不均，故u不宜大于10，否則應改選螺母材料或加大d。3.2校核螺紋牙強度螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋

8、牙的強度。如圖3所示，如果將一圈螺紋沿螺母的螺紋大徑D處展開，則可看作寬度為D的懸臂梁。假設螺母每圈螺紋所承受的平均壓力為，并作用在以螺紋中徑為直徑的圓周上，則螺紋牙危險截面aa的剪切強度條件為 圖3：螺母螺紋圈的受力分析螺紋牙危險截面aa的彎曲強度條件為 式中：b螺紋牙根部的厚度， mm，對于梯形螺紋，b0.65P, P為螺紋螺距； 彎曲力臂；mm參看圖3 ,  ； 螺母材料的許用切應力，MPa， 圖4：螺母結構螺母材料的許用彎曲應力，MPa，其余符號意義同前。代入數(shù)據(jù)計算得： 滿足設計要求:螺母的其它尺寸根據(jù)圖中經(jīng)驗設計尺寸確定，具體尺寸數(shù)據(jù)如下：58；3.3螺母的其他

9、設計要求螺母壓入底座上的孔內，圓柱接觸面間的配合常采用配合。為了安裝簡便，需在螺母下端（圖4）和底座孔上端（圖6）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉動，底座與螺母用緊釘螺釘固定，根據(jù)舉重量選取緊定螺釘直徑常為10。第四章 托杯的設計與計算托杯用來承托重物，選用用Q235鋼模鍛制成，為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對滑動，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應裝有擋板。其經(jīng)驗設計結構尺寸見圖5，具體設計計算尺寸如下：；;當螺桿轉動時，托杯和重物都不作相對轉動。因此在起重時，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要

10、驗算接觸面間的壓力強度。p圖5：托杯的結構式中：p許用壓強，應取托杯與螺桿材料p的小者。校核：鑄鐵的許用壓強p55a；故p<p,滿足壓力強度要求。第五章手柄設計與計算5.1手柄材料選用Q235為材料5.2手柄長度Lp板動手柄的力矩 F·Lp=T1+T2 則 1濮良貴.機械設計.高等教育出版社.2006.第98頁式中：加于手柄上一個工人的臂力，間歇工作時，約為150250N，工作時間較長時為100150N。T1螺旋副間的摩擦阻力矩T2托杯與軸端支承面的摩擦力矩由前面計算知T1； 取200， 則：手柄計算長度Lp是螺桿中心到人手施力點的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實際長度還應加上+（50150）mm。手柄的實際尺寸，手柄實際長度不應超過千斤頂，使用時在手柄上另加套管。5.3手柄直徑dp把手柄看成一個懸臂梁按彎曲強度確定其直徑dp，按彎曲強度條件，手柄彎曲應力 故dp式中：手柄材料許用彎曲應力，當手柄材料為Q215和Q235時，=120Mpa取；故5.4結構手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應加上擋環(huán)，并用螺釘或鉚合固定。第六章 底座設計底座材料常用鑄鐵（