第4-1螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)

螺旋千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)題目：已知起重重量F(kN)，起重高度H(mm)，手柄操作力P(N)。設(shè)計(jì)一螺旋千斤頂（如圖）。設(shè)計(jì)任務(wù)：

1.螺旋千斤頂裝配圖一張；

2.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。（一）工作原理轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，使螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并作上下直線運(yùn)動(dòng)，從而使托杯上的物體上升或下降。（二）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.用于起重的螺旋的螺紋，一般采用自鎖性較好的單頭左旋螺紋。采用左旋螺紋是為了符合操作習(xí)慣，采用單頭是為了反行程自鎖。

2.螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并作上下直線運(yùn)動(dòng)。螺母由緊定螺釘固定在底座上，底座起支撐作用。

3.螺桿頭部因被手柄孔削弱做得比較粗大；螺桿下?lián)醐h(huán)由緊定螺釘與螺桿固定，以防止螺桿全部旋出，起安全保護(hù)作用。

4.螺桿頂部裝有托杯，直接頂住重物，使重物不隨螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。為防止托杯從螺桿頂部脫落，在螺桿上端裝有擋圈，用螺釘與螺桿固定。螺桿和螺母的材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、較高的耐磨性和良好的工藝性。一般螺桿以鋼為主，螺母以銅為佳。具體見(jiàn)指導(dǎo)書(shū)。

（四）設(shè)計(jì)計(jì)算

1.螺桿

（1）由螺旋副耐磨條件決定螺紋參數(shù)梯形螺紋和矩形螺紋：鋸齒形螺紋：

式中，F(xiàn)——軸向力，N；[p]——材料的許用壓力，MPa；

φ——整體式螺母取1.2~2.5，剖分式螺母取2.5~3.5。由d2查螺紋標(biāo)準(zhǔn)，定公稱直徑d和螺距P。螺母高度：螺母的螺紋工作圈數(shù)： P——螺距螺紋牙的工作高度：

1）梯形螺紋和矩形螺紋：h=0.5P；2）鋸齒形螺紋：h=0.75P。（三）材料選擇自鎖性校核：

式中，ψ——螺紋升角；φv——當(dāng)量摩擦角；

f——摩擦系數(shù)；fv——螺旋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)。為了保證自鎖，ψ至少應(yīng)比φv

小1o~1.5o。

螺桿強(qiáng)度：

式中，A——螺桿螺紋段的危險(xiǎn)剖面面積， ，mm2；

T——螺桿所受轉(zhuǎn)距， ，N·mm；

WT——螺桿螺紋段的抗扭截面模量， ，mm3。（2）驗(yàn)算螺紋及螺桿 1）臨界載荷Fcr：

式中，I——螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩， ，mm4；

μ——螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)，見(jiàn)書(shū)79頁(yè)表2-4-14；

l——螺桿的工作長(zhǎng)度，mm；λs——螺桿的柔度；

i——螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，i=d1/4，mm。

2）穩(wěn)定性條件： 式中，Ss——螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)；Sca——螺桿穩(wěn)定性計(jì)算安全系數(shù)。

螺桿穩(wěn)定性驗(yàn)算2.螺母

螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。對(duì)螺旋千斤頂中常用的下端懸置的螺母結(jié)構(gòu)，需對(duì)螺母下段與螺母凸緣進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 （1）螺紋牙強(qiáng)度校核剪切強(qiáng)度：彎曲強(qiáng)度： 式中，D——內(nèi)螺紋大徑，mm；

b——螺紋牙根部的厚度，mm， 矩形螺紋：b=0.5P， 梯形螺紋：b=0.65P；

[τ]——螺母材料的許用剪應(yīng)力，Mpa；

[σb]——螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，Mpa；

l——螺紋牙所受力的力臂，mm，（2）螺母體強(qiáng)度校核

螺母外徑D3：

式中，[σ]——螺母的許用拉伸應(yīng)力，Mpa，取

螺母凸緣與底座接觸表面的擠壓強(qiáng)度計(jì)算：

式中，[σp]——螺母材料的許用拉伸應(yīng)力，Mpa， 取螺母凸緣根部的彎曲強(qiáng)度計(jì)算：

式中，[σb]——螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，Mpa。 3.托杯設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過(guò)程見(jiàn)指導(dǎo)書(shū)

4.底座設(shè)計(jì)常用鑄鐵鑄造，壁厚一般不小于8~12mm。具體尺寸見(jiàn)指導(dǎo)書(shū)。

5.手柄設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)指導(dǎo)書(shū)。注意：手柄的實(shí)際長(zhǎng)度L不能超過(guò)螺旋千斤頂?shù)母叨?，如L過(guò)長(zhǎng)，可用短手柄外加套筒的辦法解決。

6.傳動(dòng)效率五、裝配圖繪制，寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)參數(shù)題號(hào)F(kN)H(mm)P(N)137.5150200232.5150200330150200427.5150200525150200622.5150200720150200817.5150200912.515020010101502001137.5200200123520020013302002001427.520020015252002001622.5200200題號(hào)F(kN)H(mm)P(N)17202002001817.52002001912.520020020102002002130250200222525020023152502002412.525020025