机械设计课程《螺旋千斤顶》设计说明书专业学生姓名学号年月日螺旋千斤顶作业任务书一、题目：螺旋千斤顶原始数据:三、工作量1、总装配图一张；2、计算说明书一份。

四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书目录一、目的 (1)二、题目与设计方案 (1)三、装配简图 (1)四、计算及说明 (1)五、参考文献 (11)一、目的1.熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计计算方法；2.学会运用所学过的知识，解决实际设计中遇到的问题，培养独立工作能力，初步学会综运用所学知识解决材料选择、强度和刚度计算、制造与装配工艺等问题；3.熟悉有关设计资料，学会查阅手册何用国家标准。

二、题目与设计方案题目：螺旋千斤顶四、计算及说明计 算 及 说 明结 果1、螺杆的设计与计算 1)螺纹牙型螺纹牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形，千斤顶常用矩形螺纹。

为了获得必要的精度又便于加工，矩形螺纹常靠内径对中，其配合可选为H8/h8。

由于螺纹在径向的间隙很小，在强度校核时不予考虑。

2)材料螺杆的材料选用45钢，热处理采用调制处理T235。

轴颈处可局部淬硬C42。

3)螺纹直径螺杆工作时，同时承受压力和扭矩的作用，所以根据紧螺栓链接强度计算公式，有 式中[]σ为螺杆许用应力。

由参考文献得螺杆许用应力[]3~5sσσ=，屈服强度极限355MPa s σ=故355[]88.75MPa 4σ==，3164 1.3551032.0276mm 88.7510d π⨯⨯⨯≥=⨯⨯ 根据经验公式求得螺距132.02768.0069mm 44d P ===矩形螺纹 配合H8 /h8 材料45钢 热处理C42 螺距P=8mm 螺杆直径40d mm =中径236d mm =小径132d mm =满足自锁条件 手柄孔径 退刀槽图1托手螺螺底根据梯形螺纹最大实体牙型尺寸(GB/T 5796.1—2005)选择8mm P =，所以螺纹牙高度4mm 2ph ==，螺杆直径1(32.038)mm 40.03mm d d P =+=+=取40mm d =，故小径132d mm =，中径236d mm =4)自锁检验考虑到环境温度湿度等不稳定因素，为自锁可靠，取自锁条件'1ψρ≤-其中ψ为螺纹中径升角，'ρ为当量摩擦角。

螺纹中径处升角28arctan arctan 4.046136nP mmd mmψππ===⨯ 由文献公式知'arctan cos μρβ=，查表得0.12μ=，又由矩形螺纹知0β=所以'arctanarctan 0.12 6.8428cos μρβ=== 由4.0461 6.84281<-得'1ψρ≤-，即满足自锁条件。

5)结构螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄，因此需要加大直径，其结构见图2。

图2手柄孔径k d 根据手柄直径p d 确定，0.530.5k p d d mm ≈+=。

为了便于切制螺纹，螺杆上应有退刀槽，退刀槽的直径应比1d 小约0.2~0.5mm ，取退刀槽直径10.331.7t d d mm mm =-=。

退刀槽的宽度取为1.5812mm mm ⨯=。

为了便于螺杆旋入螺母，螺杆端部应有倒角或制出稍小于1d 的圆柱形凸台。

为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆的下端必须安置螺钉紧固轴端挡圈(GB/T 891—1986)，挡圈用螺钉固定在螺杆端部，尺寸见下图。

直径31.7mm 宽度12mm[]V σσ≤满足强度条件螺纹牙强度满足条件 螺母材料： 铸铁 螺纹圈数 螺母高 圆柱面配合 H8/r7满足稳定性要求 托杯材料Q235手柄材料Q235 初步取 实际手柄长'400w L mm=套管长 800mm 手柄直径 挡圈38M千斤顶效率图34）螺母与底座的配合螺母压入底座上的孔内，圆柱面配合采用H8/r7。

为了安装简便，应在螺母下端和底座孔上端加工出倒角。

为了防止螺母转动，还应安置紧定螺钉，根据开槽锥端紧定螺钉(GB/T 71—1985)，选取10M 。

3、螺杆稳定性验算计算螺杆柔度时，螺杆最大受压长度l 可按将重物举到最大起升高度后，托杯底面到螺母中部的高度计算，即故有对于承载机械常用安全系数法校核压杆稳定性。

等截面中心压杆稳定条件：c c PS S F=≥式中c P 为螺杆的临界载荷，c S 为规定的稳定安全系数。

由于螺杆为非等截面杆，现根据螺杆危险截面将其简化为以螺纹小径为参考尺寸的等截面圆柱杆，则其压杆柔度：螺杆一端固定，一端自由，根据表16-4取2μ=。

故计算得423167932mm mmλ=⨯⨯=根据文献[3]表11-查得碳钢弹性模量范围196~206GPa 取200E GPa =。

根据文献[1]优质碳钢的1λ在100左右，取比例极限200p MPa σ≈粗略计算：120099.35200pEGPaMPaλππσ==⨯=。

所以可认为179λλ=<根据参考文献[2]（10-28）螺杆临界载荷所以207.5 3.855c P kNS F kN===根据参考文献[2]起重螺旋的稳定安全系数范围2.5~4，因而螺杆满足稳定性要求。

4、托杯的设计与计算托杯用来承托重物，用碳钢模锻制成，材料取为Q235。

其结构尺寸见图4。

图4其中20.50.54020D d mm mm==⨯=；32.5 2.540100D d mm mm==⨯=。

为了使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯上表面制出切口和沟纹。

为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装置挡板。

直径2D的配合可取H11/a11。

当螺杆转动时，托杯和重物都不转动。

因此，在起重时，托杯底部与螺杆的接触面间有相对滑动。

为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面要限制接触面间的压力，其许用压力可取为[P]=17MPa，由此可确定托杯直径4D为取468D mm=。

5、手柄设计与计算1）材料手柄的材料选用Q235。

2）手柄长度pL扳动手柄的转矩p KL （图5）必须克服螺纹副的螺纹力矩1T 和螺杆与托杯间的摩擦力矩2T ，即21T T KL p +≥，则12p T T L K+≥式中，K 为施加于手柄上的臂力，间歇工作时约为150～250N 。

在有润滑的条件下摩擦系数μ＝0.05~0.08，此处取0.06μ=。

故 12190.4572.6 1.0522250p T T Nm NmL m K N++≥== 手柄计算长度p L 是螺杆中心到人手施力点的距离。

考虑螺杆头部尺寸及手握长度。

取手柄实际长度： 圆整后初步取 1.2w L m =。

千斤顶最小高度min 1' 1.5 1.5 1.75459h H H P d d mm =++++=w L 不应超过千斤顶的最小高度，需要在手柄上另加套管，套管长度取为800mm ，则实际手柄长'400w L mm =。

图53）手柄直径p d把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定直径p d ，其强度条件为：b pp d KL ][1.03σ≤ 则，30.1[]p p bKL d σ≥式中，b ][σ为材料的许用弯曲应力，对于Q235的手柄，b ][σ＝120MPa 。

所以33250 1.05220.0280.1[]0.1120p p bKL N md m MPaσ⨯≥==⨯取30p d mm =4）手柄结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端应加上挡环，并用螺钉或铆钉固定，其结构见图6。

图6根据螺钉紧固轴端挡圈(GB/T 891—1986)，取38M 的挡圈，用616M ⨯的螺钉固定。

6、底座设计底座常用铸铁（HT100或HT150），铸件的壁厚δ取10mm 。

为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此，可按1：5的锥度设计，如图7所示。

图7图中1(14~28)H H =+mm ；取122025245H mm mm mm =+=510(6810)78D D mm mm =+=+=；652207812255H mm D D mm mm =+=+=； 22764455000(0.118)211[] 2.3p F N D D m mm MPaπσπ⨯=+=+=⨯； 式中，p ][σ为底座下枕垫物的许用挤压应力。

对于木材，取p ][σ＝2～2.5MPa 。

81102D D mm ≥= ，取8104D mm =。

五、参考文献[1]陈东祥主编机械制图及CAD基础机械工业出版社[2]张策主编机械原理与机械设计（第二版）机械工业出版社[3]王世斌亢一澜主编材料力学高等教育出版社。