机械设计大作业——千斤顶.docx

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1、机械设计大作业千斤顶 机械设计大作业 螺旋起重器设计说明书 一、设计题目（3.1.3） 螺旋起重器（千斤顶） 已知条件：起重量FQ=50KN，最大起重高度H=150mm。 二、螺杆、螺母选材 本千斤顶设计采纳梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45#钢，调质处理。查参考文献2表10.2得s=355MPa,s=ss35,取=110MPa; b=600MPa。 由于千斤顶属于低速重载的状况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采纳强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3(考虑速度低)，查表得螺母材料的许用切应力t=3040MPa,取t=35MPa；许用弯曲应力

2、 b=4060MPa, 取b=50MPa。 托杯和底座均采纳铸铁材料。 三、螺杆、螺母设计计算 3.1 耐磨性计算 由耐磨性条件公式： Ps=FA=Fppd2hHp 对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为： d20.8式中 d2螺纹中径，mm; F螺旋的轴向载荷，N； H螺母旋合高度，mm; y 引入系数，y=H/d2; Fyp p材料的许用压强，MPa; 查机械设计表5.8，得p=1825MPa，取p=20MPa，对于整体式螺母，取y=2.0，那么有d20.8y=1.22.5， 50KN2.0*20MPa=28.3mm。查参考文献4表H.5,试取公称直径d=36mm,螺距p=6m

3、m,中径d2=33mm,小径d1=29mm,内螺纹大径D4=37mm。那么螺母高度H=yd2=2.0*33=66mm，螺纹圈数 z=Hp=666=11，按要求取10，=2=30。 3.2 螺杆强度校核 千斤顶螺杆危急截面受轴向力F和扭转力矩T1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T1。依据第四强度理论，螺杆危急截面的强度条件为 s=(4Fpd12)+3(216T1pd13)s 对于梯形螺纹该式可化为 d14*1.25Fps 式中 d1螺杆螺纹的小径(mm)； s螺杆材料的许用应力(MPa); F 螺杆所受的轴向载荷(N)； d2 2T1螺杆所受转矩(Nmm),T1=Ftan(y+r)4*1

4、.25*50KN。 代入数据，d1p*110MPa=26.90mm 而选择d1=29mm,满意螺杆强度要求。 3. 3螺纹牙强度校核 因为螺母材料强度低于螺杆 ，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为： t=FzpD4bt 式中 F轴向载荷(N)； D4螺母螺纹大径(mm); Z螺纹旋合圈数； b螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p。 代入数据计算 t=5000010*p*37*0.65*6=11.03MPat 即螺母满意剪切强度要求。 螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为： sb= 3FlzpD4b2sb 式中 l弯曲力臂，

5、l=代入数据计算 sb=D4-d12=37-292=4mm； 3*50000*210*p*37*(0.65*6)2=16.97MPasb 即螺母螺纹牙满意弯曲强度要求。 3.4 螺纹副自锁条件校核 由螺纹副自锁条件： jr,r=arctafn 式中 j螺纹螺旋升角（），j=arctanr当量摩擦角(); nppd2 n螺纹线数，n=1; p 螺纹导程(mm); d2螺纹中径(mm); f当量摩擦系数,查机械设计表5.10，得f=0.080.10,取 f=0.09; 1*6代入数据 j=arctanp*29=3.77 r=arctan0.09=5.14 因为jr，所以满意螺纹副自锁条件要求。 3

6、. 5螺杆的稳定性校核 千斤顶的最大上上升度H=150mm.则螺杆的最大工作长度 L=150+H螺母2+h1+l退刀槽 式中 H螺母螺母高度(mm)，H螺母=66mm; l退刀槽螺杆与手柄座相接处额尺寸，查手册知，l退刀槽=10.5mm。 假设手柄直径为d1=28mm,由尺寸阅历公式h1=(1.82)d1=50.456mm取 h1=52mm,则 L=150+33+52+10.5=250.5mm 则螺杆的柔度 l=mLi=4mLd1 式中 m长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，则可取 m=2； d1螺纹小径，d1=29mm。 i螺杆危急截面的惯性半径(mm),i=截面的面积(mm2)。

7、 代入数据计算 l=4*2*250.529=69.10 IA=d14,其中A为危急对于45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为： Fc=p3401+0.00013*69.12*2944=138565.6N 那么，由压杆稳定条件 FcF=138565.650000=2.772.5 故螺杆满意稳定性要求。 四、螺母外径及凸缘设计 依据阅历公式，螺母外径D21.5d=1.536=54mm; 螺母凸缘外径D31.4D2=1.454=75.6mm; 螺母凸缘厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)66=13.219.8mm，取b=15mm。 五、手柄设计 加在手柄上的力须要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩

8、T1和托杯支撑面间的摩擦力矩T2。设加在手柄上的力F1=250N，手柄长度为L1，则有F1 L1 = T1 + T2。对于T1和T2，有 T1=Ftan(y+r)d22=50000*tan(3.77+5.14)*33232=129339.1Nmm T2=fF3D-(24)-(D1+2)D-(24)-(D1+2)23 依据阅历公式，D=（1.61.8）d=(1.61.8)36=57.664.8mm,取D=60mm; D1（取D1=25mm。 0.60.8）d=(0.60.8)36=21.628.8mm，=托杯材料选择铸铁，手柄选择Q235，摩擦因数f=0.12,则 T2=fF3D-(24)-(D

9、1+2)D-(24)-(D1+2)2332 0.12*500003*57-2757-272332=131357.1Nmm 那么手柄长度L1=筒长700mm。 T1+T2F1=129339.1+131357.1250=1042.8mm，取L1=400mm,加套设手柄所受最大弯曲应力为，查参考文献2表10.1,ss=225MPa，查参考文献3,得sb=ss1.52，则sb=112.5150MPa,取sb=125MPa。 T1+T2Wz32(T1+T2)sb，转化为： 则手柄直径d1应满意 s=32(T1+T2)=pd1 3 d13psb=332*(129339.1+131357.1)p*125=2

10、7.7mm 取手柄直径d1=28mm。 六、底座设计 螺杆下落至底面，再留2030mm的空间，底座铸造起模斜度1:10，壁厚d=10mm。由阅历公式，S=(1.52)d=1216mm,取S=16mm。 D5由结构设计确定，D5=128mm。 D4=1.4D5=1.4*128=179.2mm。 结构确定后校核下底面的挤压应力： sp=Fp4=250000(D4-D5)2p4=4.052MPa (179.2-128)2底面材料选择铸铁HT100，查表得铸铁件壁厚为1020mm时，sb100MPa，sp=(0.40.5)sb=(0.40.5)*100=(4050)MPa。 明显，spsp，下 FA=

11、F上表面校核：sb1=p4=24*50000(D3-D2)2p*(75.6-54)22=22.74MPa，查表 得b=195MPa, sb1 故上表面满意强度要求。为便利，取D4=180mm。 七、其余各部分尺寸及参数 DT=(2.02.5)d=(2.02.5)*36=7290mm，取DT=76mm； D=(1.61.8)d=(1.61.8)*36=57.664.8mm，取D=60mm； D1=(0.60.8)d=(0.60.8)*36=21.628.8mm，取D1=24mm; h=(0.81)D=(0.81)*60=4860mm，取h=55mm； h1=(1.82)d1=(1.82)*28=

12、50.456mm，取h1=54mm； h2=(0.60.8)D1=(0.60.8)*24=14.419.2mm，取h2=18mm； d3=(0.250.3)D1=(0.250.3)*24=67.2mma68mm，取d3=6mm； ，取a=6mm； t68mm，取t=6mm。 固定托盘用的挡圈内径8mm，外径26mm，厚5mm；螺钉GB/T5783-2000A M816。 螺杆底部挡圈内径8mm，外径42mm，厚5mm；螺钉 GB/T5783-2000A M816。 紧定螺钉 GB/T71-1985 M820。 其余铸造圆角，取R=2mm。 底座高度为205mm，装配后千斤顶的升降范围为3605

13、10mm。 八、参考资料 1张锋，宋宝玉.机械设计大作业指导书.北京：高等教化出版社，2009.10 2宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京：高等教化出版社，2006 3王黎钦，陈铁鸣.机械设计.5版.哈尔滨：哈尔滨工业高校出版社，2022.1 机械设计大作业千斤顶 机械设计大作业千斤顶 机械设计千斤顶设计 千斤顶课程设计 螺旋千斤顶的设计 200千斤顶设计计算 液压千斤顶设计论文 螺旋千斤顶课程设计 螺旋千斤顶设计方案 千斤顶的工作原理 本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页