便携式螺旋千斤顶的设计_螺旋千斤顶设计说明

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目 录

1、螺旋千斤顶原理…………………………………………22、设计要求…………………………………………………23、螺杆的设计………………………………………………24、螺母的设计………………………………………………45、杯托的设计………………………………………………46、手柄的设计………………………………………………67、底座的设计………………………………………………71、螺旋千斤顶原理

千斤顶的工作原理是：通过螺杆和螺母组成的螺旋副来实现将物体由低处向高处的传送的，并使托杯中的物体做直线运动，从而实现我们的传动要求。其中，螺母固定，当手柄旋动的时候，螺杆通过与螺母的螺旋副的运动，螺纹之间产生自锁，使装有重物的托杯往上运动。

2、设计要求

1、设计螺杆要求校核耐磨性、自锁性；校核螺纹工作圈数、螺杆强度和稳定性

2、设计螺母要求校核螺母螺纹牙强度

3、底座和托杯要求满足一定的强度

4、机构应具有良好的传力性能

5、绘制装配图、主要零件图两张

3、螺杆的设计

千斤顶适用于载重较高的重要传动，因此选用的材料要有足够的耐磨性、强度。经分析选用40Cr。

螺杆的结构设计及计算

1、螺旋传动选择：螺旋传动按其螺旋副的摩擦性质不同，分为滑动螺旋副，滚动螺旋副和静压螺旋副。滑动螺旋副结构简单，便于制造，易于自锁，所以螺旋千斤顶选择滑动螺旋副。

2、滑动螺旋采用的螺纹类型有矩形、梯形和锯齿形。其中以梯形和锯齿形螺纹应用最广。本设计中千斤顶的螺纹选择梯形螺纹，并为右旋的方式。因为其内外螺纹以锥面贴紧不易松动，对中性好，并牙根强度高，同时采用单线螺纹（n1）的自锁性也比较高。

3、螺杆螺纹的设计及计算

按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距t及其它尺寸。根据：d20.8Fp;注：1.2~3.5，由于在此处为整体螺母，此处选2；由于条件为

F40 刚-青铜和低速，滑动速度为低速，取p20a；p18~25a，d20.84010N220a325.29mm；

根据GB/T5796.2-2005查表：取得d30mm，D=31.00mm;由d2D2dH1d0.5P，得P=6.34mm 取标准值 P=6.00mm

d1=d-7=23.00mm D1=d-P=30mm-6mm=24.00mm d2=D2=d-0.5P=27.00mm 螺杆整体长度：200mm 自锁验算

自锁条件是≤v

v为当量摩擦角式中：为螺纹中径处升角；（当量摩擦角varctanfcos，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。≤varctan用最大值）arctansarctannParctan163.14274.05 fcosarctanfv，f0.08~0.10，取f0.10（取启动时计算d2fd2varctancosarctan0.10cos155.91

故，=4.05v14.91 所以自锁性得以保证。

螺杆强度校核

有螺杆材料是40Cr，查表得：

s3～5157～266.67Mpa

根据螺旋副间的摩擦力矩为： TFd22tan(v）40000272tan(4.055.91)94.82 N·m

其中，F可看作是螺杆的螺纹处的预紧力。所以，螺杆所受的总的应力为：

1AF24T23d124d2F124T23d12115.68Mpa

由此可得，。所以设计的螺杆满足强度条件。

4、螺母设计

螺母的材料有:铸锡青铜和铸铝铁青铜两种供选择，经分析，本设计采用铸锡青铜材料。

确定螺母高度H及螺纹工作圈数u 螺母高度d2227mm54.00mm 螺纹工作圈数uHP5469

螺母的相关尺寸： D=d+1=31mm 内螺纹小径D124mm

D31.5d1.530mm45mm D41.4D31.445mm63mmH54mm；

a=（0.2~0.3）H=0.2554mm=13.5mm5、杯托的设计

杯托用来承托重物，也可用Q235钢模锻制成，取材料为Q235。为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在杯托上表面制有切口的沟纹。为了防止杯托从螺杆端部脱落，在螺杆上端装有挡板。

当螺杆转动时，杯托和重物都不作相对转动。因此在起重时，杯托底部与螺杆和接触面有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。pF(D212D)4211[p]

式中：[p]许用压强，应该杯托与螺杆材料[p]的小者。

Q235:[P]杯225MPa；45钢：[P]杆570MPa取[p]杆。

D10(2.4~2.5)d2.4530mm73.5mmD11(0.6~0.8)d0.730mm21mmD13(1.7~1.9)d1.830mm54mmD12D13(2~4)54351mmh1(1.8~2)d230mm60mm

故

pF(D212D)4211[p]

pF(D212D)421140103.14(0.0514230.021)223.59MPa[p]

杯托厚度8~12mm，此处取10mm

杯底厚度为1.313mm；沟纹宽度为1.515mm； 沟纹深度为/25mm；杯托高度为1.8*d=1.8*30mm=54mm；

为保证杯托可以转动，螺杆预警端的垫片与杯托底部留有间隙，间隙值为3~4mm，应为承受力不大，故值取为3mm。

6、手柄的设计

手柄材料：常用Q235和Q215。选择Q235 手柄长度LP

扳动手柄的力矩：KL'pT1T2 则L'pT1T2K

式中：K—加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150~250N，工作时间较长时间为100~150N。考虑一般为间歇工作，工作的时间较长机会不多，故取为200N。

T1——螺旋副间的摩擦阻力矩，T1Ftan()T14010tan(4.055.91)3d22

292103101.85Nm（f查手册取0.06）T2——杯托与轴端支承面的摩擦力矩，T2(D12D11)fF/4。T2（5121）0.0640/443.2Nm

则L'pT1T2K101.8543.2200725.3mm

手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长度还应加上

D132+（50～150）mm。手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。因此，手柄实际长度LpLp54/2100852.3mm '手柄直径：把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其强度条件为

FKLp0.1dp3≤[]F KLp0.1[]F200852.3100.11201063故 dp≥3=

324.21mm dp取25mm 式中：[]F——手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q235时，[F]=120Mpa。

7、底座的设计

底座材料常用铸铁（HT150及HT200），铸件的壁厚δ不应小于8～12mm，为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成1∶10的斜度。S=（1.5~2）δ=1.5*15=22.5mm H1=L+（14～28）mm=160+20=180mm H-a=54-13.5=40.5mm D345mm

D6D3+（5～10）mm=45+5=50mm D7D6 +H15=50+1805=86mm

3D84Fπ[]pD=2744010π2106(861000)181.1mm2

式中：[]p——底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取[]p=2~2.5MPa。