螺旋千斤顶 专科 论文

螺旋式千斤顶装置设计学院：机械工程学院专业：机械电子工程学号：025101512009姓名：周雪琪指导教师：唐伟日期：2012 年 9 月 21 日山东大学本科毕业设计2目录目录摘摘 要要.41 绪论绪论.11.1 起重机的概述.11.2 千斤顶设计的目的及意义.22 千斤顶的概述及方案选择千斤顶的概述及方案选择.32.1 千斤顶的种类.32.2 千斤顶的结构和技术规格.42.3 千斤顶的工作原理及方案确定.53 螺旋传动的设计与计算螺旋传动的设计与计算.73.1 螺旋传动的应用和类型.73.2 螺旋传动的结构和用途.93.3 螺旋传动的计算.103.4 螺旋传动的设计和选材.113.5 螺旋机构耐磨性的计算.123.6 螺母螺纹牙的计算.143.7 螺杆强度和稳定性的校核.143.8 自锁性的校核.164 螺旋千斤顶本体的设计螺旋千斤顶本体的设计.174.1 螺杆螺纹类型的选择.184.2 选取螺杆的材料.184.3 确定螺杆直径.184.4 自锁验算.204.5 螺杆结构.204.6 螺杆强度计算.214.7 稳定性计算.224.8 选取螺母材料.234.9 确定螺母高度 H及螺纹工作圈数U.234.10 校核螺纹牙强度.234.11 螺母与底座孔配合.254.12 托杯的设计与计算.264.13 手柄材料.274.14 手柄长度 LP.274.15 手柄直径DP.294.16 结构.294.17 底座设计.30山东大学本科毕业设计35 使用千斤顶的注意事项使用千斤顶的注意事项.316 设计总结设计总结.32致致谢谢.33参考文献参考文献.34山东大学本科毕业设计4摘摘 要要摘要摘要：本文从螺旋千斤顶的零部件的设计与选材等多方面，阐述了它设计的全过程。尤其在工艺规程设计中，运用了大量的科学加工理论及计算公式，对它进行了精确地计算。 由于螺旋千斤顶是一种小型的起重设备，体积小方便携带，造价成本低，所以在日常生活中被广泛应用。本设计既是产品开发周期中的关键环节，有贯穿于产品开发过程的始终。设计决定了实现产品功能和目标的方案，结构和选材。制造方法以及产品运行，使用和维修方法。现代机械产品的要求不对传统机械产品高的多，因而在产品开发和改进过程中只有全面深入地运用现代设计理论，方法和技术才能满足社会对现代机械产品愈来愈苛刻的要求，提高其市场竞争能力。螺旋千斤顶主要是有螺杆、手柄、底座、螺套、旋转杆、挡环、托杯的零部件组装而成的。在本次设计过程中对螺旋传动的计算和各零部件的设计与选材最为重要；并且重点运用了机械设计方面的知识，另外还运用了辅助绘图工具 AoutCAD 等。关关键词键词： ：螺旋传动，体积小，方便，成本低Abstract：From the screw jack design and selection of components and other aspects, described the whole process of its design. Especially in process planning, the use of a large number of scientific processing theory and formula, it was precisely calculated. As a small screw jack lifting equipment, small size and portability, cost and low cost, so widely used in daily life.This design is both a product key in the development cycle, there is throughout the product development process from beginning to end. Design decisions to achieve product features and objectives of the program, structure and selection. Methods and products to run, use and maintenance methods. The requirements of modern machinery not traditional mechanical products, much higher, thus improving the process of product development and only in-depth application of modern design theory, methods and technologies to meet increasingly stringent modern requirements of mechanical products, increase its market Competitiveness.There is a screw jack screw key, handle, base, screw sets, rotating rods, gear ring, care 山东大学本科毕业设计5Cup assembled from parts. In this design process, the calculation of the screw drive and the parts most important to the design and selection; and focus on the use of the knowledge of mechanical design, in addition to use of CAD tools AoutCAD and so on.Key words: screw drive, small size, convenient, low cost山东大学本科毕业设计11 绪论绪论1.11.1 起重机的概述起重机的概述起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。起重机是机械化作业的重要物质基础，是一些工业企业中主要的固定资产。对于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑施工工地，以及海洋开发、宇宙航行等部门，起重机已成为主要的生产力要素，在生产中进行着高效的工作，构成合理组织批量生和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。在某些关键岗位上增加一两台起重设备，劳动生产率就会成倍的增长。起重机的驱动多为电力，也可用内燃机，人力驱动只用于轻小型起重设备或特殊需要的场合。起重机械由运动机械、承载机构、动力源和控制设备以及安全装备、信号指示装备等组成；是一种以间歇作业方式对物料进行起升，下降和水平移动的搬运机械。起重机械的作业通常带有重复循环的性质。一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、下降、卸载，然后返回原处等环节。起重机械广泛用于交通运输业、建筑业、商业和农业等国民经济各部门及人们日常生活中。起重机的驱动多为电力，也可用内燃机，人力驱动只用于轻小型起重设备或特殊需要的场合。起重机械的工作特点：（1）起重机械通常结构庞大，机构复杂，能完成一个起升运动、一个或几个水平运动；（2）所吊运的重物多种多样，载荷是变化的；（3）大多数起重机械，需要在较大的空间范围内运行，有的要装设轨道和车轮，有的要装上轮胎或履带在地面上行走，有的需要在钢丝绳上行走（4）有的起重机械需要直接载运人员在导轨、平台或钢丝绳上做升降运动；（5）暴露的、活动的零件较多，且常与吊运作业员直接接触，潜在安全隐患；（6）作业环境复杂；（7）作业中常常需要多人配合，共同进行；起重机械的上述工作特点，决定了它与安全生产的关系很大。如果对起重机械的设计、制造、安装使用和维修等环节上稍有疏忽，就可能造成伤亡或设备事故。一方面造成人员的伤亡，另一方面也会造成很大的经济损失。山东大学本科毕业设计21.21.2 千斤顶设计的目的及意义千斤顶设计的目的及意义而千斤顶又属于起重机械的一种。千斤顶是一种起重高度小(小于 1)的最简单的起重设备。因此我在毕业设计的过程中联想到了千斤顶，而千斤顶的种类又有若干，我选择了螺旋式千斤顶的设计，其主要根据在于此种类型的千斤顶在生活中应用广泛，结构相对简单，能够利用大学所学的机械专业知识进行相关设计，它能让我把大学所学的专业知识融合在一起，对以后的工作有很大的帮助，其目的是探索生活中的点点滴滴，把自己所学的知识运用到生活当中去，通过课题的设计过程（原理及其总体方案）使我把学校中学习的理论应用到实际当中去，并检验自己所学习过的知识，让理论在实践中丰富，用实践证实自己的理论。我主要的工作就是用自己所学的机械原理、机械设计对螺旋式千斤顶进行完整的校核及其设计，包括传动类型、材料选择、受力校核、耐磨性校核、稳定性预测等各项工作。山东大学本科毕业设计32 千斤顶的概述千斤顶的概述及方案选择及方案选择千斤顶又叫举重器、顶重机、顶升机等，是一种用比较小的力就能把重物顶升、下降或移位的简单起重机具，也可用来校正设备安装的偏差和构件的变形等。千斤顶主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备，千斤顶的顶升高度一般为 400mm，顶升速度一般为 10-35mm/min，起重能力最大可达 500t。2.12.1 千斤顶的种类千斤顶的种类千斤顶按其构造及工作原理的不同，通常分为机械式和液压式，机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种，其中螺旋式千斤顶和液压式千斤顶较为常用；由于起重量小，操作费力，所以螺旋千斤顶一般只用于机械维修工作，在修桥过程中不适用。液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛。其缺点是起重高度有限，起升速度慢。液压千斤顶主要由油室、油泵、储油腔、活塞和摇把等组成，工作时，用千斤顶的手动摇把驱动油压泵，将工作油压入油室，推动活塞上升或下降，进而顶起或下落重物。在工程施工时，YQ 型手动液压千斤顶使用较多。这种千斤顶质量轻，效率高，使用和搬运也比较方便，它又可以分为通用和专用两类。专用液压千斤顶使专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，对预应力钢筋施加张力。专用液压千斤顶多为双作用式。常用的有穿心式和锥锚式两种。穿心式千斤顶适用于张拉钢筋束或钢丝束，它主要由张拉缸、顶压缸、顶压活塞及弹簧等部分组成。它的特点是：沿拉伸机轴心有一穿心孔道，钢筋(或钢丝)穿入后由尾部的工具锚固。螺旋式千斤顶又分为：固定式螺旋式千斤顶、LQ 型固定式螺旋千斤顶和移动式螺旋千斤顶三大类。 （1）固定螺旋式千斤顶有普通式和棘轮式两种，在作业时，未卸载之前不能作平面移动；（2）LQ 型固定螺旋式千斤顶结构紧凑、轻巧，使用方便。它有棘轮组、大小锥齿轮、升降套筒、锯齿形螺杆、主架等组成；当往复搬动山东大学本科毕业设计4手柄时，撑牙推动棘轮组间歇回转，小锥齿轮带动大锥齿轮，使锯齿形螺杆旋转，从而使升降套筒上升或下降。由于推力轴承转动灵活，摩擦力小，因而操作灵敏，工作效率高。 （3）移动式螺旋千斤顶是一种在顶升过程中可以移动的千斤顶，在作业时，它的移动主要是靠其底部的水平螺杆转动，从而使顶起或下降的重物连同千斤顶一同做水平移动。因此，移动式螺旋千斤顶在设备安装施工中用来就位便很使用。如下图：2.1 螺旋千斤顶齿条千斤顶主要由齿条和棘轮等组成，工作时，由 1-2 人转动千斤顶上的手柄，利用齿条的顶端顶起高处的重物。同时，也可用齿条的下脚，顶起低处的重物。另外，在千斤顶的手柄上备有制动时需要的齿轮。千斤顶已实施出口产品质量许可制度，未取得和质量许可证的产品不准出口。2.22.2 千斤顶的结构和技术规格千斤顶的结构和技术规格油压千斤顶按其结构、用途分为如下两种： 立式螺纹连接结构的油压千斤顶，其代号的表征字母为 qyl。 立卧两用油压千斤顶，其代号的表征字母为 qw。螺旋千斤顶按其结构和使用场所分为： 普通型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为 ql。 普通高型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为 qlg。 山东大学本科毕业设计5 普通低型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为 qld。 钩式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为 qlg。 剪式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为 qlj。 自落式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为 qlz。表 2.1 移动式螺旋千斤顶技术规格轻重量（t）顶起高度（mm）螺杆落下最小高度（mm）水平移动距离（mm）自重（kg）825051017540102805403008012.5300660300851534566030010017.5350660360120203606803601452536069037016530360730370225表 2.2 齿条千斤顶的技术规格型号01 型02 型静负荷1515起重量（t）动负荷1010最大起重高度（mm）280330钩面最低高度（mm）5555机座尺寸（长宽,mm）260166260166外形尺寸（长宽高，mm）370166525414166550自重（kg）26252.32.3 千斤顶的工作原理千斤顶的工作原理及方案确定及方案确定千斤顶有机械千斤顶和液压千斤顶等几种，原理各有不同。从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同山东大学本科毕业设计6端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。螺旋千斤顶是通过往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能，但不如液压千斤顶简易。基于这次课题设计的要求及其原理分析，我选择了通用机械式螺旋千斤顶作为这次的设计题目，在传动方面选择螺纹传动，在设计中可以很好的利用其自锁性，同时螺纹的制造相对简单，成本低。螺旋式千斤顶的总体设计思路是，通过直接的人力（1-2 人）转动手柄，利用螺纹传动的原理使螺母、螺杆、螺套直接发生相对位移从而达到举高物体的目的，在设计的过程中还需进行各种计算，比如说耐磨强度，自锁性校核等等。山东大学本科毕业设计73 螺旋传动的设计与计算螺旋传动的设计与计算3.13.1 螺旋传动的应用和类型螺旋传动的应用和类型螺旋传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。它具有结构紧凑、转动均匀、准确、平稳、易于自锁等优点，在工业中获得了广泛应用。（1）按螺杆与螺母的相对运动方式，螺旋传动可以有以下四种运动方式：螺母固定不动，如图(a)螺杆转动并往复移动，这种结构以固定螺母为主要支承，结构简单，但占据空间大。常用于螺旋压力机、螺旋千斤顶等。螺母转动，如图(b)螺杆做直线移动，螺杆应设防转机构，螺母转动要设置轴承均使结构复杂，且螺杆行程占据尺寸故应用较少。螺母旋转并沿直线移动，如图(c)由于螺杆固定不动，因而二端支承结构较简单，但精度不高。有些钻床工作台采用了这种方式。螺杆转动，如图(d)螺母做直线运动，这种运动方式占据空间尺寸小，适用于长行程螺杆。螺杆两端的轴承和螺母防转机构使其结构较复杂。车床丝杠、刀架移动机构多采用这种运动方式。 (a) (b) (c) (d)图 3.1 运动方式本次设计的螺旋千斤顶是运用了上图（a）的运动方式，即螺母固定不动。山东大学本科毕业设计8（2）按照用途不同，螺旋传动分为三种类型。传力螺旋以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，一般为间歇性工作，工作速度较低，通常要求具有自锁能力，下图 3.2 螺旋压力机均为传力螺旋。图 3.2 螺旋压力机传导螺旋以传递运动为主，这类螺旋常在较长的时间内连续工作且工作速度较高，传动精度要求较高，下图 3.3 为机床进给机构的螺旋。图 3.3 传导螺旋山东大学本科毕业设计9调整螺旋用于调整并固定零件间的相对位置，一般不经常转动，要求能自锁，有时也要求很高精度，如带传动张紧装置、机床卡盘和精密仪表微调机构的螺旋等。本次设计的螺旋千斤顶就是运用了传力螺旋这种传动类型。3.23.2 螺旋传动的结构和用途螺旋传动的结构和用途按照螺旋副摩擦性质的不同，螺旋传动又可分为滑动摩擦螺旋传动（简称滑动螺旋） 、滚动摩擦螺旋传动（简称滚动螺旋）和静压滑动螺旋传动（简称静压螺旋） 。滑动螺旋传动又分为普通滑动螺旋传动和静压螺旋传动，且应用较广，其特点是结构简单，制造方便，成本低；易于实现自锁；运转平稳。缺点在于当低速或进行运动微调时可能出现爬行现象；摩擦阻力大，传动效率低（一般为 30%50%） ；螺纹（通常采用梯形螺纹和锯齿形螺纹）有侧向间隙，反向时有空行程；磨损较大。广泛应用于机床的进给、分度、定位等机构，如此次设计过程中千斤顶的传力螺旋。滚动螺旋也称滚珠丝杠，其特点是摩擦阻力小，传动效率高（90%以上） ；运转平稳，低速时不爬行，启动时无抖动；螺旋副经调整和预紧可实现高精度定位精度和重复定位精度；传动具有可逆性，如果运用于禁止逆转的场合，需要加设防逆转机构；不易摩擦，使用寿命长。缺点为结构复杂，制造困难；抗冲击能力差。应用于精密和数控机床、测试机械、仪器的传动和调整螺旋，车辆、飞机上的传动螺旋。滚动螺旋传动特点：传动效率高，传动精度高，起动阻力矩小，传动灵活平稳，工作寿命长。滚动螺旋传动应用于机床、汽车、拖拉机、航空军工等制造业。滚动螺旋传动按滚珠循环方式分为：内循环：滚珠始终和螺杆接触，两个封闭循环回路有两个反向器，三个封闭循环回路有三个反向器。特点：流动性好，效率高，经向尺寸小。外循环：分离，工艺性好，分为螺旋式，插管式，挡珠式。山东大学本科毕业设计10静压螺旋传动螺杆与螺母被油膜隔开，不直接接触。具有摩擦阻力小，传动效率高（达 99%） ；螺母的结构复杂；运转平稳，无爬行现象；传动具有可逆性（不需要时应加设防逆转机构） ；反向时无空行程，定位精度高，轴向刚力大；磨损小，寿命长等优点。其缺点为结构复杂，制造较难，需要一套压力稳定，供油系统要求高。应用于精密机床的进给、分度机构的传动螺旋。3.33.3 螺旋传动的计算螺旋传动的计算在螺旋传动中，结构最简单应用最广泛的是滑动螺旋，滑动螺旋副工作时，主要承受转矩和轴向拉力（或压力）的作用，由于螺杆和螺母的旋合螺纹间存在着较大的相对滑动，因此，其主要失效形式是螺纹牙破损。滑动螺旋的基本尺寸通常根据耐磨条件确定。对于传力螺旋还应校核螺杆危险截面的强度；对于青铜或铸铁螺母以及承受重载的调整螺旋应校核其自锁性；对于精度传动螺旋应该校核螺杆的刚度；对于受压螺杆，当其长径比很大时，应校核其稳定性；对于高速长螺杆，应校核其临界转速；要求自锁时，多采用单线螺纹，要求高效时，多采用多线螺纹。（1）一般螺旋机构的计算一般螺旋机构当螺杆转 角（rad）时，螺母轴向移动的位移 L（mm）为: L=S/2 （式 3.1）则式中 S 为螺旋线导程（mm） 。如果螺杆的转速为 n(r/min)时，则螺母移动速度 v(mm/s)为:V=Sn/60 （式 3.2） （2）差动螺旋机构与复式螺旋机构的计算山东大学本科毕业设计111-机架 2-螺杆 3-螺母 4-导向杆图 3.4 差动螺旋机构上图的螺旋机构中，螺杆 1 上有 A、B 两段螺旋，A 段螺旋导程为 SA（mm） ，B段螺旋导程为 SB（mm） ，两者旋向相同，则当螺杆转 角（rad）时，螺母轴向移动的位移 L（mm）为： L=（SA-SB）/2 （式3.3） 如果螺杆的转速为 n(r/min)时，则螺母移动速度 v(mm/s)为： L=（SA-SB）n/60 （式 3.4）由上式可知：当 A、B 两螺旋的导程 SA、SB 接近时，螺母可得到微小位移，这种螺旋机构称为差动螺旋机构（又称微动螺旋机构） ，常用于分度机构、测微机构等。如果两螺旋的旋向相反，则螺母轴向移动的位移 L 为：L=（SA-SB）/2 （式3.5）移动速度为： V（SA-SB）n/60 （式3.6）山东大学本科毕业设计12这种螺旋机构称为复式螺旋机构，适合于快速靠近或离开的场合。滑动螺旋传动工作时，螺杆和螺母主要承受转矩和轴向载荷（拉力或压力）的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动。滑动螺旋传动的主要失效形式是螺纹磨损。因此，通常根据螺旋副的耐磨性条件，计算螺杆中径及螺母高度，并参照螺纹标准确定螺旋的主要参数和尺寸，然后再对可能发生的其他失效逐一进行校核。3.43.4 螺旋传动的设计和选材螺旋传动的设计和选材滑动螺旋的结构包括螺杆、螺母的结构形式及其固定和支承结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系，当螺杆短而粗且垂直布置时，如起重及加压装置的传力螺旋，可以采用螺母本身作为支承的结构。当螺杆细长且水平布置时，如机床的传导螺旋（丝杠）等，应在螺杆两端或中间附加支承，以提高螺杆工作刚度。螺母结构有整体螺母、组合螺母和剖分螺母等形式。整体螺母结构简单，但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿，只适合在精度要求较低的场合中使用。对于经常双向传动的传导螺旋，为了消除轴向间隙并补偿旋合螺纹的磨损，通常采用组合螺母或剖分螺母结构。利用螺钉可使斜块将其两侧的螺母挤紧，减小螺纹副的间隙，提高传动精度。传动用螺杆的螺纹一般采用右旋结构，只有在特殊情况下采用左旋螺纹。螺杆和螺母材料应具有较高的耐磨性、足够的强度和良好的工艺性。表 3.1 螺杆与螺母常用的材料螺纹副材料应用场合Q235 Q275 45 50轻载、低速传动。材料不热处理40Gr 65Mn 20GrMnTi重载、较高速。材料需经热处理，以提高耐磨性螺杆9Mn2V GrWMn 38GrMoAl精密传导螺旋传动。材料需经热处理山东大学本科毕业设计13ZcuSn10P1 ZcuSn5Pb5Zn5一般传动螺母ZcuAL10Fe3 ZcuZn25AL6Fe3Mn重载、低速传动。尺寸较小或轻载高速传动，螺母可采用钢或铸铁制造，内空浇铸巴士合金或青铜3.53.5 螺旋机构耐磨性的计算螺旋机构耐磨性的计算耐磨性计算尚无完善的计算方法，目前是通过限制螺纹副接触面上的压强作为计算条件，其校核公式为：PP （式 3.7）z2hd/FA/F式中，F 为轴向工作载荷（N） ；A 为螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积（mm） ；d2 为螺纹中径(mm)；P 为螺距(mm)；h 为螺纹工作高度(mm)，矩形与梯形螺纹的工作高度 h=0.5P,锯齿形螺纹高度 h=0.75P；z=H/P 为螺纹工作圈数，H 为螺纹高度(mm)，p为许用压强(MPa)。表 3.2 滑动螺旋传动的许用压强螺纹副材料滑动副速度/(mmin-1)许用压强/MPa钢对青铜低速151825111871012钢-耐磨铸铁61268钢-灰铸铁2.4612131847钢-钢低速7.513 淬火钢-青铜6121013注：4。临界载荷 FC与螺杆的柔度 及材料有关，根据 =的大小选用不同的公式iL计算。当 8590 时，根据欧拉公式计算，即：山东大学本科毕业设计16 （式 3.15）22cLEIF）（当 8590 时；对 b380MPa 的碳素钢（如 Q235、Q275）Fc=(304/1.12) （式 3.16）421d当 8590 时，对 b470MPa 的优质碳素钢（如 355、45）Fc=(461/2.57) （式 3.17）421d当 40 时，无需进行稳定性计算。式中 FC为临界载荷（N） ；E 为螺杆材料的弹性模量（MPa） ，对于钢E=2.06105；I 为危险截面的惯性矩（mm4） ，I=，d1为螺杆螺纹内径(mm)；6441d为长度系数，与螺杆端部结构有关，L 为螺杆最大受力长度(mm)；i 为螺杆危险截面的惯性半径(mm)，i=。 4/21dI41d（式 3.18）表 3.4 长度系数 的选择螺杆端部结构两端固定0.5一端固定，一端不完全固定0.6一端固定，一端自由（如千斤顶）2一端固定，一端铰支（如压力机）0.7两端铰支（如传导螺杆）1注：用下列办法确定螺杆端部的支撑情况：采用滑动支承时：lo为支承长度，do为支承孔直径，lo/do3固定。采用滚动支承时：只有径向约束时为铰支；径向和轴向都有约束为固定。山东大学本科毕业设计17注：用下列办法确定螺杆端部的支撑情况：采用滑动支承时：lo 为支承长度，do 为支承孔直径，lo/do3 固定。采用滚动支承时：只有径向约束时为铰支；径向和轴向都有约束为固定。3.83.8 自锁性的校核自锁性的校核 对于要求自锁的螺旋传动，应校核是否满足自锁条件，即： （式 3.19）Vartanf式中，fV为螺纹副的当量摩擦系数表 3.5 螺旋传动螺旋副的当量摩擦系数 fV（定期润滑）螺旋副材料钢和青铜钢和耐磨铸铁钢和铸铁钢和钢淬火钢和青铜0.080.100.100.120.120.150.110.170.060.08山东大学本科毕业设计184 螺旋千斤顶本体的设计螺旋千斤顶本体的设计斤顶一般由底座 1，螺杆 4、螺母 5、托杯 10，手柄 7 等零件所组成（见图11）。螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，其它结构尺寸则是根据经验公式或制造工艺决定的，必要时才进行强度验算。山东大学本科毕业设计194.14.1 螺杆螺纹类型的选择螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形，千斤顶常用的是梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角 =30，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按 GB/T5796.12005 的规定。千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。4.24.2 选取螺杆的材料选取螺杆的材料螺杆材料常用 Q235、Q275、40、45、55 等。在此选用的是 55 钢。4.34.3 确定螺杆直径确定螺杆直径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。 计算过程： 滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力 p，使其小于材料的许用压力p。22phHdFPhudFAFpF(KN):作用域螺杆的轴向力A()螺纹承压面积2mm（）螺纹的中径2dmmh（）螺纹的高度mmP（）螺纹的螺距mmH（）螺母的高度mm由于，所以有；2dH2phFPd对于等腰梯形螺纹，Ph5 . 0山东大学本科毕业设计20有，8 . 02pFd一般取 1.23.5,所以此处取 2.5因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动，所以两者的材料均选为钢，由查表可知，许用压力p取为 10MPa。螺杆螺纹中径，mmd7128.27105 . 2300008 . 02根据求得的此螺纹中径，查表 GB/T5796.22005 和表 GB/T5796.32005 有：公称直径，螺距，mmd36mmP10螺杆小径，mmdd25111螺杆中径，mmmmdd7128.273153652螺母大径，mmdD371361螺母小径，mmdD261036101螺母中径，mmdD3122螺母高度，mmdH5 .77315 . 22旋合圈数。（圈）圈10)(875. 7105 .77PHu4.44.4 自锁验算自锁验算自锁条件是v山东大学本科毕业设计21式中：为螺纹中径处升角；v 为当量摩擦角（当量摩擦角v=arctanv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小 1）。ffarctancosarctan:当量摩擦系数；：摩擦系数；：牙侧角，。ff152/摩擦系数由查表可知，由于千斤顶的运动速度是很低的，所f17. 011. 0f以摩擦系数按起动时区最大值 0.17。86. 53114. 3101arctanarctan2dnP98. 91517. 0arctancosarctanf至少为，所以有，符合自锁条件。898. 986. 54.54.5 螺杆螺杆结构结构螺杆上端用于支承托杯 10 并在其中插装手柄 7，因此需要加大直径。手柄孔径dk 的大小根据手柄直径 dp 决定，dkdp 十 0.5mm。由后面的计算可知手柄的直径=30mm，所以pd。mmdk8 .338 . 033为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径 d4 应比螺杆小径d1 约小 0.20.5mm。mmdd6 .244 . 014退刀槽的宽度可取为1.5P=15mm。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于 d1 的圆柱体。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986)，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。mmHmmD5,50166M山东大学本科毕业设计224.64.6 螺杆强度计算螺杆强度计算对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。强度计算方法参阅教材公式(6.23)，其中扭矩，式中为螺纹中径处升角，为当2)tan(2dFT量摩擦角。对受力较大的螺杆应根据第四强度理论交合螺杆强度：或)( 3)(32222TcaWTAF)4(31212dTFAcaF（N）螺杆所受的轴向压；A（）：螺杆螺纹的危险截面面积； （2mmTW）：螺杆螺纹段的抗扭截面系数；（mm）螺杆螺纹小径；T（）；2mm1dmmN (MPa)：螺杆材料的许用应力，由前面可知螺杆的材料是 55 号钢，查表得其屈服强度，所以其许用应力MPas380山东大学本科毕业设计23，由于千斤顶的载荷是稳定的，许用应力取最大值有53s。MPas667.12633803计算：mmNdFT431.131932231)98. 986. 5tan(300002)tan(2则有：MPadTFAca904.104)4(31212，符合强度计算的条件。MPaMPaca667.126396.964.74.7 稳定性计算稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。Fcr / F 2.5 4。螺杆的临界载荷 Fcr 与柔度 s 有关，s= l/i，为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，l 为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取 lH+5P+(1.41.6)d，i 为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积 A=d12/4，则(I 为螺杆危险截面的轴惯性矩)，当螺杆的柔41dAIi度 s40 时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确定。临界载荷，E（MPa）：22)(lEIFcr螺杆材料的拉压弹性模量，;I（）：MPaE51006. 24mm螺杆危险截面的惯性矩，。6441dI 该千斤顶一螺母座位支承时，作不完全固定支承，另一端有径向和轴向约束，为固定支承，所以端部职称情况是一端固定，一端不完全固定。因此。60. 0；mmPdHl274365 . 11051705)5 . 1 (NFcr473.144032)2746 . 0(64/2514. 31006. 24 .312452，山东大学本科毕业设计24，所以经过计算螺杆稳定。scrscSFFS45 . 2484.84.8 选取螺母材料选取螺母材料螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造，其内孔浇注青铜或巴氏合金。该千斤顶螺母材料采用 45 号钢。4.94.9 确定螺母高度确定螺母高度 H H 及螺纹工作圈数及螺纹工作圈数 u u螺母高度 H=d2，螺纹工作圈数，考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数PuHu = u+1.5(u应圆整)。考虑到螺纹圈数 u 越多，载荷分布越不均，故 u 不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大 d。螺母高度由下式计算：H= ut。，mmdH5 .77315 . 22)(75. 7105 .77圈PHu实际螺纹圈数，)(925. 95 . 175. 75 . 1圈 uu实际螺母高度。mmPu90109H4.104.10 校核螺纹牙强度校核螺纹牙强度一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。螺母的其它尺寸见图 13。必要时还应对螺母外径 D3 进行强度验算。如图有：mmDD639 .62377 . 1)8 . 16 . 1 (3mmDD85915.849 .6235. 1)4 . 13 . 1 (34mmHa303/903/山东大学本科毕业设计25螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，股只需校核螺母的螺纹牙强度。假设螺母每圈螺纹 所承受的平均压力为，并作用再螺纹中径为直径的圆周uF上，则螺纹牙危险截面的剪切强度条件为，DbuF螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为。62buDbFl式中：b（mm）：螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹;mmPb5 . 61065. 065. 0l（mm）:弯曲力臂，；mmDDl42293722（MPa）螺母材料的许用切应力，螺母材料为 45 号钢，查表可知：；MPas998.7033556 . 0536 . 0 6 . 0（MPa）：螺母材料的许用弯曲应力，b查表可知：。MPasb367.144532 . 1)2 . 10 . 1 (计算：，符合剪切强度条件；414. 495 . 63714. 330000MpaDbuF ，符合弯曲强度条件。298.1695 . 63714. 34300006622bMPauDbFl山东大学本科毕业设计264.114.11 螺母与底座孔配合螺母与底座孔配合螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用或等配合。为了安78rH78nH装简便，需在螺母下端（图 13）和底座孔上端（图 17）做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图 11），紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为 612mm。紧定螺钉选择的是（GB/T711985）.208M4.124.12 托杯的设计与计算托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用 Q235 钢模锻制成，其结构尺寸见图14。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，在托杯上表面制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。山东大学本科毕业设计27当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。因此在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。p4)(211212DD Fp如图计算各尺寸：厚度；mm10p为许用压强，取托杯和螺杆材料p中较小的一个，螺杆p=380MPa，托杯p=235MPa；mmdD226 .21366 . 0)7 . 06 . 0(11mmDpFD26428.25421112根据结构，mmD6012所以进行强度计算有：MpapMPaFp235511.38)2260(14. 33000044)DD(22211212满足强度条件。山东大学本科毕业设计284.134.13 手柄材料手柄材料常用 Q235 和 Q215。该千斤顶采用的是 Q215。4.144.14 手柄长度手柄长度 LpLp板动手柄的力矩：KLp=T1+T2，则式中：K加于手柄上一KTTL21p个工人的臂力，间歇工作时，约为 150250N，工作时间较长时为 100150N。T1螺旋副间的摩擦阻力矩，T2托杯与轴端支承面的摩擦力矩， T2 = (D12+D11) f F/4。2)tan(21dFTv山东大学本科毕业设计29T1螺旋副间的摩擦阻力矩，T2托杯与轴端支承面的摩擦力矩， T2 = (D12+D11) f F/4。 mmNdFT2774.150908231)98. 98tan(300002)tan(21mmNfFDDT612004/3000017. 0)2226(4/)(11122mmLp106154.1060200612002774.150908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+（50150）mm。手柄实际长度不应超过千斤2D13顶，使用时可在手柄上另加套管。手柄的实际长度是mmDLLpp117510023054.1060)15050(213。2)tan(21dFTv山东大学本科毕业设计304.154.15 手柄直径手柄直径 dpdp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 3ppFd1 . 0KL或为 dp3Fp 1 . 0KL式中：F手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为 Q215 和 Q235 时，F=120Mpa。计算：mmKLdFpp95.261201 . 01175200 1 . 033 所以手柄的直径。mmdp304.164.16 结构结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环（图 16），并用螺钉或铆合固定。因为手柄的精度要求不高，如图计算选用的螺钉为（GB/T68-2000）,而挡环尺寸为 D=38mm，厚 H=5mm。448M山东大学本科毕业设计314.174.17 底座设计底座设计底座材料常用铸铁（HT150 及 HT200）（图 17），铸件的壁厚 不应小于812mm，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 110 的斜度。图中：mmHH802060)2814(1 mmDD70763)105(36mmHDD86580705167（为底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取2784DFDpp）MPap5 . 22计算：mmmmDFDp150607.150865.214.330000442278山东大学本科毕业设计325 使用千斤顶的注意事项使用千斤顶的注意事项2.千斤顶使用前，应检查各零件是否灵活可靠，有无损坏，油液是否干净，油阀、活塞、皮碗是否完好。3.千斤顶工作时，要放在平整坚实的地面上，并要在其下面垫枕木、木板或钢板来扩大受压面积，防止塌陷。4.千斤顶安放位置要摆正，顶升时，用力要均匀；卸载时，要检查重物是否支撑牢固。5.几台千斤顶同时作业时，要动作一致，保证同步顶升和降落。6.螺旋千斤顶和齿条千斤顶，在任何环境下都可使用。而液压千斤顶在高温和低温条件下不准使用。7.螺旋千斤顶和齿条千斤顶，应在工作面上涂上防锈油，以前少磨损避免锈蚀。液压千斤顶应按说明书要求，定时清洗和加油。8.螺旋千斤顶和齿条千斤顶的内部要保持清洁，防止泥砂、杂物混入，增加阻力，造成过度磨损，降低使用寿命。同时转动不分要添加润滑油进行润滑。9.液压千斤顶的储液器要保持洁净，如产生渣滓或液体混浊，都会使活塞顶升山东大学本科毕业设计33受到阻碍，致使顶杆伸出速度缓慢，甚至发生事故。10.液压千斤顶不准作永久支承。如必须做长时间支撑时，应在重物下面增加支承部件，以保证液压千斤顶不受损坏。11.齿条千斤顶放松时，不得突然下降，以防止其内部机构受到冲击而损坏，或使摇把跳动伤人。12.各种千斤顶要定期进行维修保养。存放时，要将机体表面涂以防锈油，把顶升部分回落至最低位置，并放在库房干燥处，妥善保管。6 设计总结设计总结将近两个月的毕业设计已告近尾声，它不仅是大学三年中的最后一个环节，也是对三年的学习生活中所学知识的一个汇总和概括，同时也巩固了前两年所学的专业知识，使我了解到自己学到了什么，理解多少，会运用多少，还有多少知识不了解，需要进一步加深理解，使我们对理论和实际的结合铺就了一个接轨点。在本次的设计中主要做了的工作有，强度校核计算、传动强度校核、润滑方式选择、cad 制图及其装配，在设计工程中是我增强了对大学专业课的了解及其知识的运用能力，这对我以后的工作有极大的帮助，为以后的设计道路垫底了一定的基础。毕竟理论的设计跟现实有很大的区别，比如说耐用性，稳定性等等，都需要在实践中检验才能找出其中的不足，从而从设计上加以改进，进而不断丰富自己的理论知识，在设计的过程中深知自己自己学识的浅薄，还需要进一步学习加强。此次设计中有很多不走，比如说材料的选择上，外观设计上等等，需要不断的改进，加强其可用性。在这两个多月的设计过程中，我也有厌烦的时候，有时真的很想放弃，但还是坚持下来了，看到自己的结果有种兴奋感；从总的来说，我对本次设计也挺满意的，由于各方面的原因，文章也会有一些缺陷，希望老师及同学多提意见，更加完善我山东大学本科毕业设计34的论文。通过毕业设计，培养了我运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神，使我端正态度，树立严肃认真、实事求是和刻苦钻研的作风，为我步入社会的第一步打下了坚实的基础,以便更好地适应以后工作的需要, 从而为即将走入社会的我做了一个坚实的铺垫。致致谢谢本次毕业设计历时两个多月，从选题到 CAD 绘制零件图、装配图，完成说明书等每一过程都是在老师精心指导和大力支持下完成的。老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。在此，我还要感谢在一起愉快的度过三年大学生生活的机械系全体老师和同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。通过这次对螺旋千斤顶的设计，使我对机械知识进一步的巩固和加深，同时这次设计也是三年来学习过程中涵盖面最广的一次设计，它不仅体现了我们对设计思想；更重要的是对我们三年来所学知识应用到了实践，使我明白了在今后设计过程中的一般步骤和方法。总的来说，通过这次设计使我在基本理论和综合适用以及正确解决实际问题等方面得到了较好的训练，提高了我独立思考问题，解决问题、创新设计的能力，为今后的工作打下了一个良好的基础，但同时这次设计也暴露了我的许多缺点，如对以前学过的知识没有牢固掌握，以致在设计中多次出现问题；为此我都时刻不能忘记学习，所谓学海无涯，融学习于工作中去，其乐尽在无穷。无论生活多么的艰辛,惟有读书才能够充实我的头脑,才会使我抵达成功的彼岸。山东大学本科毕业设计35 参考文献01 王定国，机械原理与机械零件.北京,高等教育出版社,1996 年02 郑志祥,刘天一.机械零件.上海,高等教育出版社,1992 年03 吴宗泽.机械零件.北京,广播电视大学出版社,1994 年04 黄景一,付荣伯.起重机械设计制造使用手册.安徽文化出版社,2002 年05 范祖尧，非标准机械设备实际手册.北京机械工业出版社,1996 年06 黄纯颖，机械创新设计.高等教育出版社07 孙靖民，机械优化设计.机械工业出版社08 吴宇泽主编机械设计北京：清华大学出版社，200109 先进制造技术 机械工业出版社10 杨家军编著机械系统创新设计武汉：华中科大学出版社200011 陈立德主编机械设计基础北京：高等教育出版社，2000 12 邱宣怀主编机械设计第 7 版北京：高等教育出版社， 200313 彭文生等主编机械设计与机械原理考研指南武汉：华中科技大学出版社，2000 14 张鄂主编机械设计学习指导西安：西安交通大学出版社，200215 张建中主编机械设计基础学习与训练指南北京高等教育出版社200316 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