1、畢 業 設 計汽車千斤頂的設計設計任務書設計題目：螺旋千斤頂的設計設計要求：1設計一人力驅動的螺旋千斤頂，起重載荷F=3.2t=32000N,要求最小高度150mm最大高度 240mm；2、了解螺旋千斤頂的工作原理，掌握其設計方法；3、本型號螺旋千斤頂的選型布局、總體設計與結構計算，實現頂起自鎖與下落功能；4、 完成A0號本型號千斤頂總裝圖一張，A1號部裝圖一張，A4號零件圖三張；設計進度要求：1. 實習、翻譯與資料準備三周( 2010-3-2 至 2010-3-19 )；2. 總體方案設計兩周( 2010-3-2 至2010-3-13)；3. 硬件設備選型兩周( 2010-3-22 至 20

2、10-4-2 )；4. 詳細設計和計算三周( 2010-4-5 至 2010-4-23 )；5. 繪圖三周( 2010-4-26 至 201 0-5-1 4 )；6. 編寫設計說明書及答辯三周( 2010-5-16 至 20指導教師（簽名）目錄摘 要. 第一章 起重機械的概述 . 第二章 千斤頂的概述 . 52.1 千斤頂的種類 62.2 千斤頂的結構 72.3 千斤頂的工作原理 8第三章 螺旋傳動的設計與計算 . 錯誤! 未定義書簽3.1 螺旋傳動的應用和類型 93.2 螺旋傳動的結構和用途 113.3 螺旋傳動的計算 . 133.4 螺旋傳動的設計和選材 153.5 螺旋機構耐磨性的計算

3、163.6 螺母螺紋牙的計算 183.7 螺桿強度和穩定性的校核 193.7.1 強度的校核 193.7.2 穩定性的校核 193.8 自鎖性的校核 . 21第四章 千斤頂的設計 . 224.1 螺桿的設計計算 . 234.1.1. 選擇材料 234.1.2. 確定螺桿直徑 234.1.3. 螺紋副自鎖性驗算： 244.1.4. 螺桿強度校核 244.1.5. 螺桿穩定性校核 264.2 螺母的設計計算 . 274.2.1 選取螺母材料 274.2.2 確定螺母高度 H '及螺紋工作圈數 N 274.2.3 校核螺紋牙強度 274.2.4 螺母外部尺寸計算 284.3 手柄設計計算 .

4、 294.3.1 拖杯與手柄的結構： 294.3.2 確定手柄直徑 dk 304.3.3 擋圈 304.4 托杯的設計計算 . 314.5 底座的設計 . 3233第五章 螺旋千斤頂圖形的繪制 . 34第六章 使用千斤頂的注意事項 . 37第七章 設計總結 . 384.6 安裝要求致 謝. 39參考文獻 . 40摘要千斤頂是一種起重高度小（小于1m）的最簡單的起重設備。主要用于廠礦、交通運輸等 部門作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結構輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶 和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在小行程內頂升 重物的輕小起重設備。螺旋千斤頂采用機械傳動

5、，主要有螺桿、手柄、底座、螺套、旋轉桿、擋環、托杯的 零部件組裝而成的。在本次設計過程中對螺旋傳動的計算和各零部件的設計與選材最為重 要；并且重點運用了機械設計方面的知識，另外還運用了輔助繪圖工具AoutCAD等。本文從螺旋千斤頂的零部件的設計與選材等多方面，闡述了它設計的全過程。尤其在 工藝規程設計中，運用了大量的科學加工理論及計算公式，對它進行了精確地計算。由于螺旋千斤頂是一種小型的起重設備，體積小方便攜帶，造價成本低，所以在日常生活中 被廣泛應用本設計既是產品開發周期中的關鍵環節，有貫穿于產品開發過程的始終。設計決定了 實現產品功能和目標的方案，結構和選材。制造方法以及產品運行，使用和維

6、修方法。現 代機械產品的要求不對傳統機械產品高的多，因而在產品開發和改進過程中只有全面深入 地運用現代設計理論，方法和技術才能滿足社會對現代機械產品愈來愈苛刻的要求，提高 其市場競爭能力。關鍵詞：螺旋傳動，體積小，方便，成本低第一章起重機械的概述起重機械是現代工業企業中實現生產過程機械化、自動化、減輕繁重體力勞動、提高 勞動生產率的重要工具和設備。起重機是機械化作業的重要物質基礎，是一些工業企業中 主要的固定資產。對于工礦企業、港口碼頭、車站倉庫、建筑施工工地，以及海洋開發、 宇宙航行等部門，起重機已成為主要的生產力要素，在生產中進行著高效的工作，構成合 理組織批量生產和機械化流水作業的基礎，

7、是現代化生產的重要標志之一。在某些關鍵崗 位上增加一兩臺起重設備，勞動生產率就會成倍的增長起重機械由運動機械、承載機構、動力源和控制設備以及安全裝備、信號指示裝備等 組成；是一種以間歇作業方式對物料進行起升，下降和水平移動的搬運機械。起重機械的 作業通常帶有重復循環的性質。一個完整的作業循環一般包括取物、起升、平移、下降、 卸載，然后返回原處等環節。起重機械廣泛用于交通運輸業、建筑業、商業和農業等國民 經濟各部門及人們日常生活中。在實際生產中，我們總是會遇到一些將重物如機床、笨重的箱子、井下的軌道等在沒 有起吊設備的情況下移動或抬起的情況，僅靠工人操作是很難實現的，這時我們就需要用 到千斤頂。

8、千斤頂與我們的生活息息相關，在各行各業如建筑、鐵路、汽車維修等部門均 得到廣泛的應用，因此千斤頂技術的發展將直接或間接影響到這些部門的正常運轉和工 作，而螺旋千斤頂又是千斤頂的一種， 螺旋千斤頂是由人力通過螺旋副傳動， 其結構緊湊， 成本較低，使用攜帶較為方便；能長期支持重物，最大起重量已達 100 噸，應用廣泛。通 過研究螺旋千斤頂的內部結構，工作原理，使我們對千斤頂有進一步的了解，使我們更加 科學合理的應用千斤頂。而千斤頂又屬于起重機械的一種。千斤頂是一種起重高度小 （小于1m）的最簡單的起 重設備。第二章 千斤頂的概述千斤頂又叫舉重器、頂重機、頂升機等，是一種用比較小的力就能把重物頂升、

9、下降 或移位的簡單起重機具，也可用來校正設備安裝的偏差和構件的變形等。千斤頂主要用于 廠礦、交通運輸等部門作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結構輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托 爪在小行程內頂升重物的輕小起重設備，千斤頂的頂升高度一般為400mm頂升速度一般為10-35mm/min,起重能力最大可達500t。2.1 千斤頂的種類千斤頂按其構造及工作原理的不同，通常分為機械式和液壓式，機械式千斤頂又有齒 條式與螺旋式兩種，其中螺旋式千斤頂和液壓式千斤頂較為常用。液壓式千斤頂結構緊湊，工作平穩，有自鎖作用，故使用廣泛。但液壓千斤頂傳

10、動的 缺點是： (1) 液壓千斤頂系統中的漏油等因素，影響運動的平穩性和正確性，使得液壓千 斤頂傳動不能保證嚴格的傳動比。 (2) 液壓千斤頂傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化 時，液體粘性變化，引起運動特性的變化，使得工作的穩定性受到影響，所以它不宜在溫 度變化很大的環境條件下工作。 (3) 為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液 壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復雜。 (4) 液壓千斤頂傳動要求有單獨的 能源，不像電源那樣使用方便。 (5) 液壓千斤頂系統發生故障不易檢查和排除。螺旋千斤頂的主軸外表用鉻處理可增加使用壽命；其高度低，適用于一般窄小空間之 作業需求，楊程短，

11、可多次的墊高使用，它是由人力通過螺旋副傳動，其結構緊湊，成本 較低，使用攜帶較為方便；能長期支持重物，最大起重量已達 100噸，使用更為廣泛。液壓千斤頂主要由油室、油泵、儲油腔、活塞和搖把等組成，工作時，用千斤頂的手 動搖把驅動油壓泵，將工作油壓入油室，推動活塞上升或下降，進而頂起或下落重物。在 工程施工時，YQ型手動液壓千斤頂(或稱移溜千斤頂)是一種內回液雙作用的液壓機構。使用較多。這種千斤頂質量輕，效率高，使用和搬運也比較方便，它又可以分為通用和專用兩類。專用液壓千斤頂使專用的張拉機具，在制作預應力混凝土構件時，對預應力鋼筋施加 張力。專用液壓千斤頂多為雙作用式。常用的有穿心式和錐錨式兩種

12、。絕大時候使用穿心 式。穿心式千斤頂適用于張拉鋼筋束或鋼絲束，它主要由張拉缸、頂壓缸、頂壓活塞及彈簧等部分組成。它的特點是：沿拉伸機軸心有一穿心孔道，鋼筋 （或鋼絲）穿入后由尾部的 工具錨固。螺旋式千斤頂又分為：固定式螺旋式千斤頂、固定式2.1螺旋千斤頂LQ型螺旋千斤頂和移動式螺旋千斤頂三大類。（1）固定螺 旋式千斤頂有普通式和棘輪式兩種，在作業時，未卸載之 前不能作平面移動；（2）固定式LQ型螺旋千斤頂結構緊湊、 輕巧，使用方便。它有棘輪組、大小錐齒輪、升降套筒、 鋸齒形螺桿、主架等組成；當往復搬動手柄時，撐牙推動 棘輪組間歇回轉，小錐齒輪帶動大錐齒輪，使鋸齒形螺桿 旋轉，從而使升降套筒上升

13、或下降。由于推力軸承轉動靈活，摩擦力小，因而操作靈敏, 工作效率高。（3）移動式螺旋千斤頂是一種在頂升過程中可以移動的千斤頂，在作業時, 它的移動主要是靠其底部的水平螺桿轉動，從而使頂起或下降的重物連同千斤頂一同做水平移動。因此，移動式螺旋千斤頂在設備安裝施工中使用起來就很方很。如右圖：2.2千斤頂的結構和技術規格油壓千斤頂按其結構、用途分為如下兩種: 立式螺紋連接結構的油壓千斤頂，其代號的表征字母為qyl 立臥兩用油壓千斤頂，其代號的表征字母為 qw。螺旋千斤頂按其結構和使用場所分為： 普通型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為 ql 。 普通高型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為 qlg 。 普通低

14、型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為 qld 。 鉤式螺旋千斤頂 , 其代號的表征字母為 qlg 。 剪式螺旋千斤頂 , 其代號的表征字母為 qlj 。 自落式螺旋千斤頂 , 其代號的表征字母為 qlz 。2.3 千斤頂的工作原理千斤頂有機械千斤頂和液壓千斤頂等幾種，原理各有不同。從原理上來說，液壓傳動 所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說，液體各處的壓強是一致的，這樣，在平 衡的系統中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大， 這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣 就可以達到一個變換的目的。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用

15、了這個原理來達到力的 傳遞。螺旋千斤頂是通過往復扳動手柄，拔爪即推動棘輪間隙回轉，小傘齒輪帶動大傘齒 輪、使舉重螺桿旋轉，從而使升降套筒獲得起升或下降，而達到起重拉力的功能，它是由 人力通過螺旋副傳動，其結構緊湊，成本較低，使用攜帶較為方便；能長期支持重物，最 大起重量已達 100 噸，使用更為廣泛。第三章 螺旋傳動的設計與計算3.1 螺旋傳動的應用和類型螺旋傳動是利用螺桿（絲杠）和螺母組成的螺旋副來實現傳動要求的。它主要用于將 回轉運動轉變為直線運動，同時傳遞運動和動力。它具有結構緊湊、轉動均勻、準確、平 穩、易于自鎖等優點，在工業中獲得了廣泛應用。（1）按螺桿與螺母的相對運動方式，螺旋傳動

16、可以有以下四種運動方式： 螺母固定不動，如圖（a）螺桿轉動并往復移動，這種結構以固定螺母為主要支承, 結構簡單，但占據空間大。常用于螺旋壓力機、螺旋千斤頂等。 螺母轉動，如圖（b）螺桿做直線移動，螺桿應設防轉機構，螺母轉動要設置軸承均 使結構復雜，且螺桿行程占據尺寸故應用較少。 螺母旋轉并沿直線移動，如圖（c）由于螺桿固定不動，因而二端支承結構較簡單，但精度不高。有些鉆床工作臺采用了這種方式。 螺桿轉動，如圖（d）螺母做直線運動，這種運動方式占據空間尺寸小，適用于長行程螺桿。螺桿兩端的軸承和螺母防轉機構使其結構較復雜。車床絲杠、刀架移動機構多采用這種運動方式。(a)(b)（c）（d）圖3.1運

17、動方式本次設計的螺旋千斤頂是運用了上圖（a）的運動方式，即螺母固定不動。（2）按照用途不同，螺旋傳動分為三種類型。傳力螺旋以傳遞動力為主，要求以較小的轉矩產生較大的軸向推力，一般為間歇性工作，工作速度較低，通常要求具有自鎖能力，下圖3.2螺旋壓力機均為傳力螺旋。傳導螺旋以傳遞運動為主，這類螺旋常在較長的時間內連續工作且工作速度較高,傳動精度要求較高，下圖3.3為機床進給機構的螺旋。圖3.2 螺旋壓力機圖3.3傳導螺旋 調整螺旋用于調整并固定零件間的相對位置，一般不經常轉動，要求能自鎖，有時也要求很高精度，如帶傳動張緊裝置、機床卡盤和精密儀表微調機構的螺旋等。本次設計的螺旋千斤頂就是運用了傳力螺

18、旋這種傳動類型。3.2螺旋傳動的結構和用途按照螺旋副摩擦性質的不同，螺旋傳動又可分為滑動摩擦螺旋傳動（簡稱滑動螺旋）滾動摩擦螺旋傳動（簡稱滾動螺旋）和靜壓滑動螺旋傳動（簡稱靜壓螺旋）。滾動螺旋也稱滾珠絲杠，其特點是摩擦阻力小，傳動效率高（ 90%以上）；運轉平穩, 低速時不爬行，啟動時無抖動；螺旋副經調整和預緊可實現高精度定位精度和重復定位精 度；傳動具有可逆性，如果運用于禁止逆轉的場合，需要加設防逆轉機構；不易摩擦，使用壽命長。缺點為結構復雜，制造困難；抗沖擊能力差。應用于精密和數控機床、測試機 械、儀器的傳動和調整螺旋，車輛、飛機上的傳動螺旋。滾動螺旋傳動特點：傳動效率高，傳動精度高，起動

19、阻力矩小，傳動靈活平穩，工作 壽命長。滾動螺旋傳動應用于機床、汽車、拖拉機、航空軍工等制造業。滾動螺旋傳動按滾珠循環方式分為：內循環：滾珠始終和螺桿接觸，兩個封閉循環回 路有兩個反向器，三個封閉循環回路有三個反向器。特點：流動性好，效率高，經向尺寸 小。外循環：分離，工藝性好，分為螺旋式，插管式，擋珠式。靜壓螺旋傳動螺桿與螺母被油膜隔開，不直接接觸。具有摩擦阻力小，傳動效率高（達 99%;螺母的結構復雜；運轉平穩，無爬行現象；傳動具有可逆性（不需要時應加設防逆 轉機構）；反向時無空行程，定位精度高，軸向剛力大；磨損小，壽命長等優點。其缺點 為結構復雜，制造較難，需要一套壓力穩定，供油系統要求高

20、。應用于精密機床的進給、 分度機構的傳動螺旋。滑動螺旋傳動又分為普通滑動螺旋傳動和靜壓螺旋傳動，且應用較廣，其特點是結構 簡單，制造方便，成本低；易于實現自鎖：運轉平穩。缺點在于當低速或進行運動微調時可能出現爬行現象；摩擦阻力大，傳動效率低（一般為30%50%）螺紋通常采用梯形螺紋和鋸齒形螺紋）有側向間隙，反向時有空行程；磨損較大。型螺紋圖傳動螺紋也屬于普通滑動螺旋傳動，按牙型的不同可分為矩形螺紋，梯形螺紋，鋸齒矩形螺紋牙型為正方形，牙型角°。其傳動效率較其他螺紋高，但牙跟強度弱，螺旋副磨損后，間隙難易修 復和補償，傳動精度降低梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙型角030。內外螺紋以錐面貼緊

21、不易松 動。與矩形螺紋相比，傳動效率略低， 但工藝性好，牙根強度高對中性好。女口 用剖分螺母，還可以調整間隙。鋸齒型螺紋為不等腰梯形螺紋，工0圖 梯形螺紋紋圖作面的牙側角為3，非工作面的牙側角 為30°。外螺紋旋合后，大徑處無間隙， 便于對中。這種螺紋兼有矩形螺紋傳動 效率高、梯形螺紋牙型根強度高的特點，但只能用于單向德螺紋連接或螺旋傳動中，如螺 旋壓力機。此次螺旋千斤頂的設計采用梯形螺紋傳動。3.3螺旋傳動的計算在螺旋傳動中，結構最簡單應用最廣泛的是滑動螺旋，滑動螺旋副工作時，主要承受 轉矩和軸向拉力（或壓力）的作用，由于螺桿和螺母的旋合螺紋間存在著較大的相對滑動, 因此，其主要失

22、效形式是螺紋牙破損。滑動螺旋的基本尺寸通常根據耐磨條件確定。對于 傳力螺旋還應校核螺桿危險截面的強度；對于青銅或鑄鐵螺母以及承受重載的調整螺旋應 校核其自鎖性；對于精度傳動螺旋應該校核螺桿的剛度；對于受壓螺桿，當其長徑比很大 時，應校核其穩定性；對于高速長螺桿，應校核其臨界轉速；要求自鎖時，多采用單線螺 紋，要求高效時，多采用多線螺紋。(1) 一般螺旋機構的計算一般螺旋機構當螺桿轉屮角(rad )時，螺母軸向移動的位移L (mm為:L=SW12 n (機械原理第七版)( 式3.1)則式中S為螺旋線導程(mm。如果螺桿的轉速為n(r/min)時，則螺母移動速度v(mm/s)為：V=Sn/60 (

23、機械原理第七版)( 式3.2)(2)差動螺旋機構與復式螺旋機構的計算1-機架2-螺桿3-螺母4-導向桿圖3.4 差動螺旋機構上圖的螺旋機構中，螺桿1上有A B兩段螺旋，A段螺旋導程為3 (mm, B段螺旋 導程為Sb (mm，兩者旋向相同，貝U當螺桿轉屮角(rad)時，螺母軸向移動的位移L (mrj) 為：L=(Sa-Sb)W/2 n (機械原理第七版)( 式3.3)如果螺桿的轉速為n(r/min)時，則螺母移動速度v(mm/s)為:V=(Sa-Sb) n/60 (機械原理第七版)(式3.4)由上式可知：當A、B兩螺旋的導程 S、Sb接近時，螺母可得到微小位移，這種螺旋機構稱為差動螺旋機構（又

24、稱微動螺旋機構） ，常用于分度機構、測微機構等。如果兩螺旋的旋向相反，則螺母軸向移動的位移 L 為：L= （ Sa-Sb）W /2 n （機械原理第七版）（ 式3.5） 移動速度為：V=（ SA-SB n/60 （機械原理第七版）（式3.6）這種螺旋機構稱為復式螺旋機構，適合于快速靠近或離開的場合。滑動螺旋傳動工作時，螺桿和螺母主要承受轉矩和軸向載荷（拉力或壓力）的作用，同時在螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對滑動。滑動螺旋傳動的主要失效形式是螺紋磨損。因此，通常根據螺旋副的耐磨性條件，計算螺桿中徑及螺母高度，并參照螺紋標準 確定螺旋的主要參數和尺寸，然后再對可能發生的其他失效逐一進行校核。3

25、.4 螺旋傳動的設計和選材滑動螺旋的結構包括螺桿、螺母的結構形式及其固定和支承結構形式。螺旋傳動的工 作剛度與精度等和支承結構有直接關系，當螺桿短而粗且垂直布置時，如起重及加壓裝置 的傳力螺旋，可以采用螺母本身作為支承的結構。當螺桿細長且水平布置時，如機床的傳 導螺旋（絲杠）等，應在螺桿兩端或中間附加支承，以提高螺桿工作剛度。螺母結構有整體螺母、組合螺母和剖分螺母等形式。整體螺母結構簡單，但由磨損而 產生的軸向間隙不能補償，只適合在精度要求較低的場合中使用。對于經常雙向傳動的傳 導螺旋，為了消除軸向間隙并補償旋合螺紋的磨損，通常采用組合螺母或剖分螺母結構。 利用螺釘可使斜塊將其兩側的螺母擠緊，

26、減小螺紋副的間隙，提高傳動精度。傳動用螺桿的螺紋一般采用右旋結構，只有在特殊情況下采用左旋螺紋。螺桿和螺母材料應具有較高的耐磨性、足夠的強度和良好的工藝性。表3.1 螺桿與螺母常用的材料螺紋副材料應用場合螺桿Q235 Q275 45 50輕載、低速傳動。材料不熱處理40Gr 65Mn 20GrMnTi重載、較咼速。材料需經熱處理，以提咼耐磨性9Mn2V GrWM n 38GrMoA精密傳導螺旋傳動。材料需經熱處J理螺母ZcuSn10P1ZcuSn5Pb5Zn5一般傳動ZcuAL10Fe3ZcuZ n25AL6Fe3 Mn重載、低速傳動。尺寸較小或輕載高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內空澆鑄巴

27、士合金或青銅3.5螺旋機構耐磨性的計算磨損多發生在螺母，把螺紋牙展直后相當于一根懸臂梁。耐磨性的計算在于限制螺紋副的壓強P,其校核公式為：P = F/A F/ d2hz=Fp/ n d2hH< P（機械設計第四版）（式 3.7）式中，F為軸向工作載荷（N）； A為螺紋工作表面投影到垂直于軸向力的平面上的面積（mr2）； d2為螺紋中徑（mm）； p為螺距（mm）； h為螺紋工作高度（mm）,矩形與梯形螺紋的工作高度h=0.5p,鋸齒形螺紋高度h=0.75p; z=H/p為螺紋工作圈數，H為螺紋高度（mm）, p為許用壓強（MPa）。為便于推導設計公式，令？ =H/d2，代入整理后得螺紋中

28、徑的設計公式為:d2> , FP/ hP（機械設計第四版）（式 3.8 ）對矩形、梯形螺紋，h=0.5p，則:d2> 0.8 . F/ p（機械設計第四版）（式 3.9）對鋸齒形螺紋，h=0.75p，貝Ud2> 0.65 . F /（機械設計第四版）（式 3.10 ）表3.2滑動螺旋傳動的許用壓強螺紋副材料滑動副速度/（m min-1）許用壓強/MPa低速1825<3.01118鋼對青銅612710>1512鋼-耐磨鑄鐵61268<2.41318鋼-灰鑄鐵61247鋼-鋼低速7.513淬火鋼-青銅6121013注：？2.5或人力驅動時，p可提高20%螺母為剖

29、分式時，p應降低15%-20%?值根據螺母的結構選取。對于整體式螺母，磨損后間隙不能調整，通常用于輕載或精度要求低的場合，為使受力分布均勻，螺紋工作圈數不宜過多，宜取？=1.22.5 ;對于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力較大，可取？=2.53.5 ;傳動精度高或要求壽命長時，允許？=4。根據公式計算出螺紋中徑d2后，按國家標準選取螺紋的公稱直徑d和螺距P。由于旋合各圈螺紋牙受力不均，故z不宜大于10。3.6螺母螺紋牙強度的計算螺紋牙多發生剪切與彎曲破壞。由于一般情況下螺母材料的強度比螺桿低，因此只需 校核螺母螺紋牙的強度。假設載荷集中作用在螺紋中徑上，可將螺母螺紋牙視為大徑D處展開的懸臂梁，螺

30、紋牙根部的彎曲強度校核公式為：b= 3Fh/ n Dt2z< b（機械設計第四版）（式3.11 ）剪切強度校核公式為：t =F/ n DbzW t （機械設計第四版）（ 式3.12）式中D為螺母螺紋的大徑（mm）； b為螺母螺紋牙底寬度（mm）；可由國家標準查得，也可取矩形螺紋b=0.5P,梯形螺紋b=0.634P，鋸齒形螺紋b=0.74P; b、 t 分別為螺 母螺紋牙的許用彎曲應力和許用切應力（MPa）。表3.3滑動螺旋副材料的許用應力項目許用應力/ MPa鋼制螺桿（T = （T 935（T S為材料的屈服極限/ MPa螺母材料許用彎曲應力T b許用切應力T 青銅40603040耐磨

31、鑄鐵506040-鑄鐵455540鋼(1.01.2 ) c 0.6 c 注：靜載何許用應力取大值。若螺桿與螺母的材料相同，由于螺桿螺紋的小徑 di小于螺母螺紋的大徑D,故應校核 螺桿螺紋牙的強度，這時公式中的 D應改為di。3.7螺桿強度和穩定性的校核強度的校核螺桿受軸向力F及轉矩T的作用，危險截面上受拉（壓）應力c和扭轉切應力t。根據第四強度理論，螺桿危險截面的強度校核公式為:ca24Fdi23 0.2 di3（機械設計第四版）（式3.13）式中di為螺桿螺紋的小徑（mm； C 為螺桿材料的許用應力（MPa, T為螺桿所受轉矩（N m）T=F 2 tanv ；2穩定性的校核對于長徑比大的受壓

32、螺桿，當軸向力 F超過某一臨界載荷Fc時，螺桿可能會突然產生 側向彎曲而喪失穩定。因此，對細長螺紋應進行穩定性校核。螺桿的穩定性條件為：旦 SF（機械設計第四版）（式3.14）式中S為穩定性安全系數，對于傳力螺旋取S=3.55;對于傳導螺旋取S=2.54;對于精密螺桿或水平螺桿取S>4臨界載荷Fc與螺桿的柔度丫及材料有關，根據Y二上 的大小選用不同的公式計算i表3.4 長度系數卩的選擇螺桿端部結構1兩端固定0.5一端固定，一端不完全固定0.6一端固定，一端自由（如千斤頂）2一端固定，一端鉸支（如壓力機）0.7兩端鉸支（如傳導螺桿）1注下列辦法確定螺桿端部的支撐情況：采用滑動支承時：1。為

33、支承長度，do為支承孔直徑，1。加。<1.5鉸支；1。加。=1.53不完全固定；l o/d o>3 固定。米用滾動支承時：只有徑向約束時為鉸支；徑向和軸向都有約束為固定。當YA 8590時，根據歐拉公式計算，即:Fc2EI(L)(式 3.15 )當Y <8590時；對c b>380MPa勺碳素鋼（如 Q235 Q2752丘=（304/1.12 Y ）旦（式 3.16 ）4當Y <8590時，對c b>470MPa勺優質碳素鋼（如 355、45）(式 3.17 )“(461/2.57 Y)當Y <40時，無需進行穩定性計算。式中:F C 臨界載荷（N）;

34、E 螺桿材料的彈性模量（MPa，對于鋼E=2.06X105;I 危險截面的慣性矩（mm,匸蟲,di為螺桿螺紋內徑（mm）；64卩一一長度系數，與螺桿端部結構有關；L螺桿最大受力長度（mm）;i 螺桿危險截面的慣性半徑（mm）, i=.丿=2 。（式3.18 ）Y a /443.8自鎖性的校核對于要求自鎖的螺旋傳動，應校核是否滿足自鎖條件，即：artanfV（式 3.19 ）式中，fV為螺紋副的當量摩擦系數表3.5螺旋傳動螺旋副的當量摩擦系數fV （定期潤滑）螺旋副材料鋼和青銅鋼和耐磨鑄鐵鋼和鑄鐵鋼和鋼淬火鋼和青銅?v0.08 0.100.10 0.120.12 0.150.11 0.170.0

35、6 0.08第四章千斤頂的設計已知軸向載荷F=40000N,最小高度150 ,最大高度為240m m即最大舉升高度240-150=90mm.方案圖如下所示:11托杯 2 手臂3 銷4 手柄5 擋環6 螺套7螺桿 8 螺釘9 底座圖4.1 千斤頂剖視圖4.1螺桿的設計計算4.1.1. 選擇材料前面已做分析，此次設計選用梯形螺紋，基本牙型按GB/T5796.1-2005的規定。考慮到千斤頂轉速較低，單個作用面受力不大，螺桿材料常用Q235 275, 40，45，55等，此處螺桿選常用的45鋼。由手冊查c =360Mpa為了提高耐磨性，螺母選較軟的材料錫青銅 為ZCuSn10P-1,由上表知鋼對青銅

36、低速時，對人力驅動p可提高20%,即 p= (18 25) 120% 216 30MPa，p=25MPa，螺母為整體螺母由于磨損后不能調整間 隙，可視受力比較均勻，螺紋工作圈數不宜過多，故2 25，此處取2 o4.1.2. 確定螺桿直徑按耐磨性條件確定螺桿中徑 d2,求出d2后，按標準選取相應的公稱直徑 d2,螺距p 及其他尺寸。根據規定對整體螺母，由于磨損后不能調整間隙，可視受力比較均勻，螺紋工作圈數不宜過多，故取 1.2 2.5，此處取2。螺桿一一螺母材料分別取為鋼一一青銅，查表3.2滑動速度為低速，對人力驅動p可提高20%即p= (18 25) 120% 216 30MPa，p=25MP

37、a,(摩擦系數起動時取大值，校核是為安全起見，應以起動時為準。由f值，應取 f=0.1,代入 F=40KN梯形螺紋，h=05p,已知取 2，則計算d2I F(32000亠d2 0.8 0.8 20.23mm(式 4.1 )2 25根據 GB/T5796.3-,2005 查得取標準 d=26mm .由 d2=D2=d-H 仁d-0.5p推得p=6.74mn,貝U p取標準值p=5mm.D=20.5mm,d2=D2=23.5mm,D 仁 21mm.D4=26.5mmac=0.25mm,h3=H4=2.75mm,R imax=0.l25mm,R 2max=0.25mm.H=1.866P=9.33mm

38、, H/2=4.665H1=2.5mm,牙頂和牙底寬=0.336p=1.830mm4.1.3. 螺紋副自鎖性驗算:自鎖條件是arcta n fvarctancos式中： 為螺紋中徑處升角;fv為當量摩擦系數。0sin 90，式中cos為螺紋工作面的牙形斜角）；10.)snparcta narctand2d2arctan1 53.14 23.53.8760為當量摩擦角（為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當量摩擦角小查教材表 得f 0.10 （取起動時計算用最大值）亠-f0.1 0 arcta n05.91cos15vdl 5CU 1cos故,3.8760v 104.910所以自鎖性可保證。4.1

39、.4. 螺桿強度校核受力較大的螺桿需進行強度計算。 螺桿工作時承受軸向力F及轉矩T的作用。螺桿危險截面上既有壓縮應力，又有切應力。因此，校核螺桿強度時，應根據第四強度理論求出螺桿危險截面的計算應力強度校核公式為:Ca .232（式 4.13 ）式中：F螺桿所受的軸向壓力，N;螺桿危險截面的面積；A -d2 21 , mm ；Wt -螺桿螺紋段的抗扭截面系數,WtA色,mm3 ；4d1-為螺桿螺紋的小徑（mm；-為螺桿材料的許用應力（Mpa；為螺桿所受轉矩（N.mm；其中扭矩T F ta n v 亞 32 103 N2tan 3.876° 5.91°23 52式中： 為螺紋中

40、徑處螺紋升角;v為當量摩擦角。查手冊 GBT699-1999.45 鋼的355Mpa，教材表5-13，如下表項目許用應力/Mpa鋼制螺桿s/35 ,s為材料的屈服極限/Mpa螺母材料許用彎曲應力 b許用切應力T青銅40-6030-40滑動螺旋副材料的許用應力表耐磨鑄鐵50-6040鑄鐵45-5540鋼(1.0-1.2 )0.6注：靜載何許用應力取大值。3553128.33Mpa安全系數3-5，取3故有:Ca24F3 0.2d；4 32 1033.14 20.5264.672 1030.2 20.53116.77Mpa128.33Mpa所以得到強度校核滿足設計要求4.1.5. 螺桿穩定性校核(1

41、)計算柔度丫二-i螺桿一端固定，一端自由，長度系數卩=2;螺桿最大受力長度L由起重高度h、螺母高H鉸支頭高及螺桿軸向預留余量 J決定，其中J 1.5d因此，螺桿的工作長度IH47l1l2 901.5 23.5 148.75mm，螺桿危險截面2 2慣性半徑i=蟲420.545.125mm 。=_ =2 148.75i 5.12558.048 >40(式 4.24)所以需要校核(2)計算臨界載荷:查手冊表1-6，E取200GP434,d： 3.14 20.5 10 38 4、I= 1 -0.8732 10 M（式 4.25）6464因此：2EI 3.142 200 109 0.8732 10

42、 8/亠、Fc=22194.549KN（式 4.26）l2 148.75 10 3FcF3194.549 1032 10=6.079 > S=4穩定性滿足設計要求。4.2螺母的設計計算選取螺母材料螺母選較軟的材料錫青銅由上表3.1選取材料為ZCuSn10P-1螺母高 H :H d22 23.5 47mm螺紋工作圈數z: z H 勺9.4P 5考慮到退刀槽的影響，實際螺紋圈數u' u 荷分布越不均勻，故u不宜取大，此次設計 所以螺母的實際高度H U 'P（式 4.2）（式 4.3）1.5=10.9（ u'應圓整）考慮到螺紋圈數越多載u 取 11。11 5 55mm確

43、定螺母高度H '及螺紋工作圈數U校核螺紋牙強度由上表查得青銅螺母螺紋牙許用彎曲應力40 60MPa,；許用剪切應力30 40Mpa ；梯形螺紋螺紋牙工作高度h 0.5 p 0.5 52.5mm。貝歸彎曲強度校核:3FhD4zb23 32000 2.524.824Mpa,合格（式 4.5 ）3.14 26.5 113.252剪切強度校核：F320003.309MPa，合格（式 4.6 ）z D4b211 3.14 26.53.252式中：D4螺母螺紋大徑，mm.Z螺母螺紋工作圈數。螺母外部尺寸計算(1) 計算確定D螺母懸置部分受拉伸和扭轉聯合作用，為計算簡單，將F增大30%按拉伸強度計算

44、得:CT =1.3F（D： D42）（式 4.10）式中，c 為螺母材料的許用拉伸應力，可取c =0.83 c b，由上表取c b=50Mpa，因此c =0.83 c b=41.5Mpa。故3> 1.66 FD421.6632000t 41.526.5244.5mm（式 4.11 ）取 D3=45 mm(2) 確定Db和aH按經驗公式 D= (1.31.4 ) D5及a=可求:3（式 4.12 ）D= （1.3 1.4 ）><45=58.5-63mm 取 D=60 mmH 47 a= =3315.666 mm取 a=18mm(3)校核凸緣支承表面的擠壓強度，強度條件為:4F（

45、T P=D524 320003.1460245225.88 Mpa W c p滿足設計要求(4)校核凸緣根部彎曲強度:_ M _ F D D3 /4 （T p=WD3a2/61.5 3200060 453.14 45 18215.727MPa滿足設計要求(5)校核凸緣根部剪切強度，強度條件為:D3a式中，螺母材料的許用切應力T =35Mpa故:FT =D3a320003.14 45 1812.58MPa（式 4.13 ）（式 4.14 ）（式 4.15）（式 4.16 ）（式 4.17 ）滿足設計要求4.3手柄設計計算拖杯與手柄的結構:確定手柄長度，則手柄上的工作轉矩為:T=FLh=T1+T?

46、= F d2tan22 f D； d：3 c Do do式中：T1、T2分別為螺紋副摩擦力矩及拖杯與接觸面摩擦力矩(（式 4.18 ）N mm ；Do-托杯底座與支承面接觸部分外徑（mm,由經驗公式Do （1.6 1.8）d確定,取 Do 54mmdo托杯底座與支承面接觸部分內徑（mm，取do=21mm,FH為手作用在手柄上的力（N）；Lh手柄有效長度（mm。如一人連續工作，手作用力通常取 Fh=150200N,取Fh=200N1因此，200 Lh=2 32000 36 tan2-98 450.15543213542212（式 4.19）得：LH=853.377mm 取 LH=855mm確定手

47、柄直徑dk選手柄材料為45鋼，c s=360MPa許用彎曲應力 bs =140 180 Mpa,1.5 2取（T b=160 Mpa。手柄的彎曲強度條件為:因此,dK>（T b=FhLhbFhLh（式 4.20）32 200 855” 16022.156mm,取 dK=25mm（式 4.21 ）擋圈手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應加上擋圈，并用螺釘固定。手柄直徑為26mm由GB891-86查得A型 t x +5D 35mm H5mm L 10mm d 6.6mmd1'3.2mm D1' 13mm c 1mm M 6 164.4托杯的設計計算托杯

48、用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，取材料為Q235其結構尺寸見圖。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現相對滑動，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應裝有擋板。當螺桿轉動時，托杯和重物都不作相對轉動因此在起重時，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需潤滑，另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度。FP22 P(D12 Du)4D11)式中：P許用壓強，應取托杯與螺桿料P的小者。豐, 昌QJGQ235:p杯=225MPa 45 鋼：p桿=570MPa取p杯。Do=(2.42.5)d =2.4530=73.5mmDi=(0

49、.60.8 ) d=0.7 30=21mmD3=(1.71.9)d=1.830=54mmD2=D3 - (24)=54-3=51mmh1= (1.51.8 ) d=1.8*30=54mm3F22(D12 D11)447.18MPa32 1033.14(0.05120.0212)4滿足設計要求 托杯厚度 =812mm此處取 =10mm杯底厚度為1.3=13mm溝紋寬度為1.5=15mm溝紋深度為 /2=5mm 托杯高度為1.8*d=1.8*30=54mm；為保證托杯可以轉動，螺桿頂端的墊片與托杯底部留有間隙，間隙值為34mm因承受力不大，故取值為3mm4.5底座的設計底座材料常用鑄鐵HT150及

50、HT200選用HT15Q鑄件的壁厚S不應小于812mm0取3 =15mm為了增加底座的穩定性，底部尺寸應大些,底座結構及尺寸如圖S= (1.52 )3 =1.5*15=22.5mmH1=L+( 1428) mm =125+20=145mmH -a=72-18=54mmD3=48mmD5= D3+2S =48+2*15+4=82mmD6=D3+4mm =48+4=52mmD7=D6+2* =52+ =111mmD8=1.4D7=1.4*111=155.4mm4.6安裝要求H h螺母壓入底座上的孔內，圓柱接觸面間的配合常采用 或等配合。為了安裝簡便,7 n?需在螺母下端（圖13）和底座孔上端（圖1

51、7）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉 動，還應裝置緊定螺釘（圖1 1），緊定螺釘直徑常根據舉重量選取，一般為612mm螺母的相關尺寸已得：D=d+1=33mm內螺紋小徑D= 26mmD3= 1.5d =1.5 >32=48mmD4= 1.4D 3 =1.4 >48=67.2mmD4ftpiD3H'=72mm;a= (0.20.3 ) H'=0.25*72=18mm第五章螺旋千斤頂圖形的繪制要繪制螺旋千斤頂的裝配圖，首先應當選定繪圖比例和圖幅后布置視圖，先確定各視 圖的位置，畫出主要軸線、中心線及基準線。然后開始畫底圖，按照“先主后次”的原則, 沿裝配軸線按裝配關系依

52、次畫出底座一螺套一螺旋桿一絞杠一頂墊等零件。底圖完成后， 檢查加深圖線，還要進行尺寸標注，編注零件序號，填寫明細欄、標題欄等，完成全圖。同時要了解千斤頂的工作原理：千斤頂是利用螺旋傳動來頂舉重物的一種起重或頂壓 工具，常用于汽車修理及機械安裝中。工作時，重物壓于頂墊之上，將手炳穿入螺旋桿上 部的孔中，旋動手炳，螺旋桿在螺套中靠螺紋做上、下移動，從而頂起或放下重物。螺套鑲在底座里，用螺釘定位，磨損后便于更換。頂墊套在螺旋桿頂部，其球面形成傳遞承重 之配合面，由螺釘鎖定，使頂墊相對螺旋桿旋轉而不脫落。圖4.1螺旋千斤頂的軸測圖因此由螺旋千斤頂的工作原理可知，千斤頂的裝配主干線是螺旋桿，為了清楚的表達 千斤頂的內外部裝配結構，則繪制了千斤頂的全剖視圖。在主視圖上，千斤頂的7個零件所處的位置及裝配關系、各零件的主要形狀均已表達 清楚，只有螺旋桿上與絞杠配合的孔沒有表達充分，故采用剖面圖A- A表達清楚。所以螺旋千斤頂的裝配圖如下:千斤頂出例數星林料圧號20QSJE濟源職業技大學院制匿A A技術咚求r5T"H I =1 i,I t150.o不竝工表直清理諭涿 忑侮件不得荀f昨