螺旋式千斤頂裝置設計學院：機械工程學院專業(yè)：機械電子工程學號：025101512009姓名：周雪琪指導教師：唐偉日期：2012 年 9 月 21 日山東大學本科畢業(yè)設計2目錄目錄摘摘 要要.41 緒論緒論.11.1 起重機的概述.11.2 千斤頂設計的目的及意義.22 千斤頂?shù)母攀黾胺桨高x擇千斤頂?shù)母攀黾胺桨高x擇.32.1 千斤頂?shù)姆N類.32.2 千斤頂?shù)慕Y構和技術規(guī)格.42.3 千斤頂?shù)墓ぷ髟砑胺桨复_定.53 螺旋傳動的設計與計算螺旋傳動的設計與計算.73.1 螺旋傳動的應用和類型.73.2 螺旋傳動的結構和用途.93.3 螺旋傳動的計算.103.4 螺旋傳動的設計和選材.113.5 螺旋機構耐磨性的計算.123.6 螺母螺紋牙的計算.143.7 螺桿強度和穩(wěn)定性的校核.143.8 自鎖性的校核.164 螺旋千斤頂本體的設計螺旋千斤頂本體的設計.174.1 螺桿螺紋類型的選擇.184.2 選取螺桿的材料.184.3 確定螺桿直徑.184.4 自鎖驗算.204.5 螺桿結構.204.6 螺桿強度計算.214.7 穩(wěn)定性計算.224.8 選取螺母材料.234.9 確定螺母高度 H及螺紋工作圈數(shù)U.234.10 校核螺紋牙強度.234.11 螺母與底座孔配合.254.12 托杯的設計與計算.264.13 手柄材料.274.14 手柄長度 LP.274.15 手柄直徑DP.294.16 結構.294.17 底座設計.30山東大學本科畢業(yè)設計35 使用千斤頂?shù)淖⒁馐马検褂们Ы镯數(shù)淖⒁馐马?316 設計總結設計總結.32致致謝謝.33參考文獻參考文獻.34山東大學本科畢業(yè)設計4摘摘 要要摘要摘要：本文從螺旋千斤頂?shù)牧悴考脑O計與選材等多方面，闡述了它設計的全過程。尤其在工藝規(guī)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(fā)周期中的關鍵環(huán)節(jié)，有貫穿于產品開發(fā)過程的始終。設計決定了實現(xiàn)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，使用和維修方法?，F(xiàn)代機械產品的要求不對傳統(tǒng)機械產品高的多，因而在產品開發(fā)和改進過程中只有全面深入地運用現(xiàn)代設計理論，方法和技術才能滿足社會對現(xiàn)代機械產品愈來愈苛刻的要求，提高其市場競爭能力。螺旋千斤頂主要是有螺桿、手柄、底座、螺套、旋轉桿、擋環(huán)、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。關關鍵詞鍵詞： ：螺旋傳動，體積小，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 山東大學本科畢業(yè)設計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山東大學本科畢業(yè)設計11 緒論緒論1.11.1 起重機的概述起重機的概述起重機械是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中實現(xiàn)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(yè)的重要物質基礎，是一些工業(yè)企業(yè)中主要的固定資產。對于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站倉庫、建筑施工工地，以及海洋開發(fā)、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和機械化流水作業(yè)的基礎，是現(xiàn)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。起重機的驅動多為電力，也可用內燃機，人力驅動只用于輕小型起重設備或特殊需要的場合。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(yè)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(yè)通常帶有重復循環(huán)的性質。一個完整的作業(yè)循環(huán)一般包括取物、起升、平移、下降、卸載，然后返回原處等環(huán)節(jié)。起重機械廣泛用于交通運輸業(yè)、建筑業(yè)、商業(yè)和農業(yè)等國民經濟各部門及人們日常生活中。起重機的驅動多為電力，也可用內燃機，人力驅動只用于輕小型起重設備或特殊需要的場合。起重機械的工作特點：（1）起重機械通常結構龐大，機構復雜，能完成一個起升運動、一個或幾個水平運動；（2）所吊運的重物多種多樣，載荷是變化的；（3）大多數(shù)起重機械，需要在較大的空間范圍內運行，有的要裝設軌道和車輪，有的要裝上輪胎或履帶在地面上行走，有的需要在鋼絲繩上行走（4）有的起重機械需要直接載運人員在導軌、平臺或鋼絲繩上做升降運動；（5）暴露的、活動的零件較多，且常與吊運作業(yè)員直接接觸，潛在安全隱患；（6）作業(yè)環(huán)境復雜；（7）作業(yè)中常常需要多人配合，共同進行；起重機械的上述工作特點，決定了它與安全生產的關系很大。如果對起重機械的設計、制造、安裝使用和維修等環(huán)節(jié)上稍有疏忽，就可能造成傷亡或設備事故。一方面造成人員的傷亡，另一方面也會造成很大的經濟損失。山東大學本科畢業(yè)設計21.21.2 千斤頂設計的目的及意義千斤頂設計的目的及意義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 1)的最簡單的起重設備。因此我在畢業(yè)設計的過程中聯(lián)想到了千斤頂，而千斤頂?shù)姆N類又有若干，我選擇了螺旋式千斤頂?shù)脑O計，其主要根據在于此種類型的千斤頂在生活中應用廣泛，結構相對簡單，能夠利用大學所學的機械專業(yè)知識進行相關設計，它能讓我把大學所學的專業(yè)知識融合在一起，對以后的工作有很大的幫助，其目的是探索生活中的點點滴滴，把自己所學的知識運用到生活當中去，通過課題的設計過程（原理及其總體方案）使我把學校中學習的理論應用到實際當中去，并檢驗自己所學習過的知識，讓理論在實踐中豐富，用實踐證實自己的理論。我主要的工作就是用自己所學的機械原理、機械設計對螺旋式千斤頂進行完整的校核及其設計，包括傳動類型、材料選擇、受力校核、耐磨性校核、穩(wěn)定性預測等各項工作。山東大學本科畢業(yè)設計32 千斤頂?shù)母攀銮Ы镯數(shù)母攀黾胺桨高x擇及方案選擇千斤頂又叫舉重器、頂重機、頂升機等，是一種用比較小的力就能把重物頂升、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?shù)炔块T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?shù)捻斏叨纫话銥?400mm，頂升速度一般為 10-35mm/min，起重能力最大可達 500t。2.12.1 千斤頂?shù)姆N類千斤頂?shù)姆N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；由于起重量小，操作費力，所以螺旋千斤頂一般只用于機械維修工作，在修橋過程中不適用。液壓式千斤頂結構緊湊，工作平穩(wěn)，有自鎖作用，故使用廣泛。其缺點是起重高度有限，起升速度慢。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?shù)氖謩訐u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。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、LQ 型固定式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(yè)時，未卸載之前不能作平面移動；（2）LQ 型固定螺旋式千斤頂結構緊湊、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；當往復搬動山東大學本科畢業(yè)設計4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(yè)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用來就位便很使用。如下圖：2.1 螺旋千斤頂齒條千斤頂主要由齒條和棘輪等組成，工作時，由 1-2 人轉動千斤頂上的手柄，利用齒條的頂端頂起高處的重物。同時，也可用齒條的下腳，頂起低處的重物。另外，在千斤頂?shù)氖直蟼溆兄苿訒r需要的齒輪。千斤頂已實施出口產品質量許可制度，未取得和質量許可證的產品不準出口。2.22.2 千斤頂?shù)慕Y構和技術規(guī)格千斤頂?shù)慕Y構和技術規(guī)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。 山東大學本科畢業(yè)設計5 普通低型螺旋千斤頂，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。表 2.1 移動式螺旋千斤頂技術規(guī)格輕重量（t）頂起高度（mm）螺桿落下最小高度（mm）水平移動距離（mm）自重（kg）825051017540102805403008012.5300660300851534566030010017.5350660360120203606803601452536069037016530360730370225表 2.2 齒條千斤頂?shù)募夹g規(guī)格型號01 型02 型靜負荷1515起重量（t）動負荷1010最大起重高度（mm）280330鉤面最低高度（mm）5555機座尺寸（長寬,mm）260166260166外形尺寸（長寬高，mm）370166525414166550自重（kg）26252.32.3 千斤頂?shù)墓ぷ髟砬Ы镯數(shù)墓ぷ髟砑胺桨复_定及方案確定千斤頂有機械千斤頂和液壓千斤頂?shù)葞追N，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(tǒng)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，可以得到不同山東大學本科畢業(yè)設計6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，但不如液壓千斤頂簡易?；谶@次課題設計的要求及其原理分析，我選擇了通用機械式螺旋千斤頂作為這次的設計題目，在傳動方面選擇螺紋傳動，在設計中可以很好的利用其自鎖性，同時螺紋的制造相對簡單，成本低。螺旋式千斤頂?shù)目傮w設計思路是，通過直接的人力（1-2 人）轉動手柄，利用螺紋傳動的原理使螺母、螺桿、螺套直接發(fā)生相對位移從而達到舉高物體的目的，在設計的過程中還需進行各種計算，比如說耐磨強度，自鎖性校核等等。山東大學本科畢業(yè)設計73 螺旋傳動的設計與計算螺旋傳動的設計與計算3.13.1 螺旋傳動的應用和類型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(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉運動轉變?yōu)橹本€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(wěn)、易于自鎖等優(yōu)點，在工業(yè)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?shù)?。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。山東大學本科畢業(yè)設計8（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。圖 3.2 螺旋壓力機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(xù)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 3.3 傳導螺旋山東大學本科畢業(yè)設計9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旋這種傳動類型。3.23.2 螺旋傳動的結構和用途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） ?；瑒勇菪齻鲃佑址譃槠胀ɑ瑒勇菪齻鲃雍挽o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(xiàn)自鎖；運轉平穩(wěn)。缺點在于當?shù)退倩蜻M行運動微調時可能出現(xiàn)爬行現(xiàn)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。廣泛應用于機床的進給、分度、定位等機構，如此次設計過程中千斤頂?shù)膫髁β菪?。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(wěn)，低速時不爬行，啟動時無抖動；螺旋副經調整和預緊可實現(xiàn)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(shù)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，起動阻力矩小，傳動靈活平穩(wěn)，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(yè)。滾動螺旋傳動按滾珠循環(huán)方式分為：內循環(huán)：滾珠始終和螺桿接觸，兩個封閉循環(huán)回路有兩個反向器，三個封閉循環(huán)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(huán)：分離，工藝性好，分為螺旋式，插管式，擋珠式。山東大學本科畢業(yè)設計10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(wěn)，無爬行現(xiàn)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(yōu)點。其缺點為結構復雜，制造較難，需要一套壓力穩(wěn)定，供油系統(tǒng)要求高。應用于精密機床的進給、分度機構的傳動螺旋。3.33.3 螺旋傳動的計算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，其主要失效形式是螺紋牙破損?；瑒勇菪幕境叽缤ǔ８鶕湍l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(wěn)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 角（rad）時，螺母軸向移動的位移 L（mm）為: L=S/2 （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 （式 3.2） （2）差動螺旋機構與復式螺旋機構的計算山東大學本科畢業(yè)設計111-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 SA（mm） ，B段螺旋導程為 SB（mm） ，兩者旋向相同，則當螺桿轉 角（rad）時，螺母軸向移動的位移 L（mm）為： L=（SA-SB）/2 （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： L=（SA-SB）n/60 （式 3.4）由上式可知：當 A、B 兩螺旋的導程 SA、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）/2 （式3.5）移動速度為： V（SA-SB）n/60 （式3.6）山東大學本科畢業(yè)設計12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?；瑒勇菪齻鲃拥闹饕问绞锹菁y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(shù)和尺寸，然后再對可能發(fā)生的其他失效逐一進行校核。3.43.4 螺旋傳動的設計和選材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，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Q235 Q275 45 50輕載、低速傳動。材料不熱處理40Gr 65Mn 20GrMnTi重載、較高速。材料需經熱處理，以提高耐磨性螺桿9Mn2V GrWMn 38GrMoAl精密傳導螺旋傳動。材料需經熱處理山東大學本科畢業(yè)設計13ZcuSn10P1 ZcuSn5Pb5Zn5一般傳動螺母ZcuAL10Fe3 ZcuZn25AL6Fe3Mn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，內空澆鑄巴士合金或青銅3.53.5 螺旋機構耐磨性的計算螺旋機構耐磨性的計算耐磨性計算尚無完善的計算方法，目前是通過限制螺紋副接觸面上的壓強作為計算條件，其校核公式為：PP （式 3.7）z2hd/FA/F式中，F(xiàn) 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（mm） ；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(shù)，H 為螺紋高度(mm)，p為許用壓強(MPa)。表 3.2 滑動螺旋傳動的許用壓強螺紋副材料滑動副速度/(mmin-1)許用壓強/MPa鋼對青銅低速151825111871012鋼-耐磨鑄鐵61268鋼-灰鑄鐵2.4612131847鋼-鋼低速7.513 淬火鋼-青銅6121013注：4。臨界載荷 FC與螺桿的柔度 及材料有關，根據 =的大小選用不同的公式iL計算。當 8590 時，根據歐拉公式計算，即：山東大學本科畢業(yè)設計16 （式 3.15）22cLEIF）（當 8590 時；對 b380MPa 的碳素鋼（如 Q235、Q275）Fc=(304/1.12) （式 3.16）421d當 8590 時，對 b470MPa 的優(yōu)質碳素鋼（如 355、45）Fc=(461/2.57) （式 3.17）421d當 40 時，無需進行穩(wěn)定性計算。式中 FC為臨界載荷（N） ；E 為螺桿材料的彈性模量（MPa） ，對于鋼E=2.06105；I 為危險截面的慣性矩（mm4） ，I=，d1為螺桿螺紋內徑(mm)；6441d為長度系數(shù)，與螺桿端部結構有關，L 為螺桿最大受力長度(mm)；i 為螺桿危險截面的慣性半徑(mm)，i=。 4/21dI41d（式 3.18）表 3.4 長度系數(shù) 的選擇螺桿端部結構兩端固定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：用下列辦法確定螺桿端部的支撐情況：采用滑動支承時：lo為支承長度，do為支承孔直徑，lo/do3固定。采用滾動支承時：只有徑向約束時為鉸支；徑向和軸向都有約束為固定。山東大學本科畢業(yè)設計17注：用下列辦法確定螺桿端部的支撐情況：采用滑動支承時：lo 為支承長度，do 為支承孔直徑，lo/do3 固定。采用滾動支承時：只有徑向約束時為鉸支；徑向和軸向都有約束為固定。3.83.8 自鎖性的校核自鎖性的校核 對于要求自鎖的螺旋傳動，應校核是否滿足自鎖條件，即： （式 3.19）Vartanf式中，fV為螺紋副的當量摩擦系數(shù)表 3.5 螺旋傳動螺旋副的當量摩擦系數(shù) 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0.080.100.100.120.120.150.110.170.060.08山東大學本科畢業(yè)設計184 螺旋千斤頂本體的設計螺旋千斤頂本體的設計斤頂一般由底座 1，螺桿 4、螺母 5、托杯 10，手柄 7 等零件所組成（見圖11）。螺桿在固定螺母中旋轉，并上下升降，把托杯上的重物舉起或放落。設計時某些零件的主要尺寸是通過理論計算確定的，其它結構尺寸則是根據經驗公式或制造工藝決定的，必要時才進行強度驗算。山東大學本科畢業(yè)設計194.14.1 螺桿螺紋類型的選擇螺桿螺紋類型的選擇螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，千斤頂常用的是梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角 =30，梯形螺紋的內外螺紋以錐面貼緊不易松動；它的基本牙形按 GB/T5796.12005 的規(guī)定。千斤頂?shù)淖枣i行能要好，所以用單線螺紋。4.24.2 選取螺桿的材料選取螺桿的材料螺桿材料常用 Q235、Q275、40、45、55 等。在此選用的是 55 鋼。4.34.3 確定螺桿直徑確定螺桿直徑按耐磨性條件確定螺桿中徑 d2。求出 d2 后，按標準選取相應公稱直徑 d、螺距t 及其它尺寸。 計算過程： 滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力 p，使其小于材料的許用壓力p。22phHdFPhudFAFpF(KN):作用域螺桿的軸向力A()螺紋承壓面積2mm（）螺紋的中徑2dmmh（）螺紋的高度mmP（）螺紋的螺距mmH（）螺母的高度mm由于，所以有；2dH2phFPd對于等腰梯形螺紋，Ph5 . 0山東大學本科畢業(yè)設計20有，8 . 02pFd一般取 1.23.5,所以此處取 2.5因為千斤頂?shù)穆輻U與螺母的相互運動是低速滑動，所以兩者的材料均選為鋼，由查表可知，許用壓力p取為 10MPa。螺桿螺紋中徑，mmd7128.27105 . 2300008 . 02根據求得的此螺紋中徑，查表 GB/T5796.22005 和表 GB/T5796.32005 有：公稱直徑，螺距，mmd36mmP10螺桿小徑，mmdd25111螺桿中徑，mmmmdd7128.273153652螺母大徑，mmdD371361螺母小徑，mmdD261036101螺母中徑，mmdD3122螺母高度，mmdH5 .77315 . 22旋合圈數(shù)。（圈）圈10)(875. 7105 .77PHu4.44.4 自鎖驗算自鎖驗算自鎖條件是v山東大學本科畢業(yè)設計21式中：為螺紋中徑處升角；v 為當量摩擦角（當量摩擦角v=arctanv，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當量摩擦角小 1）。ffarctancosarctan:當量摩擦系數(shù)；：摩擦系數(shù)；：牙側角，。ff152/摩擦系數(shù)由查表可知，由于千斤頂?shù)倪\動速度是很低的，所f17. 011. 0f以摩擦系數(shù)按起動時區(qū)最大值 0.17。86. 53114. 3101arctanarctan2dnP98. 91517. 0arctancosarctanf至少為，所以有，符合自鎖條件。898. 986. 54.54.5 螺桿螺桿結構結構螺桿上端用于支承托杯 10 并在其中插裝手柄 7，因此需要加大直徑。手柄孔徑dk 的大小根據手柄直徑 dp 決定，dkdp 十 0.5mm。由后面的計算可知手柄的直徑=30mm，所以pd。mmdk8 .338 . 033為了便于切制螺紋，螺紋上端應設有退刀槽。退刀槽的直徑 d4 應比螺桿小徑d1 約小 0.20.5mm。mmdd6 .244 . 014退刀槽的寬度可取為1.5P=15mm。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應有倒角或制成稍小于 d1 的圓柱體。為了防止工作時螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈(GB/T891-1986)，擋圈用緊定螺釘(GB/T68-2000)固定在螺桿端部。mmHmmD5,50166M山東大學本科畢業(yè)設計224.64.6 螺桿強度計算螺桿強度計算對受力較大的螺桿應根據第四強度理論校核螺桿的強度。強度計算方法參閱教材公式(6.23)，其中扭矩，式中為螺紋中徑處升角，為當2)tan(2dFT量摩擦角。對受力較大的螺桿應根據第四強度理論交合螺桿強度：或)( 3)(32222TcaWTAF)4(31212dTFAcaF（N）螺桿所受的軸向壓；A（）：螺桿螺紋的危險截面面積； （2mmTW）：螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)；（mm）螺桿螺紋小徑；T（）；2mm1dmmN (MPa)：螺桿材料的許用應力，由前面可知螺桿的材料是 55 號鋼，查表得其屈服強度，所以其許用應力MPas380山東大學本科畢業(yè)設計23，由于千斤頂?shù)妮d荷是穩(wěn)定的，許用應力取最大值有53s。MPas667.12633803計算：mmNdFT431.131932231)98. 986. 5tan(300002)tan(2則有：MPadTFAca904.104)4(31212，符合強度計算的條件。MPaMPaca667.126396.964.74.7 穩(wěn)定性計算穩(wěn)定性計算細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性。Fcr / F 2.5 4。螺桿的臨界載荷 Fcr 與柔度 s 有關，s= l/i，為螺桿的長度系數(shù)，與螺桿的端部結構有關，l 為舉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 為螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積 A=d12/4，則(I 為螺桿危險截面的軸慣性矩)，當螺桿的柔41dAIi度 s40 時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。計算時應注意正確確定。臨界載荷，E（MPa）：22)(lEIFcr螺桿材料的拉壓彈性模量，;I（）：MPaE51006. 24mm螺桿危險截面的慣性矩，。6441dI 該千斤頂一螺母座位支承時，作不完全固定支承，另一端有徑向和軸向約束，為固定支承，所以端部職稱情況是一端固定，一端不完全固定。因此。60. 0；mmPdHl274365 . 11051705)5 . 1 (NFcr473.144032)2746 . 0(64/2514. 31006. 24 .312452，山東大學本科畢業(yè)設計24，所以經過計算螺桿穩(wěn)定。scrscSFFS45 . 2484.84.8 選取螺母材料選取螺母材料螺母材料一般可選用青銅，對于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內孔澆注青銅或巴氏合金。該千斤頂螺母材料采用 45 號鋼。4.94.9 確定螺母高度確定螺母高度 H H 及螺紋工作圈數(shù)及螺紋工作圈數(shù) u u螺母高度 H=d2，螺紋工作圈數(shù)，考慮退刀槽的影響，實際螺紋圈數(shù)PuHu = u+1.5(u應圓整)?？紤]到螺紋圈數(shù) u 越多，載荷分布越不均，故 u 不宜大于10，否則應改選螺母材料或加大 d。螺母高度由下式計算：H= ut。，mmdH5 .77315 . 22)(75. 7105 .77圈PHu實際螺紋圈數(shù)，)(925. 95 . 175. 75 . 1圈 uu實際螺母高度。mmPu90109H4.104.10 校核螺紋牙強度校核螺紋牙強度一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。螺母的其它尺寸見圖 13。必要時還應對螺母外徑 D3 進行強度驗算。如圖有：mmDD639 .62377 . 1)8 . 16 . 1 (3mmDD85915.849 .6235. 1)4 . 13 . 1 (34mmHa303/903/山東大學本科畢業(yè)設計25螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，股只需校核螺母的螺紋牙強度。假設螺母每圈螺紋 所承受的平均壓力為，并作用再螺紋中徑為直徑的圓周uF上，則螺紋牙危險截面的剪切強度條件為，DbuF螺紋牙危險截面的彎曲強度條件為。62buDbFl式中：b（mm）：螺紋牙根部的厚度，對于梯形螺紋;mmPb5 . 61065. 065. 0l（mm）:彎曲力臂，；mmDDl42293722（MPa）螺母材料的許用切應力，螺母材料為 45 號鋼，查表可知：；MPas998.7033556 . 0536 . 0 6 . 0（MPa）：螺母材料的許用彎曲應力，b查表可知：。MPasb367.144532 . 1)2 . 10 . 1 (計算：，符合剪切強度條件；414. 495 . 63714. 330000MpaDbuF ，符合彎曲強度條件。298.1695 . 63714. 34300006622bMPauDbFl山東大學本科畢業(yè)設計264.114.11 螺母與底座孔配合螺母與底座孔配合螺母壓入底座上的孔內，圓柱接觸面問的配合常采用或等配合。為了安78rH78nH裝簡便，需在螺母下端（圖 13）和底座孔上端（圖 17）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 11），緊定螺釘直徑常根據舉重量選取，一般為 612mm。緊定螺釘選擇的是（GB/T711985）.208M4.124.12 托杯的設計與計算托杯的設計與計算托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用 Q235 鋼模鍛制成，其結構尺寸見圖14。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)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。山東大學本科畢業(yè)設計27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，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度。p4)(211212DD Fp如圖計算各尺寸：厚度；mm10p為許用壓強，取托杯和螺桿材料p中較小的一個，螺桿p=380MPa，托杯p=235MPa；mmdD226 .21366 . 0)7 . 06 . 0(11mmDpFD26428.25421112根據結構，mmD6012所以進行強度計算有：MpapMPaFp235511.38)2260(14. 33000044)DD(22211212滿足強度條件。山東大學本科畢業(yè)設計284.134.13 手柄材料手柄材料常用 Q235 和 Q215。該千斤頂采用的是 Q215。4.144.14 手柄長度手柄長度 LpLp板動手柄的力矩：KLp=T1+T2，則式中：K加于手柄上一KTTL21p個工人的臂力，間歇工作時，約為 150250N，工作時間較長時為 100150N。T1螺旋副間的摩擦阻力矩，T2托杯與軸端支承面的摩擦力矩， T2 = (D12+D11) f F/4。2)tan(21dFTv山東大學本科畢業(yè)設計29T1螺旋副間的摩擦阻力矩，T2托杯與軸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手柄計算長度 Lp 是螺桿中心到人手施力點的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實際長度還應加上+（50150）mm。手柄實際長度不應超過千斤2D13頂，使用時可在手柄上另加套管。手柄的實際長度是mmDLLpp117510023054.1060)15050(213。2)tan(21dFTv山東大學本科畢業(yè)設計304.154.15 手柄直徑手柄直徑 dpdp把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑 dp，其強度條件為F 3ppFd1 . 0KL或為 dp3Fp 1 . 0KL式中：F手柄材料許用彎曲應力，當手柄材料為 Q215 和 Q235 時，F(xiàn)=120Mpa。計算：mmKLdFpp95.261201 . 01175200 1 . 033 所以手柄的直徑。mmdp304.164.16 結構結構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環(huán)（圖 16），并用螺釘或鉚合固定。因為手柄的精度要求不高，如圖計算選用的螺釘為（GB/T68-2000）,而擋環(huán)尺寸為 D=38mm，厚 H=5mm。448M山東大學本科畢業(yè)設計314.174.17 底座設計底座設計底座材料常用鑄鐵（HT150 及 HT200）（圖 17），鑄件的壁厚 不應小于812mm，為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應大些，因此將其外形制成 110 的斜度。圖中：mmHH802060)2814(1 mmDD70763)105(36mmHDD86580705167（為底座下枕墊物的許用擠壓應力。對于木材，取2784DFDpp）MPap5 . 22計算：mmmmDFDp150607.150865.214.330000442278山東大學本科畢業(yè)設計325 使用千斤頂?shù)淖⒁馐马検褂们Ы镯數(shù)淖⒁馐马?.千斤頂使用前，應檢查各零件是否靈活可靠，有無損壞，油液是否干凈，油閥、活塞、皮碗是否完好。3.千斤頂工作時，要放在平整堅實的地面上，并要在其下面墊枕木、木板或鋼板來擴大受壓面積，防止塌陷。4.千斤頂安放位置要擺正，頂升時，用力要均勻；卸載時，要檢查重物是否支撐牢固。5.幾臺千斤頂同時作業(yè)時，要動作一致，保證同步頂升和降落。6.螺旋千斤頂和齒條千斤頂，在任何環(huán)境下都可使用。而液壓千斤頂在高溫和低溫條件下不準使用。7.螺旋千斤頂和齒條千斤頂，應在工作面上涂上防銹油，以前少磨損避免銹蝕。液壓千斤頂應按說明書要求，定時清洗和加油。8.螺旋千斤頂和齒條千斤頂?shù)膬炔恳３智鍧崳乐鼓嗌?、雜物混入，增加阻力，造成過度磨損，降低使用壽命。同時轉動不分要添加潤滑油進行潤滑。9.液壓千斤頂?shù)膬σ浩饕３譂崈簦绠a生渣滓或液體混濁，都會使活塞頂升山東大學本科畢業(yè)設計33受到阻礙，致使頂桿伸出速度緩慢，甚至發(fā)生事故。10.液壓千斤頂不準作永久支承。如必須做長時間支撐時，應在重物下面增加支承部件，以保證液壓千斤頂不受損壞。11.齒條千斤頂放松時，不得突然下降，以防止其內部機構受到沖擊而損壞，或使搖把跳動傷人。12.各種千斤頂要定期進行維修保養(yǎng)。存放時，要將機體表面涂以防銹油，把頂升部分回落至最低位置，并放在庫房干燥處，妥善保管。6 設計總結設計總結將近兩個月的畢業(yè)設計已告近尾聲，它不僅是大學三年中的最后一個環(huán)節(jié)，也是對三年的學習生活中所學知識的一個匯總和概括，同時也鞏固了前兩年所學的專業(yè)知識，使我了解到自己學到了什么，理解多少，會運用多少，還有多少知識不了解，需要進一步加深理解，使我們對理論和實際的結合鋪就了一個接軌點。在本次的設計中主要做了的工作有，強度校核計算、傳動強度校核、潤滑方式選擇、cad 制圖及其裝配，在設計工程中是我增強了對大學專業(yè)課的了解及其知識的運用能力，這對我以后的工作有極大的幫助，為以后的設計道路墊底了一定的基礎。畢竟理論的設計跟現(xiàn)實有很大的區(qū)別，比如說耐用性，穩(wěn)定性等等，都需要在實踐中檢驗才能找出其中的不足，從而從設計上加以改進，進而不斷豐富自己的理論知識，在設計的過程中深知自己自己學識的淺薄，還需要進一步學習加強。此次設計中有很多不走，比如說材料的選擇上，外觀設計上等等，需要不斷的改進，加強其可用性。在這兩個多月的設計過程中，我也有厭煩的時候，有時真的很想放棄，但還是堅持下來了，看到自己的結果有種興奮感；從總的來說，我對本次設計也挺滿意的，由于各方面的原因，文章也會有一些缺陷，希望老師及同學多提意見，更加完善我山東大學本科畢業(yè)設計34的論文。通過畢業(yè)設計，培養(yǎng)了我運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神，使我端正態(tài)度，樹立嚴肅認真、實事求是和刻苦鉆研的作風，為我步入社會的第一步打下了堅實的基礎,以便更好地適應以后工作的需要, 從而為即將走入社會的我做了一個堅實的鋪墊。致致謝謝本次畢業(yè)設計歷時兩個多月，從選題到 CAD 繪制零件圖、裝配圖，完成說明書等每一過程都是在老師精心指導和大力支持下完成的。老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產生重要影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。在此，我還要感謝在一起愉快的度過三年大學生生活的機械系全體老師和同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。通過這次對螺旋千斤頂?shù)脑O計，使我對機械知識進一步的鞏固和加深，同時這次設計也是三年來學習過程中涵蓋面最廣的一次設計，它不僅體現(xiàn)了我們對設計思想；更重要的是對我們三年來所學知識應用到了實踐，使我明白了在今后設計過程中的一般步驟和方法?？偟膩碚f，通過這次設計使我在基本理論和綜合適用以及正確解決實際問題等方面得到了較好的訓練，提高了我獨立思考問題，解決問題、創(chuàng)新設計的能力，為今后的工作打下了一個良好的基礎，但同時這次設計也暴露了我的許多缺點，如對以前學過的知識沒有牢固掌握，以致在設計中多次出現(xiàn)問題；為此我都時刻不能忘記學習，所謂學海無涯，融學習于工作中去，其樂盡在無窮。無論生活多么的艱辛,惟有讀書才能夠充實我的頭腦,才會使我抵達成功的彼岸。山東大學本科畢業(yè)設計35 參考文獻01 王定國，機械原理與機械零件.北京,高等教育出版社,1996 年02 鄭志祥,劉天一.機械零件.上海,高等教育出版社,1992 年03 吳宗澤.機械零件.北京,廣播電視大學出版社,1994 年04 黃景一,付榮伯.起重機械設計制造使用手冊.安徽文化出版社,2002 年05 范祖堯，非標準機械設備實際手冊.北京機械工業(yè)出版社,1996 年06 黃純穎，機械創(chuàng)新設計.高等教育出版社07 孫靖民，機械優(yōu)化設計.機械工業(yè)出版社08 吳宇澤主編機械設計北京：清華大學出版社，200109 先進制造技術 機械工業(yè)出版社10 楊家軍編著機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計武漢：華中科大學出版社200011 陳立德主編機械設計基礎北京：高等教育出版社，2000 12 邱宣懷主編機械設計第 7 版北京：高等教育出版社， 200313 彭文生等主編機械設計與機械原理考研指南武漢：華中科技大學出版社，2000 14 張鄂主編機械設計學習指導西安：西安交通大學出版社，200215 張建中主編機械設計基礎學習與訓練指南北京高等教育出版社200316 李立斌主編機械創(chuàng)新設計基礎北京：國防科技大學出版社，2002 17 王三民主編機械原理與設計課程設計北京：機械工業(yè)出版社，2004 18 黃森彬主編機械原理與機械零件選擇題集上海：高等教育出版社，1992 19 濮良貴，紀名剛主編機械設計學習指南第 4 版北京：高等教育出版社，200120 黃華梁，彭文生主編機械設計基礎第 3 版北京：高等教育出版社200121 彭文生等主編機械設計與機械原理考研指南武漢：華中科大學出版社200022 唐增寶，常建娥主編機械設計課程設計第 3 版武漢：華中科大學出版社200623 張策主編機械原理與機械設計上冊北京：機械工業(yè)出版社，2004 24 張策主編機械原理與機械設計下冊北京：機械工業(yè)出版社，2004