精品螺旋千斤顶毕业论文设计.docx

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精品螺旋千斤顶毕业论文设计

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机械制造与自动化专业毕业设计

螺旋千斤顶毕业设计

【内容摘要】..........................................................2

【关键词】..........................................................2

【Abstract】..........................................................2

【Keywords】........................................................3

第一章起重机的概述...................................................1

第二章千斤顶的概述...................................................2

2.1千斤顶的种类...................................................2

2.2千斤顶的结构...................................................3

2.3千斤顶的工作原理...............................................4

第三章螺旋传动的设计与计算...........................................5

3.1螺旋传动的应用和类型..........................................5

3.2螺旋传动的结构和用途..........................................6

3.3螺旋传动的计算................................................8

3.4螺旋传动的设计和选材..........................................9

3.5螺旋机构耐磨性的计算..........................................10

3.6螺母螺纹牙的计算..............................................11

3.7自锁性的校核..................................................12

第四章千斤顶的设计...................................................13

4.1螺杆的设计计算................................................13

4.2螺母的设计计算................................................17

4.3手柄设计计算..................................................20

4.4托杯的设计计算...............................................21

4.5底座的设计....................................................22

4.6安装要求......................................................23

第五章螺旋千斤顶图形的绘制...........................................24

第六章使用千斤顶的注意事项...........................................26

第七章设计总结.......................................................27

致谢..............................................................28

参考文献.............................................................29

【内容摘要】：

千斤顶是一种起重高度小（小于1ｍ）的最简单的起重设备。

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。

螺旋千斤顶采用机械传动，主要有螺杆、手柄、底座、螺套、旋转杆、挡环、托

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。

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。

【关键词】：

螺旋千斤顶，螺杆，螺母，手柄

【Abstract】：

Jackisakindoflifting1m）ofthemostsimpleliftingequipment.Mainlyusedinmines,transportationandotherdepartmentsasvehiclerepairandotherlifting,support,etc.Thestructureandstrong,flexibleandreliable,amancancarryandoperation.Jackistouserigidtopforaasaworkingdevice,throughthetoporbottomsmalldisplacementwithintheroofup,basicallythedesignprocesstoscrewtransmissionofthecalculationanddesignandmaterialselectionofpartsofthemostimportant;Keyusingamechanicaldesignandtheknowledgeoftherespect,andalsousingcomputer-aideddrawingtoolsAoutCAD,etc.

Thisarticlefromthepartsofthescrewjackthedesignandmaterialselectionandotheraspects,thispaperexpoundsthedesignprocessofit.Especiallyintheprocessplanningdesign,useofalargenumberofscientificprocessingtheoryandcalculationformula,itaccuratelycalculated.Duetoscrewjackisasmalldailylifewidelyused.

Thisdesignisproductdevelopmentcycleofthekeylink,ofproductdesignandgoalsoftheplan,structureandmaterialselection.Manufacturingmethodsandproductoperation,useandmaintenancemethod.Themodernmachineryofproductrequirementsnotraditionalmechanicalproductsproductdevelopmentandtheimprovementprocessonlycomprehensiveuseofmoderndesigntheory,methodandtechnologytomeetthesocialmodernmachineryproductstomoreandmorestringentrequirements,improvethemarketcompetitionability.

【Keywords】：

Screwjack,screw,nut,the，起重能力最大可达500t。

2.1千斤顶的种类

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。

液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛。

但液压千斤顶传动的缺点是：

（1）液压千斤顶系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压千斤顶传动不能保证严格的传动比。

（2）液压千斤顶传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。

（3）为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。

（4）液压千斤顶传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。

（5）液压千斤顶系统发生故障不易检查和排除。

螺旋千斤顶的主轴外表用铬处理可增加使用寿命；其高度低，适用于一般窄小空间之作业需求，杨程短，可多次的垫高使用，它是由人力通过螺旋副传动，其结构紧凑，成本较低，使用携带较为方便；能长期支持重物，最大起重量已达100吨，使用更为广泛。

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（或称移溜千斤顶）是一种内回液双作用的液压机构。

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。

绝大时候使用穿心式。

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、固定式LQ型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）固定式LQ型螺旋千斤顶结构紧凑、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使用起来就很方很。

如右图：

2.2千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：

①立式螺纹连接结构的油压千斤顶，其代号的表征字母为qyl。

②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：

①普通型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为ql。

②普通高型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为qlg。

③普通低型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为qld。

④钩式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlg。

⑤剪式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlj。

⑥自落式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlz。

2.3千斤顶的工作原理

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，它是由人力通过螺旋副传动，其结构紧凑，成本较低，使用携带较为方便；能长期支持重物，最大起重量已达100吨，使用更为广泛。

第一章螺旋传动的设计与计算

3.1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：

①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。

②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。

③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。

④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）

（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。

（2）按照用途不同，螺旋传动分为三种类型。

①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。

②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。

③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。

3.2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）。

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。

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。

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。

传动螺纹也属于普通滑动螺旋传动，按牙型的不同可分为矩形螺纹，梯形螺纹，锯齿型螺纹。

矩形螺纹牙型为正方形，牙型角

其传动效率较其他螺纹高，但牙跟强度弱，螺旋副磨损后，间隙难易修复和补偿，传动精度降低。

梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙型角

。

内外螺纹以锥面贴紧不易松动。

与矩形螺纹相比，传动效率略低，但工艺性好，牙根强度高对中性好。

如用剖分螺母，还可以调整间隙。

锯齿型螺纹为不等腰梯形螺纹，工作面的牙侧角为

，非工作面的牙侧角为

。

外螺纹旋合后，大径处无间隙，便于对中。

这种螺纹兼有矩形螺纹传动效率高、梯形螺纹牙型根强度高的特点，但只能用于单向德螺纹连接或螺旋传动中，如螺旋压力机。

此次螺旋千斤顶的设计采用梯形螺纹传动。

3.3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Ψ角（rad）时，螺母轴向移动的位移L（mm）为:

L=SΨ2π（机械原理第七版）（式3.1）

则式中S为螺旋线导程（mm）。

如果螺杆的转速为n（rmin）时，则螺母移动速度v（mms）为:

V=Sn60（机械原理第七版）（式3.2）

（2）差动螺旋机构与复式螺旋机构的计算

1-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Ψ角（rad）时，螺母轴向移动的位移L（mm）为：

L=（SA-SB）Ψ2π（机械原理第七版）（式3.3）

如果螺杆的转速为n（rmin）时，则螺母移动速度v（mms）为：

V=（SA-SB）n60（机械原理第七版）（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）Ψ2π（机械原理第七版）（式3.5）

移动速度为：

V＝（SA-SB）n60（机械原理第七版）（式3.6）

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。

3.4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

螺杆

Q235Q2754550

轻载、低速传动。

材料不热处理

40Gr65Mn20GrMnTi

重载、较高速。

材料需经热处理，以提高耐磨性

9Mn2VGrWMn38GrMoAl

精密传导螺旋传动。

材料需经热处理

螺母

ZcuSn10P1ZcuSn5Pb5Zn5

一般传动

ZcuAL10Fe3ZcuZn25AL6Fe3Mn

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

3.5螺旋机构耐磨性的计算

磨损多发生在螺母，把螺纹牙展直后相当于一根悬臂梁。

耐磨性的计算在于限制螺纹副的压强P，其校核公式为：

P＝

=Fpπd2hH≤[P]（机械设计第四版）（式3.7）

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（mm²）；d2为螺纹中径（mm）；p为螺距（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=Hp为螺纹工作圈数，H为螺纹高度（mm），[p]为许用压强（MPa）。

为便于推导设计公式，令ø=Hd2，代入整理后得螺纹中径的设计公式为：

d2≥

（机械设计第四版）（式3.8）

对矩形、梯形螺纹，h=0.5p，则：

d2≥0.8

（机械设计第四版）（式3.9）

对锯齿形螺纹，h=0.75p，则

d2≥0.65

（机械设计第四版）（式3.10）

表3.2滑动螺旋传动的许用压强

螺纹副材料

滑动副速度（m·min-1）

许用压强MPa

钢对青铜

低速

<3.0

6~12

>15

18~25

11~18

7~10

1~2

钢-耐磨铸铁

6~12

6~8

钢-灰铸铁

<2.4

6~12

13~18

4~7

钢-钢

低速

7.5~13

淬火钢-青铜

6~12

10~13

注：

ø<2.5或人力驱动时，[p]可提高20%；螺母为剖分式时，[p]应降