机械设计螺旋千斤顶剖析.docx

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机械设计螺旋千斤顶剖析

螺旋千斤顶

设计计算说明书

院系

专业年级

设计者

指导教师

成绩

年月日

螺旋千斤顶设计任务书

学生姓名

专业年级

设计题目：

设计螺旋千斤顶

设计条件：

1、最大起重量F=25kN；

2、最大升距H=160mm。

设计工作量：

1、绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表；

2、编写设计计算说明书一份。

指导教师签名：

2012年9月

说明：

1.此表由指导教师完成，用计算机打印（A4纸）。

2.请将螺旋千斤顶设计任务书装订在螺旋千斤顶设计计算说明书的第一页。

1.选材、设计螺旋幅尺寸…………………………………………………………162.螺母的设计计算…………………………………………………………..……20

5.托杯、底座等结构尺寸的确定…………….……………………………………24

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。

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：

螺旋传动体积小方便成本低

第一部分千斤顶的概述

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。

1.1千斤顶的种类

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：

1.2千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QVL。

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。

1.3千斤顶的工作原理

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。

第二部分螺旋传动的设计与计算

2.1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2.1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2.2螺旋压力机均为传力螺旋。

2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2.3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。

2.2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。

图2.4矩形螺纹

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。

图2.5梯形螺纹

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，

图2.6锯齿型螺纹

2.3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