螺旋千斤顶机械设计大作业(福大)
机械设计螺旋传动设计千斤顶
机械设计螺旋传动设计(千斤顶) 机械设计中的螺旋传动设计是机械工程中的重要组成部分，螺旋传动主要利用螺旋杆和螺母的相对运动来实现精确的直线运动和转动的传递。
千斤顶作为一种简单的机械装置，能够实现顶起重物的功能，其机械结构中就应用了螺旋传动的设计。
下面将对螺旋传动设计和千斤顶的设计进行详细的介绍。
一、螺旋传动设计1.螺旋传动的结构螺旋传动主要由螺旋杆、螺母、轴承、密封件等组成。
其中，螺旋杆是主要传动元件，它通过与螺母的相对运动来传递动力。
螺母与轴承配合，实现螺旋杆的旋转运动转化为直线运动。
密封件用于防止润滑油的泄漏和灰尘的进入。
2.螺旋传动的特点螺旋传动具有以下特点：（1）可以实现无间隙的传动，传动精度高；（2）传动效率较高，且能够实现准确的直线运动和转动的传递；（3）结构简单，使用维护方便，适用于各种不同的工作环境；（4）能够在恶劣的环境下工作，如高温、低温、强磁等环境。
3.螺旋传动的应用螺旋传动广泛应用于各种机械装置中，如：（1）千斤顶：用于顶起重物，实现重物的提升和支撑；（2）螺旋压力机：用于压制各种材料，如金属、木材、塑料等；（3）螺旋输送机：用于输送物料，如煤炭、粮食、化工原料等；（4）螺旋式搅拌器：用于液体的搅拌和混合。
二、千斤顶的设计千斤顶是一种简单的机械装置，能够实现顶起重物的功能。
其机械结构中应用了螺旋传动的原理。
下面将对千斤顶的设计进行详细的介绍。
1.千斤顶的结构千斤顶主要由底座、螺旋杆、螺母、顶盘、安全阀等组成。
其中，底座是千斤顶的基础，用于支撑整个装置；螺旋杆是主要的传动元件，用于传递动力；螺母与螺旋杆配合，实现旋转运动转化为直线运动；顶盘是千斤顶的顶升部分，用于支撑重物；安全阀用于控制千斤顶的顶升高度和防止过载。
2.千斤顶的工作原理千斤顶的工作原理如下：（1）将重物放置在顶盘上；（2）旋转螺旋杆，带动螺母向上移动，从而将重物顶起；（3）当顶盘到达一定高度时，安全阀自动打开，防止过载；（4）当需要下降重物时，只需旋转螺旋杆，使螺母向下移动即可。
(整理)螺旋千斤顶大作业任务书及设计指导书
姓名专业年级班级设计完成日期年月日指导教师一、题目：螺旋千斤顶二、机构简图三、工作量1、总装配图一张；2、计算说明书一份。
（注：将任务书置于计算说明书首页）四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书螺旋千斤顶设计指导书一、设计目的1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理和设计与计算的方法；2、运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养学生独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识解决材料的选择、强度和刚度计算、制造与装配工艺等方面的问题；3、熟悉有关设计资料，学会查阅手册和运用国家标准。
二、螺旋千斤顶的设计螺旋千斤顶装配图如图1所示，其主要零件有螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。
扳动手柄可使螺杆在固定螺母中旋转，从而将托杯上的重物举起或放落。
托杯手柄螺母螺杆底座图1设计时，某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，有些尺寸则是根据经验关系或制造工艺决定的。
附属零件多靠经验和手册决定，必要时才进行强度计算。
设计的原始数据是：最大起重量F（kN）和最大起升高度H（mm）。
螺旋千斤顶的设计步骤如下：1、螺杆的设计与计算1）螺纹牙型螺纹的牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形，千斤顶常用矩形螺纹。
为了获得必要的精度又便于加工，矩形螺纹常靠内径对中，其配合可选为H8/h8～H11/h11。
螺纹的径向间隙很小，在强度计算时不予考虑。
2）材料 螺杆的材料常用Q255、35、45钢等3）螺纹直径 螺杆工作时，同时受压力和转矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径，即][3.141σπFd ⨯≥式中][σ为螺杆许用压应力，可查阅教材或手册。
对于矩形螺纹，先根据经验公式求得螺距P 的近似值41dP ＝，然后参照梯形螺纹标准确定P 值。
螺纹牙高度2Ph ＝，故螺杆直径P d d +=1，d 圆整为整数后，取P d d －=1。
对于非矩形螺纹，直径d 与螺距P 应按标准选取。
4）自锁验算 理论上自锁条件为'ρψ≤，式中ψ为螺纹中径处升角；'ρ为当量摩擦角。
螺旋千斤顶机械设计大作业(福大)
装订位置题目：螺旋千斤顶的设计和计算机械系机制专业 2011级（3）班设计者：吴胜 021*******指导教师：陈亮完成日期：2013.10.10装订位置目录一、目的 (3)二、题目及方案 (3)三、受力简图 (4)四、计算内容 (4)五、程序 (9)六、参考文献 (12)装订位置一、目的：1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理和设计方法；2、初步学会综合、运用所学过的知识，解决实际问题，培养独立工作能力；3、熟悉有关设计资料，学会查手册。
二、题目及方案：设计一个螺旋千斤顶，要求满足以下原始数据：最大起重量F（KN）52最大起重高度H’（mm）220手柄施加力Fp（N）200装订位置三、受力简图：Lp：手柄有效长度；T：施于手柄的力矩；T1：克服螺纹副中的摩擦力矩；T2：克服托杯和支承面间的摩擦力矩。
四、计算内容：T2h1H'HFFFpT1T轴力图扭矩图托杯Lp装订位置计算及说明结论1．选择螺杆和螺母的材料螺杆：45螺母：ZCuA19Fe4Ni4Mn2（铝青铜）2．螺杆的设计计算(1) 选择螺杆的牙型（梯形）(2) 按强度计算螺杆的小径d1）（][5.121σFd≥ssσσ=][，s=3～5，σs=355MPa，s=3，则[]=σ118.3MPad1≥1.25][σF=1.25×MPaKN3.11852=26.2mm取d1=29mm，则d=36mm，内螺纹大径D=37mm，螺纹中径2d=33mm，螺距P=6mm。
(3) 验算自锁性arctancosVfβψ≤Φ=；其中152==αβ,由表5-12得f=0.08～0.10，取f=0.09则有32.515cos09.0arctancosarctan===βΦνf，螺纹升角32.531.3arctan2=<==νΦπψdp，满足自锁条件。
螺杆小径:d1=29mm螺杆大径:d=36mm螺杆中径:d2=33mm螺纹大径:D=37mm螺距:P=6mm螺纹升角31.3=ψ小于32.5=Φν满足自锁条件。
(整理)螺旋千斤顶作业机械设计课程设计大作业
计算及说明结果螺旋千斤顶主要零件：螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。
设计的原始数据：最大起重F=60KN 、最大升起高度H=230mm 。
螺旋千斤顶的设计步骤如下：1.螺杆的设计与计算：（1）螺纹的牙型选用矩形螺纹，采用内径对中，配合选H8/h8，在计算强度时不考虑螺纹的径向间隙。
（2）螺杆的材料 选用Q255——《现代工程材料成型与机械制造基础》 孙康宁 P80（3）螺杆直径螺杆工作时，同时受压力与扭矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺纹栓联接的计算公式估算出螺纹内径，即：[]σπF2.5d 1≥查式中螺杆的屈服极限σs=255MPa ，由于Q235是塑性材料，取安全因数n=2，得许用压应力[]σ=127.5MPa ，取整数[]σ=130MPa 。
——《材料力学》 王世斌 亢一澜 P19、P28将上述数据带入得螺杆的直径为d1≥0.02764m ，取d 1=30mm 。
根据经验公式4p d1=，得P=7.5mm 。
参考梯形螺纹标准，螺纹牙型高h=2p，得h=3.75mm 。
d 圆整为整数后，取p d d1-==38-7.5=30.5mm 。
（4）自锁验算在考虑众多因素后，实际应满足的自锁条件为： 原始数据 F=60KN H=230mm配合选H8/h8螺杆的材料选Q255螺杆直径取30.5mm1-'≤ρψ由)(/np tan d 2πψ= n=1，p=7.5mm ，d 2=2h2d 1+⨯=32.375mm得tan ψ=0.07373——《机械原理与机械设计》 张策 P38 当量摩擦角ρ'=arctanμ，在有润滑油情况下μ=0.1，得1-'ρ=4.574验证结束，左边小于右边，达到自锁条件。
——《机械原理与机械设计》 张策 P71 （5）结构 手柄孔径dK根据手柄直径p d 决定，mm 5.0d d p k +≈。
根据后面手柄部分的计算得到p d =26mm ，所以k d =26.5mm 。
螺旋千斤顶设计大作业
螺旋千斤顶设计任务书学生姓名陈嵩专业年级10级车辆工程设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F = 40 kN；2、最大升距H =190 mm。
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年月螺旋千斤顶设计计算说明书院系工程技术学院专业年级2010级车辆工程设计者陈嵩指导教师李华英成绩2012年12月13日目录1．螺杆的设计与计算 (2)1.1螺杆螺纹类型的选择 (2)1.2选取螺杆材料 (2)1.3确定螺杆直径 (2)1.4自锁验算 (3)1.5结构 (3)1.6螺杆强度校核 (5)1.7螺杆的稳定性计算 (6)2. 螺母设计与计算 (7)2.1选取螺母材料 (7)2.2确定螺母高度H 及螺纹工作圈数u (7)2.3校核螺纹牙强度 (8)2.4结构要求 (9)3. 托杯的设计与计算 (9)4. 手柄设计与计算 (11)4.1手柄材料 (11)4.2手柄长度Lp (11)4.3手柄直径dp (12)4.4结构 (12)5. 底座设计 (13)如图1-2，则有退刀槽宽度1.5P=10.5mmD13=(1.7~1.9)d=68~76mm，取D13=70mm (1.4~1.6)d=56~64mm，取1.5d即60mm H+H'=190+56=246mm(H'为后面计算得）螺钉外径0.25d=10mm挡圈外径d+(6~10)=46~50mm 1.5P=10.5mm D13=70mm 1.5d=60mm H+H'=246mm根据GB/T891-1986，选取挡圈GB/T891 B50， 公称直径D=50mm ，H=5mm根据GB/T68-2000，选取螺钉GB/T68 M6×16， 螺纹规格d =M6，公称长度l =16mm1.6 螺杆强度校核对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。
(整理)机械设计教程大作业螺旋千斤顶设计方案
机械设计教程大作业——螺旋千斤顶设计一、要求条件根据最大起升重量选择材料和螺纹尺寸，要求满足耐磨性条件、强度条件、稳定性条件和自锁条件。
确定全部结构形式和尺寸，绘制装配图和螺母零件图。
设计计算部分包括螺旋传动的材料选择，螺纹牙型的选择，工作能力计算和自锁性计算，其它结构的工作能力计算（螺母许用挤压应力[σp ]≈1.5 [σb ]）；地面承压能力计算，确定下支承面尺寸(木材许用挤压应力[σp ]=3MPa)；人手的操作能力计算，确定手柄的直径和长度（人手最大操作力≈200N ）。
根据学号尾数为3，对应的最大起升重量为F max =50kN ，最大升距为h max =300mm 。
二、设计及计算1、 螺杆的设计及计算1.1、螺杆螺纹类型选择螺纹根据牙形，分为普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。
其中，本题选择梯形螺纹，右旋单线，截面为等腰梯形，牙型角α=30º，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，基本牙型按照GB/T5796.2-2005规定。
1.2、选材由于螺旋千斤顶受力较大，转速较低且为传力螺旋，由教材P98表2-38，选择45或50钢正火。
本设计采用45钢。
1.3、确定螺杆直径由耐磨性及设计公式d 2≥[]p h F πφP依国家规定，∅=1.2~2.5，考虑到螺母为整体结构，取∅=1.2。
又由于梯形螺纹，h =0.5P 。
由于为重载低速场合，螺母取ZCuAl10Fe3材料，则螺杆螺母为钢-青铜材料，[p]=18~25Mpa 。
由于∅<2.5，提高20%，故[p ]=21.6~30Mpa ，则取[p]=28Mpa ，取f=0.09。
代入数据，如下计算得到d 2≥[]p h F πφP = 0.8][p F φ=0.8√500001.2×22×106=34.82mm 。
查询GB/T5796.2-2005，取d 2=36.5mm ，d=40mm ，P=7mm ，D 4=41mm ，d 3=32mm （即以下计算中的d 1），D 1=33mm 。
机械设计大作业二设计螺旋起重器(千斤顶)
机械设计大作业二-设计螺旋起重器（千斤顶）机械设计大作业报告二：设计螺旋起重器（千斤顶）一、设计题目：螺旋起重器（千斤顶）的设计二、设计背景与目的在工程领域，起重器是必不可少的设备之一，用于进行物体的提升、降落和搬运。
螺旋起重器作为一种常见的起重器，具有结构简单、操作方便、稳定性好等优点。
本次设计的目的是设计一款结构合理、性能稳定的螺旋起重器（千斤顶），以满足实际工程应用的需求。
三、设计要求与参数1.设计要求（1）最大起重量：1000kg（2）最大起重高度：100mm（3）螺旋直径：16mm（4）螺旋长度：根据实际需要确定（5）设备应具有足够的强度和稳定性，能够承受较大的载荷和冲击。
2.设计参数（1）材料选择：优质碳素结构钢（如Q235）（2）驱动方式：手动操作（3）传动方式：螺旋传动（4）结构形式：采用紧凑型设计，便于携带和使用。
四、设计步骤与方案1.确定总体方案根据设计要求和参数，确定螺旋起重器的总体方案。
主要包括传动方式、结构形式、操作方式等。
考虑到手动操作的特点，设计时应注重设备的便携性和易用性。
2.结构设计根据总体方案，进行结构设计。
主要包括螺旋部分的长度、直径和材质选择，以及支撑部分的材料和结构形式等。
在设计过程中，应考虑到设备的强度、刚度和稳定性要求。
3.传动系统设计根据总体方案和结构设计，进行传动系统的设计。
主要包括传动轴的直径、长度和材质选择，以及齿轮或蜗轮蜗杆等传动元件的选择和设计。
在设计过程中，应考虑到传动效率、平稳性和使用寿命等因素。
4.操作系统设计根据总体方案和结构设计，进行操作系统的设计。
主要包括操作手柄的形状、长度和材质选择，以及操作机构的运动方式和结构设计等。
在设计过程中，应考虑到操作简便、省力和安全等因素。
5.校核与分析对所设计的螺旋起重器进行校核与分析，主要包括强度校核、刚度校核和稳定性分析等。
确保设备能够满足实际工程应用的要求，具有较高的安全性和可靠性。
6.图纸绘制与说明根据所设计的螺旋起重器，绘制相关图纸，包括总装图、部件图和零件图等。
螺旋千斤顶作业_机械设计课程设计_大作业
螺旋千斤顶主要零件：螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。
设计的原始数据：最大起重F=60KN 、最大升起高度H=230mm 。
螺旋千斤顶的设计步骤如下：1.螺杆的设计与计算：（1）螺纹的牙型选用矩形螺纹，采用内径对中，配合选H8/h8，在计算强度时不考虑螺纹的径向间隙。
（2）螺杆的材料 选用Q255——《现代工程材料成型与机械制造基础》 孙康宁 P80（3）螺杆直径螺杆工作时，同时受压力与扭矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺纹栓联接的计算公式估算出螺纹内径，即：[]σπF2.5d 1≥查式中螺杆的屈服极限σs=255MPa ，由于Q235是塑性材料，取安全因数n=2，得许用压应力[]σ=127.5MPa ，取整数[]σ=130MPa 。
——《材料力学》 王世斌 亢一澜 P19、P28将上述数据带入得螺杆的直径为d1≥0.02764m ，取d 1=30mm 。
根据经验公式4p d1=，得P=7.5mm 。
参考梯形螺纹标准，螺纹牙型高h=2p，得h=3.75mm 。
d 圆整为整数后，取p d d1-==38-7.5=30.5mm 。
（4）自锁验算在考虑众多因素后，实际应满足的自锁条件为： 1-'≤ρψ原始数据 F=60KN H=230mm配合选H8/h8螺杆的材料选Q255螺杆直径取30.5mm（4）螺母与底座的配合螺母压入底座上的孔内，圆柱面的配合采用H8/n7，为了方便安装，应在螺母下端和底座孔上端制出倒角，紧固螺钉的直径取M8。
3.螺杆稳定性验算计算螺杆柔度时，螺杆最大受压长度l 可按将重物举到最大起升高度后，托杯底面到螺母中部的高度计算，即：1.5d /2H l +'+=H式中d 为大径，d=34mm ，得l=230+56.25/2+1.5X34=309mm由稳定性验算公式22cr l EIF π=——《材料力学》 王世斌 亢一澜 P117、248查表得Q255的弹性模量E=200GPa ， 由惯性矩公式I=()212d d 64-π，得I=1.192510-⨯4m式中cr F 为满足条件的轴向压力将上述数据带入公式得，cr F =2.456KN 510⨯,满足条件，装置稳定。
螺旋传动千斤顶设计大作业2
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y机械设计大作业说明书大作业名称：机械设计大作业设计题目：螺旋传动设计班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学目录一. 设计任务书∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 二．千斤顶设计∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1材料选则∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 2耐磨性计算∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 3强度及稳定性校核∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙24螺母及手柄设计∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙45底座设计∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙5 三.参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6一、设计任务书：设计一个起重器F Q =40KN ，最大起重高度H=200mm 的螺旋起重器。
二、设计千斤顶： 1.选择螺杆、螺母的材料螺杆采用45钢调质，由参考文献[1]查表10.2得600,355b s MPa MPa σσ==。
螺母材料用铝青铜ZCuA110Fe3（考虑速度低） 2.耐磨性计算螺杆选用45钢，螺母选用铸造铝青铜ZCuA110Fe3，由参考文献[2]表8.11查得[p]=18~25MPa ，从注释中可以查得，人力驱动时[p]值可加大20%，则[p]=21.6~30MPa ，取[p]=25MPa 。
按耐磨性条件设计螺纹中径d 2，选用梯形螺纹，则2d ≥[2]查得，对于整体式螺母系数ψ=1.2 2.5，取ψ=2，则式中：F Q ——轴向载荷，N ； d 2——螺纹中径，mm ； [p]——许用压强，MPa 。
查参考文献[3]附表5取公称直径d=30mm ，螺距P=3mm ，中径d 2=28.5mm ，小径d 3=26.5mm ，内螺纹大径D 4=30.5mm22.6mm =2d ≥3.螺杆强度校核螺杆危险截面的强度条件为：式中：F Q ——轴向载荷，N ； d 3——螺纹小径，mm ；T 1——螺纹副摩擦力矩，21tan()2Q d T F ψρ'=+，ψ为螺纹升角，213arctanarctan 2.0637;26.5np d ψππ⨯===︒⨯ [σ]——螺纹材料的许用应力，MPa 。
精编螺旋千斤顶大作业任务书及设计指导书资料
姓名专业年级班级设计完成日期年月日指导教师一、题目：螺旋千斤顶二、机构简图三、工作量1、总装配图一张；2、计算说明书一份。
（注：将任务书置于计算说明书首页）四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书螺旋千斤顶设计指导书一、设计目的1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理和设计与计算的方法；2、运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养学生独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识解决材料的选择、强度和刚度计算、制造与装配工艺等方面的问题；3、熟悉有关设计资料，学会查阅手册和运用国家标准。
二、螺旋千斤顶的设计螺旋千斤顶装配图如图1所示，其主要零件有螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。
扳动手柄可使螺杆在固定螺母中旋转，从而将托杯上的重物举起或放落。
托杯手柄螺母螺杆底座图1设计时，某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，有些尺寸则是根据经验关系或制造工艺决定的。
附属零件多靠经验和手册决定，必要时才进行强度计算。
设计的原始数据是：最大起重量F（kN）和最大起升高度H（mm）。
螺旋千斤顶的设计步骤如下：1、螺杆的设计与计算1）螺纹牙型螺纹的牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形，千斤顶常用矩形螺纹。
为了获得必要的精度又便于加工，矩形螺纹常靠内径对中，其配合可选为H8/h8～H11/h11。
螺纹的径向间隙很小，在强度计算时不予考虑。
2）材料 螺杆的材料常用Q255、35、45钢等3）螺纹直径 螺杆工作时，同时受压力和转矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径，即][3.141σπFd ⨯≥式中][σ为螺杆许用压应力，可查阅教材或手册。
对于矩形螺纹，先根据经验公式求得螺距P 的近似值41dP ＝，然后参照梯形螺纹标准确定P 值。
螺纹牙高度2Ph ＝，故螺杆直径P d d +=1，d 圆整为整数后，取P d d －=1。
对于非矩形螺纹，直径d 与螺距P 应按标准选取。
4）自锁验算 理论上自锁条件为'ρψ≤，式中ψ为螺纹中径处升角；'ρ为当量摩擦角。
大作业——千斤顶
三.任务
装配图1张(1：1) 说明书1份
四.设计过程
(一)、结构分析 1.组成 2.工作原理 3.结构特点 采用螺母固定，螺杆转动并作上下直线运动 设置托杯，并开设沟槽 选用滑动螺旋、梯形螺纹 螺杆头部粗大，螺杆下部设挡圈
(二)、材料选用 材料要求： 螺杆螺母应具有足够强度、良好耐磨性及工艺性 螺杆：钢 螺母：青铜或铸铁
对青铜螺母取[σb]=40～60MPa。
L=(D-D2)/2
6.螺母悬置段强度计算 求螺母外径D3
强度条件为
ca 232 Q A23W T1T2
近似为
ca
(1.2~1.3)Q 4(D23 D2)
对直径D4：D4=(1.3~1.4 D3 凸缘高度a:a=H/3
Q
T1
7.螺母凸缘的强度计算 挤压强度条件
(三)、设计计算
1.螺纹副耐磨性计算 耐磨性条件为:
p
Q πd 2 hu
QP πd 2 hH
p
令φ=H/d2(H为螺母高度，且H=uP)， 代入上式可得
d2
QP πhφ[p]
式中 p──工作压强(MPa); Q──轴向工作载荷(N)； d2──螺纹中径(mm)；
h──螺纹工作高度(mm)， 对矩形、梯形螺纹， h=0.5P(P为螺距)； 对锯齿形螺纹，h=0.75P；
2.校核自锁性
自锁条件为
v
式中 ψv──螺纹副当量摩擦角，
ψv = arctgfv =arctg(f/cosβ)。 β牙恻角
3.螺杆强度校核
强度条件
ca 232 4d Q 1 2231d T 6 1 312
式中 [σ]——螺杆材料的许用应力(MPa)， 有[σ]= σs/3～5。
机械设计 螺旋传动设计(千斤顶)
机械设计（基础）课程设计计算说明书设计题目：螺旋传动设计——螺旋起重器（千斤顶）学院：机电工程及自动化学院专业：机械工程与自动化学号：11121497设计者：袁悦组员：郭丽琴、闫赟、袁悦指导老师：邓召义完成日期：2013-10-30计算及说明主要结果 一、设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：起重量F=44KN ，最大起重高度L=200mm 。
二、确定螺纹牙型及螺纹基本尺寸1）、螺纹牙型的选择滑动螺旋的牙型可以采用梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹；螺旋传动常采用梯形螺纹和矩形螺纹。
梯形螺纹的工艺性好，牙根强度高，对中性好，矩形螺纹效率高，但其牙根强度低，加工精度低，目前已经逐渐被梯形螺纹所取代。
2）、螺纹基本尺寸的选择螺纹中径按螺母螺纹牙面得耐磨性计算，对于梯形螺纹，h=0.5P,则有，中径：32644100.80.8[] 1.52410F d p ⨯≥=⨯=Φ⨯⨯27.97mm 式中： 1.5,[]24p MPa Φ==对于梯形螺纹，查表4-5，选取P=6mm ；查表4-6，得： 螺杆标准中径229d mm =，小径325d mm =，大径32d mm =； 螺母标准中径229D mm =，小径126D mm =，大径433D mm =。
三、螺杆的设计计算1）、材料螺杆常用的材料为Q235、Q275、35钢和45钢。
对于重要传动，要求较高耐磨性，需进行热处理，可选用40Cr 或65Mn 。
此处选用45钢。
故σs=355MPa ，查表21-3得5~3][s σσ=，取[σ]=115MPa; σb=600MPa 。
2）、螺杆结构螺杆上端需用支撑托杯和插装手柄，故此处应加大直径，其结构如图1所示。
图中L 为最大起重，H 为螺母高度，手柄孔径k d 的大小应根据手柄直径p d 决定，一般取mm d d p k 5.0+>。
为了便于切制螺纹，应设退刀槽，退刀槽处的直径c d 要比螺纹小径3d 小0.2~0.5mm 。
大作业——螺旋千斤顶
1.螺杆的设计与计算1.1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α=30º，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/T5796.1—2005的规定。
千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。
因此选用的螺杆螺纹是牙形角α=30º的单线梯形螺纹。
1.2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。
1.3确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d 2。
求出d 2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]。
][22p hH d FP hu d F A F p ≤===ππF(KN)——作用域螺杆的轴向力A(2mm )——螺纹承压面积2d （mm ）——螺纹的中径h （mm ）——螺纹的高度P （mm ）——螺纹的螺距H （mm ）——螺母的高度 由于2d H =φ，所以有][2p h FP d φπ≥； 对于等腰梯形螺纹，P h 5.0=，有][8.02p F d φ=，φ一般取1.2~3.5,所以此处φ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mm d 7128.27105.2300008.02≈⨯≥，根据求得的此螺纹中径，查表GB/T5796.2—2005和表GB/T5796.3—2005有：公称直径mm d 36=，螺距mm P 10=，螺杆小径mm d d 25111=-=,螺杆中径mm mm d d 7128.273153652≥=-=-=，螺母大径mm d D 371361=+=+=，螺母小径mm d D 261036101=-=-=，螺母中径mm d D 3122==，螺母高度mm d H 5.77315.22=⨯==φ， 旋合圈数（圈）圈10)(875.7105.77≤≈===P H u 。
《机械设计》课程设计(千斤顶)
《机械设计》课程设计——螺旋千斤顶的设计设计要求：设计一个人力驱动的螺旋千斤顶，示意图如下：一、千斤顶的概述千斤顶是一种起重高度小(小于1ｍ)的最简单的起重设备。
它有机械式和液压式两种。
机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种。
千斤顶按工作原理分为：螺旋千斤顶、齿条千斤顶、油压千斤顶。
二、螺旋传动的设计和计算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。
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。
如图：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，如图：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。
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u=H2/P;
//计算Fcr
double temp = 2*(1.9*d1+H1+H2/2);
Fcr=PI*PI*2.06*pow(10,5)*PI*pow(d1,4)/(64*pow(temp,2)); //8.93*10^4
//剪切强度jq,弯曲强度wq
temp=0.634*P;
{29,36,37,33,6},{30,38,39,34.5,7},{32,40,41,36.5,7},{34,42,43,38.5,7},
{36,44,45,40.5,7},{39,48,49,44,8},{41,50,51,46,8},{43,52,53,48,8},{45,55,56,50.5,9}};
temp = P / temp;
st=atan(temp)*double(180)/PI;
if(st<=mct)
part2(i);
else
part1(++i);
}
else
part1(++i);
}
void part2(int i)
{
//计算螺母高度H,u及有关尺寸公式
H2=F*1000*P/(PI*d2*0.5*P*24);
六、参考文献 ……………………12
装
订
位
置
一、目的：
1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计方法；
2、初步学会综合、运用所学过的知识，解决实际问题，培养独立工作能力；
3、熟悉有关设计资料，学会查手册。
2、题目及方案：
设计一个螺旋千斤顶，要求满足以下原始数据：
最大起重量F（KN）
52
最大起重高度H’（mm）
{
int i=0,j=0;
printf("螺纹参数数组已输入\n");
printf("输入原始数据 F (KN):");
scanf("%lf",&F);
printf("输入原始数据 H`(mm):");
scanf("%lf",&H1);
printf("输入原始数据 Fp(N):");
scanf("%lf",&Fp);
jq=F/(PI*D*temp*u);
wq=3*F*0.5*P/(PI*D*u*pow(temp,2));
//计算手柄长度L
double T1,T2;
double D0,d0;
D0=1.7*d-1;
d0=0.7*d+1;
temp=(pow(D0,3)-pow(d0,3))/(pow(D0,2)-pow(d0,2));
printf("Fcr/F = %.2lf \nτ = %.2lfMPa \nφb = %.2lfMPa \nL = %0.2lfmm dp = %.2lfmm \nη = %.2lf%% \n",Fcr/(F*1000),jq*1000,wq*1000,L,dp,xl*100);
}
程序输入数据，其结果如下：
满足稳定性条件
装
订
位
置
= =0.050m=50.0mm.取H=50mm
旋合圈数u=H/P=50/6=8.33<10.满足条件。
校核φ＝H/d2=50/33=1.52.在1.2～2.5之间，满足条件。
(2)校核螺纹牙的剪切强度
剪切强度 ，弯曲强度
螺母大径D=37mm
螺纹牙根厚度b=0.634p=0.634×6mm=3.804mm.取b=4mm
double temp = F/101000;
d1=1.25*1000*sqrt(temp);
part1(i);
}
void part1(int i)
{
if(d1<=A[i][0])
{
d1=A[i][0];d=A[i][1];D=A[i][2];d2=A[i][3];P=A[i][4];
double temp = PI * d2;
螺纹工作高度h=0.5P=0.5×6mm=3.0mm ,
则剪切强度:
= =13.43MPa<[ ]=30～40MPa
弯曲强度：
= <[ ]=40～60MPa
螺纹牙满足强度要求。
4．手柄的设计计算：
(1)选择材料选用Q235材料
螺母高度
H<10
φ=1.52在1.2~2.5之间
则有 ，
螺纹升角 ，满足自锁条件。
螺杆小径:
=29mm
螺杆大径:
d=36mm
螺杆中径:
d2=33mm
螺纹大径:
D=37mm
螺距:
P=6mm
螺纹升角
小于
满足自锁条件。
装
订
位
置
(4)验算螺杆的稳定性
稳定条件：Fcr/F≥3.5～5
其中,临界载荷 ，
千斤顶一端固定，一端自由，则 ，
，
由 ； ，取中间值1.9，
220
手柄施加力Fp（N）
200
装
订
位
置
三、受力简图：
Lp：手柄有效长度；
T：施于手柄的力矩；
T1：克服螺纹副中的摩擦力矩；
T2：克服托杯与支承面间的摩擦力矩。
四、计算内容：
装
订
位
置
计算及说明
结论
1．选择螺杆和螺母的材料
螺杆：45
螺母：ZCuA19Fe4Ni4Mn2（铝青铜）
2．螺杆的设计计算
(1) 选择螺杆的牙型（梯形）
，取整得
H可由螺母的设计计算得出。
则可算出螺杆长度：
=56+220+H/2=301mm，
则有 = =367.5KN,
所以 >5，满足要求。
3．螺母的设计计算
(1)根据耐磨性定出螺母的高度H
H≥
梯形螺纹工作高度h=0.5p=0.5×6mm=3.0mm
由《机械设计》表5-12得钢-青铜滑动螺旋副低速下的许用压力[p]=18～25MPa,取[p]=20MPa，
part1(++i);
else
{
//计算总效率 xl
xl =F*P/(2*PI*(T1+T2));
//输出
show(i);
}
}
void show(int i)
{
int j;
for(j=0;j<5;j++)
printf("%.1f mm ",A[i][j]);
printf("\nΨ = %.2lf \nΦv = %.2lf \nFcr = %.2lfN \nH = %.2lfmm \nu = %.2lf\n",st,mct,Fcr,H2,u);
程序运行结果与笔算结果比较： ，产生原因为笔算过程考虑了便于加工等因素，进行了取整、圆整等。
手柄总长
L=1521mm
手柄直径
dp=28mm
传动效率
η=0.1673
参考文献
[1]濮良贵,纪名刚.《机械设计》.8版.北京高等教育出版社，2006.
[2]吴宗泽，罗圣国.《机械设计课程设计手册》.3版.北京：高等教育出版社，2006.
(2) 按强度计算螺杆的小径d1
，s=3～5， =355MPa，s=3，则 118.3MPa
d1≥1.25 =1.25× =26.2mm
取 =29mm，则d=36mm，内螺纹大径D=37mm，螺纹中径 =33mm，螺距P=6mm。
(3) 验算自锁性
；其中 ,
由表5-12得f=0.08～0.10，取f=0.09
装
订
位
置
题目：螺旋千斤顶的设计与计算
机械系机制专业2011级（3）班
设计者：吴胜 021*******
指导教师：陈亮
完成日期：2013.10.10
装
订
位
置
一、目的 …………………………3
二、题目及方案 …………………3
三、受力简图 ……………………4
四、计算内容 ……………………4
五、程序.......................9
取整得 =26mm，则 =28mm，
=1485mm
手柄总长 =1485+72/2=1521mm
（3）计算手柄的直径dp
把手柄看成是悬臂梁，然后按弯曲强度计算直径dp
dp= ，其中 =150MPa
则：
dp= = 27.27mm，取整dp=28mm
5．计算传动总效率η
η= = =0.1673
五、程序
include<stdio.h>
T1=F*d2/2*tan((st+mct)/double(180)*PI);
T2=0.13*F*temp/3;
Lp=(T1+T2)/Fp;
L=int(Lp*1000+D/2+0.5);
//计算手柄直径dp
temp=Fp*Lp*1000/(0.1*150);
dp=pow(temp,1.0/3);
if((Fcr/(F*1000))<3.5)
double F,H1,Fp;
double d1,d,D,d2,P;
double H2,u,Fcr,jq,wq,Lp,L,dp,xl;
double st,mct=5.14;
void part1(int i);
void part2(int i);
void show(int i);
void main()