螺旋起重机设计说明书

1.设计方案确定与材料选择 1.1 结构设计方案
以往复扳动手柄，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。

螺旋起重器（千斤顶）是一种人力起重的简单机械，主要用于起升重物。

手动螺旋千斤顶主要包括底座、棘轮、圆锥齿轮副、托杯、传动螺纹副等部分。

千斤顶最大起重量是其最主要的性能指标之一。

千斤顶在工作过程中，传动螺纹副承 受主要的工作载荷，螺纹副工作寿命决定千斤顶使用寿命，故传动螺纹副的设计最为关键，其设计与最大起重量、螺纹副材料、螺纹牙型以及螺纹头数等都有关系。

手动螺旋千斤顶在满足设计性能和要求的前提下，从结构紧凑、减轻重量、节省材料和降低成本考虑。

在给出千斤顶最大起重量、传动螺纹副材料及其屈服应力、螺 纹头数等基本设计要求和圆锥齿轮副等已定的情况下，可从螺纹副设计着手考虑，使螺纹副所用材料最少，即在满足设计性能的情况下，传动螺杆、螺母所占体积最少。

1.2 选择主要结构材料
1.螺杆材料要有足够强度和耐磨性，一般用45钢，经调质处理，硬度220~250HBS
2.螺母材料除要有足够强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦因数小和耐磨，可用103ZCuAl Fe 、1032ZCuAl Fe Mn 等。

2.
滑动螺旋起重器的设计计算
2.1 耐磨性计算
耐磨性条件校核计算式为 []2F F
p p A d h πμ
=≤＝ （1） 式中，F ──螺杆所受轴向载荷，/N ； 2d ──螺纹中径，/ mm ；
h ──螺纹工作高度，/ mm 。

h ＝0.5(d －D 1)，d 为螺杆大径，D 1为螺母小径； μ──螺纹工作圈数，一般最大不宜超过10圈。

μ=P H ，H 为螺母高度，P 为螺纹螺距。

[ p ] ──螺旋副材料的许用压力，/MPa 。

可取 []p =18~25MPa 。

对梯形螺纹，h ＝0.5P ，式（1）可演化为设计计算式： 8.02≥d ]
[p F
ϕ (2) MPa P 25~18][= 取MPa P 20][=
= cos15
2.3 螺杆的强度计算
起重时螺杆受压和受扭，按第四强度理论计算： ca σ＝ 2
23τσ＋ ＝2123）（＋）（T
W T A F =21
12
)431d T F A （＋≤ [ σ ] （4） 式中 A ──螺杆螺纹段的危险截面面积，A ＝4
2
1d π，/mm 2 ; W T ──螺杆螺纹段抗扭截面系数，W T ＝4
161
31d A d ＝π ，/mm 3
; d 1──螺杆螺纹小径，mm ； F ──起升载荷，/N ； T 1 ──螺杆所受扭矩，T 1 ＝F tan(ψ ＋v ϕ) 2
2d ，
/N mm ⋅； [ σ ] ──螺杆材料的许用应力。

[ σ ] ＝s σ/(3~5)，
图2：螺杆结构示意图
s σ＝352MPa 。

22
21 3.1418.5268.6744
d A mm π⨯=== 21tan()2
v d T F ψϕ=+
3321.52310tan(4.73 4.23)39.0102
N mm =⨯⨯+⨯=⨯⋅
2
211
413()ca T F A d σ=+ 3
3221439.010
(2310)3()268.6718.5⨯⨯=⨯+⨯
MPa 115=
[]3~5s σσ= 取 []117.33
s MPa σσ==
[]ca σσ∴≤ 故安全。

2.4 螺母螺纹的强度计算
如将一圈螺纹牙沿螺母的大径D 展 开，则可看作宽度为D π的悬臂梁。

螺母每圈螺纹所受的平均压力为F
μ
，并作用在以螺纹中径D 2为直径的圆周上，则螺纹危
螺杆强度校核正
确
2.5螺母外径与凸缘的强度计算
在起重载荷F 作用下，螺母下段悬置部分有拉伸应力，螺母凸缘与底座的接触面上会产生挤压压力，凸缘根部则有弯曲及剪切应力。

它们的强度条件计算式分别为： 螺母下段悬置部分的抗拉强度条件为： σ＝)
(4
)3.12.1(223D D F －～π []σ≤ （7）
螺母凸缘的挤压强度条件为： p σ＝)
(4
2
324D D F －π p σ⎡⎤≤⎣⎦ （8） 螺母凸缘根部的弯曲强度条件为： b σ＝2
334(5.1a D D D F W M π）
－＝ []b σ≤ （9） 螺母凸缘根部的剪断很少发生，强度计算可从略。

式中 []σ ──螺母材料的许用拉伸应力，/MPa 。

可取
[][]0.83b σσ=
p σ⎡⎤⎣⎦──螺母材料的许用挤压应力，/MPa 。

可取[]1.5~1.7p b σσ⎡⎤=⎣⎦ 。

mm d D 75.365.245.15.13=⨯== 3D ∴取mm 38
因为
h L 要大于等于247.8mm ，为更省力，
所以选取手柄长为 450L mm =
[]33
331068.710
17.60.10.1125
h b T d mm σ⨯⨯≥==⨯⨯ 所以h d 取mm 20。

2.7底座的设计
底座材料常用铸铁（HT150及HT200）（图6），铸件的壁厚δ不应小于8~12mm ，取为10mm ，为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外
形制成1∶10的斜度。

图中 1H =l +(14~28)mm 63D D =+(5~10)mm
2
834p F D D πσ≥+⎡⎤⎣⎦
式中 p σ⎡⎤⎣⎦──底座下枕垫物的许用挤压应力。

图6：底座设计示
76D D =+5
1H
具体数值为：
1110H mm = 643D mm =
176655
H
D D mm =+=
42
2836
44 2.3100.038116.93.14210p F D D mm πσ⨯⨯≥+=+=⨯⨯⎡⎤⎣⎦ 取 8120D mm =
2.8托杯的设计 托杯用来承托重物，选用Q235钢模锻制成，为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。

为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端
678143651201108D mm D mm D mm H mm
mm
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3．设计总结与体会
经过一个学期的机械设计基础课程，使我们对于基础机械的装配有了一定的了解，再加上学期的工程制图的功底，对于如何徒手制作机械图纸也有一定的了解。

经过这几天的课程设计学习，让我对这门课加深了印象，不仅能够较好地完成实验预期的要求和目标，而且也培养了我如何更透彻地分析题目还有耐心。

因为很多公式还有数据是我们没有接触过的，所以理解起来就有了一定的困难，不过，虽然不是相当透彻，但是还是能够应对这样一个实验的要求。

在完成这次计算过程中，出现了几次的失误，不过我还是能够很耐心得将需要的每组数据都进行检验，以选择出最符合装配需要的尺寸，在这个过程中，我也很感谢老师和同学能够及时提出我的错误能让我及时更正，以免浪费时间，影响了实验作品的完成度。

在画装配图时，需要很仔细的去计算图纸和所需尺寸的大小关系，选择正确的比例关系。

并且，画图是一个很考验耐心的事情，所以必须仔细一步一步去完成。

这次的经历，让我了解了从理论到实践中间的跨度，要想跨越这样一条沟渠，必须用更多的实践经验去丰富理论知识，也必须用理论知识来支持实践经验。

也很感谢学校提供这样一个机会让我们这些非机械学生也能体会这样一种锻炼，以及杨老师对我在计算过程中的更正和引导，让我能够明白如何去选取和区分各个零件的尺寸，所谓细节决定一切，我想说的就是这个吧。

如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。