螺旋千斤顶设计说明书

题目：螺旋千斤顶
起重量Q= 15 KN
起重高度H= 100 mm
手柄操作力P= 200 N
作业任务：
1、任务说明书一份
2、设计装配图一（1：1）
班级机械（卓越）
学号
完成日期 2016年11月
指导教师朱长顺评分
螺旋千斤顶简介 (3)
螺旋千斤顶滑动螺旋传动的设计计算 (5)
1、材料选择 (5)
2、螺纹类型和精度的选择 (5)
3、螺旋千斤顶的设计计算 (5)
一、螺杆和螺母的计算 (7)
一、螺旋副的计算 (7)
7
8
二、螺杆的计算 (8)
8
9
三、螺母的计算 (10)
10
12
二、托杯设计 (13)
三、底座设计 (15)
四、手柄设计 (17)
五、螺旋千斤顶的效率 (19)
设计小结20
参考文献21
附：螺纹千斤顶装配图 (22)
螺旋千斤顶简介
千斤顶一般由底座1，螺杆4、螺母5、托杯10，手柄7等零件所组成（见图1―1）。

螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。

设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，其它结构尺寸则是根据经验公式或制造。

螺旋千斤顶滑动螺旋传动的设计计算
1、材料选择
螺杆和螺母的材料除应具有足够的强度外，还要求有较高的耐磨性和良好的工艺性。

螺杆材料：一般可选用Q235、Q275、40、45、50等钢。

对于重载，要求耐磨性高，需要进行热处理的螺杆可选用T12、65Mn、AoCr、20CrMnTi等钢种。

本次千斤顶选用的螺杆材料为Q235。

螺母材料：除要求足够的强度外，还要求在与螺杆旋合时摩擦系数尽可能小和有较高的耐磨性。

常选用铸造锡青铜ZCuSn10Pb1（10-1锡青铜），用于重载低速时，可选用高强度的铸造铝青铜ZCuAl10Fe3（10-3铝青铜）或铸造铝黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3（25-6-3-3铝黄铜）。

本次千斤顶选用的螺母材料为铸造铝青铜ZCuAl10Fe3（10-3铝青铜）。

2、螺纹类型和精度的选择
滑动螺旋采用的螺纹类型有矩形、梯形和锯齿形三种，其中以梯形螺纹应用最广。

用于起重的螺旋的螺纹，一般采用自锁性较好的单头左旋螺纹，采用左旋螺纹是为了符合操作习惯。

本次千斤顶螺纹选用单头左旋梯形螺纹。

一般传动螺旋，气螺纹的精度可选用粗糙（对精度要求不高时）和中等（一般用途时）。

据此确定螺纹的公差。

本次千斤顶螺纹精度选用中等。

3、螺旋千斤顶的设计计算
（1）螺杆和螺母的计算
①螺旋副的计算
螺旋副工作时，主要承受转矩和轴向拉应力的作用，同时工作面间有较大的相对滑动，其主要失效形式是螺纹磨损。

因此，螺旋副的基本尺寸可根据耐磨性条件确定，对于起重螺纹还应该校核其自锁性。

按表所列项目和计算公式进行计算。

一、螺杆和螺母的计算
设计计算项目计算及说明计算结果
一、螺旋副的计算
1.1.1耐磨性计算
一、螺杆和螺母的计算
1、螺杆中径
梯形螺纹
d2≥0.8
]
[P
Q
ψ
=0.8
]
[
15000
P
ψ
[P]∈[7.5~13]，[ψ]∈[1.2~2.5]
取[P]=10Mpa,ψ=1.5
d2≥25.3mm
选取螺杆公称直径d=28mm，螺距p=5mm，
d2=d-0.5p=25.5mm
2、螺母高度
H'=ψd2=1.5×d2=1.5×25.5
=38.25mm
取H’=40mm
3、螺母的螺纹工作圈数
u=≤
P
H'
10
u=
5
40
=8圈
4、螺纹牙的工作高度
梯形螺纹h=0.5p=0.5×5=2.5mm
d=28mm
p=5mm
d2=25.5mm
H’=40mm
u=8圈
h=2.5mm
1.1.2自锁性校核
升角λ
≤λѰv =arctan v f
（为保证自锁，螺纹升角至少要比当量摩擦角小1°~1.5°）
螺旋副材料为钢对青铜 取 v f =0.09
Ѱv =arctan v
f =arctan0.09=5.14° λ=arctan(nP /d 2)
=arctan
57.35
.2514.35
1=⨯⨯
Ѱv -λ=''24'341︒ 符合自锁性要求
v f =0.09 Ѱv =5.14°
λ 57.3=
符合自锁性要求
设计计算项目
计算及说明
计算结果
二、螺杆的计算 1.2.1螺杆强度计算
1、计算应力
2、稳定性条件 5.337.7101510576.110Q 3
3
=≥=⨯⨯==S c sc S Q S 故稳定性符
合要求
37
.7=sc S
设计计算项目
计算及说明
计算结果
三、螺母的计算 1.3.1螺纹牙强度
1、螺母的基本参数
螺纹大径D=d+2c a =28+2×0.25=28.5 P=5mm c a =0.25mm
D=28.5mm
MPa b 40.13≈σ
1.3.2螺母体强度
1、螺母外径校核
螺母材料的许用拉伸应力[]σ，取
[][]MPa b 8.49~2.3383.0==σσ，选取40MPa
[]
()mm
D D 65.270285
.0104014.315000)2.58.4(Q
)2.58.4(2
6
2
3=+⨯⨯⨯-=+-≥
σπ
2、螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度 螺母材料的许用挤压应力
[][]MPa b
p
80506.1)7.1~5.1(=⨯==σσ
(
)()[]
[]
p
p MPa D D σπ
σ≤=⨯-⨯⨯=
-=
--475.81045.481083.674
10
15)
(4
Q
2
3233
2
324π
满足强度要求。

mm
D 65.273≥
[]MPa p
80=σ
二、托杯设计
面要加注润滑剂，另一方面还需限制接触面间比压
[]p p ≤，许用压力[]p 可取15~202/mm N
mm
d D 6.682845.2)5.2~4.2(6=⨯==mm d D 2.182865.0)7.0~6.0(5=⨯==
()mm d D 4.50288.19.1~7.12=⨯== ()m m 4.4734.504~220=-=-=D D
[]p 65.84
)
0182.00504.0(14.310154
)
D D (Q
2
23
2
522≤=-⨯=-=
MPa p π 满足条件
mm
D 8.205=mm D 6.572=mm
D 4.786= mm
4.470=D
MPa p 65.8=
三、底座设计
设计计算项目计算及说明计算结果
底座设计
底面尺寸可以按支撑材料的挤压强度决定三、底座设计
底座常用铸铁铸造，壁厚一般不应小于8~12mm，为稳定起见，可以制成1/10~1/12的斜度，所以壁厚（ ）选择12mm。

底面尺寸可以按照支撑材料的挤压强度决定。

H 1=H+（14～28）mm =100+20=120mm D 6=D 3+（5～10）mm =48.45+8=56.45mm
D 7=D 6+51H =56.45+5
120=80.45mm
()
mm
58.1261045.8010214.310154D ][πQ 4D 2
3
6
3
2
7
p
8≈⨯+⨯⨯⨯⨯=+=
-σ
式中：[]p ——联接结合面材料的许用挤压应力。

当联接结合面材料为木头时，取[
]p =2MPa 。

四、手柄设计
设计计算项目计算及说明计算结果
手柄设计计算四、手柄设计与计算
常用碳素结构钢制造，如Q235和Q275。

螺旋驱动力矩
2
1
T
T
T+
=
螺旋副间的摩擦阻力矩
()
m
N
3.
29
14
.5
57
.3
2
5.5
15
)
(
2
Q2
1
•
≈
︒
+
︒
⨯
⨯
=
+
=
tg
f
tg
d
T
v
λ
m
N
3.
29
1
•
≈
T
五、螺旋千斤顶的效率
设计小结
此次机械设计的螺纹千斤顶大作业，使我初步掌握了有关机械设计的一些基本步骤和流程。

在此次大作业中，各方面零碎的知识点通过设计整合在一起。

在设计千斤顶的过程中，不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

设计的过程难在其中一点不符合要求，就要全部推翻，重新进行设计。

在今后学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决。

同时通过本次螺纹千斤顶大作业，使得我的三维软件的应用更进一步熟练，ug的实用，建模，装配图，导出图纸等等，AutoCAD的应用。

千斤顶设计让我感触很深。

使我对机械设计有了具体的认识。

通过这次大作业，我熟悉了机械原理与设计的知识，UG，AutoCAD等工程软件的应用。

收获良多，感悟颇深。

参考文献
[1]马履中，俊，小琴《机械原理与设计（下册）》——2版——：机械工业，2015.6（2016.8重印）
[2]大学机械设计课程组.机械设计课程大作业指导书,2011.8
[3]王之栎.机械设计综合课程设计[M].:机械工业,2007.8
[4]戴立玲，袁浩，黄娟，《现代机械工程制图》——：科学，2014.6
[5]马履中《机械原理与设计（上册）》——：机械工业，2009.1
附：螺纹千斤顶装配图。