机械设计大作业-千斤顶
哈工大机械设计大作业螺旋传动设计千斤顶.
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：螺旋传动设计设计题目：设计螺旋起重器（千斤顶）班级：1215102设计者：张紫薇学号：1121510208指导教师：张锋设计时间：2014年10月6日哈尔滨工业大学目录一、设计任务书 (1)二、各部分尺寸计算及校核1、选择螺杆、螺母的材料 (2)2、耐磨性计算 (2)3、螺杆各部分尺寸计算 (2)4、螺杆强度校核 (2)5、螺母螺纹牙强度计算 (3)6、螺纹副自锁条件校核 (4)7、手柄设计…………………………………………………………………………………………… (4)8、螺杆的稳定性校核 (5)9、螺母外经及凸缘设10、底座设计………………………………………………………………………………………………611、其他零件相关尺寸 (7)三、参考文献 (8)一、设计任务书设计螺旋起重器，简图如下1、螺旋起重器已知数据：起重量F Q=30kN，最大起重高度H o=180mm（题号3.1.1）。
2、设计要求：(1) 绘制装配图一张，画出起重器的全部结构，按照装配图要求标注尺寸、序号及填写明细栏、标题栏，编写技术要求。
(2) 对起重器各部分尺寸进行计算，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性进行校核。
二、各部分尺寸计算及校核1、选择螺杆、螺母的材料螺杆采用45号钢，由参考文献[3]查得抗拉强度MPa 600b =σ，MPa 355s =σ。
螺母材料用铝青铜ZCuAl10Fe3（考虑速度低）。
2、耐磨性计算根据螺纹的耐磨性条件 []p hHd FPp s ≤=2π，引进系数2d H =ψ以消去H ，并且对于梯形螺纹，h =0.5p ，因此得[]mm 4.23226.110308.08.032=⨯⨯=≥p F d ψ式中2d ——螺杆螺纹中径，mm ；F ——螺杆所受轴向力，即起重量，kN ；ψ——根据螺母结构选定，对于整体式螺母取ψ=1.2~2.5，此处取ψ=1.6；[]p ——滑动螺旋副材料的许用压强，根据参考文献[2]中表8.11，当螺杆和螺母副材料分别是钢和青铜且低速滑动时，许用压强[]p =18~25，此处取[]p =22 。
机械设计大作业千斤顶
机械设计大作业螺旋千斤顶姓名：学号：专业班级：机制094 班按第四强度理论，压-扭组合校核][)2.0(3)4(2311221σπσ≤+=d T d F ca 22234223/75][/0.60)252.010258.9(3)3510254(mm N mm N ca =<=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=σπσ满足要求图1螺杆受力图 2.自锁性验证 自锁条件 v ϕψ<其中︒=77.3ψ ︒=55.10v ϕ故 v ϕψ<，可用034~4'︒︒<ψ，可靠3.螺杆机构（见图3.1.2） 螺杆上端直径mm d D 8.60~4.5432)9.1~7.1()9.1~7.1(2=⨯== 取 mm D 602=手柄孔径)1~5.0(+≈p k d d 试中：mm d p 28=（计算在后） 则 mm d k 29~5.28)1~5.0(28=+= 取 mm d k 29=,4.22~2.1932)7.0~6.0()7.0~6.0(mm d d =⨯==' 取mm d 22='退刀槽直径8.24~5.24)5.0~2.0(25)5.0~2.0(1=-=-=d d c mm2/0.60mm N ca =σ满足螺杆强度要求mm D 602=mm d k 29= mm d 25='图2 螺杆简图（二）螺母的设计计算螺母的材料选用铸铁HT300 1.确定螺纹旋合圈数Z 依[1]P120式（6-19），根据耐磨性计算螺纹旋合圈数Z ，即]['2p hH d FP P ≤=π hp d Fz ][2π≥ 由[1]P120表6.5，查取2/15][mm N P =(滑动速度<2.4m/min)10.63152910253=⨯⨯⨯⨯≥πz螺母实际圈数6.75.110.65.1'=+=+=z z取 8'=z ，则5.65.185.1'=-=-=z z螺母旋合长度（又叫工作高度） mm P z H 4868''=⨯=⋅=校核螺母的高径比，655.129/48/'2===Φd H ，查[1]P120，兼作支撑的螺母5.3~5.2=φ，不能满足要求。
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。
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d1），D1=33mm。
(机械制造行业)哈工大机械设计大作业——螺旋起重器
螺旋起重器设计一、 螺旋起重器（千斤顶）简介螺旋起重器是一种简单的起重装置，用手推动手柄即可升起重物。
它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄或扳手等零件所组成。
二、 螺旋起重器（千斤顶）结构与功能螺旋起重器结构示意图如右图所示。
零件1为托杯，当千斤顶承受重载时，由1直接托住重物。
螺母5与螺杆7组成螺旋副，同时，螺母5又与底座8固定联接，当转动手柄4时，托杯便会随着螺杆而上下移动，从而将重物托起。
紧定螺钉6主要是为了提高了联接可靠性。
三、 设计题目设计起重量F = 50 000 Ｎ，最大起重高度Ｈ=150 mm 的螺旋起重器（千斤顶）。
四、 题目解答1.选择螺杆、螺母材料螺杆采用45钢调质，由参考文献[2]表10.2查得抗拉强度σb =600Mpa ， σs =355Mpa 。
由于速度较低，螺母材料用铝青铜ZCuAll0Fe3。
2. 耐磨性计算按耐磨性性条件设计螺纹中径d 2，对于梯形螺纹，8.02≥d ][ψp F 螺杆选用45钢，螺母用铝青铜ZCuAll0Fe3，由参考文献[3]表 5.8 查得[]p =18~25MPa ，从表5.8注释中可以查得，人力驱动可提高约20%，则[]p =21.6 ~30MPa ，取[]p =25MPa 。
由参考文献[3]查得，对于整体式螺母系数=1.2~1.5，取=2。
则代入数据，得8.02≥d ][ ψp F ⨯=8.0 =25.3 mm式中：F──螺杆所受轴向载荷，N；d──螺纹中径，mm；2[ p]─—螺旋副材料的许用压力，MPa。
d=30.5 mm, 查参考文献[4]表 11.5 取公称直径d =32 mm,螺距P=3 mm,中径2小径d3（d1）=28. 5 mm,内螺纹大径D4=32.5 mm。
3. 螺杆强度校核螺杆危险截面的强度条件为：σe=≤[σe ]式中：F──螺杆所受轴向载荷，F =50 000 N；d3（d1）──螺纹小径，mm d3（d1）=28. 5 mm；T 1──螺纹副摩擦力矩，T1=F tan (+’ ),为螺纹升角，=arctan=arctan=1.7942；[σe ]——螺杆材料的许用应力， MPa查参考文献[1]表 5.10 .得钢对青铜的当量摩擦因数f’=0.08~0.10,取f ’=0.09，螺纹副当量摩擦角’ = arctan f’= arctan0.09 = 5.1428。
上海大学机械设计大作业：螺旋起重器(千斤顶)设计
目录一、确定螺纹牙型及螺纹基本尺寸..................................... ........... .. (3)1.1螺纹牙型的选择............................................................. ........... ..................... (3)1.2螺纹基本尺寸.................................... ......................................... ...... . (3)二、螺杆的设计计算...................................................... ........... ..................... ... . (3)2.1材料......................................................... ........... .. (3)2.2螺杆结构................................................. ........... ...... ........... . (3)2.3自锁性校核................................................ ........... .................... ... ... (4)2.4强度校核.......................................... .......... ........... ..................... (5)2.5稳定性校核................................................... ........... ................................ ..6三、螺母的设计计算.................................................. ........... ................. ...... . (7)3.1材料...................................................... ......... ..................... ... ... ...... ... . (7)3.2螺纹牙工作圈数z...................................... ........... ........................... ....... .73.3螺母的结构尺寸........................................... ....................... ... ...... .. (7)3.4螺纹牙强度校核............................................ .. . (8)3.5螺母悬置部分强度和螺母凸缘强度校核....... ......................................... .9四、托杯的设计计算..................................................... ........... ............... (10)五、手柄的设计计算.................................................. ........... ............. .................. .115.1材料.............................................................. ........... ........... .................. (11)5.2手柄长度................................. .............. ........... ...................... ................ .125.3手柄直径.............................. ................. ........... ...................... ............... ..125.4手柄结构.............................................. ........... ........... ....................... ..... .12六、底座的设计计算............................... ........... ........... ..................... ............. . (13)6.1材料.............................. ........ ........... ........... ........................... ............. (13)6.2底座结构.................................. ........... ........... ........................... (13)七、螺旋起重器(千斤顶)效率.................... ........... ........... ........... ......... .. (14)八、装配工作图............................. ........... ........... ........... (15)所示。
机械设计-千斤顶_设计计算说明书
机械设计-千斤顶_设计计算说明书机械设计-千斤顶_设计计算说明书1、引言本文档旨在提供一份详细的机械设计计算说明书，用于千斤顶的设计。
千斤顶是一种常见的机械工具，用于举升重物。
在本文档中，我们将介绍千斤顶的设计原理、材料选择、力学计算和安全性考虑等相关内容。
2、设计原理2.1、工作原理：千斤顶利用手动或液压的方式，将力转化为一个能够举升重物的力。
在操作过程中，通过控制手柄或液压泵的运动，使得活塞在主缸体内上下运动，从而实现重物的举升和下放。
2.2、原理图：包括主缸体、活塞、液压泵等组成的千斤顶原理图，详细标注各个组件的名称和功能。
3、材料选择3.1、主缸体：使用高强度钢材料，以承受大的压力和重载。
3.2、活塞：采用钢材料，具有良好的耐磨和密封性能。
3.3、液压泵：选择合适的液压泵类型和材料，以确保泵的稳定性和工作效率。
4、力学计算4.1、举升能力计算：根据设计需求和预期工作负荷，计算千斤顶的最大举升能力和承受重量。
4.2、压力计算：通过力学分析和压力平衡方程，计算千斤顶在不同工作条件下的压力大小。
4.3、强度计算：使用强度学原理，计算主缸体和活塞的最大应力，以确保结构的强度和可靠性。
4.4、传动效率计算：通过液压系统的分析和参数计算，评估千斤顶的传动效率和功率损失。
5、安全性考虑5.1、载荷限制：根据设计和制造标准，确定千斤顶的额定工作载荷和最大承载能力，并进行标识。
5.2、安全阀：为防止过载和压力过高，安装安全阀以保护千斤顶和操作者的安全。
5.3、密封性能：确保千斤顶的密封性能良好，防止泄漏和波动导致的意外事故。
5.4、操作规程：提供详细的操作规程和注意事项，包括保养、维修和安全操作等指导。
附件：- 图纸和设计图册- 强度计算报告- 结构分析报告- 材料选型数据表- 液压系统参数表法律名词及注释：1、《安全生产法》：指中华人民共和国国家安全生产法，该法规定了生产、经营单位的安全生产责任和相关要求。
机械设计_螺旋千斤顶设计说明书_天津大学
螺旋千斤顶作业任务书姓名 专业 机械设计制造 年级 班级设计完成日期 2012 年 11 月 25 日 指导教师一、题目：螺旋千斤顶二、机构简图图1三、工作量1、总装配图一张；2、计算说明书一份。
四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书目录1、选题及设计方案-----------------------------------------------------------------32、设计目的-----------------------------------------------------------------------------33、螺旋千斤顶计算说明书-----------------------------------------------------43.1螺杆的设计与计算----------------------------------------------------------43.2螺母的设计与计算----------------------------------------------------------63.3螺杆稳定性验算--------------------------------------------------------------83.4托杯的设计与计算----------------------------------------------------------83.5手柄设计与计算--------------------------------------------------------------93.6底座设计与计算-------------------------------------------------------------113.7千斤顶的效率----------------------------------------------------------------124、参考资料-----------------------------------------------------------------------------12选题及设计方案设计目的1、熟悉螺旋千斤顶的的工作原理与设计计算方法；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；螺旋千斤顶计算说明书根据手柄直径p d 确定， ≈p k d d 柄的设计与计算）。
千斤顶的设计与计算
a =0.25 mm
2钢
2.2 螺杆结构
零件材料
螺杆上端需用于支承托杯和插装手柄，故此处需加大直 底座：HT150
径，其结构如图 2.1 所示，图中 L 为最大起重高度，H 为螺母 螺杆：45 钢
高度，d 为手柄孔径，一般取 > + 0.5 mm。为便于切制螺 螺母：ZCuAl10Fe3
i= =
= =4.625mm
l 2 210
90.81 85 ~ 90
i 4.625
临界轴向载荷 可根据欧拉公式计算
2EI Fcr ( l)2
I d34 5749.85mm4 64
E 210GPa
2EI 2 210109 5749.851012
Fcr ( l)2
(2 210 103 )2
机械设计(基础)课程设计
设计题目:
螺旋起重器(千斤顶)的设计
内 装： 1. 设计任务书 1 份 2. 设计计算说明书 1 份 3. 装配工作图 1 张
学院 专业 学号 设计者 指导教师 完成日期 成绩
机自学院 机械工程 13120699 雷志刚 刘丽兰
3
机械设计大作业任务书
机械设计基础 千斤顶大作业任务
机械设计作业任务书
题目:设计螺旋起重器(千斤顶)
设计原始数据：
起重量Q=40kN, 最大起重高度H=200mm,用力F在250N与500N之间.
说明
螺旋起重器的结构见图,螺杆7和螺母6
是它的主要零件。
螺母6用紧定螺钉5固定在
底座8上。
转动手柄4时，螺杆即转动并上下
运动。
托杯1直接顶住重物，不随螺杆转动。
安全板3防止托杯脱落，安全板9防止螺
杆由螺母中全部脱出。
对这一装置主要的要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。
工作量
1.设计计算说明书一份，主要包括起重器各部分尺寸的计算，强度，自锁性，稳定性校核等。
2.装配图一张，画出起重器的全部结构，标注出必要的尺寸与零件编号，填写标题栏与明细表。
机械设计-千斤顶_设计计算说明书
机械设计-千斤顶_设计计算说明书机械设计-千斤顶_设计计算说明书一、引言本文档介绍了千斤顶的机械设计和计算。
千斤顶作为一种用于举升和承重的装置，在工程应用中具有重要的作用。
本文档将详细介绍千斤顶的设计原理、构造和计算方法，以便工程师和设计人员能够正确使用和设计千斤顶。
二、设计原理千斤顶的设计基于杠杆原理和液压原理。
通过施加力在活塞上产生压力，通过液体传递力量，从而实现举升和承重的目的。
千斤顶通常包括活塞、液压油箱、液压油泵、液压油管等组成部分。
三、构造设计1.活塞设计：活塞是千斤顶的核心部件，承受着巨大的力量。
活塞的设计应考虑材料的强度和刚度，尺寸的合理选择，密封设计等因素。
2.液压油箱设计：液压油箱用于储存液压油，需要具备足够的容积和耐压能力。
同时，在设计时还应考虑油箱的密封性和散热性能。
3.液压油泵设计：液压油泵是千斤顶的动力来源，需要根据需要的举升力和速度选择合适的泵型，并考虑泵的效率和可靠性。
4.液压油管设计：液压油管用于传递液压油，设计时需要考虑油管的耐压能力和密封性。
四、计算方法1.千斤顶的举升力计算：根据活塞面积和液压力计算举升力。
举升力 = 活塞面积 × 液压力。
2.千斤顶的自重计算：考虑千斤顶本身的重量对举升力的影响。
自重计算需要考虑材料密度和千斤顶的几何形状。
3.千斤顶的稳定性计算：考虑千斤顶在举升过程中的稳定性问题，需要根据千斤顶的几何形状和负载情况来进行计算。
五、附件本文档涉及的附件包括：设计图纸、材料表、力学计算表等。
六、法律名词及注释1.杠杆原理：杠杆原理是物理学中的基本原理，指的是通过杠杆的作用，可以改变力的作用效果。
在千斤顶中，通过杠杆原理可以实现力的放大或减小。
2.液压原理：液压原理是应用于流体力学和工程中的一种原理，通过液体的传递和传力来实现机械运动和工作的原理。
在千斤顶中，液压原理可以将施加的力通过液体传递到活塞上，并产生举升力。
《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。
机械设计-千斤顶-设计计算说明书
图1计算及说明主要结果4.3自锁性校核 自锁性条件为V ϕψ≤。
螺纹升角ο3.33361arctan arctan2≈⨯⨯==ππψd nP 经查表，摩擦因数f 取0.08，螺纹牙侧角β取ο15，当量摩擦角οο7.415cos 08.0arctan cos arctan ≈==βϕf V 。
由于影响摩擦因数f 的因素很多，其值并不稳定，为保证螺旋起重器有可靠的自锁能力，可取ο1-≤V ϕψ。
由上述计算可得οοο17.43.3-≤，所以自锁性满足要求。
4.4强度校核螺杆工作时，扭矩产生剪应力，轴向力产生正应力，升至最高位置时，载荷分布如图2所示。
图2ο3.3=ψο7.4=V ϕ计 算 及 说 明主 要 结 果5.2螺纹牙工作圈数z螺纹牙工作高度365.05.0=⨯==P h mm ，螺纹牙工作圈数[]43.613333102632≈⨯⨯⨯⨯=≥ππp h d F z 。
考虑到螺纹牙工作圈数越多，载荷分布越不均匀，故螺纹牙工作圈数不宜大于10，故1043.6≤≤z 。
取5.7=z 。
考虑到螺纹杆退刀槽的影响，螺母螺纹牙实际圈数应取95.1'=+=z z 。
5.3螺母的结构尺寸螺母的结构如图3所示，螺母的高度5469'=⨯==P z H mm ；螺母外径6.66378.18.14=⨯==D D mm ；螺母的凸缘外径24.936.664.14.11=⨯==D D mm ；螺母的凸缘厚度183543==≈H a mm 。
螺母装入底座孔内，配合选取78r H 。
为防止螺母转动，设置紧定螺钉，其直径取M6。
图33=h mm5.7=z9'=z54=H mm6.66=D mm24.931=D mm18=a mm图4计算及说明主要结果图5八、底座的设计计算8.1材料底座材料常选用铸铁HT150、HT200，当起重量大时可选用铸钢。
此处我们选用HT150。
8.2底座结构底座铸件的厚度 不应小于8~10mm；为增加底座的稳定性，故需将外形制成1：10的斜度，如图6所示，图中底座选用HT150图6计算及说明主要结果。
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哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书题目：设计螺旋起重器（千斤顶）系别：能源学院班号：1002105 姓名：大神日期：2012/10/9哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目：设计螺旋起重器设计原始数据：螺旋起重器是一种简单的起重装置，用手推动手柄即可提升重物。
它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄、或扳手等零件所组成。
已知数据：起重量：50kN 最大起重高度：150mm。
对这一装置主要的要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。
目录一、设计题目-----------------------------------------------------------------------------------------------------3二、螺母、螺杆选材-------------------------------------------------------------------------------------------3三、螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算-----------------------------------------------------------------------------------------------3 3.2 螺杆强度校核--------------------------------------------------------------------------------------------4 3.3 螺纹牙强度校核-----------------------------------------------------------------------------------------5 3.4 螺纹副自锁条件校核----------------------------------------------------------------------------------53.5 螺杆稳定性校核-----------------------------------------------------------------------------------------5四、螺母外径及凸缘设计------------------------------------------------------------------------------------7五、手柄设计----------------------------------------------------------------------------------------------------7六、底座设计----------------------------------------------------------------------------------------------------8七、其余各部分尺寸及参数---------------------------------------------------------------------------------8八、参考资料-----------------------------------------------------------------------------------------------------11一、 设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：起重量F Q =50KN ，最大起重高度H=150mm 。
二、 螺杆、螺母选材本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。
由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45#钢，调质处理。
查参考文献[2]表10.2得σs=355MPa, σb =600MPa 。
查参考文献[1]表5.9得5~3][sσσ=,[σ]=71~118,取[σ]=95MPa; σb =600MPa 。
由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3，查参考文献[1]表5.9得螺母材料的许用切应力MPa 40~30][=τ；许用弯曲应力[σb ]=40~60MPa, 取[σb ]=50MPa 。
三、 螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算由耐磨性条件公式：2[]Q Q F F pPs p Ad h Hπ⋅==≤⋅⋅⋅对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为：2d ≥式中 2d ——螺纹中径，（mm ）;FQ ——螺旋的轴向载荷，（N ）；H ——螺母旋合高度，（mm ）;ψ ——引入系数，ψ=H/2d ;[p]——材料的许用压强，（MPa ）;查机械设计表5.8，得[p]=18~25MPa ，人力驱动[p]值可增大20%，则[p]=21.6~30MPa 。
取[p]=25MPa ，对于整体式螺母，5.2~2.1=ψ，取ψ=2.0，那么有225.3d mm ≥=。
查参考文献[4]表11.5,试取公称直径d=36mm,螺距p=6mm,中径d 2=33mm,小径d 1=29mm,内螺纹大径D 4=37。
千斤顶螺杆危险截面受轴向力F 和扭转力矩T 1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T 1。
根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为[]e σσ=≤ 式中 1d ——螺杆螺纹的小径(mm)； []σ——螺杆材料的许用应力(MPa);Q F —— 螺杆所受的轴向载荷(N)；ψ——螺纹升角（°），2arctan d npπϕ=； 'ρ——当量摩擦角(°);n ——螺纹线数，n=1;p ——螺纹导程(mm);2d ——螺纹中径(mm);'f ——当量摩擦系数,查机械设计表5.10，得'f =0.08~0.10,取'f =0.09;︒==14.509.0arctan 'ρT 1——螺杆所受转矩(N ·mm),21tan(')2Q d T F ψρ=+。
代入数据，216tantan 3.313933np act act d ψππ⨯===︒⨯ ()13350000tan 5.1427 3.3139122658.32T N mm =⨯︒+︒=[]76.24e MPa σσ==< 满足螺杆强度条件。
因为螺母材料强度低于螺杆 ，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。
螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：4[]Q F z D bττπ=≤式中 Q F ——轴向载荷(N)；D 4——螺母螺纹大径(mm);Z ——螺纹旋合圈数，Z 取10；b ——螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p 。
代入数据计算5000011.03[]10370.656MPa ττπ==≤⨯⨯⨯⨯即螺母满足剪切强度要求。
螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为：243[]Q b b F l z D bσσπ=≤式中 l ——弯曲力臂，423733222D d l mm --===； 代入数据计算 2350000216.98[]1037(0.656)b b MPa σσπ⨯⨯==≤⨯⨯⨯⨯ 即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。
3.4 螺纹副自锁条件校核由螺纹副自锁条件：'arctan ','f =≤ρρϕ 因ϕ=3.3139°，︒==14.509.0arctan 'ρ； 所以ϕ≤'ρ，满足螺纹副自锁条件。
3.5 螺杆的稳定性校核千斤顶的最大上升高度H=150mm.则螺杆的最大工作长度1150h 2H L l =+++螺母退刀槽 式中 螺母H ——螺母高度(mm)，10660zp mm mm =⨯=，螺母H =60mm;1h 符号参见参考文献[1]图3.1；退刀槽l ——螺杆与手柄座相接处尺寸，查手册知，退刀槽l =18mm 。
假设手柄直径为d 1=20mm,由尺寸经验公式h 1=(1.8~2)d 1=36~40mm 取h 1=38mm,则 L=150+30+38+18=236mm则螺杆的柔度 14d LiLμμλ==式中 μ——长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，则可取μ=2； d 1——螺纹小径，d 1=29mm 。
i ——螺杆危险截面的惯性半径(mm),41d A I i ==,其中A 为危险截面的面积(mm 2)。
代入数据计算4223665.19029λ⨯⨯==< 对于45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷Fc 为： 21234010.000134c d F πλ=+代入数据计算223402914472710.0001365.14c F N π⨯==+⨯ 那么，由压杆稳定条件1447272.895 2.550000c F F ==≥ 故螺杆满足稳定性要求。
四、 螺母外径及凸缘设计根据经验公式，螺母外径D 2≈1.5d=1.5×36=54mm;螺母凸缘外径D 3≈1.4D 2=1.4×54=75.6mm;螺母凸缘厚b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3)×60=12~18mm ，取b=15mm 。
五、 手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩T 1和托杯支撑面间的摩擦力矩T 2。
设加在手柄上的力F 1=250N ，手柄长度为L 1，则有F 1 L 1 = T 1 + T 2。
对于T 1和T 2，有1122658.3T N mm =3312221[(2~4)](2)3[(2~4)](2)Q fF D D T D D --+=⋅--+ 公式中的符号见参考书[1]图3.2和图3.3。
根据经验公式，(1.6~1.8)(1.6~1.8)3657.6~64.8D d ==⨯=mm,取D=60mm; 1(0.6~0.8)(0.6~0.8)3621.6~28.8D d ==⨯=mm ，取D 1=24mm 。
托杯材料选择铸铁，手柄选择Q215，摩擦因数f=0.12,则3312221[(2~4)](2)3[(2~4)](2)Q fF D D T D D --+=⋅--+≈131357N mm ⋅ 那么手柄长度1211122658.31313571016250T T L mm F ++===，取1L =300mm,加套筒长900mm 。
设手柄所受最大弯曲应力为σ，查参考文献[2]表10.1,MPa s 225=σ，查参考文献[3],得[]2~5.1sb σσ=，则[]b σ=112.5~150MPa,取[]b σ=125MPa 。