螺旋千斤顶大作业
螺旋千斤顶大作业说明书
螺旋千斤顶作业姓名 朱小龙 学号 10901131 一、题目：螺旋千斤顶 原始数据:二、机构简图三、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1目录一、螺杆的设计与计算 (3)1．螺纹的牙型 (3)2．螺杆的材料 (3)3．螺杆直径 (4)4．自锁验算 (4)5．螺杆结构 (4)6．螺杆的强度校核 (5)二、螺母的设计与计算 (5)1．材料 (5)2．螺纹圈数Z与高度H (5)3．螺母其它尺寸 (6)4．螺母与底座的配合 (7)三、螺杆稳定性验算 (7)四、托杯的设计与计算 (7)五、手柄设计与计算 (9)1．材料 (9)2．手柄长度L (9)p3．手柄直径d (9)p4．手柄结构 (9)六、底座设计 (10)七、千斤顶的效率 (11)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=50KN、最大升起高度H=200mm。
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，螺纹的径向间隙很小，在计算强度时不考虑。
（2）螺杆的材料选用45号钢,查【1】表3-2。
原始数据F=50KN H=200mm配合选H8/h8螺杆材料选45号钢螺纹牙危险截面的抗剪强度条件为：[]τπτ≤=ZFb d 1; 螺纹牙危险截面的抗弯强度条件为：[]b 21b Z b d Fl6σπσ≤=;均符合条件。
Z 取8考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为Z ’＝Z ＋1.5=9.5螺母高H ’＝Z ’P=76mm（3）螺母其它尺寸 螺母其它尺寸见图。
其中d D )8.1~6.1(==62.4~70.2mm,取D=65mm ；D D )4.1~3.1(1==84.5~91mm ，取1D =86mm ；3'H a ==25.33,取a=26mm.螺母高76mm其它尺寸如图口和沟纹。
为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装置挡板。
螺旋千斤顶大作业
目录一、目的 (3)二、题目及方案 (3)三、受力简图 (3)四、设计进行步骤 (4)五、参考文献 (6)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。
二．题目螺旋千斤顶原始数据如下：(按学号尾数)项目设计方案 12 3 4 5 6 7 8 9 10 最大起重量F （KN ） 40 45 48 50 52 55 60 62 65 70 最大起重高度H ’（mm ） 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 手柄施加力Fp （N ）200200200200200200200200200200设计方案：最大起重量F=62KN最大起重高度H ’=250 mm 手柄施加力Fp=200N三．受力简图：Lp ：手柄有效长度； T ：施于手柄的力矩；T 1：克服螺纹副中的摩擦力矩；T 2：克服托杯与支承面间的摩擦力矩。
T 2h 1H'HFFT 1T 轴力图扭矩图托杯LpFp四．设计进行步骤及注意事项：已知条件：最大载荷 F=62KN 最大升距 H ’=250mm 手柄施加力 Fp=200N一． 选择螺杆和螺母的材料分析：起重螺旋为传力螺旋，主要特点是要承受较大的轴向力，传动速度较低。
通常要求自锁，采用滑动螺旋，螺杆材料应具有较高的耐磨性，螺母本身作为支撑，所以螺母材料除要求较高的强度外，还应有较好的减磨性和耐磨性。
因此螺杆材料选45钢，螺母材料选用锡青铜，材料 牌号：ZCuSn10Pb1 。
二． 螺杆的设计计算（1） 螺杆材料选用45钢，螺纹类型选择梯形，右旋单线。
（2） 螺杆的小径d1d 1≥1.25][Fσ 由教材表5-8取45号钢的屈服极限s σ=480MPa取安全系数S=4 许用应力[σ] = Ss σ=120MPa F=62KN 代入得d1≥ 28.41mm10.7441.2841===d P参考梯形螺纹标准，取P=7mm（3）选择标准螺距P 及公称直径（螺杆大径）d 、螺杆小径1d 、中径22D d =内螺纹大径（螺母）4D 、内螺纹小径（螺母）1D<查附表得（机械制图p365 附表4 梯形螺纹）：>螺杆螺距 7=p mm公称直径（螺杆大径） 40=d mm （51.351=+=p d d ，圆整后本应取38，但经验算螺杆的稳定性后，d 要取40mm ）螺杆小径 321=d mm中径 5.3622==D d mm内螺纹大径（螺母） 414=D mm内螺纹小径（螺母） 331=D mmF=62KN H ’=250mm Fp=200N螺杆材料选45钢 P= 7mm d=40mm1d =32mm 2d =36.5mm（螺母： 4D =41mm 1D =33mm ）（4）、验算自锁性：Ψ≤Φv （Ψ—螺纹升角；Φv —当量摩擦角） 由教材p97 表5-12查得钢-青铜摩擦系数f=0.08~0.10，取值f=0.08β=2α=230︒=︒15 ψ=arctan(d2Pπ)=︒7.3 (教材P64式5-1) Φv=arctan βcos f=︒1.5 (教材P97式5-46) 因为︒7.3<︒1.5 即Ψ≤Φv 故满足自锁条件（5）、验算螺杆的稳定性I =64d 41π=64324⨯πmm 4=51472mm 4h 1=2p d =2⨯29mm=58mml=h 1+H ’+H/2=58+250+47/2=331.5mm F cr =22)l (EI μπ=252)5.3312(514721006.2⨯⨯⨯⨯π=237.9KN F cr /F=3.8 因为3.5<3.8，故满足稳定性要求。
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。
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。
哈工大_机械设计大作业_螺旋千斤顶
一、 设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：起重量F Q =40KN ，最大起重高度H=200mm 。
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]得σs=355MPa,查机械设计表 5.9得5~3][sσσ=,取[σ]=110MPa; 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，查表5.9得螺母材料的许用切应力MPa 40~30][=τ,取][τ=35MPa ；许用弯曲应力[σb ]=40~60MPa, 取[σb ]=50MPa 。
托盘和底座均采用铸铁材料。
三、 螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算由耐磨性条件公式：][2p Hh d p F A F Ps ≤⋅⋅⋅⋅==π 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;F ——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 ，取[p]=20MPa ，对于整体式螺母，5.2~2.1=ψ，取ψ=2.0，那么有mm MPaKNd 3.2520*0.2408.02=≥。
查参考文献[4]表H.5,试取公称直径d=32mm,螺距p=6mm,中径d 2=29mm,小径d 1=25mm,内螺纹大径D 4=33mm 。
那么螺母高度mm d H 5829*0.22==⋅=ψ，螺纹圈数7.9658===p H z ，α=2β=30°。
3.2 螺杆强度校核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][)16(3)4(311221σππσ≤+=d T d F 对于梯形螺纹该式可化为1d式中 1d ——螺杆螺纹的小径(mm)； []σ——螺杆材料的许用应力(MPa);F —— 螺杆所受的轴向载荷(N)；T 1——螺杆所受转矩(N ·mm),2)'tan(21d F T ρψ+=。
螺旋千斤顶大作业
姓名于方津专业机制年级13 班级3设计完成日期2015 年10 月11 日指导教师_________一、题目：螺旋千斤顶题目设计方案12345678910最大起重疑F(kN)20253035404550——006065最大起升高度H(mm)150160170180190200210220230240三、工作量］、总装酉I图一张；2、F算说明书一况(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作业任务书机械设计大型作业编号08螺旋千斤顶设计说明书⑷自锁验算:当量摩擦角Q = arctan—-cos—2由于螺杆和螺母的材料分别取45钢和锡青铜，因此取“ = 0.10 (0.08 〜0」0)又因为矩形螺纹牙顶角a=0所以，p' = arctan °= 5.711COS —2d[ + d螺纹中径d： = ―；一 = 31°™螺纹中径升角I// = arctan =arctan ------------- °叫n x 31满足屮s pi因此，满足自锁条件，自锁可靠。
(5)螺杆结构：螺杆上端用于支撑托杯和在其中插装手柄，因此需加大宜径,其结构见图1。
凸合结构图1d2 = -^mm屮二。
满足自锁条件手柄孔径心根据手柄直径决泄，”严心+0.5（后面给出）。
为了便于切制螺纹，螺纹上端切有退刀槽，退刀槽的直径比/ 小0.5m/）i,宽度为二x 二9mm。
所以退刀槽尺寸为：9 x 027.5螺杆下端切有倒角，以便于螺杆旋入螺母，倒角尺寸为C2。
为了防止工作时螺杆从螺母中脱岀，在螺杆下端安垃了钢制挡圈，挡圈用螺钉固定在螺杆端部。
挡圈直径为dg = d + 5 = 39mm挡圈厚度6~12mm 取8mm螺钉直径为=选取GB/T6S - 2000 M1 Ox 45开槽沉头螺钉。
（6）强度校核：螺杆工作时承受轴向压力F和转矩7的联合作用，根据第四强度理论求岀其危险截而的当量应力，令其满足%,=加+3卄=]（笛）'+3（丄丁）' < [er]V ncl； 0.2J,其中，T = F・dtan（0 + /?'）231=45 x y x t刖（3-525° + 5-711°）=113.42 （M ・ m）所以，_ L 4F T ,= （MPa）<[<T]=118N（P 因此，强度符合强度要求。
螺旋千斤顶大作业任务书及设计指导书
螺旋千斤顶作业任务书姓名 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。
(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 。
螺旋千斤顶设计大作业复习课程
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。
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。
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 。
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：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：宋宝玉设计时间：2014·10·03哈尔滨工业大学目录1设计题目-------------------------------------------------------------------------------------------------------3 2螺母、螺杆选材----------------------------------------------------------------------------------------------3 3耐磨性计算-----------------------------------------------------------------------------------------------------3 4螺杆强度校核-------------------------------------------------------------------------------------------------3 5螺纹牙强度校核----------------------------------------------------------------------------------------------4 6螺纹副自锁条件校核---------------------------------------------------------------------------------------5 7螺杆稳定性校核----------------------------------------------------------------------------------------------5 8螺母外径及凸缘设计---------------------------------------------------------------------------------------6 9手柄设计--------------------------------------------------------------------------------------------------------6 10底座设计-------------------------------------------------------------------------------------------------------7 11各部分尺寸及参数-----------------------------------------------------------------------------------712参考资料-------------------------------------------------------------------------------------------------------81、设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：3.1.2起重量Q F =40KN ，最大起重高度H=200mm 。
螺旋千斤顶大作业说明书
机械设计课程《螺旋千斤顶》设计说明书学生姓名学院名称专业学号年月日螺旋千斤顶作业任务书姓名 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 原始数据:二、机构简图三、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选题说明：最大起重量F （20KN ） 最大起升高度H （150mm ）目录一、螺杆的设计与计算------------------------------------------11、螺杆螺纹类型的选择------------------------------------------12、选取螺杆材料 -----------------------------------------------13、确定螺杆直径------------------------------------------------14、自锁验算----------------------------------------------------15、结构--------------------------------------------------------26、螺杆的强度校核 ---------------------------------------------2二、螺母设计与计算------------------------------------------21、选取螺母材料------------------------------------------------22、确定螺母高度H ’及螺纹工作圈数Z-----------------------------33、螺母其它尺寸------------------------------------------------34、螺母与底座的配合--------------------------------------------3三、螺杆稳定性验算--------------------------------------------4 四、托杯的设计与计算-----------------------------------------4 五、手柄设计与计算--------------------------------------------51、材料--------------------------------------------------------52、手柄长度p L-------------------------------------------------53、手柄直径p d-------------------------------------------------6 4、手柄结构 ---------------------------------------------------6六、底座设计---------------------------------------------------6 七、千斤顶的效率---------------------------------------------7得tan ψ=0.07490当量摩擦角ρ'=arctan μ，在有润滑油情况下μ=0.1， 得1-'ρ=4.711验证结束，左边小于右边，达到自锁条件。
螺旋千斤顶大作业
螺杆稳定性条件为
式中， 为螺杆稳定性计算安全因数； 为螺杆稳定性安全因数（ ）, 为螺杆的临界载荷。
先计算螺杆的长细比
其中，长度系数
螺杆最大受压长度
螺杆危险截面惯性半径
所以，
对于 淬火钢
进而可得
由于 螺杆稳定性安全因数 =2.5~4
所以螺杆稳定性合格。
4.托杯的设计与计算：
（1）材料：选用Q235碳钢,模锻制造。
底部与螺杆的接触面间有相对滑动。为了避免过快磨损，一方面需
要润滑，另一方面要限制接触面间的压力，取其许用压力为
由此可确定托杯直径
=60.57(mm)
取 mm
5.手柄的设计与计算:
(1) 材料：Q235碳钢
(2)手柄长度 ：扳动手柄的转矩 必须克服螺纹副的螺纹力矩 和螺杆与托杯间的摩擦力矩 ，即
则
式中，K为施加于手柄上的臂力 ，为满足大多数人的使用，设计中取K取 。
=131.04( )
式中， 。
所以，手柄计算长度满足
=966.45mm
考虑到螺杆头部尺寸及手握长度的影响，手柄实际长度为
=1096.95mm
不应超过千斤顶的最小高度，所以所以将手柄实际长度改为 ，另外加套筒，套筒长800mm。
（3）手柄直径：
式中， 为材料的许用弯曲应力，对于Q235的手柄，
所以，
取
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45钢
（3）螺杆的直径
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
千斤顶大作业教案
b
结 构 草 图
螺杆结构
插手柄 底部轴端挡圈 退刀槽 螺杆开孔处的强度校核
Qmax 2M t d6
max
4 Qmax 3 d 52 4
其他零部件的设计计算
6.螺母悬置段强度计算 求螺母外径
所有的载荷最终汇集到了 图中的A面上，A面承受着 拉应力和扭转应力，应该 用第四强度理论校核：
希望选择耐磨性好，摩擦系数较小的材料以达到省 力的目的，青铜是螺母比较理想的材料；
需要支撑起比较大的重量，对于螺杆的抗压，稳定 提出要求，故经过淬火处理的钢是螺杆的理想材料；
传动系统结构设计
选 择 螺 旋 副 的 参 数
●●螺纹副耐磨性计算
☆耐磨性条件为：
Q p πd 2 hu QP p πd 2 hH
ca
(1.2 ~ 1.3)Q 4 (D D )
2 3 2
●●对直径D4：D4=(1.3~1.4 D3
凸缘高度a:a=H /3
7.螺母凸缘的强度计算
☆接触面挤压强度计算
πD3
ca
Q
2 2 ( D 4 D3 ) 4
p
D3
(D4-D3)/4
☆凸缘根部弯曲强度计算
3.机器结构初步设计——绘制草图
4.主要传动和运动参数设计计算 5.传动系统结构设计
6.其他零部件的设计计算
千斤顶
工作原理
结 构 草 图
传动系统结构设计
1. 选择螺纹类型
本题目设计的是传力螺旋，故选择应用较广的梯形 螺纹。
2.选择滑动螺旋副的材料
题目中要求起重重量，属于较高载荷，手动升降， 属于低速，
i
u 2 确定
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螺旋千斤顶大作业螺旋千斤顶设计任务书学生姓名颜克庭专业年级2011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 Q = 50 kN；2、最大升距h =210 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：年月日螺旋千斤顶设计说明书设计内容计算及说明结果1.螺杆的设计与计算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：最大起重量F=50KN、最大升起高度H=210mm。
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45钢（3）螺杆的直径螺杆工作时，同时受压力和原始数据F=50KNH=210mm配合选H8/h8螺杆材料选45钢转矩的作用，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][3.141σπF d ⨯≥其中：螺杆许用应力SSσσ=][ 查阅资料得：45号钢屈服极限480SMPa σ=取安全系数4S =于是， 480[]1204SMPa S σσ=== 螺纹内径满足：12010502.531⨯⨯⨯≥πd =26.27 mm螺距57.6427.2641===d P mm参考梯形螺纹标准，取P=6mm h =3mmP=6mm进而确定螺纹的工作高度 32==P h mm螺纹大径84.321=+=P d d mm圆整后，取d=36mm 因此，301=-=P d d mm(4) 自锁验算： 当量摩擦角 2cosarctan'αμρ=由于螺杆和螺母的材料分别取45钢和锡青铜，因此取 0.10(0.08~0.10)μ=又因为矩形螺纹牙顶角 0α=o所以，0.10'arctan5.7110cos2ρ==od=36mm301=d mm332=d mm螺纹中径 33212=+=dd d mm 螺纹中径升角=ψarctan2d np π=arctan 336⨯π=o314.3 满足 ο1'-≤ρψ因此，满足自锁条件，自锁可靠。
(5) 螺杆结构：螺杆上端用于支撑托杯和在其中插装手柄，因此需加大直径，其结构见图1。
ψ=o314.3满足自锁条件图1手柄孔径kd 根据手柄直径pd决定，0.5kp dd ≈+（后面给出）。
为了便于切制螺纹，螺纹上端切有退刀槽，退刀槽的直径比1d 小0.5mm ，宽度为1.5P=1.5⨯6=9mm 。
所以，退刀槽尺寸为：5.299φ⨯ 螺杆下端切有倒角，以便于螺杆旋入螺母，倒角尺寸为2C 。
为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端安置了钢制挡圈，挡圈用螺钉固定在螺杆端部。
挡圈直径为 4150=+=d dmm 挡圈厚度 6~12mm 取8mmmmd o 41=挡圈厚度8mm挡圈2.螺母的设计与计算螺钉直径为925.0=d mm选取200068/-TGB4510⨯M开槽沉头螺钉。
（6)强度校核:螺杆工作时承受轴向压力F和转矩T的联合作用，根据第四强度理论求出其危险截面的当量应力,令其满足][)2.0(3)4(323122122σπτσσ≤+=+=dTdFv其中，2tan(')2dT Fψρ=⋅+)(04.131)711.5314.3tan(23350oomN⋅=+⨯⨯=所以，2223114()3()0.2vF Td dσπ=+=293262310302.004.1313103010504）（）（--⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯π=82.31(MPa)<[σ]=120MP因此，强度符合强度要求。
螺钉：4510⨯MMPav31.82=σ满足强度要求2.螺母的设计与计算：（1）材料：锡青铜 牌号：ZCuSn10Pb1（2）螺纹圈数： ][2p h d F Z π≥ 其中螺纹中径mmd332=，螺纹牙高度h=3mm ，螺纹牙表面许用压强][p 取25(18~25)MPa MPa 。
代入上式，得43.62533310503=⨯⨯⨯⨯≥πZ因此，取 Z=7考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数5.1'+=Z Z =8.5螺母高 mm5165.8''=⨯==P Z H（3）螺纹其它尺寸：见图2材料：锡青铜Z=73.螺杆稳定性计算图2mm173'==Ha6.57366.16.1=⨯=≥dD mm 取D=58mm4.75583.13.11=⨯=≥DD mm 取=1D76mm(4) 螺母与底座的配合：5.8'=Zmm51'=Ha=17mm螺母压入底座上的孔内，圆柱面配合采用8/7H n 。
螺母下端和底座孔上端均加工出倒角，倒角尺寸为2C 。
同时安置紧定螺钉防止螺母转动，紧定螺钉选用198571/-T GB308⨯M 的开槽锥端紧定螺钉。
3.螺杆稳定性计算：螺杆稳定性条件为 scrscS FF S ≥= 式中，scS 为螺杆稳定性计算安全因数；sS 为螺杆稳定性安全因数（4~5.2=sS）,crF 为螺杆的临界载荷。
先计算螺杆的长细比λil ⋅=μλ 其中，长度系数D=58mm=1D 76mm紧定螺钉308⨯M4.托杯的设计与计算2=μ螺杆最大受压长度mmdHHl5.2895.12'=++=螺杆危险截面惯性半径5.741==di所以，2.775.75.2892=⨯=λ对于85<λ淬火钢)(71.1544302.770002.0148040002.0148022212crKNdF=⨯⨯⨯+=⋅+=ππλ进而可得0942.35071.154sc===FFS cr由于螺杆稳定性安全因数sS=2.5~4，所以螺杆稳定性合格。
0942.3sc=S螺杆稳定性合4.托杯的设计与计算：（1）材料：选用Q235碳钢,模锻制造。
（2）托杯结构，见图3.取壁厚mm 10=δ托杯高（1.5~1.8d ）,所以托杯高=1.6d=57.6mm 取58mm 直径 mmd D 6.21366.06.02=⨯== 取m m222=Dmmd D 4.86364.24.23=⨯==取mm873=D格材料：Q235碳钢图 3为了使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯上表面制出切口和沟纹。
为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装置挡板，挡板尺寸3063φφ⨯⨯，螺钉选用/57832000525GB T M -⨯六角头全螺纹螺栓。
直径2D 的配合为11/11a H 。
当螺杆转动时，托杯和重物都不转动。
因此，在起重时，托杯底部与螺杆的接触面间有相对mm 10=δ托杯高58mmm m 222=D mm873=D5.手柄的设计与计算滑动。
为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面要限制接触面间的压力，取其许用压力为[]20(15~25)p MPa MPa=由此可确定托杯直径[]224)(4DPFD+≥π2322)20(10504+⨯⨯⨯=π=60.57(mm)取614=D mm5.手柄的设计与计算:(1) 材料：Q235碳钢(2) 手柄长度pL：扳动手柄的转矩pKL必须克服螺纹副的螺纹力矩1M和螺杆与托杯间的摩擦力矩2M，即21MMKLp+≥614=D mm则 ()K M M L p21+≥ 式中，K 为施加于手柄上的臂力(150~250)N ，为满足大多数人的使用，设计中取K 为200N 。
12tan()(2)M F d ψρ≈⋅+⋅’)711.5314.3(tan 23350oo+⨯⨯==131.04(m ⋅N )F D D M μ)(25.0422+= m 25.626006.0612225.0⋅=⨯⨯+⨯=N ）（式中，0.06(0.05~0.08)μ=。
所以，手柄计算长度满足K M M L p /)(21+≥=966.45mm考虑到螺杆头部尺寸及手握长度的影响，手柄实际长度为 1005.04w ++=D L L p =1096.95mm wL 不应超过千斤顶的最小高度，所以将手柄实际长度改为300mm ，另外加套筒，套筒长800mm 。
（3）手柄直径：材料：Q235碳钢m04.1311⋅=N Mm 25.622⋅=N M3)][1.0(bppKL d σ≥式中，b ][σ为材料的许用弯曲应力，对于Q235的手柄， MPa b120][=σ所以，[]mm KL d bP p25.25)1.0(3=≥σ取mmd p 5.25= 则螺杆上手柄孔径 mm d d pk265.0=+= （4）手柄结构：手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端应加上挡环，并用螺钉固定，其结构见图4。
图 4固定螺钉选用200068/-T GB 208⨯M 开槽沉头螺钉。
95.1096L =wmm d p 5.25= mm d k26=6.底座的设计与计算6.底座的设计与计算：（1）材料：HT100铸铁（2）尺寸设计：见图5，取壁厚mm10=δ，锥度按照5:1设计。
各部分尺寸为：材料：HT100图5m m23020210201=+=+=H Hm m 6465865=+=+=D Dm m 1105/230646=+=Dmm85.1931105.210504][423267=+⨯⨯⨯=+=πσπD F D p为方便取D 7=194mm 。
式中，p ][σ为底座下枕垫物的许用挤压应力。
以下枕铸铁 mm 10=δ垫物为木材考虑， MPap5.2][=σ。
因为18D D ≥所以，取mm 808=D7、千斤顶的效率：)(221T T FP+πη＝（一般η＜0.3）3.0247.025.6204.1312650<=+⨯⨯⨯=）（πη因此， 设计效率符合要求。
mmH 2301=mm645=Dmm1106=DD 7=194mm mm 808=D7.千斤顶的效率η=247.0效率符合要求。