机械设计大作业千斤顶
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。
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。
机械设计课程设计---螺旋千斤顶计算说明书
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 。
千斤顶大作业1
题目_____螺旋千斤顶______机械工程及自动化学院机械设计制造及其自动化专业年级班设计者指导教师完成日期年月日目录一、目的 (3)二、题目及方案 (3)三、受力简图 (3)四、计算内容 (4)五、参考文献 (7)附：1、装配简图2、螺旋传动设计源程序一． 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． 题目及方案1． 题目： 螺旋千斤顶 2． 设计方案：最大起重量F （KN ）最大起重高度H ’（mm ）手柄施加力Fp （N ）55230200三．受力简图：其中 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'HFFFpT 1T 轴力图扭矩图托杯Lp计算及说明： 四．计算内容1．选择螺杆和螺母的材料1) 螺杆选取40Cr2) 螺母选择ZcuAC9FeNi4Mn2(铸铝青铜) 2．螺杆的设计计算1) 选择螺杆的牙型 选用梯形螺纹2) 按强度计算螺杆的小径d1由螺杆的屈服极限785s MPA σ=，安全系数4S = 得螺杆的许用拉应力[]196.254sMPa σσ==，所以螺杆螺纹的小径[]31655101.25 1.2520.9196.2510Fd mm σ⨯≥=⨯≈⨯ 3) 定螺距P ，查出标准螺距P 及螺杆螺纹小径d1、中径d2、大径d 、螺母螺纹大径D由螺杆螺纹小径 1d =30mm ， 查表可得P=7mm ，2d =34.5mm ，d=38mm ，D=39mm4) 验算自锁性：Ψ≤Φv由牙型的牙侧角0152=∂=β，接合面的摩擦系数f=0.08，线数n=1求得螺杆螺纹升角结论：螺杆选取40C ，螺母选择ZcuAC9FeNi 4Mn2使用梯形螺纹120.9d mm≥P=7mm2d =34.5mmd=38mm，D=39mm0217arctanarctan 3.703.1434.5np d ψπ⨯==≈⨯⨯ 当量摩擦角0073.415cos 08.0arctan cos arctan ≈==βφf V 且ψ<V φ,满足自锁条件。
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。
机械设计课程设计螺旋千斤顶的设计
螺旋千斤顶的设计千斤顶一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄等零件所组成。
螺杆在固定螺母中旋转，旋转，并上下升降，并上下升降，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。
把托杯上的重物举起或放落。
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工艺决定的，必要时才进行强度验算。
设计的原始数据是：最大起重量F=30（kN kN）和最大提升高度）和最大提升高度H=170（mm mm）。
）。
计 算 及 说 明 结 果1、螺杆的设计与计算1.11.1、螺杆螺纹类型的选择、螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形、螺纹有矩形、梯形与锯齿形，梯形与锯齿形，梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。
常用的是梯形螺纹。
常用的是梯形螺纹。
梯形螺纹牙型梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30º=30º，梯形螺纹的内外螺纹以锥面，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/T5796.1GB/T5796.1——2005的规定。
根据螺旋千斤顶要较强的自锁性选择自锁性较好的梯形螺纹。
01.21.2、螺杆材料的选取、螺杆材料的选取螺杆材料常用Q235Q235、、Q275Q275、、40钢、钢、4545钢、钢、5555钢等。
螺杆承受重载，可初选螺杆的材料为45钢。
最后根据强度条件来验证确定最终材料。
1.31.3、确定螺杆基本尺寸、确定螺杆基本尺寸（1）螺杆公称直径d ：估计螺杆公称直径为30mm 左右，根据手册表3-7可知螺距p螺母为整体式、磨损后间隙不能调整可得φ根据为梯形螺纹h=0.5p由螺纹副材料为钢对青铜，滑动速度为低速，根据表6.5根据公式（根据公式（6.206.206.20）d2≥ =25.24mm，再根据手册的表）d2≥ =25.24mm，再根据手册的表3-7取标准公称直径d ，并检验螺距p 满足条件。
再根据手册的表3-8查的：（2）螺杆中径d2=d-2.5（3）螺杆小径d1=d-5.5 根据经验公式可知（4）手柄孔径d k 由手柄直径d p决定，决定，d d k ≥d p +0.5mm（5）螺纹退刀槽d4的直径比螺杆小径d1小约0.2~0.5mm（6）退刀槽宽度取1.5p（7）螺杆上支撑手柄的大径D13=1.8d（8）螺杆上支撑手柄的大径高度取1.5d（9）螺杆下端挡圈直径D=d+D=d+（（6~106~10））mm 再由设计手册的表5-3取标准件（1010）下端挡圈厚度）下端挡圈厚度H 由表5-3取标准件5mm（1111）螺杆下端与挡圈靠螺钉固定，螺钉孔直径为）螺杆下端与挡圈靠螺钉固定，螺钉孔直径为0.25d（1212）螺杆总长度为）螺杆总长度为H1+H1+H ¢ （1313）螺杆上所有倒角根据手册表）螺杆上所有倒角根据手册表1-28可知（1414）螺杆上超过支撑手柄大径的高度可取比托杯下端厚度厚）螺杆上超过支撑手柄大径的高度可取比托杯下端厚度厚3~4mm1.41.4、自锁验算、自锁验算（1）根据表6.76.7，螺纹副材料为钢对青铜（定期润滑）可知螺，螺纹副材料为钢对青铜（定期润滑）可知螺纹副的当量摩擦系数m v（2）根据当量摩擦角定义可知r v =arctan m v（3）根据自锁条件y ≤r v ，且螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°，可得中径升角1.51.5、螺杆强度计算、螺杆强度计算（1）根据公式）根据公式（2）由手册表2-7知螺杆材料45钢的屈服强度δs（3）由表6.6可知螺杆许用应力可知螺杆许用应力[[δ]=δs /4（4）根据第四强度理论参考公式（6.236.23））可知螺杆受的应力δ= ,满足强度δ<[δ]。
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》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。
哈工大机械设计大作业2——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，用手鞭策手柄即可升起重物。
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〕布局与功能螺旋起重器布局示意图如右图所示。
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，当动弹手柄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、 设计标题问题设计起重量F = 50 000 Ｎ，最大起重高度Ｈ=150 mm 的螺旋起重器〔千斤顶〕。
四、 标题问题解答螺杆、螺母材料螺杆采用45钢调质，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ψ=1.2~1.5，取ψ=2。
则代入数据，得8.02≥d ][ ψp F ⨯=8.0√50 0002×25 =25.3 mm 式中：F ──螺杆所受轴向载荷， N ；2d ──螺纹中径，mm ；[ p ]─—螺旋副材料的许用压力，MPa 。
查参考文献[4]表 11.5 取公称直径d =32 mm,螺距P =3 mm,中径2d mm, 小径d 3〔d 1〕=28. 5 mm,内螺纹大径D 4 mm 。
3. 螺杆强度校核螺杆危险截面的强度条件为：σe =√(4F πd12)2+3(16T1πd13)2 ≤ [σe ]式中：F ──螺杆所受轴向载荷，F =50 000 N ；d 3〔d 1〕──螺纹小径，mm d 3〔d 1〕=28. 5 mm ；T 1──螺纹副摩擦力矩，T 1=F tan (φ+ρ’ )2d 2, ψ为螺纹升角，ψ=arctan npπ2d =arctan 1×3π×30.5=42°；[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 ’~,取f ’= 0.09，螺纹副当量摩擦角ρ’ = arctan f ’ = = °。
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机械设计大作业螺旋千斤顶
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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(
2
3
1
1221σπσ≤+=d T d F ca 2
223
4223/75][/0.60)25
2.010258.9(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 mm
2
/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 h
p d F
z ][2π≥ 由[1]P120表6.5，查取2/15][mm N P =(滑动速度<2.4m/min)
10.63
152910253
=⨯⨯⨯⨯≥
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。
故需重新确定螺母高度（增加高度）。
取2.3=φ，则mm H 8.92292.3"=⨯=，取mm H 93"=。
紧定螺钉直径取为mm 10。
2.校核螺母螺牙强度
由于螺母材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺牙的强度。
（1）剪切强度（[1]P120表6.21）
223
1/40][/145
.6804.3231025mm N mm N z Dt F =≤=⨯⨯⨯⨯==τππτ
故满足要求。
（2）弯曲强度（[1]P120表6.22）
b b z
Dt Fh ][321σπσ≤=
式中：h=3mm 查[1]P121表6.6
8'=z
mm H 48'=
mm H 93"=
2/40][mm N =τ
][/142ττ<=mm N 满
足剪切强度要求。
2/55~45mm N b =σ
b
b mm N ][/08.232σσ<=满足弯曲强度要求。
2/55~45mm N b =σ
b b mm N ][/08.235
.6804.3333
1025322
3σπσ<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯= 故满足要求。
3.螺母其它结构尺寸（见图3） 螺母外径
()()()()mm
D D D mm D D 8.72~6.67524.13.14.13.1mm
524.59~8.52338.16.18.16.1'1''=⨯-=-===⨯-=-=取
取mm D 1001= 螺母凸缘厚度
mm
a h mm
H a 382/)(163
483''=-===
取mm a 22=，结果见图3
3.螺母外径和凸缘的计算及螺母悬置部分拉—扭组合校核（结构见图3.1.3）。
）
核螺杆稳定性用，校用母耐磨性和螺牙强度时只起支撑作用。
校核螺载，这一段螺母的螺牙不承螺母实际长度（注：螺母旋合长度"'
'""'.454693,93,48H H mm H H mm H mm H =-=-==
mm
D mm
D 70521'==
mm a 17=
图3 螺母简图
[]δ
()
[]()()()()()()
[]()[]故安全可用
，托盘材料则取直径取直径,235187.114265710254
23242321222157,58564260424
22
2
2325245'54242
5
24p p Q mm N p mm
N D D F p mm
D mm d D mm
D mm D D p D D F
p <==-⨯⨯=-==-=-+=-+==-=--=--=≤-=πππ
（2）托杯口外径
()()mm D mm d D 108,110~6.105365.2~4.25.2~4.233==⨯==取
(四)手柄的设计计算
1.选材：手柄的材料选取Q235
2.手柄长度p L
1）作用于手柄上的力矩21T T KL T p +==，从而可得 K
T T L p 2
1+=
2）K 为搬动手柄的臂力，其取值为K=150~250N ，取K=200N 3）螺纹力矩
()()
mm
N d Ftg T v ⋅⨯=⨯
+⨯⨯=+=43211025.9229
55.1077.3tan 10252οοϕψ
3)摩擦力矩
()()m
r F T mm
N F D D T μμ=⋅⨯=⨯⨯⨯+=+=
243542105.3102507.023574
141
[]mm
D p p mm N p mm D mm D mm D 78,7.1123576332544=<====故安全。
K=200N
mm N T ⋅⨯=511025.9
mm N T ⋅⨯=42105.3
()()()()()⎪⎩⎪⎨⎧==⋅+=--跑和或旧轴端为常数非跑和或新轴端C C p D D C p D D D D m r ,4
131542
5243
5
34ρ （托杯与螺杆端面）
4）手柄长度
mm K T T L p 5.637200
10351025.94
421=⨯+⨯=+=
取mm L p 600= 5）手柄实际长度
()()mm D L L p 780~680150~502
60
600150~5022=++=++
= 手柄长度一般不大于千斤顶最大高度，取L=600mm ，工作时加套筒。
2.手柄直径p d 按弯曲强度设计
[][]3
31.01.0b
p
p b p
p b KL d d
KL σσσ≥≤=
则
对于Q235的手柄，2/120][mm N b =σ
mm d p 5.21120
1.0600
2003
=⨯⨯≥
取mm d p 22=
手柄其他结构尺寸，依照图3.1.6中的公式计算。
（五）底座设计
底座材料选用铸铁HT150，铸铁壁厚mm 8=δ，将底座外形制成1:5的锥度，其主要尺寸如下： H=200mm(任务书)
mm L p 600=
L=400mm
mm d p 22=
高度mm H H H 281~267)18~14(93160)18~14('
'1=++=++= 取mm H 2671=
直径mm D D 62~57)10~5(65)10~5('
6=+=+=
取mm D 606= 直径mm a H H D D 2.1125
17
93267745'167=+-+=+-+
= 取mm D 1127= 按挤压强度计算直径8D
278][4D F
D p
+≥
σπ
取2/25.2][mm N p =σ（千斤顶下面是混凝土或木材）
mm
D 4.16311225
.21025423
8=+⨯⨯⨯≥π 取mm D 1658=
（六）千斤顶的效率计算
mm H 160=
mm H 1601=
mm D 606=
mm D 1127=
mm D 1658=。