螺旋千斤顶计算说明书1
螺旋千斤顶说明书
T2——托杯与轴端支承面的摩擦力矩，
T2= (D12+D11)fF/4。
=271513.7957N·mm
T2= (D12+D11)fF/4=116875N·mm
手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长度还应加上 +（50～150）mm。手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。
公称直径d=42mm， 螺距P=10mm， 螺杆小径d1=d-11=31mm， 螺母大径D=d+1=43mm。
螺杆中径d2=d-5=37 ， 螺母小径D1=d-10=32mm，螺母中径D2=d2=37mm。
螺母高度H=Φd2=2.5 =92.5mm，旋合圈数u= 。
计算结果：
螺杆尺寸：d=42mm p=10mm d1=31mm d2=37mm。
螺旋千斤顶设计说明书
一、
二、
起重量：50KN
起重高度：210mm
四、
1
1.1
螺纹有矩（方）形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。
梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=300，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GB5796.1—86的规定。
所以选择梯形螺纹。
1.2
常用Q235、Q275、40、45、55等。
5
底座材料常用铸铁（HT150及HT200）（图1―7），铸件的壁厚δ不应小于8～12mm，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：
（ 为底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取 ）
计算：
=
六、
[1] 机械设计 （第八版） 高等教育出版社
螺旋千斤顶课程设计计算书
螺旋千斤顶设计计算说明书院系专业年级设计者学号指导教师成绩2011年12月1日螺旋千斤顶设计任务书学生姓名专业年级机械设计制造及其自动化设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F =120kN；2、最大升距H =160 mm。
设计工作量：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；编写设计计算说明书一份。
目录1螺杆的设计与计算 (4)螺杆螺纹类型的选择 (4)选取螺杆材料 (4)确定螺杆直径 (4)自锁验算 (4)螺杆强度计算 (6)稳定性计算 (6)计算柔度 (7)计算稳定性 (7)2螺母设计与计算 (8)选取螺母材料 (8)确定螺母高度H'及螺纹工作圈数U (8)求螺母高度H' (8)螺纹工作圈数U (8)螺母实际高度H' (8)校核螺纹牙强度 (8)结构要求 (9)3托杯的设计与计算 (10)4 手柄设计与计算 (11)手柄材料 (11)手柄直径DP (12)结构 (12)5 底座设计 (13)螺旋千斤顶设计计算及说明结果1螺杆的设计与计算螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形，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。
故选梯形螺纹，它的基本牙形按GB/—2005的规定。
选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。
确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2。
求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距p及其它尺寸。
d2≥[]p h Fpπφ根据国家规定φ=~，取φ=（梯形螺纹）；h=；查教材表5-12，[p]取20Mpa，又由于φ=<,则[P]可提高20%，所以[P]=(1+20%)×20=24MPa。
故，d2≥[]p h Fpπφ=查机械设计手册，d取46mm则p=8mm，d1=37mmd2=42mm自锁验算选梯形螺纹选45钢d=46mmp=8mmd1=37mm d2=42mmψ=°ρv=°自锁条件是ψ≤ρv，式中：ψ为螺纹中径处升角；ρv为当量摩擦角（当量摩擦角ρv=arctanμv，但为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。
螺旋千斤顶设计计算说明书
螺旋千斤顶设计计算说明书一、 设计条件：1、最大起重量 Fmax=30 kN2、最大起升距离 hmax=180 mm二、 螺纹的设计与计算1. 选择螺纹类型梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺性好，牙根强度高，对中性好，所以选择梯形螺纹，其牙形为等腰梯形，牙型角α=30° 2. 选取螺杆和螺母材料螺杆材料选择常用的45号钢，查询可知σs =355 MPa ，σb = 600 MPa ；螺母选择青铜（ZCuAl10Fe3），查询可知σs =180 MPa ，σb = 490 MPa ；查询可知滑动螺旋副钢-青铜的许用压力[p]=15 MPa 。
3. 确定螺杆直径由耐磨性条件，螺杆中径d 2≥0.8√Fφ[p]由于螺母为整体结构，且磨损后不能调整，选取φ =2.0，又F=Fmax=30 kN 代入数据可得d 2≥0.8√300002.0×15=25.3 mm按GB/T 5796.2-2005选取公称直径d=28mm 的螺纹，螺距P=5mm ，线数n=1，螺旋副的摩擦系数f=0.09，螺旋角β=15°，查询可知其中径d 2=25.5mm ，满足要求。
4. 自锁性校核螺旋升角γ=arctan nP πd 2=3.57°；当量摩擦角ρv =arctan fcosβ=5.32°故ρv >γ，满足自锁性条件。
5. 螺杆强度校核螺杆所受扭矩T =Fd 22tan (γ+ρv )=59.8 N ∙m螺杆危险截面上既受拉压应力又受扭转切应力，应用第四强度理论，有：σca=√σ+3τ=√(4Fπd12)2+3(T0.2d13)<[σ]查询可知，螺纹小径d1=22.5 mm,代入数据可得σca=75.5 MPa;查询可知，取安全系数S=4，许用应力[σ]=σs4=3554=89 MPa;故σca<[σ],满足强度要求。
6.稳定性计算螺杆柔度λ=4μld1,其中长度系数μ=2，根据经验公式有效长度取l=hmax+1.5d+H2=247 mm，则λ=4×2×24722.5=87.8>80查表可知螺杆临界载荷F cr=π2EI a(μl)2 ,其中惯性半径I a=πd1264,查询可知45号钢E=210GPa，代入数据可得F cr=243.4 kN由稳定性校核公式：S C=F crF≥[S]取[S]=2.5-4,则S C=243.430=8.11>[S],满足稳定性要求。
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题目：螺旋千斤顶起重量Q=25KN起重咼度H=200mm手柄操作力P=250N作业任务：1.设计计算说明书一份2.设计装配图一张（1:1）班级 _____________学号___________姓名____________________完成日期—2011年11月19日指导教师评分设计任务与设计说明1、螺旋副的设计计算1.1、耐磨性的计算1.2、自锁性校核2、螺杆的设计计算2.1、螺杆强度计算2.2、螺杆稳定性计算3、螺旋副的计算3.1、螺杆的计算3.2、螺母的计算4、拖杯设计计算5、底座设计计算6、手柄设计计算6.1手柄长度设计计算6.2手柄直径设计计算7、螺旋千斤顶的效率计算设计任务与设计说明设计任务书:设计一螺旋千斤顶，该千斤顶要求最大起重重量为25kN，最大起重高度为250mm，手柄操作力矩为200 N，且要求工作安全可靠，成本不得过高。
设计简单说明：该千斤顶采用螺旋传动的工作方式，最大起重高度为250mm，手柄操作力200 N，工作稳定可靠，满足自锁条件，使用安全，选材合理、加工方便、生产成本较低。
形角（梯形螺纹牙形角-=15 ）0由以上计算可得• =3.57 二=5.32 '以上结果满足：r '■ v且'-\ ■ - 1 .75 '满足自锁条件。
螺杆不仅受到轴向压力，还要受到螺纹副摩擦产生的摩擦扭矩，故其强度校核如下：式中Q为最大工作载荷；A为螺杆危险截面面积（A=—di ），T为螺杆所受转矩；对于起重，4T i =Q di2 tan \ ■ - ；W T为螺杆螺纹段的抗扭剖3面模量，W T=：6二A*；^.1为螺杆材料的许用16 4拉应力，通常 3 ~ 5，对于所选材料45号钢■■■ s= 355 MP a。
由以上计算可得；「ca=91 .38 卜丨- 71 ~ 118 .35 MP a临界载荷Q c的计算：该螺杆结构简图如图1所示计算得：一 3.57'■■■ v = 5.32 ' 满足自锁条件2、螺杆的设计计算2.1螺杆强度计算J' 2 <b]二ca=91 .38MP a螺杆强度达标2.2螺杆稳定性计算在螺母结构图中D 4 =：1.3 ~ 1.4 D 3图1D =33 （内螺纹大径）计算内容计算及说明计算结果在螺杆的结构简图中H ' =51 H =250 D =28P =5丨二 H ' • H 1 .4 ~ 1 .6 d 此处取丨二 295 临界载荷Q c 的计算 柔度 小（将螺旋千斤顶简化为悬臂梁后 i取- 2）计算得 ’s =111 .61 _100为大柔度杆大柔度杆的临界载荷公式为计算得 Q c = 73 .853 kN二 2El屮2Q c =73 .853 kN3、螺母的计 稳定性条件S sc 二Qc _ S s （—般取S s = 2.5〜4）Q计算得S sc =2.95 - S s （满足计算要求）螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，故只需校核螺母 螺纹牙的强度，螺母结构如图2所示。
螺旋千斤顶设计说明
螺旋千斤顶设计计算说明书院系专业年级设计者指导教师成绩2016年11月目录1设计任务书 (3)1。
1 设计题目:设计螺旋千斤顶（参考下图a） (3)1.2 原始数据 (3)1.3 设计工作量 (3)1.3.1 绘制出总装配图一张 (3)1。
3.2 编写设计计算说明书一份 (3)2计算内容和设计步骤......................................... 错误!未定义书签。
2.1螺杆的设计与计算 (4)2.1。
1 螺杆螺纹类型的选择 (4)2.1.2选取螺杆材料 (4)2.1.3确定螺杆直径 (4)2。
1.4自锁验算 (4)2。
1.5结构设计 (5)2.1。
6螺杆强度计算 (7)2.1。
7稳定性计算 (8)2。
2螺母设计计算 (9)2.2.1选取螺母材料 (9)2.2。
2确定螺母高度及工作圈数 (9)2.2。
3校核螺纹牙强度 (9)2.2。
4螺母与底座孔配合 (7)2.3托环的设计与计算 (7)2。
3。
1托杯材料的选择 (7)2。
3.2结构设计 (11)2.3.3接触面强度校核 (8)2.4手柄的设计计算 (8)2。
4。
1手柄材料的选择 (8)2。
4。
2计算手柄长度 (8)2.4。
3手柄直径的确定 (9)2。
4。
4结构 (9)2。
5底座设计............................................ 错误!未定义书签。
2.5.1选择底座材料 (9)2.5.2结构设计 (9)2。
5.3底座设计计算 (9)3.关于螺旋千斤顶结构设计等的补充说明 (17)参考文献: (17)2.1螺杆的设计与计算2。
1.1 螺杆螺纹类型的选择选择梯形螺纹，牙型角α=30˚，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙型按GB/T5796。
1—2005的规定.2。
1。
2选取螺杆材料螺杆材料的选择螺杆材料常用的有Q235、Q275、40、45、55钢，由于是承受轻载荷，选择45钢，查手册表2-7得;查表5-13取安全系数S=4，则；螺母材料选用ZCuA19Mn2，查表确定需用压强[P］=15MPa。
螺旋千斤顶设计说明书
Q A T 2 ) 80.8MPa ; WT
所以，螺杆符合强度条件. 8. 螺杆稳定性校核
对于长径比大的受压螺杆， 当轴向压力 F 大于某一 临界值时， 螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。 根据表【5-14】得螺杆的长度系数 2 ； 螺杆的头部长度 h1 2d1 41mm； 所以螺杆的校核长度 l L h1 螺杆危险截面的惯性矩 I
螺纹选择梯形螺 纹 牙型角 30 ， 牙
2.耐磨性计算
据表【5-1】以及螺旋千斤顶的传动特点，选择最 侧角 常用的传动螺纹即梯形螺纹。牙型角 30 ，牙侧角
2 15 。
2
15
螺纹参数： 称 直 径
根据表【5-12】钢-青铜，选取 2 ，许用压力 公
p p ；
螺母台肩的挤压
挤压应力 二．其他辅助部分 设计 1.托杯底部和螺杆 头部之间的压强校 核
p
4Q 2 ( D32 D2 )
强度校核通过
；
14.4MPa p 1.8 140 252MPa
所以，符合挤压强度条件。
当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。因此 在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为 了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验 p p ； 算接触面间的压力强度。 托杯底部环面的外径 D 1.7d 44mm ； 托杯底部环面的内径 D1 0.7d 18mm； 托杯底部和螺杆头部之间的压强:
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学院： 班级： 姓名： 学号：
已知数据：最大载荷 Q=17kN，最大升距 L=240mm 设计内容 一．螺旋副的设计 计算及说明 结果
螺旋千斤顶说明书
螺旋千斤顶设计说明书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 、最大起升高度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： []σπF 2.5d 1≥式中螺杆的屈服极限σs =353MPa ，由于45钢是塑性材料，取安全因数n=4，得许用压应力[]σ=88.25MPa ，取整数[]σ=88MPa 。
将上述数据带入得螺杆的直径为d 1≥0.03067m ，取d 1=31mm 。
根据经验公式P=d 1/4，取P=8mm 。
参考梯形螺纹标准，螺纹牙型高2P h ＝，得h=4mm 。
故螺杆直径d=d 1+P=31mm+8mm=39mm,d 1=d-P=(39-8)mm=31mm 。
（4）自锁验算在考虑众多因素后，实际应满足的自锁条件为：︒-≤1'ρψ式中ψ为螺纹中径处升角；'ρ为当量摩擦角；由tan ψ=np/(πd 2) 其中n=1，p=8mm ，d 2=2×d 1+ℎ2 =(2x31+8)/2=35mm得tan ψ=0.07276, ψ=4.162°当量摩擦角ρ′=tan −1μcos α2 ，在有润滑油情况下μ=0.1， 30=α， ∴ρ′=tan −1μcos α2=tan −10.1cos 15°=5.91°所以，4.162°<5.91°—1°=4.91°验证结束，达到自锁条件。
（5）结构手柄孔径d k 根据手柄直径d p 决定，d k ≈d p +0.5mm根据后面手柄部分的计算得到d p =23mm ，所以d k =23.5mm 。
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3 螺杆与螺母
图 1：螺母
图 2：螺杆与托杯连接处
-1-
螺杆是螺旋千斤顶最主要的零件， 既要保证工作的安全又要保证不浪费材料 以便减轻重量。而螺杆与螺母的配合是实现千斤顶作用的最基本保障。
3.1 材料与牙型选择
在材料选择上，螺杆采用了 45#，螺母选用青铜，这样的配合既能保证工作 时所需的强度，又有较小的摩擦系数和耐磨的作用。为了保证有足够的强度，而 且制造方便，我们采用梯形螺纹，且为单线螺纹。 对于 45#， 查表可知： σ s = 350 MPa； σ p = 280 MPa； a = 461 MPa；
-2-
螺纹升角ψ ：ψ = arctg
np 1× 5 = arctg = 3.57° πd 2 π × 25.5
取此时梯形螺纹的当量摩擦系数为 fv=0.1，则摩擦当量角 ρ v ：
ρ v = arctgf v = arctg 0.1 = 5.71°mm
故可得螺纹阻力矩为 T1： T1= Ftan(ψ + ρ v )
b = 2.568 MPa。
对于青铜，查表可知：人力传动时，钢对青铜的[p]=18~25MPa，取最小值 [p]=18MPa；许用弯曲应力 [σ b ] = 50 MPa ；许用剪切应力 [τ ] = 35MPa 。
3.2 按螺杆耐磨性初选螺纹规格
螺母材料为青铜，螺杆的材料为 45#，在相对运动过程中，螺母承受的许用 应力较小，应优先满足螺母的耐磨性，我们选取螺距 P=5mm 的梯形螺纹，则查 表可得，梯形螺纹 ϕ = 0.5 ， ψ = 1.2 ，所以可以根据耐磨性要求选择合理的 螺纹中径 d2:
3 3 D1 − d0 1 = 36510 N • mm T2= µF 2 2 3 D1 − d 0
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螺旋千斤顶设计任务书学生姓名王辉专业年级2007级机械设计制造及其自动化设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F = 55 kN；2、最大升距H =220 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：2009年月日一、作业目的1. 熟悉螺旋千斤顶的工作原理，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，强度计算和刚度计算，制造工艺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 （kN ）和最大提升高度H （mm ）。
螺旋千斤顶的设计步骤如下：计 算 及 说 明结 果 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，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，工艺性好，牙根强度高，对中性好，所以选择梯形螺纹，基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。
1.2 选取螺杆材料螺杆材料选择45号钢，σs = 355MPa ，根据主教材表2.8，选安全系数S=4，则[]MPa S s 884355≈==σσ。
1.3 确定螺杆直径 按耐磨性条件确定螺杆中径d 2。
][8.02p F d ϕ≥ 因选用梯形螺纹且螺母兼作支承，故取5.2=ϕ。
代入数据，得 mm d 64.30155.2550008.02=⨯≥ 根据螺杆中径mm d 64.302=,按照GB/T 5796.2-2005标准，选取螺杆的公称直径mm d 44=，螺距mm t 7=，线数1=n ，螺旋副的摩擦系数09.0=f 。
螺旋千斤顶计算说明书1
4．手柄设计与计算
4. 1 手柄材料
手柄材料选用 Q235。
4. 2 手柄长度 Lp
板动手柄的力矩：K·Lp=T1+T2 则
Lp
T1
T2 K
图4
式中：K——加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为 150～250N，
工作时间较长时为 100～150N。取 K=150N T1——螺旋副间的摩擦阻力矩，由 1.6 的
2
ca
1 A
F
2
3
4T d1
其中，F=35kN，
A
是螺杆危险截面的面积，
A
4
d12
，mm2
d1 为外螺纹小径，d1=25mm
因此σ ca=84.77MPa
查机械设计课程设计手册的 45 号钢的屈服强度σ s=355MPa，根据机械
设计表 5-13 得，许用应力[σ s]= σ s/4=88.75
1
arctan nP arctan 1 6 3.76790
d 2
29
f
0.09
V
arctan cos
arctan
5.323 1
cos15
所以满足自锁条件。
1.5 结构，如图 1
螺杆上端用于支承托杯 10 并在其中插装手柄 7，因此需要加大直径。 手柄孔径 dk 的大小根据手柄直径 dp 决定，dk≥dp 十 0.5mm。为了便于切 制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径 d4 应比螺杆小径 d1 约小 0.2~0.5mm。退刀槽的宽度可取为 1.5t。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端 应有倒角或制成稍小于 d1 的圆柱体。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出， 在 螺 杆 下 端 必 须 安 置 钢 制 挡 圈 (GB/T891-1986) ， 挡 圈 用 连 接 螺 钉 (GB/T68-2000)固定在螺杆端部。
螺旋千斤顶设计说明书
螺旋千斤顶设计说明书题目：螺旋千斤顶学生姓名：高峰学号：090401109学院：机电工程学院班级：A09机械（1）班指导教师: 章海目录一、设计要求 (3)二、结构设计 (3)2.1 结构说明 (3)2.2 分析说明 (4)三、螺杆的设计计算 (4)3.1 螺杆螺纹类型的选择 (4)3.2 螺杆材料的选取 (5)3.3 确定螺杆直径 (5)3.4 自锁验算 (6)3.5 螺杆强度计算 (6)3.6 稳定性计算 (7)四、螺母的设计计算 (7)4.1 选取螺母材料 (7)4.2 确定螺母高度H 及螺纹工作圈数u (8)4.3 校核螺纹牙强度 (8)4.4 螺母规格选择 (10)五、底座的设计计算 (10)六、手柄的设计计算 (11)6.1 手柄材料 (11)6.2 手柄长度pL (11)d (11)6.3 手柄直径p七、托杯的设计计算 (12)参考文献 (13)附件1—装配图 (14)设计任务书一、设计要求设计一螺旋千斤顶，已知起重重量40kN，起重高度200mm，并附画3#装配图一张，设计说明书一份。
二、结构设计2.1 结构说明千斤顶一般由托杯1、手柄3、螺母5、螺杆7、底座 8、等零件所组成（如图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。
图1-1 结构图螺旋千斤顶是由人力通过螺旋副传动，螺杆或螺母套筒作为顶举件，靠螺纹自锁作用支持重物，构造简单，但传动效率低，返程慢。
结构简图（如图1-2）图1-2 结构简图2.2 分析说明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40KN和最大提升高度200mm。
三、螺杆的设计计算3.1 螺杆螺纹类型的选择传动螺纹类型有三大类：矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。
螺旋千斤顶的螺纹传动属于传力螺旋，千斤顶主要是承受很大的轴向力，而且要求传动效率高和良好的自锁能力，。
螺旋千斤顶设计计算说明书
螺旋千斤顶设计计算说明书精04 张为昭 2010010591目录一、基本结构和使用方法------------------------------------------3二、设计要求----------------------------------------------------3三、基本材料选择和尺寸计算--------------------------------------3（一）螺纹材料和尺寸----------------------------------------3（二）手柄材料和尺寸----------------------------------------8（三）底座尺寸----------------------------------------------9四、主要部件基本尺寸及材料--------------------------------------9五、创新性设计--------------------------------------------------9 一、基本结构及使用方法要求设计的螺旋千斤顶主要包括螺纹举升结构、手柄、外壳体、和托举部件几个部分，其基本结构如下图所示：调整千斤顶托举部件到被托举重物合适的托举作用点，然后插入并双手或单手转动手柄，即可将重物举起。
二、设计要求（1）最大起重量：max 25F kN=；（2）最大升距：max 200h mm=；（3）可以自锁；（4）千斤顶工作时，下支承面为木材，其许用挤压应力：[]3p MPaσ=；（5）操作时，人手最大可以提供的操作约为：200N。
三、基本部件材料选择及尺寸计算（一）螺纹材料和尺寸考虑到螺旋千斤顶螺纹的传力特性选择的螺纹类型为梯形螺纹。
（1）材料选择A千斤顶螺杆的工作场合是：经常运动，受力不太大，转速较低，故材料选用不热处理的45号钢。
千斤顶螺母的工作场合是：低速、手动、不重要，故材料选用耐磨铸铁HT 200。
螺旋千斤顶设计
机械设计课程设计说明书题目：螺旋千斤顶设计说明书设计任务：1、作出结构原理、结构简图2、进行受力分析以及必要的尺寸设计计算3、绘制系统装配图，画3#装配图一张4、编写设计说明书指导老师：胡晓珍班级： A06机械1班姓名：未印学号： 060104203时间： 08.10.10～08.10.24目录1、设计题目 (2)2、螺旋千斤顶总功能 (2)3、设计任务与要求 (2)1.1 任务 (2)1.2 要求 (2)4、螺旋千斤顶的工作原理与结构原理图 (2)5、螺旋千斤顶结构尺寸设计 (3)5.1 螺杆的设计 (3)5.1.1 材料选择 (3)5.1.2 螺杆结构设计及计算 (4)5.2 螺母的设计 (7)5.2.1 材料选择 (7)5.2.2结构尺寸设计及计算 (7)5.3 底座的设计 (8)5.3.1材料选择 (8)5.3.2 底座结构尺寸设计及计算 (8)5.4 手柄的设计 (9)5.4.1 材料选择 (9)5.5 托杯的设计 (10)5.5.1 材料选择 (10)5.5.2 结构尺寸设计及计算 (11)参考文献 (11)1、设计题目螺旋千斤顶设计2、螺旋千斤顶总功能按螺旋传动原理，利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动。
将回转运动转变为直线运动，并传递运动和动力。
从而实现将一定重量的物体提升一定的高度的功能。
3、设计任务与要求1.1 任务1、千斤顶最大起重量为40KN2、工作行程L=200mm ，单臂操作3、作出结构原理、结构简图4、绘制系统装配图，画3#装配图一张5、编写设计说明书1.2 要求1、设计螺杆要求校核耐磨性、自锁性；校核螺纹工作圈数、螺杆强度和稳定性2、设计螺母要求校核螺母螺纹牙强度3、底座和托杯要求满足一定的强度4、机构应具有良好的传力性能5、绘制系统装配图，画3#装配图一张4、螺旋千斤顶的工作原理与结构原理图螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，它主要是用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。
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。
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 。
螺旋千斤顶设计说明书
机械设计课程《螺旋千斤顶》设计说明书专业学生姓名学号年月日螺旋千斤顶作业任务书一、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目录一、目的 (1)二、题目与设计方案 (1)三、装配简图 (1)四、计算及说明 (1)五、参考文献 (11)一、目的1.熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计计算方法；2.学会运用所学过的知识，解决实际设计中遇到的问题，培养独立工作能力，初步学会综运用所学知识解决材料选择、强度和刚度计算、制造与装配工艺等问题；3.熟悉有关设计资料，学会查阅手册何用国家标准。
二、题目与设计方案题目：螺旋千斤顶方案编号8最大起重量F（kN）55最大起升高度H（mm）220三、装配简图托杯手柄螺母螺杆底座图1四、计算及说明计算及说明结果，即满足自锁条件。
结构螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄，因此需要加大直图2手柄孔径kd根据手柄直径p d确定，0.530.5k pd d mm≈+=。
为了便于切制螺纹，螺杆上应有退刀槽，退刀槽的直径应比1d小约0.2~0.5mm，取退刀槽直径10.331.7td d mm mm=-=。
退刀槽的宽度取为1.5812mm mm⨯=。
为了便于螺杆旋入螺母，螺杆端部应有倒角或制出稍小于1d的圆柱形凸台。
为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆的下端必须安置螺钉紧固轴端挡圈(GB/T 891—1986)，挡圈用螺钉固定在螺杆端部，尺寸见下图。
使用B型挡圈GB/T 891B50，公称直径D=50mm，H=5mm，6.6d mm=，113D mm=。
挡圈底部用紧固螺钉螺钉（GB 819）M6×30固定在螺杆端部。
6）螺杆的强度校核螺杆强度校核条件：2223114()3()[]0.2tVMFd dσσπ=+≤其中，Vσ为当量应力，tM为螺杆所受转矩。
223tan(')22361055tan(4.0461 6.8428)190.452td dM F FmkN Nmψρ-==+⨯=⨯+⨯=手柄孔径30.5kd mm=退刀槽直径31.7mm宽度12mm螺母其它尺寸见图3。
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1 螺杆的设计与计算螺杆螺纹类型的选择传动螺纹中有矩形螺纹，梯形螺纹以及锯齿形螺纹，由于矩形螺纹没有标准化，锯齿形螺纹只用于单向受力的螺纹连接或螺纹传动中，因此，选择梯形螺纹。
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。
选择螺杆材料由于螺旋千斤顶受力不大，转速较低，因此可以选择使用45号钢。
确定螺杆直径螺旋千斤顶滑动螺旋传动时，其失效形式只要是螺纹磨损，因此滑动螺旋的主要尺寸通常根据耐磨条件确定。
螺杆的中径为d2。
设计公式是：][8.02P Fd φ≥}其中F 为螺杆所受的轴向力，F=35kNΦ=H/d2，H 为螺母高度。
螺旋千斤顶是整体式螺母，由于磨损后不能调整间隙，为了使受力分布均匀，螺纹工作圈数不宜太多，故取Φ=~，此处取Φ=.[p]为材料的许用压力，螺母一般选择青铜，查得在低速滑动螺旋是钢—青铜，[p]=18~25MPa ，此处选择[p]=20MPa 。
代入公式得：mm m p F d 94.2410208.110358.0][8.0632=⨯⨯⨯=≥φ查机械设计课程设计手册，选择梯形螺纹的公称直径为d=32mm 螺距 t=P=6 此时：中径d2=(32-3)mm=29mm ≥24.94mm 。
小径d1=(32-7)mm=25mm螺母的高度H =φd2=×29=52.2mm<自锁验算自锁条件是≤v 式中：为螺纹中径处升角；Vϕ为当量摩擦角为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。
查表得钢—青铜结合下，摩擦系数ƒ=公称直径d=32mm螺距 t=P=6中径d2=29mm小径d1=25mm 螺母的高度H = 52.2mm#摩擦系数： ƒ=螺纹中径处升角： =º当量摩擦角：V ϕ=º刀槽的宽度可取为。
为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体。
为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986)，挡圈用连接螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。
图1连接螺钉公称直径为：=8mm】选用开槽沉头螺钉：M8×16螺杆强度计算螺杆工作时所受的扭矩为：()2tan 2d F T V ⋅+=ϕψ= N •mm 其中为螺纹中径处升角，V ϕ为当量摩擦角。
212431⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=d T F A caσ其中，F=35kN ， ;A 是螺杆危险截面的面积，214d A π=，mm 2d1为外螺纹小径，d1=25mm 因此σca=查机械设计课程设计手册的45号钢的屈服强度σs=355MPa ，根据机械设计表5-13得，许用应力[σs]= σs/4=因此σca<[σs]，满足强度要求。
稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，因此，在正常情况下，螺杆承受的轴向力F 必须小于临界载荷F cr ：4~5.2≥FF crF cr 为螺杆临界载荷。
其大小与柔度λs 有关，λs = l /i为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，查机械设计表5-14得，由于螺杆是一端固定，一端自由，因此 ：=2；;l 为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l ＝H +5t+~d其中H 为螺旋千斤顶最大升距，H=180mm所以：l =180+5×6+～×32 mm=～261.2 mm ，这里取l =260mmi 为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=d 12/4，则41d A Ii ==因此：i =25/4mm=6.25 mm将数据代入公式得：λs = l /i=2×260/=>40因此需要进行稳定性校核。
*长度系数=2最大升距 H=180mm工作长度 l =260mm惯性半径 .i =6.25 mm柔度λs =2 螺母的设计与计算2. 1 选取螺母材料螺旋千斤顶低速，重载，因此可以选青铜作为螺母材料。
2. 2 确定螺母高度H 及螺纹工作圈数u又上面得螺母高度H =φd2=×29=52.2mm ， 螺纹工作圈数u= H /t =6=<10，满足要求 实际螺纹圈数u ′=u+==11（圆整）此时实际螺母高度H =ut=11×6 mm=66mm2. 3 校核螺纹牙强度螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需要校核螺母螺纹牙强度。
螺母其他尺寸见图2。
&螺纹牙危险截面的剪切强度条件为][τπτ≤=DbuF螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为][62σπσ≤=uDb Fl式中：b 为螺纹牙根处的厚度，对于梯形螺纹 b==3.9 mml 为弯曲力臂，l =(D-D 2)/2，D 为内螺纹的大径 D=d+1=33 mm ， D 2为内螺纹的中径 D 2=d-3=29 mm ，所以l =(D-D 2)/2=2 mm 。
[τ] 为螺母材料的许用切应力，查机械设计表5-13， [τ]=35MPa[σb ] 为螺母材料的许用弯曲应力， 查机械设计表5-13，取 [σb ]=50MPa 。
《有公式得：τ=≤[τ] σ=≤[σb ]因此满足螺纹牙强度要求。
螺母理论高度H =52.2mm实际螺母高度H =66mm理论螺纹工作圈数u=实际螺纹圈数 u ′=112. 4 螺母下端与底座配合尺寸与公差。
螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用78r H 或78n H等配合。
为了安装简便，需在螺母下端（图1―3）和底座孔上端（图1―7）做出倒角。
为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图1―1），紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为6～12mm 。
）{D 3=~D=~59.4mm,取D 3=55mmD 4=（~）D 3=~77mm ，取D 4=75mm a=H ′/3=22mm采用78n H配合，基本尺寸D 3=55mm ，查标准公差表及基本偏差表得：对于底座上面的孔:046.0055855+=φφH对于螺母下端的轴：050.0020.055755++=φφn使用紧固螺钉为：螺钉 GB/T 70 M8×20。
3 托杯的设计与计算托杯用来承托重物，选用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见图3。
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，在螺杆上端应装有挡板。
》当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。
因此在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。
D 3=55mm D 4=75mm a=22mm孔:046.0055855+=φφH轴：050.0020.055755++=φφn图2D 10=~80mm ，取80mm ； }D 11=~22.4mm ，取20mm ；由图1的：D 13=~，取60mm ，故D 12=56~58，取58mm 托杯高度取52mm ；代入上面公式得：p=<[p] 满足条件。
4．手柄设计与计算4. 1 手柄材料手柄材料选用Q235。
4. 2 手柄长度Lp板动手柄的力矩：K ·L p =T 1+T 2 则…KT T L 21p +=式中：K ——加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150～250N ，工作时间较长时为100～150N 。
取K=150NT 1——螺旋副间的摩擦阻力矩，由的()2tan 2d F T V ⋅+=ϕψ= N •mm T 2——托杯与轴端支承面的摩擦力矩， 由表5-12，f 取T 2 = (D 12+D 11) f F /4=81900 N •mm求得：Lp=1087.37mm手柄计算长度L p 是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸D 10=80mmD 11=20mm~D 12=58mmD 13=60mm p=K=150NT 1= N •mm、T 2 = 81900 N •mm图3图4故：Lp=1217.37mm≈1220mm手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。
螺旋千斤顶高度大约为L=(4~6)+H1+H′+~d+~d≈348mm所以取手柄长度为Lp=300mm，另加套管。
4. 3 手柄直径dp把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径d p，其计算公式为/d p≥3Fp][1.0σKL式中：[]F——手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q215和Q235时，[]F=120Mpa。
将K=150N，Lp=300mm代入得，d p=0.025m=25mm。
4. 4 结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环（图5），并用螺钉或铆合固定。
5. 底座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，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。
H1=H+（14～28）mm=194~208mm，取H1=200mm<D6=D3+（5～10）mm=60~65mm,取D6=60mmD7=D6+H1/5=100mm278][4DFDp+=σπ=0.18m=180mm式中：[]p——底座下枕垫物的许用挤压应力。
对于木材，取[]p=2~手柄长度：Lp=300mm手柄直径d p=25mmH1=200mmD6=60mmD7=D6+H1/5=100mmD8=180mm图5图6参考文献[1] 吴宗泽、罗圣国.机械设计课程设计手册[M].第3版.北京:高等教育出版社,2006.[2] 濮良贵、纪名刚.机械设计[M].第8版.北京:高等教育出版社，2005。