螺旋千斤顶设计说明书(江苏大学)
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
螺旋千斤顶设计说明书word文档
于是
安全
安全
安全
设计内容
计算及说明
结果
3.1截面的设计
3.2长度的设计
4.压杯的设计
4.1压杯材料
4.2底面耐磨性校核
4.2压杯
手柄材料选用45钢，由前述计算得
其许用抗拉强度为
许用剪切强度为
按操作舒适度及孔加工的方便，选取其截面为圆形，直径为
因 ，而
因此，推导出
故取
令手柄执手距离回转中心长度为 ，则 ，综合各因素取手力为
螺纹升角：
当量摩擦角：
因此
于是
而取计算安全系数为3，则
显然
合理
合理
合理，能自锁
安全
设计内容
计算及说明
结果
螺杆螺纹牙剪切强度
螺母螺纹牙
剪切强度
弯曲强度
2.5螺杆稳定性校核
3.手柄的设计
由 ，
而 ，因要求升程115mm,加上螺母的高度为58mm，再保留余量27mm。
故有
注： 时可以不必进行稳定性校核。
所以
屈服强度为 （GB/T 699——1999）
螺母采用 ，采用砂型铸造
其抗拉强度为
屈服强度为 （GB/T 1176—1987）
根据对螺纹类型和相关传动的特点，选择梯形螺纹，牙型角为30度，
根据耐磨性条件，初步估算螺杆中径
计算中取 ，查表5-12【1】，取 ,
得 d≥26.33mm
根据梯形螺纹的标准GB/T 5796.3—2005，取
于是求得
取手柄长度
压杯选用 （砂型铸造）
，
：压杯底部的外径 ：压杯底部的内径
∴
取 ，则 ，取
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、设计装配图一张（1：1）班级机械（卓越）学号姓名完成日期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 (4)1、材料选择 (4)2、螺纹类型和精度的选择 (4)3、螺旋千斤顶的设计计算 (4)一、螺杆和螺母的计算 (5)一、螺旋副的计算 (5)耐磨性计算 (5)自锁性校核 (6)二、螺杆的计算 (6)螺杆强度计算 (6)稳定性计算 (7)三、螺母的计算 (8)螺纹牙强度 (8)螺母体强度 (9)二、托杯设计 (11)三、底座设计 (12)四、手柄设计 (14)五、螺旋千斤顶的效率 (16)设计小结 (17)参考文献 (18)附：螺纹千斤顶装配图 (19)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）。
螺旋千斤顶设计说明书
螺旋千斤顶设计1.题目介绍：（1） 基本要求：● 设计一个螺旋千斤顶（如右图） （2） 工作参数： ● 最大起重量Fmax=26KN ● 最大起升距Hmax=220mm （3） 设计要求：● 根据最大起升重量选择材料 ● 确定螺纹尺寸 ● 满足耐磨性 ● 强度条件 ● 稳定性条件 ● 自锁条件 （4） 计算要求：● 螺旋传动的材料选择，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)。
（5） 绘制装配图和螺母零件图（确定全部结构形式和尺寸）。
2.千斤顶设计2.1螺旋传动设计2.1.1选择螺纹类型千斤顶是传力机构，常用于传力或传递运动的螺纹为矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。
矩形螺纹效率高，但牙型精确制造困难，螺旋副磨损后间隙难以补偿，且内外螺纹旋合定心较难，故常为梯形螺纹所代替；锯齿形螺纹牙的工作边接近矩形直边，多用于承受单向轴向力；梯形螺纹的牙型角α=30°，牙根强度高，螺纹的工艺好，对中性好，不易松动。
综上，本设计选择用梯形单头螺纹。
由于千斤顶对精度的要求不高，而且属于中等旋合长度，因此，公差带选7e 。
A2.1.2选择螺旋副材料《机械设计教程》表2-38千斤顶最大起升重量为26KN ，最大起升距离为220mm ，由千斤顶工作条件可得：其工作转速低，而受力较大。
因此：螺杆材料选择45号钢，螺母材料选择ZCuAl10Fe3。
2.1.3 耐磨性设计根据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。
耐磨性设计公式如下：[]p h FPπφ≥2d由于螺母为整体结构，故φ=1.2~2.5，这里取φ=1.7 梯形螺纹h/P=0.5螺杆材料为钢，螺母材料为青铜，滑动速度为低速时，许用压强为[p]=(18~25)MPa 。
螺旋千斤顶设计说明书
机械设计课程大作业螺旋千斤顶设计说明书
千斤顶设计计算和说明
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。
退刀槽的宽度可取为1.5P。
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
在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB891-86)，挡圈用紧定
D=d+1=33mm
托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，取材。
其结构尺寸见图。
为了使其与重物接触良好和防止与重物之
在托杯上表面制有切口的沟纹。
为了防止托杯从螺杆端
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。
[]p
≤
'35D mm = '5H mm = '10L mm = ' 6.6d mm = '1
3.2d mm = '1
13D mm = 1c mm = 616M ⨯
5. 底座设计
的斜度。
底座结构及尺寸如图 mm =125+20=145mm 八版 . 北京：高等教育出版社，2009 . 北京：化学工业出版社，2004
机械工程师. 3版 . 北京：机械工业出版社，朱辉，曹桄，画法几何及工程制图. 六版 .上海：上海科学技术出版。
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。
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 ................................................. 错误!未定义书签。
1。
1 设计题目:设计螺旋千斤顶（参考下图a ）ﻩ错误!未定义书签。
1.２ 原始数据 ............................................ 错误!未定义书签。
1。
３ 设计工作量 ......................................... 错误!未定义书签。
1.3.1 绘制出总装配图一张ﻩ错误!未定义书签。
1。
３。
２ 编写设计计算说明书一份ﻩ错误!未定义书签。
2计算内容和设计步骤ﻩ错误!未定义书签。
２。
1螺杆的设计与计算 ................................... 错误!未定义书签。
2。
1.1 螺杆螺纹类型的选择 ............................ 错误!未定义书签。
2.１.2选取螺杆材料 .................................................. 4 ２.1．3确定螺杆直径ﻩ错误!未定义书签。
2。
１．４自锁验算ﻩ错误!未定义书签。
2。
1。
5结构设计 ..................................... 错误!未定义书签。
2.1。
6螺杆强度计算ﻩ7 2.1。
7稳定性计算ﻩ８ 2.2螺母设计计算ﻩ９2。
2.１选取螺母材料ﻩ9２．２．2确定螺母高度'H 及工作圈数'u ﻩ92.2.3校核螺纹牙强度 ................................................ ９ 2。
2.4螺母与底座孔配合ﻩ错误!未定义书签。
2.3托环的设计与计算ﻩ错误!未定义书签。
2.3.１托杯材料的选择ﻩ错误!未定义书签。
螺旋千斤顶设计计算说明书
题目：螺旋千斤顶
起重量Q= 25 KN
起重高度H= 200 mm
手柄操作力P= 250 N
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
目录设计任务与设计说明
1、螺旋副的设计计算
、耐磨性的计算
、自锁性校核
2、螺杆的设计计算
、螺杆强度计算
、螺杆稳定性计算
3、螺旋副的计算
、螺杆的计算
、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
手柄长度设计计算
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200N，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200N，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。
螺旋千斤顶设计说明书
题目：螺旋千斤顶学院：专业：班级：设计者：学号：指导老师：完成日期：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 (7)六、计算机截图 (7)七、计算机辅助程序 (8)八、结构图 (9)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)最大起重高度H’=210 mm手柄施加力Fp=200N四．设计进行步骤及注意事项：五、参考文献[1] 濮良贵纪名刚：机械设计高等教育出版社。
[2] 吴宗泽罗圣国：机械设计课程设计手册高等教育出版社[3] 龚溎义等机械设计课程设计图册高等教育出版社六、计算机截图七、计算机辅助程序#include<stdio.h>#include<math.h>#define PI acos(-1)void main(){doublea[17][5]={{15.5,20,20.5,18,4},{16.5,22,22.5,19.5,5},{18.5,24,24.5,21.5,5}, {20.5,26,26.5,23.5,5},{22.5,28,28.5,25.5,5},{23,30,31,27,6},{25,32,33,29,6 },{27,34,35,31,6},{29,36,37,33,6},{30,38,39,34.5,7},{34,42,43,38.5,7},{36, 44,45,40.5,7},{37,46,47,42,8},{39,48,49,44,8},{41,50,51,46,8},{43,52,53,48 ,}};double d1,d,d3,d2,p,f,h1,fp,t,g,h,u,k,lp,n,m,dp,x,w,l,z;double fc;int i=0;scanf("%lf%lf%lf",&f,&h1,&fp);d1=1.25*sqrt(f/101.4);loop:if(d1>a[i][0]){i++;goto loop;}d1=a[i][0];d=a[i][1];d3=a[i][2];d2=a[i][3];p=a[i][4];t=atan(p/(PI*d2));g=atan(0.0924);while(t>g){i++;goto loop;}h=2*f/(PI*d2*20);u=h/p;k=h/d2;n=d3-2;m=d3-p+2;lp=(0.5*f*d2*tan(t+g)+0.043*f*(pow(n,3)-pow(m,3))/(pow(n,2)-pow(m,2)))/200 ;x=fp*lp/15;dp=exp(log(x)/3);w=PI*pow(d1,4)/64;l=(1.5*dp+h1+0.5*h)*2;fc=9.87*206000*w/pow(l,2);z=fc/f;if(z<3.5){i++;goto loop;}printf("d1=%lf,d=%lf,d3=%lf,d2=%lf,p=%lf,t=%lf,g=%lf,h=%lf,u=%lf,z=%lf,k=% lf,dp=%lf\n",d1,d,d3,d2,p,t,g,h,u,z,k,dp);}八、结构图旋转螺杆起重式千斤顶结构图用推力滚动轴承结构。
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 。
螺旋千斤顶设计说明书
螺旋千斤顶设计说明书学生姓名：学号：学院：班级： 2指导教师：2011年10月30目录目录 0一、设计内容 (1)二、螺杆的设计与计算 (1)三、螺母的设计与计算 (4)四、手柄设计与计算 (6)五、底座设计 (7)六、托杯的设计与计算 (8)七、参考文献 (9)一、设计内容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=45KN、最大升起高度H=250mm。
螺旋起重器的结构见图 1-1,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。
对这一装置的主要要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。
图 1-1二、螺杆的设计与计算螺杆结构示意图如图 2-1：图 2-11. 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C453. 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≥查式中螺杆的屈服极限σs =255MPa ，取安全因数n=2，得许用压应力[]σ=127.5MPa ，取整数[]σ=130MPa 。
将上述数据带入得螺杆的直径为d 1≥0.0239m ，取d 1=30mm 。
根据经验公式4p d 1=，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 d 1-==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：1-'≤ρψ由)(/np tan d 2πψ= n=1，p=7.5mm ，d 2=275.35.3022h 2d 1+⨯=+⨯=32.375mm 得tan ψ=0.07373当量摩擦角ρ'=arctan μ，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。
螺旋千斤顶设计说明书
干斤顶设il•说明书目录前言 (2)1螺旋千斤顶原始数据 (3)2螺杆和螺母的设计计算 (3)2.1螺旋副的计算 (3)2.2选取螺杆材料 (3)2.3计算 (4)2.4自锁校验： (4)2.5螺杆的计算 (5)2.5.1螺杆强度 (5)2.5.2稳泄性计算 (6)3、螺母的计算 (6)3.1螺母的基本参数 (6)3.2螺纹牙强度 (7)3.3螺母体强度 (7)3.4螺母材料的选择 (8)4、托杯设计 (8)5、底座设计 (9)6、柄设计与计算 (9)6.1手柄材料 (9)6.2手柄长度 (10)6.3、结构 (10)参考文献： (11)前吞螺旋千斤顶又称机械式千斤顶，是由人力通过螺旋副传动，螺杆或螺&套简作为顶举件。
普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物，构造简单，但传动效率低，返程慢。
自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用，装有制动器。
放松制动器，重物即可自行快速下降，缩短返程时间，但这种千斤顶构造较复杂。
螺旋千斤顶能长期支持重物, 最大起重量已达100吨，应用较广。
下部装上水平螺杆后，还能使重物作小距离横移。
用钢性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在行程内顶升重物的轻小起重设备。
头部经特殊热处理，梅花型防滑而设计，使产品在使用中不易产生滑脱、顶弯、折断等现象。
整机多重防伪设计，使品质与售后服务得以有效保障。
注油孔采用螺旋式密封，密封性能好、易拆装、使用方便。
采用可调式安全阀，并且底盘经加大加厚可适用于各种恶劣的地而，使安全性有保障。
采用优质密封件、优质材质及特殊工艺制造，使整机性能更加优良。
螺旋式千斤顶广泛应用于工厂、货栈、码头、电站、伐木场等场合，是起升搬运物品，最理想的起重设备之一。
使用原理：机械千斤顶是手动起重工具种类之一，英结构紧凑，合理的利用摇杆的摆动，使小齿轮转动，经一对圆锥齿轮合运转，带动螺杆旋转，推动升降套筒，从而重物上升或下降。
使用方法：1•使用前必须检查千斤顶是否正常，各部件是否灵活，加注润滑油，并正确估计重物的重量，选用适当吨位的千斤顶，切忌超载使用。
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，。
螺旋千斤顶设计说明书
螺旋千斤顶作业任务书姓名专业 机械设计制造及其自动化 年级班级设计完成日期 2014 年 11 月 10 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 图1mm d 58)8.1~6.1(≈（系数取1.6）mm D 76)4.1~3.1(≈=（系数取1.3mm H a 153'==图2m m 22)7.0~6.0(2==d D （系数取0.6m m 88)5.2~4.2(3==d D （系数取2.45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3，螺钉选用GB/T5783−2000 255⨯M 2D 的配合取H11/a11。
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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《机械原理与设计》
螺旋千斤顶
设计计算说明书
系别农业机械及其自动化
专业班级农机1201 学生姓名余聪
学号 3120306015
2014年11月
目录1.螺杆和螺母的设计计算
1.1螺旋副的计算
1.1.1螺杆螺纹类型的选择
1.1.2选取螺杆材料
1.1.3计算
1.1.4自锁验算
1.2螺杆的计算
1.2.1螺杆强度
1.2.2稳定性计算
1.3 螺母的计算
1.3.1螺母的基本参数
1.3.2螺纹牙强度
1.3.3螺母体强度
2.托杯设计
3.底座设计
4.手柄设计与计算
4.1手柄材料
4.2手柄长度Lp
5.螺旋千斤顶的效率
6.附A3装配图
1螺杆和螺母的设计计算
1.1螺旋副的计算
1.1.1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。
故选梯形螺纹。
1.1.2选取螺杆材料
螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等，这里选Q275钢。
1.1.3计算
根据国家规定ϕ=1.2~3.5，取ϕ=1.2（梯形螺纹）；螺纹牙的工作高度h=0.5P ；查教材表2-4-9，[p ]取20Mpa
故，d 2≥0.8[]
p Q
ϕ = 0.8202.110253⨯⨯ ≈23.09mm
查机械原理与设计（下）表2-4-1，d 取30mm ，2d =27.73，1d =26.21mm ， P=3.5mm 。
螺母高度
28.33d 2=⨯=ϕ，H ，，H 取34mm 。
螺母的螺纹工作圈数
7.95
.334
===P H z ，，所以z 取10圈。
螺纹牙的工作高度
1.75mm 3.50.5=0.5P =h =⨯
根据教材（2-4-36）的校核式[]p hz
d F
p ≤=
2π []p MPa hz d F p ≤=⨯⨯⨯⨯==17.1510
75.13014.310253
2π ，满足条件
1.1.4自锁验算
自锁条件是≤λρv ，式中：λ为螺纹升角；ρv 为螺旋副当量摩擦角，ρv =arctan v f ，查教材，当螺旋副材料为钢对青铜时，取v f =0.09（为保证自锁，螺纹升角至少要比当量摩擦角小1°~1.5°）
λ=arctan(nP / πd 2)=arctan （5.31⨯/3.14⨯30）≈ 3.2
ρv =arctan0.09≈5.14°
故，λ=2.3°<ρv -1°，满足自锁条件。
1.2螺杆的计算
1.2.1螺杆强度
螺旋千斤顶工作时，螺杆受轴向压力F 和转矩T 的作用，应根据第四强度理论对其强度进行校核。
强度计算方法参阅教材公式(2-4-39)，
[]σππσ≤⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=2
31221ca 1634 d T d F 式中[]σ为螺杆材料的许用应力（MPa ），[]5~3/s σσ= 其中扭矩 式中：λ为螺纹升角，ρv 为当量摩擦角。
查手册，Q275钢，s σ=265MPa
[]MPa s
s
3.664
265
4
5
~3==
=
=
σσσ 查机械制图附表2-3，d 1=32mm ，故
[]MPa MPa 3.6636.4621.2614.344.416321.2614.3102542
32
23ca =≤=⎪⎭⎫
⎝⎛⨯⨯⨯+⎪
⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=σσ
满足强度要求。
()m N d F T ∙≈⨯⨯︒+︒⨯=+=-44.4102
30
14.53.2tan 10252)
tan(332ρλ
1.2.2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，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。
起重高度H=150mm ，mm 18434150,1=+=+=H H H 螺杆危险剖面的惯性半径
mm d A I i 55.64
21
.2641====
螺杆的工作长度
mm 212305.12
34
1505.12'=⨯++=++
=d H H l 查教材，μ取2(一端固定，一端自由) 螺杆的柔度
7.6455
.6212
2=⨯=
=
i
l
s μλ 因为100<=i
l
s μλ，所以
临界载荷
N d Q s c 32
2
11086.1244
21.2614.3)7.6412.1304(4)12.1304(⨯=⨯⨯⨯-=-=πλ
稳定性计算
99
.410251086.12433
=⨯⨯==F Q S c sc
满足条件。
1.3螺母的计算
1.3.1螺母的悬置计算---求螺母外径3D
螺母外径3D 的计算
[]
σπ
σ≤-=
)
(4
)3.1~2.1(223D D Q
ca
[][][]。
，，取，3.11a mm 543.1mm 418.406083.0343b b =≈=≈==D D D σσσ
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，故只需校核螺母螺纹牙的强度
螺母材料选用青铜 1.3.2螺纹牙强度
KN F 25=，内螺纹大径D=30mm ，z=10
梯形螺纹的螺纹牙根部宽度mm P b 28.25.365.065.0=⨯== 青铜螺母的[]MPa 40~30=τ 剪切强度
[]τπτ≤≈⨯⨯⨯⨯==MPa Dbz F 6.1110
28.23014.310253，所以满足条件
螺纹牙受力弯曲力臂mm D D l 14.12
73
.273022=-=-=
青铜螺母[]MPa b 60~40=σ，选取[]MPa b 50=σ
弯曲强度
MPa z Db Fl b 3510
28.2103014.314
.11025662
332≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-πσ，符合强度条件 2托杯设计
托杯用来承托重物，一般用铸钢或铸钢材料。
为了使托杯与重物良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托盘表现制有切口和沟纹。
为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应安有挡圈。
由于托杯在起重时不转动，因此，托杯底部与螺杆接触面有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面要加注润滑剂，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 5.733045.2)5.2~4.2(10=⨯==d D
mm 5.213065.0)7.0~6.0(11=⨯==d D ()mm 54308.19.1~7.113=⨯==d D
mm 5221312=-=D D
MPa F p 91.114
)
5.2156(14.310254)D D (2
23
211212=-⨯=-=π ，满足条件
3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（δ）选择8mm ，斜度为1/10。
H 1=H+（14～28）mm =150+20=170mm D 6=D 3+（5～10）mm =41+7=48mm D 7=D 6+
51
H =48+5
170=82mm D 8=
()
m m F 93.2301012810214.310254D ][π42
3
6
327p ≈⨯+⨯⨯⨯⨯=+-σ，取231mm
式中：[σ]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[σ]p =2MPa 。
4 手柄设计与计算
4.1手柄材料1
常用碳素结构钢制造，如Q235和Q275。
4.2手柄长度L p
螺旋副间的摩擦阻力矩
()m N tg f tg d F
T v ∙≈︒+︒⨯⨯⨯=+=403.4414.53.22
73.271025)(2321λ 断面摩擦力矩
m N D D Ff T c
∙≈+⨯⨯⨯=+=25.64
021
.0052.011.010********* 式中c f 为托杯底部与螺旋端面间的摩擦系数，可取12.0~1.0=c f
驱动力作用半径（即手柄的计算长度）
mm P T L p 204200
10653.403
=⨯==
手柄的实际长度
mm D L L p 3191002
30
204)150~50(22=++=++
= 手柄的直径
[]mm T d h p 5.1510
1201.0653
.401.036
3
≈⨯⨯=≥σ，式中[]h σ为手柄材料的许用弯曲应力，可取[]h σ=120MPa 。
5 螺旋千斤顶的效率
%15.3420420014.325
.310252P 3≈⨯⨯⨯⨯⨯==p PL F πη式中：分子上P 为螺距，分母上P 为
人手作用力,
6 参考文献
[1]机械原理与设计[下册].北京: 机械工业出版社,2009.2
[2]江苏大学机械设计课程组.机械设计课程大作业指导书,2011.8 [3]工程材料及其成型基础.高等教育出版社，2012. [4]材料力学I.I 高等教育出版社，2010.6。