螺旋千斤顶设计计算说明书
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 计算说明书
千斤顶设计说明起重力Q=20 KN,行程S=200mm 。
1. 螺杆，螺纹类型的选择千斤顶采用梯形螺纹螺旋传动，牙形角30°。
(书本P121: 螺旋传动主要采用梯形螺纹)螺杆采用45号钢。
（书本P121: 一般常用材料螺杆为45，50号钢） 螺母材料采用青铜ZcuSn10P1。
（重载低速）2. 螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d 2。
根据国家规定ψ=1.2～2.5，此处取ψ=1.5。
梯形螺纹ϕ=0.5；查教材表5-2，[p ]取22Mpa []mm 65.191022.515.014.31020632=⨯⨯⨯⨯⨯=≥p Qd πϕψ 查表GB/T 5796.3-1986 等效ISO2904-1977d=36mm, P=6 mm, 2d =33mm, 1d =29mm 3.自锁验算λ=arc tan 2S d π= arc tan .3314.36⨯=3.31° υρ= arc tan v f = arc tan γcos f = arc tan ︒15cos 1.0=5.91° 自锁条件是λ≤ρv ，式中：λ为螺纹中径处升角；ρv 为当量摩擦角（当量摩擦角ρv =arctan μv ，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。
∴λ＜υρ-1，自锁性可以保证3.螺杆强度校核c σ==+223τσ≤[]σ其中T=Q ·tan(λ+ υρ)·22d （书本P112公式5-4) 代入数据计算得：T=20×tan(3.31°+5.91°)×16.5=53.56 N ·m查手册GB/T 699-1999得，45号钢的s σ=355 Map,安全系数为3～5，此处取4，则 []σ===43554sσ88.75Map 把1d =29 mm ，Q=20 KN 带入上式中，得：c σ =30.30MPa ≤[]σ∴螺杆强度满足要求4.确定螺母高度H 及螺纹工作圈数z螺母高度z =ψd 2，螺纹工作圈数pH =z ，考虑到螺纹圈数z 越多，载荷分布越不均，故z 不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d 。
F=35KN的螺旋千斤顶设计说明书
西南大学工程技术学院
(D + D11 ) fF d 注：T1 = F tan (ψ + ϕ v ). 2 , T2 = 12 2 4
所以 T = F tan (ψ + ϕ v ).
d 2 (D12 + D11 ) fF + 2 4
33 (61.8 + 25.2) × 0.06 × 35000 + 2 4
D3 ≥
5 .2 F + D2 π [σ ]
式中螺母许用拉应力 可下式计算：
[σ ] = 0.83σ b
由主教材表 5-13，得
[σ b ] = 40 ~ 60 MPa
取 [σ ] = 40 MPa ，
D3 ≥
5.2 × 35000 + 37 2 = 53.085mm π × 40
· 3·
西南大学工程技术学院
(
2
)
(
)
σ p = 16.458MPa
≤ [σ p ]
2.3.3 凸缘 根部弯 曲强度 验算
M = σb = W F
所以安全
1 ( D 4 − D 3 ) 1 . 5 F (D − D ) 4 3 4 = πD3a 2 πD3a 2 6
σ b = 33.174MPa
=
1.5 × 35000 × (75 - 54 ) = 33.174 MPa π × 54 × 14 2
D7 = D6 + H1 = 60 + 40 = 100mm 5
经 查 表 底 座 下 枕 垫 物 的 许 用 挤 压 应 力
[σ ] p = 2.0 ~ 3.0 Mpa，取 [σ ] p =2.0Mpa。
螺旋千斤顶设计课程计算说明书
机械设计课程大作业螺旋千斤顶设计计算说明书目录1设计任务书 (3)2任务分析 (4)3螺旋传动设计 (4)3.1螺杆的设计与计算 (4)3.1.1螺杆材料 (4)3.1.2螺杆螺纹类型 (4)3.1.3螺杆的直径 (4)3.1.4校核自锁条件 (5)3.1.5螺杆的结构 (5)3.1.6螺杆强度校核 (6)3.1.7螺杆稳定性校核 (6)3.2螺母的设计与计算 (7)3.2.1螺母材料 (7)3.2.2螺母高度及旋合圈数 (7)3.2.3校核螺母螺纹牙强度 (7)3.2.4螺母结构 (7)4支撑部件设计 (8)4.1托杯的设计与计算 (8)4.1.1托杯材料 (8)4.1.2托杯结构 (8)4.1.3托杯强度校核 (9)4.2底座设计 (10)4.2.1底座材料 (10)4.2.2底座结构 (10)5其他部件设计 (11)5.1手柄设计 (11)5.1.1手柄材料 (11)5.1.2手柄长度 (11)5.1.3手柄直径 (12)6总结 (12)7参考文献 (13)附录1螺旋千斤顶总装配图................................................. 图纸1 附录2螺母零件工作图..................................................... 图纸2 附录3螺杆零件工作图..................................................... 图纸3 附录4托杯零件工作图..................................................... 图纸41设计任务书设计任务名称：螺旋千斤顶设计设计参数：最大起重量F：30kN最大起升高度H：110mm螺旋千斤顶示意图工作量：总装配图一张；螺母、螺杆、托杯零件工作图各一张。
计算说明书一份。
2任务分析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。
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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D2=29.00mm
I=1.92×10-8m4
i=6.25×10-3m
l=318mm
=2
E=200GPa
λs=83.7540
Fcr=231.97KN
=5.262.5 ~ 4
螺母材料选青铜ZCuSn10Pl
u=12
H=72mm
=12.3＜30-40Mpa
=3.65<40-60Mpa
其中：退刀槽宽度为1.5P=9mm
D13=(1.7~1.9)d=1.8×32=57.6mm
(1.4~1.6)d=1.5d=48mm
图示H1+H'=125+72=197mm
（H'由后面计算得）
螺栓外径为0.25*32=8mm
（此处设计所用数据为后面校核后的数据）
1.6螺杆强度计算
对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆
h1=64mm
手柄材料选择Q235
T1=112.29N·m
T2=49.88N·m
=26mm
HT150底座材料
外形1∶10斜度
S=22.5mm
H1=260mm
H-a=40mm
D6=62.1mm
D7=74.1mm
D8=103.74mm
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。
式中：[p]——许用压强，应取托杯与螺杆材料[p]的小者。
Q235:[p]杯=225MPa；45钢：[p]杆=570MPa取[p]杯。
D10=(2.4~2.5)d =2.45 32=78.4mm
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:
螺旋千斤顶设计说明书
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 。
螺旋千斤顶设计说明书
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 1
2
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。
3
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）。 2、螺纹类型和精度的选择 滑动螺旋采用的螺纹类型有矩形、梯形和锯齿形三种，其中以梯形螺纹应用最广。 用于起重的螺旋的螺纹，一般采用自锁性较好的单头左旋螺纹，采用左旋螺纹是 为了符合操作习惯。本次千斤顶螺纹选用单头左旋梯形螺纹。 一般传动螺旋，气螺纹的精度可选用粗糙（对精度要求不高时）和中等（一般用 途时）。据此确定螺纹的公差。 本次千斤顶螺纹精度选用中等。 3、螺旋千斤顶的设计计算 （1）螺杆和螺母的计算 ①螺旋副的计算 螺旋副工作时，主要承受转矩和轴向拉应力的作用，同时工作面间有较大的相对 滑动，其主要失效形式是螺纹磨损。因此，螺旋副的基本尺寸可根据耐磨性条件 确定，对于起重螺纹还应该校核其自锁性。 按表所列项目和计算公式进行计算。
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
螺旋千斤顶设计计算说明书院系机械工程学院专业机械工程及其自动化班级机自1104设计者支鹏程学号201102070426指导教师王晨时间：2013年10月一、设计原始参数螺旋千斤顶最大载重2.1t，行程160mm。
二、工作原理与机构草图1螺杆螺母的材料选择考虑到自锁性和牙根强度，设计时选用梯形螺纹。
2选择牙型 考虑到此设计的千斤顶最大承重20580N ，以及耐磨性，所以选用45#调质钢，它的特点是具有一定的耐磨性，可用于用于载荷较大而工作不频繁的升降螺杆。
根据参考文献[1]表10.2查得抗拉强度b 600 MPa σ=，s 355 MPa σ=；螺母选用青铜材料，由机械设计手册可以查到其许用弯曲应力σbp=40~60MPa ，许用切应力τp=30~40MPa 。
3根据耐磨性确定初选螺纹中径 为了防止过度磨损，需要限制螺纹工作表面压强p 使之不要超过螺纹传动副的许用压强[p]， ][22p hH d QP hZ d Q p ≤==ππ（1）Q----------------轴向载荷，N ；d 2----------------螺纹中径，mm ；H----------------螺母高度（旋合长度），mm ； P-----------------螺距，mm ； h-----------------螺纹接触高度，mm ；Z-----------------旋合长度内工作圈数，Z=H/P ；[p]---------------螺旋传动副许用压力，MPa 。
根据（1）式，可得螺纹中径计算公式： ][2p Qd πϕψ≥（2）梯形螺纹青铜其中2d H =ψ、Ph=ϕ，由于是梯形螺纹，所以ϕ=0.5，对于整体螺母，5.2~2.1=ψ，取2=ψ。
螺母选用青铜材料，由参考资料[2]表5-2可查到刚对青铜的螺旋副许用压强[P]=18~25MPa （人力传动），在此我们取[p]=25MPa ，则可算出d 2mm d 19.162=根据机械设计手册梯形螺纹基本尺寸(GB/T 5796.3—2005)，选取标准梯形螺纹公称直径24=d mm ，螺距3=p mm ，中径5.222=d mm ，小径5.203=d mm ，内螺纹大径244=D mm 。
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。
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螺旋千斤顶设计计算说明书院系：能源工程学系专业：机械设计制造及其自动化(车辆工程方向)班级：汽车1101班设计者：韩开韦甘庆良2013年10月28日目录一．概要................................................. 错误!未定义书签。
1.工作原理............................................ 错误!未定义书签。
2.创新背景............................................ 错误!未定义书签。
3.创新设计............................................ 错误!未定义书签。
二．螺杆的设计与计算 .................................... 错误!未定义书签。
1.选取螺杆材料........................................ 错误!未定义书签。
2.确定螺杆直径........................................ 错误!未定义书签。
3.自锁验算............................................ 错误!未定义书签。
4.螺杆强度计算........................................ 错误!未定义书签。
5.螺杆稳定性计算...................................... 错误!未定义书签。
三．螺母的设计与计算 ..................................... 错误!未定义书签。
1.选取螺母材料........................................ 错误!未定义书签。
2.确定螺母高度和工作圈数.............................. 错误!未定义书签。
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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。
（2） 螺杆尺寸设计螺旋副受力如下图所示：1、耐磨性设计由上图螺旋副的受力分析可知，螺纹传动在旋合接触表面的工作压力为：22FP F p d hH Z d hππ== 其中，轴向载荷：=25F kN 。
螺纹高：h ，由选择螺纹的公称直径确定。
为了方便满足自锁性要求，采用单头螺旋，一般旋合圈数：10Z ≤。
为方便计算，设螺纹参数中间变量：高径比2H d φ=。
耐磨性的要求是：[]p p ≤ 其中[]p 为满足耐磨性条件时螺纹副的许用压力。
对于钢-铸铁螺纹螺母材料，由于千斤顶的工作速度较低，可认为滑动速度不大于3m/s 。
千斤顶中螺母为整体结构，螺母磨损后不能调整，但螺母兼作支承作用，故设计时可先认为 f =2.5，则可取此时的许用压力[]p 为17MPa 。
由螺旋副接触表面压力公式及耐磨性公式得到耐磨性设计公式：2d ≥ 对梯形螺纹，0.5h P=，代入上式求得：d2³19.352mm查国标选梯形螺纹为公称直径d为Tr36，导程P为10mm，中径d2=31mm满足要求。
代入高径比计算公式：f=Hd2=ZPd2=2.5求得实际旋和圈数Z=7.75。
故暂定螺纹尺寸是公称直径d为Tr36，导程P为10mm，旋合圈数Z=7.75。
2、强度设计已知最大载荷为25kN，则在载荷最大时，螺杆受到扭矩：T max =Fmaxd22tan(g+rn)其中螺纹中径：d2=31mm；螺纹升角：g=arctan nPp d2»5.863°；当量摩擦角：rn =arctan fn；当量摩擦系数：fn =fcosa2。
由于螺杆－螺母为钢－铸铁材料，考虑到千斤顶既有稳定自锁，又有上升运动过程，故取摩擦系数f=0.14。
又由于采用梯形螺纹，故牙型角a=30°。
联立以上各式解得螺杆受到的最大扭矩：Tmax»97.408N×m已知小径：d1=25mm，则由第四强度理论，危险截面应力：sca =»74.220MPa已知45号钢屈服强度为355MPa，载荷稳定故取许用当量应力：[s]=ss4=88.75MPa则有：sca<[s]，即已选定螺纹可以达到强度条件。
3、自锁性设计千斤顶由于其用途，要求具有自锁功能。
由于自锁是针对停止状态所说，故摩擦系数f 可取较大值0.14，由强度设计中的计算结果，此时当量摩擦角：r n »8.247°大于螺旋升角：g =arctan nP p d 2»5.863°，所以自锁性条件可以满足。
4、稳定性设计稳定性条件：S c =F cr F max³[S ] 由于千斤顶为传力螺旋，故取安全系数［S ］=3.5。
由千斤顶结构，螺杆端部结构为一端固定，一自由式支承，长度系数m 为2.0。
要求最大升距h max 为200mm ，由装配图测量得到此时从支承螺母中心到千斤顶顶部的等效长度L 为325mm ，螺杆的柔度：14104L d μλ== 已知使用45号钢且不做热处理，则临界载荷：22212289.585()()643.58 3.5a cr c EI d E F kN L L S πππμμ==≈≈> 故稳定性条件可以满足。
综上所述，螺杆选择Tr 36，导程P =10mm 即可满足设计条件。
（3） 螺母尺寸设计由螺杆中的设计，将旋和圈数Z 定为7.75。
一般来说螺母只需校核螺纹牙即可，而且由于螺母材料为铸铁，强度小于螺杆材料，故只需要校核螺母螺纹牙的剪切强度、弯曲强度和抗挤压强度即可，螺杆上的螺纹牙强度则不用校核。
螺母螺纹牙受力如下图所示：1、剪切强度校核剪切强度条件：t =F max Z p db£[t ]其中旋合圈数：Z 为7.75；螺纹公称直径：d =36mm ;螺纹牙根部厚度：b =0.65P =6.5mm 。
耐磨铸铁许用剪切应力取为：[t ]=40MPa 。
代入各项数据得上述剪切强度不等式成立，即剪切强度满足要求。
2、弯曲强度校核弯曲强度条件：s b =3F maxh Z p db 2£[s b ] 其中牙高：h =5.5mm ；耐磨铸铁许用弯曲应力取为：[s b ]=50MPa 。
代入各项数据得上述弯曲强度不等式成立，即弯曲强度满足要求。
3、抗挤压强度校核由螺母螺纹牙受力图可得平均挤压应力：s p =F max /cosa 2Z p d 2h /cos a 2=F max Z p d 2h »6.023MPa 已知螺母许用挤压应力：[s p ]»1.5[sb ]=75MPa ，显然满足s p <[s p ]的抗挤压强度准则。
4、螺母外部尺寸设计由基本结构图可以看到，螺母的外部形状可以看作是两个半径不同的同心圆柱连接在一起，这样设计的目的是保证螺母的定位。
为了保证千斤顶的正常工作，需要设计这两个圆柱的尺寸以使其在工作中不会失效。
由前述计算已知的螺母尺寸为：H =ZP =77.5mm ，圆整后高度H =78mm ，内螺纹大径D 4=37mm 。
设螺母外部形状：小圆柱外径为D 1=60mm ，大圆柱外径为D 2及小圆柱的高度为H 1未知待求。
为防止大圆柱和千斤顶壳体的接触面被压坏，需要满足：对耐磨铸铁HT 200，许用的抗压应力[s p ]=1.5s b 3=100MPa ,最后 设计大圆柱外径为： 280D mm为了防止大圆柱突出部分被剪断，需要满足：s p =F max p (D 22-D 12)/4£[s p ]t=Fmaxp D1(H-H1)£[t]对耐磨铸铁许用剪切应力为40MPa，最后设计小圆柱高度为：H1=60mm综上所述，螺旋千斤顶的螺纹选为公称直径d为Tr36,导程P=10mm。
此时螺母高度H=78mm，螺母外部小圆柱外径60mm，高60mm，大圆柱外径80mm。
小圆柱表面和外壳体之间有基轴制配合关系，故选其公差带为h7。
查标准得：所选螺纹配合为中等旋合长度。
由于千斤顶为中等精度机械设备，故查标准得内螺纹公差带为6H，外螺纹公差带为6g。
螺母外部小圆柱装配时对精度要求不高，圆柱度公差取为9。
螺母外部小圆柱和内部螺孔需要有一定同轴度以保证千斤顶工作正常，但形位度要求不高，取同轴度公差为9。
螺母外部小圆柱轴线和大圆柱和外壳体的接触面还有垂直度的要求，也取公差为9。
整个螺母接触面都较重要，表面粗糙度Ra值选为3.2，未接触面Ra 可选为12.5以降低加工成本。
（二）手柄材料及尺寸（1）材料选择综合考虑成本和强度，手柄的材料选用普通未经热处理的45号钢。
（2）长度设计由螺杆的强度设计可知，手柄需要提供最大97.408Nm的扭矩，则手柄的有效作用长度应为：L=Tmax200N»488mm在实际设计中，由于手柄还要满足插入螺杆上部接头的要求，同时考虑到千斤顶本身运动部件具有摩擦力，因此实际设计长度还要在此长度上加上一部分，最终应设计长度为520mm。
（3）直径设计手柄在操作时会受到剪力和弯矩的作用，最大操作力为200N,最大扭矩为97.408Nm，则力的分布图如下所示：剪力图弯矩图可见，危险截面在手柄和螺杆接头处。
手柄的材料选为未经热处理的45号钢，设计手柄直径为D，则危险截面最大剪应力：t=43200N p D2/4危险截面最大弯曲正应力：s=97.408N×m0.1D3由第四强度理论，要使手柄正常工作，需要满足条件：sca=s2+3t2£[s]当安全系数为2时，许用应力[s]=sbs=600MPa2=300MPa,代入第四强度理论计算式，并联立剪应力、切应力计算公式，求得手柄直径：D=15mm综上所述，手柄长520mm，直径15mm。
（三）底座尺寸千斤顶使用时的下支承面为木材，许用挤压应力为3MPa，则由抗击压强度准则：sp =FmaxS£[s p]=3MPa其中S为下支承面尺寸，解上述不等式，得S³8334mm2，为满足易于组装及各方向受力均匀的要求，选择下支承面为环形结构，内径尺寸为100mm可以满足准则要求，综合考虑到千斤顶本身具有的重量、体积和使用时的稳定性，将外径尺寸设计为180mm。
综上所述，下支承面设计为环形，内径100mm，外径180mm。
四、主要部件基本尺寸及材料（1）螺杆螺纹：Tr36´10-6g，45号钢；（2）螺母螺纹：Tr36´10-6H，HT200耐磨铸铁；（3）手柄：长度500mm，直径15mm，45号钢；（4）底座：外径180mm，内径100mm，HT200灰铸铁。
五、创新性设计（1）手柄加上橡胶手柄球而非普通塑料手柄球，既节约成本，又易于拆卸，减少千斤顶存放的体积；（2）为了携带方便，给千斤顶外壳加上把手；（3）为提高外壳强度，给外壳加上肋板；（4）为了使用过程中省力，在托举部分和旋转的螺杆间加入推力轴承51105，并在相关旋转部件处涂润滑油以减小使用阻力；（5）为了增强千斤顶对托举点形状的适应能力，将托举部件顶部由杯状改成平顶，同时为了减小对被托举物的损害，给托件部分加上橡胶保护套；（6）在千斤顶底部设计成密封用的橡胶盖，使千斤顶在存放时，螺旋运动部件免受灰尘侵扰。