螺旋起重器设计说明书

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.....
手柄直径的计取托杯的厚度,d为螺纹的公称直
径，所以
圆整后取，
所以手柄长度为
取，使用时加套管
手柄材料：因为没有特殊要求，因此选用普
通碳素钢Q235，查表4-11，假设手柄直径在
1640mm，查得，取安全系数为
2，许用弯曲应力为
手柄直径可按抗弯强度设计，即
手柄长度为
托杯、底座等结构尺寸的设计所以
圆整后取
选托杯材料：因为托杯受压，选择灰铸铁
HT200，由经验公式
托杯结构尺寸参看下图
由图，托杯下端面挤压强度为
压
所以托杯强度足够
因为托杯受压，选择灰铸铁HT200，如图所
示，取底座斜度为1：10，则有
手柄直径为
托杯材料选择灰
铸铁
托杯强度足够
底座材料选择灰
铸铁
斜度。

螺旋起重机设计说明书

1.设计方案确定与材料选择 1.1 结构设计方案以往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。

螺旋起重器（千斤顶）是一种人力起重的简单机械，主要用于起升重物。

手动螺旋千斤顶主要包括底座、棘轮、圆锥齿轮副、托杯、传动螺纹副等部分。

千斤顶最大起重量是其最主要的性能指标之一。

千斤顶在工作过程中，传动螺纹副承受主要的工作载荷，螺纹副工作寿命决定千斤顶使用寿命，故传动螺纹副的设计最为关键，其设计与最大起重量、螺纹副材料、螺纹牙型以及螺纹头数等都有关系。

手动螺旋千斤顶在满足设计性能和要求的前提下，从结构紧凑、减轻重量、节省材料和降低成本考虑。

在给出千斤顶最大起重量、传动螺纹副材料及其屈服应力、螺纹头数等基本设计要求和圆锥齿轮副等已定的情况下，可从螺纹副设计着手考虑，使螺纹副所用材料最少，即在满足设计性能的情况下，传动螺杆、螺母所占体积最少。

1.2 选择主要结构材料1.螺杆材料要有足够强度和耐磨性，一般用45钢，经调质处理，硬度220~250HBS2.螺母材料除要有足够强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦因数小和耐磨，可用103ZCuAl Fe 、1032ZCuAl Fe Mn 等。

2.滑动螺旋起重器的设计计算2.1 耐磨性计算耐磨性条件校核计算式为 []2F Fp p A d h πμ=≤＝（1）式中，F ──螺杆所受轴向载荷，/N ； 2d ──螺纹中径，/ mm ；h ──螺纹工作高度，/ mm 。

h ＝0.5(d －D 1)，d 为螺杆大径，D 1为螺母小径； μ──螺纹工作圈数，一般最大不宜超过10圈。

μ=P H ，H 为螺母高度，P 为螺纹螺距。

[ p ] ──螺旋副材料的许用压力，/MPa 。

可取 []p =18~25MPa 。

对梯形螺纹，h ＝0.5P ，式（1）可演化为设计计算式： 8.02≥d ][p Fϕ (2) MPa P 25~18][= 取MPa P 20][== cos152.3 螺杆的强度计算起重时螺杆受压和受扭，按第四强度理论计算： ca σ＝ 223τσ＋＝2123）（＋）（TW T A F =2112)431d T F A （＋≤ [ σ ] （4）式中 A ──螺杆螺纹段的危险截面面积，A ＝421d π，/mm 2 ; W T ──螺杆螺纹段抗扭截面系数，W T ＝416131d A d ＝π ，/mm 3; d 1──螺杆螺纹小径，mm ； F ──起升载荷，/N ； T 1 ──螺杆所受扭矩，T 1 ＝F tan(ψ ＋v ϕ) 22d ，/N mm ⋅； [ σ ] ──螺杆材料的许用应力。

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其它尺寸：螺杆小径： =22.5mm，螺杆螺母中径： = =25.5mm 螺母大径： =28.5mm，螺母小径： =23mm 螺母高度：H= =2 25.5=51mm。
1-4 自锁验算
自锁条件是 v ，式中：为螺纹中径处升角；v 为当量摩擦角（当量摩擦角
v
arctan
f cos
，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1
第二章螺母设计与计算 ............................................. 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 .............................. 8 2-3 校核螺纹牙强度 .............................................. 8 2-4 安装要求 .................................................... 9
第五章底座设计 .................................................. 12 5-1 底座设计与计算 ............................................. 12
第一章螺杆的设计与计算
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 30 ，梯形螺纹的外螺纹以锥面贴紧不易松动。矩形螺纹牙根强度低，锯齿形螺纹牙型不为等腰梯形，加工成本高。从实用性考虑，故选梯形螺纹，它的基本牙型按 GB5796.3—86 的规定。 1-2 选取螺杆材料考虑到千斤顶转速较低，单个作用面受力不大，螺杆材料常用 Q235、Q275、40、 45、55 等。此处选最常用的 45 钢。 1-3 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。根据规定，对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取 =1.2~2.5，此处 2 。螺杆——螺母材料分别为钢

螺旋起重器说明书

螺旋起重器设计计计算说明书学院：机械工程学院专业：材料成型及控制工程学号：********班级：130131姓名：***指导老师：***2022年4月27日前言螺旋起重器是一种简单的起重机械，体积小，携带方便，运用范围广。

螺旋起重器是以手柄的往复运动，通过螺杆与螺母的相对运动，从而达到重物的上升与下降。

它的结构主要有：托杯、螺钉、螺母、手柄、档环、螺杆与底座。

起重的最大重量是它工作的一个重要指标。

目录一、原始资料 (1)二、设计内容 (1)1.螺杆的设计与计算 (1)1.1螺纹类型的选择 (1)1.2螺杆材料的选择 (2)1.3确定螺杆直径 (2)1.4螺旋副锁条件的校检 (2)1.5螺杆强度校 (2)1.6螺杆稳定性校核 (3)2.螺母的设计与计算 (4)2.1螺母材料选择 (5)2.2确定螺母工作圈数 (5)2.3确定螺母外径D (5)2.4确定螺母凸缘外径D (5)12.5螺母螺纹牙强度校核 (6)2.5.1螺纹牙危险截面的剪切强度为 (6)2.5.2螺纹牙危险截面弯曲条件为 (6)3.手柄的设计与计算 (7)3.1手柄材料的选择 (8)3.2确定手柄长度 (8)3.3确定手柄直径 (8)4.托杯的设计与计算 (8)4.1托杯材料的选择 (8)4.2确定托杯尺寸 (8)5.底座的设计与计算 (9)5.1底座材料的选择 (9)5.2确定底座的尺寸 (9)6.其他零件的选择 (10)7.螺旋起重器效率 (10)三、课程小结 (11)四、参考文献 (12)一、原始资料注：建议采用梯形螺纹二、设计内容1.螺杆的设计与计算图1螺杆结构简图1.1螺纹类型的选择由于梯形螺纹牙根强度高、可中性好，故选用梯形螺纹①。

起重量Q （kN ） 20 起重高度L （mm)250F=Q=20kNL=250mm①[1]表14-1图2螺母结构简图.2.1螺母材料选择为提高耐磨性，螺母选用强度较低的青铜材料。

2.2确定螺母工作圈数由耐磨性确定螺母圈数：螺母凸缘高度3H h =（取整）mm 19358≈=螺母工作螺数10658≈==P H Z 为使螺纹各圈受力均匀，一般要求10≤n2.3确定螺母外径D ：由拉伸扭转强度条件公式[][]b d D Fσσπ83.04)(3.122=≤-①，[]b σ取50MPa ② 得mm D 7.42≥ D 取52mm2.4确定螺母凸缘外径1D ：D D )4.1~3.1(1=③ 故取mm D 721= 按挤压强度验算[][]σσ)2~8.1(=p ④取[][]MPa p 7.748.1==σσ[][]p p MPa D D Fσσπ〈≈≤-72.104)(221 故1D 满足挤压强度计算①[]53P ②[]43P③[]53P④[]53P2.5螺母螺纹牙强度校核2.5.1螺纹牙危险截面的剪切强度为[]τπτ≤=DbZF①其中螺纹牙根部厚度mm p b 9.3665.065.0=⨯==，Z 为旋合圈数10==PHZ ，许用切应力[]MPa )40~30(=τ② []τπτ〈≈⨯⨯⨯⨯=MPa 95.4109.33310203故满足剪切强度条件。

机械设计大作业螺旋起重器说明书

1.1 设计数据及要求................................................................................................................1 1.1.1 设计数据................................................................................................................1 1.1.2 设计要求...............................................................................................................1
2.2 螺母设计............................................................................................................................6 2.2.1 螺母的高度............................................................................................................6 2.2.2 螺纹牙强度计算....................................................................................................6 2.2.3 螺母的结构尺寸....................................................................................................7 2.2.4 螺母悬置部分强度和螺母凸缘强度校核............................................................7

螺旋起重器设计说明书

剪切强度计算：
所以剪切强度足够。
查表4-8螺母和螺杆材料的许用应力，螺母的许用弯曲应力为，
取，查表1-41梯形螺纹基本尺寸，梯形牙高
螺母螺纹牙弯曲强度为，所以螺母螺纹牙弯曲强度足够。
为了更好地将螺母固定在底座上，将螺母做成梯形，也称异形螺母。螺母螺纹牙受拉和受扭，由第四强度理论可求螺纹牙的总应力
螺母材料选用铸锡青铜ZCuSn10P1
选择螺纹参数：
z=6
，自锁
符合强度条件
稳定性满足：
S=4.663
螺母螺纹牙满足强度要求
凸缘支承面强度足够
凸缘根部抗弯强度足够
凸缘根部剪切强度足够
手柄长度为
手柄直径为
托杯材料选择灰铸铁HT200
托杯强度足够
底座材料选择灰铸铁HT200，
斜度1：10
效率
a)螺纹牙剪切强度
b)螺纹牙抗弯强度
（2）计算螺母外径
（3）凸缘尺寸计算
a)计算凸缘直径及厚度a
b）凸缘支承面挤压强度计算
C)凸缘根部抗弯强度验算
d)凸缘根部抗剪强度验算
7.手柄尺寸的计算
a)手柄长度的计算
b)手柄直径的计算
8.托杯、底座等结构尺寸的设计
a)托杯设计
b)底座设计
9.效率计算
查表4-1，因为是中等精度的一般传动，所以螺杆材料选择45钢，正火处理。
选择第一系列梯形螺纹：Tr24，螺距为
P=5mm。
查表1-51，旋合长度＞63mm,L型，左旋用LH表示，又因起重器为一般用途，选中等精度。综上所述，螺纹副表示为
螺母旋合圈数为
取z=6＜10，所以满足要求
螺母高度
查表4-4
钢对青铜的当量摩擦因数

螺旋起重器说明书

l
4l
起重器可视为一端固定、一端自由，取
s

=2；l 为螺杆承受压力的
一段长度， l=150mm ； d1 为螺纹小径， d1=16.5mm 。由此得螺杆柔度 =72.7。
s
满足 40< s <100，对于 45 号钢， B =600MPa≥480MPa，取
d12
4
Qc (461 2.568s )
p Q QP [ p] d 2 hZ d 2 hH
（MPa）
式中：Q 为轴向载荷；d2 为螺纹中径；H 为螺母高度；P 为螺距；h 为螺纹接触高度；Z 为旋合长度内螺纹工作圈数，Z=H/P;[p]为螺旋传动副的许用压强。引入系数
d2
h H 、，代入得 P d2
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5.3、手柄直径计算
手柄直径计算公式
d1 3 Fp Lp 0.1[ b ]
（mm）
s
2 ，对于 Q235 ，
其中 [ b ] 为手柄材料的需用弯曲应力， b
s =225MPa

s ，取 b 2 112.5MPa
（MPa）
其中，b 为螺纹牙根部梯度，对于梯形螺纹 b=0.65P；为螺母材料的许用剪切应力，对于青铜螺母 =30~50MPa；D 为螺母大径；d 为螺杆大径。代入

Q=20KN,d=22mm,b=0.65×5mm=3.25mm ， Z=7.8 ，得
=11.4MPa< ，满足强度条件。螺母螺纹根部一般不会弯曲折断，通常可以不进行弯曲强度校
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机械设计大作业+螺旋起重机说明书

机械设计大作业+螺旋起重机说明书摘要根据我对日常生活的观察，以及在大学阶段的各个实习，最后选定毕业设计题目为——螺旋输送机的设计。

其原理为：当电动机驱动螺旋轴回转时，加入槽内的物料由于自重的作用，使螺旋叶面旋转，但受着螺旋的轴向推力的作用，向着一个方向推进到卸料口处，物料被卸出，从而达到输送物料的目的。

本输送机传动装置采用NGW型行星齿轮减速器传动，NGW型行星齿轮减速器具有体积小、质量小、传动比大、承载能力大，以及传动平稳和效率高等优点。

本毕业设计主要设计的是——NGW型行星齿轮减速器的设计。

首先通过确定其传动比，再到配齿计算，再确定NGW型行星齿轮减速器各个齿轮的尺寸及啮合参数，最后是行星传动的结构设计及均载机构的设计。

通过本次设计，我对NGW型行星齿轮减速器的各个部分以及其设计过程都有了更加深入的理解。

关键词：螺旋输送机NGW型行星齿轮减速器均载机构AbstractAccording to my observation of daily life, as well as the various internship at the university stage, the final design selected topics for graduate -- spiral conveyer design. Its principles are : When electric motors driven screw axis rotation, the inside of the materials themselves as role-not screw leaf surface, but once the spiral must thrust role toward a direction to the mouth of the discharge Office of materials being discharged to reach carrier materials. The aircraft carrier transmission devices used NGW-planetary gear reducer transmission, NGW-planetary gear reducer with small size, quality small, transmission than large, large carrying capacity and a smooth and efficient transmission of higher advantages.The graduate design major design type planetary gear reducer is --NGW design. First, by defining its velocity ratio, and then to calculate the allocation of teeth, to determine the type of planetary gear reducer NGW various gear and mesh size parameters, planetary transmission is the final design and structure are reflected in the design of institutions. Through this design, I have a deeper understanding to NGW-planetary gear reducer and parts of the design process .Keyword：Spiral conveyer NGW-planetary gear reducerBalanced load institution前言GX型螺旋输送机是工农业各部门机械化运输工作的主要机组，可使运输工作减轻劳动强度，提高工作效率，应用范围很广泛。

11螺旋起重器设计说明书 - 副本

浙江大学螺旋起重器设计计算说明书姓名：方涛涛学号：3080104191专业：机械工程及其自动化螺旋起重器设计任务设计题目：螺旋起重器设计条件：最大起重Q=27.5KN最大升距150mm设计工作量：绘制总装配图一张，标注主要尺寸，填写标题栏及零件明细表。

编写设计说明书一份。

目录1螺杆的设计与计算 (4)1.1螺杆螺纹类型的选择 (4)1.2选择螺杆材料 (4)1.3确定螺杆直径 (4)1.4自锁验算 (4)1.5 螺杆强度计算 (5)1.6稳定性计算 (5)1.7 螺杆设计 (7)2 螺母设计与计算 (9)2.1 选取螺母材料 (9)2.2 确定螺母高度H及螺纹工作圈数u (9)2.2.1 螺母高度 (9)2.2.2 螺纹工作圈数 (9)2.2.3 螺母实际高度 (9)2.3 校核螺纹强度 (9)2.4 安装要求 (10)3手柄设计 (11)3.1手柄材料选择 (11)3.2手柄直径的确定 (11)4 底座设计 (11)参考文献 (13)起重器设计计算和说明1螺杆的设计与计算1.1螺杆螺纹类型的选择选择梯形螺纹，单线GB5796—86规定。

1.2选择螺杆材料此处选用45#。

1.3确定螺杆直径按耐磨性条件计算螺杆中径d2。

≥2d []p πϕφQ(mm)根据国家规定，ψ=1.2-1.5，这里取：1.3（梯形螺纹），ϕ=0.5即h=0.5p ；p 取20Mpa 。

故，≥2d []p πϕφQ =62014.33.15.035.271010⨯⨯⨯⨯⨯m=26mm查机械设计手册，d 取34mm则p=6，1d =27mm ，2d =31mm ，z=71.4自锁验算自锁条件是ρλ≤其中前者为中径出升角，后者为当量摩擦角。

查表取 09.0=μ=λarctan(np/π2d )=arctan(1*6/3.14*31)=3.5=ρarctan0.09=5.14故 14.55.3=<=ρλ1.5 螺杆强度计算受力较大的螺杆需进行强度计算，螺杆工作时承受轴向力Q ，又承受扭矩T 的作用，使得螺杆危险截面上有正应力和剪应力。

螺旋起重器

1螺旋起重器说明书姓名：学院：班级：学号：电话：原始数据如下：项目设计要求起重重量max Q （KN ） 17 最大起升高度max h （mm ）28021.确定螺杆、螺母材料 2．耐磨性计算(确定公称直径)查标准梯形螺纹：计算螺纹参数：由于起重器的载荷Q =17KN ，且低速运行，按表5-11【1】选取螺杆材料为45钢，并采用调质处理，由表8-17【2】得：其抗拉强度为673b MPa σ=屈服强度MPa S 353=σ（GB/T699-1988）螺母采用 110P S ZC n u ，采用砂型铸造，由表8-26【2】得：其抗拉强度为 MPa b 220=σ屈服强度MPa S 130=σ（GB/T1176-1987）失效形式：根据对螺纹类型和相关传动的特点，选择梯形螺纹计算中取2φ=，查表5-12【1】，取MPa p 20][=,f =0.10代入KN F 17=计算过程：根据耐磨性条件，初步估算螺杆中径[]P hHd FP hu d F A F P ≤===22ππ H =∅d 2 h =0.5P []p h FP d φπ≥2式中，F ——作用与螺杆的轴向力，NP ——螺纹螺距，mmh ——螺纹工作高度，mmA ——螺纹的承受面积，2m mH ——螺母高度，mm u ——螺纹工作圈数 20.8[]Fd p φ≥ 得d 2≥16.5 mm查表8-45【2】，根据梯形螺纹的标准GB/T5796.3-1986，取螺纹公称直径mm d 20=，螺距为P =4mm查表8-46【2】，根据梯形螺纹的标准GB/T5796.3-1986,得梯形螺纹其它尺寸：螺杆小径：mm d 5.151=，螺杆螺母中径：d 2=D 2=18mm螺母大径：mm D 5.204=，螺母小径：mm D 163=螺杆材料为45钢螺母采用:110P S ZC n u螺纹参数： mm d 20= P=4mm mm d 5.151=d 2=D 2=18mmmm D 5.204= mm D 163=mm H 36=3螺母高度：螺母工作圈数：螺纹牙根部宽度 3．自锁性校核 4．螺杆强度校核已知d 2=D 2=18mm ，根据公式2d H=φmm d H 361822=⨯==ψ已知螺距P =4mm ，根据公式PH u =,得u =H P =364=9≤10b =0.65P =0.65×4=2.6mm螺纹升角： ψ=tan −1(S πd 2)=tan −1(4π×18)=4.05°当量摩擦角：︒=︒==9.515cos 1.0arctan cos arctan βψf v 因此v ψϕ≤符合自锁条件螺杆工作时承受轴向压力F 和扭矩T 的作用，其强度条件为： 22()3()ca TF T A W σ=+ 式中，A ——螺杆螺纹危险截面面积，221,4mm d A π=T W ——抗扭截面系数，231,16mm d W T π=T ——螺杆所受扭矩，N ·mm其中，螺杆所受转矩为：m m KN tg d Ftg T v ⋅=⨯︒+︒⨯=+=869.26218)91.505.4(170002)(2ψψu =9≤10 合理mm b 6.2=ψ=4.05°<5.9°合理，能自锁45．螺母螺纹牙强度校核螺母螺纹牙剪切强度：弯曲强度：6．螺母外径与凸缘的强度较核MPa W T A F Tca36.110)5.151626869(3)5.15170004()(3)(232222=⨯+⋅⨯=+=ππσ查表5-13【1】，取螺杆许用应力353[]12033sMPa σσ===, 得[]ca σσ≤所以，螺杆符合强度条件失效形式：剪切和挤压破坏螺纹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。

螺旋起重器设计说明书

重庆大学螺旋起重器设计计算说明书题目: 螺旋起重器学院: 机械工程学院班级: 机自04班姓名: 王正学号: 20122266题目:设计螺旋起重器设计原始数据：起重量30, 最大起重高度L=200mm。

F kN工作内容：1、详细设计计算（参考8.1.5节）；2、完成全部零件的3维实体建模和装配；3、绘制装配图一张。

目录第一章螺杆的设计与计算 (3)1-1 螺杆螺纹类型的选择 (3)1-2 选取螺杆材料 (3)1-3 确定螺杆直径 (3)1-4 自锁验算 (4)1-5 结构 (4)1-6 螺杆强度校核 (5)1-7 稳定性计算 (5)第二章螺母设计与计算 (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 (8)2-3 校核螺纹牙强度 (8)2-4 安装要求 (9)第三章托杯的设计与计算 (9)3-1 托杯的尺寸计算 (9)第四章手柄设计与计算 (10)4-1手柄材料 (10)4-2 手柄长度L (11)pd (11)4-3 手柄直径p第五章底座设计 (12)5-1 底座设计与计算 (12)第一章螺杆的设计与计算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30α=，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。

矩形螺纹牙根强度低，锯齿形螺纹牙型不为等腰梯形，加工成本高。

从实用性考虑，故选梯形螺纹，它的基本牙型按GB5796.3—86的规定。

1-2 选取螺杆材料考虑到千斤顶转速较低，单个作用面受力不大，螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。

此处选最常用的45钢。

1-3 确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径2d 。

求出2d 后，按标准选取相应公称直径d 、螺距P 及其它尺寸。

根据规定，对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取ϕ=1.2~2.5，此处2φ=。

螺杆——螺母材料分别为钢——青铜，滑动速度为低速，得许用应力[]p 为18~25MPa 。

螺旋起重机

螺旋起重器设计计算说明书学院：机械工程学院专业班级：学生姓名：成绩：2008年月日齐齐哈尔大学目录一、任务书┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（3）二、前言┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（4）三、计算及说明┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（5）3.1螺旋起重器的总体功能和结构分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（5）3.2各零件的受力分析和计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（6）3.2.1主要零件受力分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（7）3.2.2螺旋计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ (7)3.2.3螺母计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ (9)3.2.4螺杆的稳定性计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ (11)3.2.5检验螺杆头部及托杯尺寸┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ (11)3.2.6手柄及手柄套计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（12）3.2.7 键┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（13）3.2.8底座┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ (13)3.3螺旋起重器的效率┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ (14)3.4螺旋起重器的装配图如图┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈(14)。

任务书设计如图所示螺旋起重器。

起重量h＝20000 N ，最大升max程Q 150mm。

max螺旋起重器示意图要求：(1)设计计算各部分尺寸，写出设计说明书；（2）绘制螺旋起重器装配图（A3）。

设计内容计算及说明结果前言螺旋起重器是一种简单的器重装置，用手推动手柄即可升起重物。

它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄、扳手等零件所组成。

千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备。

螺旋千斤顶机械原理，以往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。

螺旋起重器设计说明书

机械设计设计说明书学院：机械工程学院学号： 15011227姓名：徐迎目录一、螺旋起重器的结构和功能 (1)二、设计目的 (1)三、设计内容 (2)四、设计要求 (2)五、材料选择 (2)六、设计计算 (2)1、螺旋副的耐磨性 (2)2、工作圈数校核 (2)4、螺杆的强度校核 (3)5、螺母螺纹牙强度校核 (3)6、螺杆稳定性校核 (4)七、结构设计 (5)1、螺杆设计 (5)2、螺母设计 (5)3、托杯设计 (6)4、设计手柄长度 (7)6、其他零件的选择 (8)八、螺旋起重器的效率计算 (9)参考资料 (10)螺旋起重器设计说明书一、螺旋起重器的结构和功能螺旋起重器是一种人力起重的简单机械，主要用于起升重物。

下图为采用滑动螺旋的起重器结构。

图中，螺杆与螺母组成螺旋副，螺母与底座固定连接，紧定螺钉提高了连接可靠性。

托杯直接顶住重物，当转动手柄时，螺杆边转动边上下移动使托杯托起重物上下移动，达到起升重物的目的。

螺旋起重器结构图这种螺旋起重器结构简单，容易制造，易于自锁。

其主要缺点是摩擦阻力大，传动效率低（一般为30%～40%），磨损快，寿命低，传动精度低。

螺旋起重器一般垂直布置，在起重时螺杆受压，因此都做成短而粗，起升高度不宜太大。

螺母作为起升时的支撑件，常做成整体结构。

螺旋起重器应有可靠的自锁性能，以保证螺杆和重物在上升下降过程中能可靠地停留在任意一个位置而不会自行下降。

螺杆一般采用梯形牙，右旋，单线螺纹。

当起重量较大时，为减小摩擦阻力，操作省力，可在托杯的下部安放一个推力轴承。

二、设计目的1.明确螺旋起重器的设计方法与步骤；2.初步了解机械设计的一般方法与步骤；3.为课程设计打基础。

三、设计内容1. 根据强度和结构要求决定螺旋起重器的各部分尺寸；2. 绘制螺旋起重器的装配图；3. 整理设计计算说明书。

四、设计要求五、材料选择螺杆材料：55号钢螺母材料：ZCuAl10Fe3六、设计计算1、螺旋副的耐磨性[]p hud F σπσ===2A F p选取梯形螺纹：[]p Fd σϕ8.02≥F=70KN ϕ=1.5[]p σ=25Mpah=0.5P255.1700008.02⨯≥d =34.56mm根据表3-7、3-8选择的螺杆尺寸： d=44mm 2d =38mm 1d =31mm P=12 H=2d ⨯ϕ=1.5⨯38=57mm螺母尺寸：D=45mm 22d D ==38mm 1D =31mm 2、工作圈数校核P H u == 1257=4.75 ≈5（圈）＜10（圈） ∴校验合格3、螺旋副的自锁性校核自锁条件：v ϕφ≤3812arctan arctan 2⨯==ππφd P =5.73°F=70KNϕ=1.5[]p σ=25Mpah=0.5P 螺杆尺寸： d=44mm 2d =38mm 1d =31mm P=12螺母尺寸： D=45mm22d D ==38mm 1D =31mm H=57mm U=5（圈）工作圈数合格︒==15cos 1.0arctan cos arctanβϕf v =5.9° f =0.1 β=15°∵v ϕφ≤ ∴校核合格 4、螺杆的强度校核[]στσσ≤⎪⎭⎫⎝⎛+=+=21222ca d 4313T F A[]49005-3s==σσ=225Mpa A=21d 4π=4π()23-1031⨯⨯=4-1055.7⨯2mm ()()210389.573.5tan 700002d tan 3-2⨯⨯︒+︒⨯=+=ϕφF T=273N ﹒M224-ca 031.027343700001055.71⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯=σ=123Mpaca σ＜⎥⎦⎤⎢⎣⎡σ ∴强度合格5、螺母螺纹牙强度校核（1）螺纹牙危险截面上的剪切强度条件：[]τπτ≤=DbuFb=0.65P=7.8 u=5[]τ=30-40Mpa58.74570000⨯⨯⨯=πτ=12.7Mpa[]ττ≤∴剪切强度合格f =0.1 β=15°︒=73.5φ︒=9.5v ϕ自锁性合格⎥⎦⎤⎢⎣⎡σ=225MpaT=273N ﹒Mca σ=123Mpa强度合格[]τ=30-40Mpaτ=12.7Mpa剪切强度合格（2）螺纹牙危险截面上的弯曲强度条件：[]b uDb Fl σπσ≤=262384522-=-=d D l =3.5mm []b σ=40-60Mpa58.7455.37000062⨯⨯⨯⨯⨯=πσ=34.2Mpa σ＜[]b σ∴弯曲强度合格 6、螺杆稳定性校核 B=1.4dl =B+L+2H =1.4d+200+257=290.1mm 43141===d A I i =7.75mm 75.71.2902⨯==i ul s λ=74.86＞40 ∴需要校核稳定性稳定性校核条件：S crsc S FF S ≥=S S 取3.5-5.0为合格 51006.2⨯=E Mpa 643164441⨯==ππd I =45333.234mm()2521.290223.453331006.2⨯⨯⨯=πcr F =273.8KN708.273==F F S cr SC =3.9 SC S 介于3.5-5.0之间，∴稳定性合格[]b σ=40-60Mpaσ=34.2Mpa弯曲强度合格l =290.1mmi =7.75mm51006.2⨯=E MpaI =45333.234mmcr F =273.8KNSC S =3.9稳定性合格七、结构设计1、螺杆设计2、螺母设计（1）外径设计：（2）螺母凸缘高度：[]Mpa 60~40b =σ[][]pa 8.49~2.3383.0b M ==σσ[]Mpa 5.41=σ22445.41470003.1D ≤+⨯⨯⨯πmm D 76.68≥mm D 70=mmHh 193==44mm=d mm l 5.2744625.01=⨯=287mm =30+57+200= 30+H +L =L'mm D 764802=-=mm D 283=mm D 804=()[]σπ≤-4d D 1.3Q22[]1σ[]p σ（3）螺母凸缘外径：（4）强度校核：<∴设计可行3、托杯设计()D D 4.1~3.11=mm D D 5.947035.135.11=⨯==[]()[]Mpa p 6.99~76.592~8.1==σσ[]()()Mpa D D Q 1.22705.944700004222211=-⨯⨯=-=ππσmmD mm D mm d mm h mm H 94704419571=====mm721085==托杯高mm D 托杯材料：Q235[]231952700004427p 62=+⨯=+=πσπD F D 木4、设计手柄长度（1）选取手柄材料为Q235 （2）手柄长度:螺旋副间的摩擦力矩:托杯与轴端支承面的摩擦力矩因为起重量为70KN ，所以取500N（3）手柄直径5、底座设计p p l F T ⋅=柄1T ()M N d F T ⋅=⋅+=2732tan 21ϕφ2T ()()M N FfD D T ⋅=⨯⨯+=+=1824701.076284232MN T T T T ⋅≥+≥45521柄柄p F mmF T l p p 910500182237=+==柄[]mmd mm d d d l F p p p b p p p 259.24120329102003233=≥⨯⨯≥≤≤⋅πσπmm D 2316=mmL L D D D 3072028720'mm11416982'mm 98mm 4'111=+=+==+=+=+=座δ6、其他零件的选择（1）紧定螺钉的选择GB/T 71-1985 M10*18 （2）螺杆下挡块设计mm5h mm495445d 1==+=+=下挡Dmm5h mm 491==下挡D mmD mm D mm L D D mm23195307mm 1142'mm98'86711====+==座δδ（3）螺杆顶部挡块设计八、螺旋起重器的效率计算3D D ＞顶mm 283=D mm D 34=顶%4.29%10085.285845522840127012S 2121=⨯==⨯===⨯===A A T A QS A ηππ柄mm 283=D mm D 34=顶参考资料[1]濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计（第九版），高等教育出版社，2016.[2]吴宗泽,高志,罗生国,李威.机械设计课程设计手册（第四版），高等教育出版社，2013.[3]张惠云,范竞芳.机械制图,机械工业出版社,2015.。

设计螺旋起重器(千斤顶)

哈尔滨工业大学机械设计作业设计说明书题目：设计螺旋起重器（千斤顶）姓名：柳成林系别：机电工程学院班号：0608109学号：1060810928日期：2009年10月5日哈尔滨工业大学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=50kN, 最大起重高度H=150mm,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。

目录一、强度校核- 3 -1.耐磨性计算-3-2.螺杆强度校核-3-3.螺纹牙的强度校核-4-4.自锁条件校核-5-5.螺杆的稳定性校核-5-6.螺母外径及凸缘设计-6-7.手柄设计-6-8.底座设计-7-二、主要部件尺寸- 8 -三、设计总结- 8 -参考文献- 9 -一、强度校核1.耐磨性计算螺杆选用45号钢正火，螺母选用铸造铝青铜ZCUAl10Fe3，选用梯形螺纹，0.5h p=228.3d m m ≥==式中2d ——梯形螺纹的中径（mm ） F——起重载荷（N ）ψ——系数，整体式螺母，取2ψ=[]p ——螺旋副的许用压强（MPa ），由参考文献[1]表5.8，钢对青铜，人力驱动，取[]20p MPa =2.螺杆强度校核[]σσ=≤对于梯形螺纹122.3d m m ≥==1d ——螺杆螺纹小径（mm ）[]σ——螺杆材料的需用应力（MPa ），这里取[]1603sM P a σσ==F——螺杆所受轴向力（N ）综合1、2的计算结果，保守考虑，由参考文献[2]表11.5得到，选用第二系列127d m m =，231d m m =，34d m m =，6p mm = 又由2tan npd ψπ=式中 n ——线数，这里1n =p——螺距得到16tan 0.0616313.525ψπψ⨯==⨯=3.螺纹牙的强度校核a)螺纹牙危险截面处的剪切强度式：[]Fd bzττπ=≤'式中F——轴向载荷(N)'d——螺母螺纹大径(mm)z——螺纹旋合圈数H z p=，其中262H d m m ψ== ，则62106z ==b——螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b=0.65p=0.656=3.9mm ⨯[]τ—螺母材料的许用剪应力，由参考文献[1]查表5.9得到MPa 35][=τ5011.66035 3.910kM P aτπ==⨯⨯⨯显然满足][ττ≤ b)弯曲强度条件式：23[]b bF hd zbσσπ=≤'式中h——螺纹牙的工作高度(mm)，梯形螺纹0.50.563h p mm ==⨯= []bσ—螺母材料的许用弯曲应力，由参考文献[1]查表 5.9得到[]60b M P a σ=其它如上2350326.9073510 3.9b k M P aσπ⨯⨯==⨯⨯⨯显然满足[]b bσσ≤综上所述，螺纹牙的强度满足条件4.自锁条件校核由参考文献[1]表5.10得到当量摩擦系数，钢对青铜：0.08~0.10f =(运转时~启动时)得到4.574'5.710ρ≤≤而3.525ψ=显然满足ψρ'≤，故满足自锁条件5.螺杆的稳定性校核受压螺杆的稳定性条件式为2.5~4c F F≥式中c F ——螺杆稳定的临界载荷(N)螺杆的柔度值14l d μλ=式中 μ——螺杆长度系数，由参考文献[1]查表5.11得到2μ=l ——螺杆最大工作长度，取l 为螺母中部到另一支点间的距离11502H l h l =+++退刀槽初选手柄直径为26d m m =手柄，1(1.8~2)46.8~52h d m m ==手柄，取147h m m =、62m mH =，查参考文献[2]表11.25得7.5m m l =退刀槽，则62150477.5235.52l m m=+++=1d ——螺杆螺纹小径（mm ）此时有1442235.569.825l d μλ⨯⨯===对于淬火钢螺杆85λ<21249010.00024c d F πλ=+式中 λ——螺杆的柔度值1d ——螺杆螺纹小径（mm ）此时有2249027142.110.000269.84c F kN π==+142.1 2.8450c F F ==满足稳定性条件6.螺母外径及凸缘设计2321.5 1.534511.4 1.44871.4(0.2~0.3)(0.2~0.3)6212.4~18.6D d m m D D m mb H m m≈=⨯=≈=⨯===⨯=取15b m m =7.手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间相对转动的阻力矩和托杯支承面间的摩擦力矩设s F 为加在手柄上的力，取250s F N =，'L 为手柄长度。

螺旋起重器设计计算说明书

螺旋起重器设计计算说明书专业班级学生姓名学号指导教师2010.11.10目录1、数据--------------------------------------------------------------------------32、螺旋副设计-----------------------------------------------------------33、旋副自锁性验算和传动效率计算--------------54、螺强度校核-----------------------------------------------------------55、螺杆稳定性校核-------------------------------------------------66、螺母设计----------------------------------------------------------------77、托杯设计----------------------------------------------------------------88、手柄设计计算------------------------------------------------------89、底座设计----------------------------------------------------------------910、参考文献-------------------------------------------------------------10设计题目及要求一、设计题目：螺旋起重器二、原始数据：三、设计步骤1、选择螺杆、螺母、托杯等各零件材料。

2、计算螺杆、螺母的主要参数及其他尺寸。

3、检验稳定性和自锁性。

4、计算手柄的截面尺寸和长度。

5、绘制装配图，标注有关尺寸，填写标题栏、零件明细表及技术要求。

螺旋起重机设计说明

机械设计大作业设计题目：螺旋起重机机械与自动控制院（系）机械设计制造及其自动化专业班级：学号：学生姓名：指导教师：目录1. 设计条件 (1)2. 螺旋起重器的工作原理及其结构 (1)3. 螺杆螺纹类型的选择 (2)4. 螺杆和螺母材料 (2)5. 螺杆设计与计算 (3)5.1 确定螺杆直径 (3)5.2 自锁验算 (3)5.3 螺杆强度计算 (4)5.4 稳定性计算 (4)6. 螺母设计与计算 (5)6.1 选取螺母材料 (5)6.2 确定螺母高度及螺纹工作圈数 (5)6.3 校核螺纹牙强度 (6)6.4 螺母外径计算 (7)6.5 螺母凸缘设计 (7)7. 手柄设计与计算 (7)7.1 手柄材料 (7)7.2 手柄长度 (7)7.3 手柄直径 (8)8. 托杯设计 (8)9. 底座设计 (9)参考文献 (10)1.设计条件=30kN起重量FQ最大起重高度H=180mm2.螺旋起重器的工作原理及其结构螺旋起重器（千斤顶）是一种人力起重的简单机械，主要用于起升重物。

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，并上下升降，将托杯上的重物举起或放落。

图 2-1螺旋起重器结构3.螺杆螺纹类型的选择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。

4.螺杆和螺母材料螺杆材料要有足够的强度和耐磨性，一般用45钢，再经调质处理。

查【2】，GB/T699-1999标准规定s σ =355 MPa ，由[]()3~5sσσ=，得[]35588.754s MPa MPa Sσσ===。

螺母材料除要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦系数小和耐磨，故选用ZCuSn10Pb1。

因螺杆—螺母材料为钢—青铜,查表 4-1和表 4-2得，滑动螺旋副的摩擦系数ƒ=0.08~0.10，选用09.0=f ；许用压力[]11~18p MPa =，选用[]18p MPa =。