螺旋式千斤顶的设计
螺旋千斤顶设计指南(矩形螺纹)讲解全
图中 H1+H'-a=160+28=188mm D8>D1=78.4mm圆整得79mm. D5=D+（5～10）mm =65mm D6=D5+ =97mm D7= =159.16mm 圆整后得160mm 式中：[]p——底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取[]p=2~2.5MPa。 H1=188mm D5=65mm D6=97mm D7=160mm D8=79mm
2.1选取螺母材料 螺母一直处于高应力作用下，材料此处选择用青铜。 2.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数Z 螺纹圈数Z和螺母高度H’ 螺母的螺纹圈数通常根据螺纹牙间压力条件求出，即 式中， 为螺纹中径；h为螺纹牙高度；[p]为螺纹牙表面许用压力，其值可查阅教材或手册。考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为 Z’＝Z＋1.5 Z’=5.35。圆整后为6 螺母高度
螺纹副材料
滑动副速度 (m·min-1)
许用压强/MPa
钢对青铜
低速 <3.0 6~12 >15
18~25 11~18 7~10 1~2
钢-耐磨铸铁
6~12
6~8
钢-灰铸铁
<2.4 6~12
13~18 4~7
钢-钢
低速
7.5~13
淬火钢-青铜
6~12
10~13
注：ø<2.5或人力驱动时，[p]可提高20%；螺母为剖分式时，[p]应降低15%-20%。
T1=67.73N·m T2=25.125N·m Lp=464.27mm Lw=575mm dp=20mm 5.4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，并用螺钉或铆合固定，其结构见图。 根据 GB/T 891 - 1986 选用螺钉紧固轴端挡圈，根据Dp=20mm，选取B型挡圈，公称直径28mm，符合设计要求 GB/T 891-1986 B型挡圈 公称直径28mm
课程设计-螺旋千斤顶
论文题目：附图：结果设计要求：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。
2、螺旋传动的计算按照螺旋副摩擦性质的不同，螺旋传动又可分为滑动摩擦螺旋传动（简称滑动螺旋）、滚动摩擦螺旋传动（简称滚动螺旋）和静压滑动螺旋传动（简称静压螺旋）。
螺旋千斤顶的设计
机械设计大作业计算说明书螺旋千斤顶的设计设计要求：设计一人力驱动的螺旋千斤顶，其轴向承载能力为F=60000N,要求提升高度为h=150mm；要求耐磨性好，螺母材料为ZCuSn10-1，采用梯形螺纹。
摘要螺旋千斤顶主要是有螺杆、手柄、底座、螺套、旋转杆、挡环、托杯的零部件组装而成的。
在本次设计过程中对螺旋传动的计算和各零部件的设计与选材最为重要；并且重点运用了机械设计方面的知识，另外还运用了辅助绘图工具AoutCAD、Solidworks等。
本文从螺旋千斤顶的零部件的设计与选材等多方面，阐述了它设计的全过程。
尤其在工艺规程设计中，运用了大量的科学加工理论及计算公式，对它进行了精确地计算。
由于螺旋千斤顶是一种小型的起重设备，体积小方便携带，造价成本低，所以在日常生活中被广泛应用。
本设计既是产品开发周期中的关键环节，有贯穿于产品开发过程的始终。
设计决定了实现产品功能和目标的方案，结构和选材。
制造方法以及产品运行，使用和维修方法。
现代机械产品的要求不对传统机械产品高的多，因而在产品开发和改进过程中只有全面深入地运用现代设计理论，方法和技术才能满足社会对现代机械产品愈来愈苛刻的要求，提高其市场竞争能力。
目录摘要 (II)1 起重机械的概述 (1)2 千斤顶的概述 (2)2.1 千斤顶的种类 (2)2.2 千斤顶的结构和技术规格 (3)2.3千斤顶的工作原理 (5)3 螺旋传动的设计与计算 (6)3.1螺旋传动的应用和类型 (6)3.2螺旋传动的结构和用途 (8)3.3螺旋传动的计算 (9)3.4螺旋传动的设计和选材 (10)3.5螺旋机构耐磨性的计算 (11)3.6螺母螺纹牙的计算 (12)3.7螺杆强度和稳定性的校核 (13)3.7.1强度的校核 (13)3.7.2稳定性的校核 (14)3.8自锁性的校核 (15)4千斤顶的设计 (16)4.1选择材料 (16)4.2耐磨性计算 (17)4.3螺母外部尺寸计算 (18)4.4手柄设计计算 (19)4.5螺杆稳定性校核 (20)5 螺旋千斤顶图形的绘制 (21)6 使用千斤顶的注意事项 (23)7 设计总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)1 起重机械的概述起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。
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。
螺旋千斤顶课程设计
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2010年11月1日目录螺旋千斤顶 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 1 - 目录-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 - 设计任务书 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 3 -一、千斤顶材料的选择------------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 -1.1、托杯、底座和手柄材料的选择 -------------------------------------------------------------------------- - 4 -1.2、螺母和螺杆材料的选择 ----------------------------------------------------------------------------------- - 4 -二、螺纹类型的确定---------------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 -2.1、螺纹的选择 --------------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 -三、零件尺寸的计算---------------------------------------------------------------------------------------------------- - 5 -3.1、螺杆 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 5 -3.1.1、螺杆直径及螺纹的计算--------------------------------------------------------------------------- - 5 -3.1.2、自锁性的验证 --------------------------------------------------------------------------------------- - 6 -3.1.3、螺杆强度的验证 ------------------------------------------------------------------------------------ - 6 -3.1.4、螺杆稳定性的验证 --------------------------------------------------------------------------------- - 7 -3.1.5、螺杆柔度 --------------------------------------------------------------------------------------------- - 8 -3.2、螺母 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ - 8 -3.2.1、螺母设计与计算 ------------------------------------------------------------------------------------ - 8 -3.2.2、螺母螺纹牙的强度计算--------------------------------------------------------------------------- - 9 -3.2.3、安装要求 --------------------------------------------------------------------------------------------- - 9 -3.3、托杯的尺寸计算-------------------------------------------------------------------------------------------- - 10 -3.4、手柄 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 11 -3.4.1、手柄的设计与计算 -------------------------------------------------------------------------------- - 11 -3.4.2、结构--------------------------------------------------------------------------------------------------- - 11 -3.5、底座设计 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- - 11 - 参考文献： --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 12 -设计任务书设计题目：螺旋千斤顶千斤顶结构简图：设计条件：1、最大起重量F = 40kN；2、最大升距H =200mm；3、低速。
《螺旋千斤顶设计》课件
稳定性差
由于结构设计不合理或材料选择不当 ，螺旋千斤顶可能在操作过程中出现 晃动或倾斜，影响使用效果。
效率低下
传动系统设计不合理，导致千斤顶的 升降速度过慢，影响工作效率。
尺寸过大
设计时过于追求大尺寸，导致千斤顶 体积庞大，不便于运输和存储。
问题解决方案
负载能力不足的解决方案
稳定性差的解决方案
根据实际应用需求，重新评估和计算螺旋 千斤顶的负载能力，优化结构和材料选择 。
02
螺旋千斤顶设计基础
结构设计
螺旋千斤顶的结构设计应满足 稳定性和可靠性要求，确保在 承受负载时能够保持稳定。
结构设计应考虑到制造工艺的 可行性，以确保生产效率和质 量。
结构设计应考虑到使用环境和 使用寿命，以确保螺旋千斤顶 在各种工况下能够正常工作。
材料选择
材料的选择应考虑到强度、耐磨性、耐腐蚀性和经济性等因素。 根据螺旋千斤顶的工作负载和使用环境，选择合适的材料来保证其性能和寿命。
感谢观看
改进结构设计，增强支撑和稳定性，同时 选择适合的材料以确保整体结构的刚性和 稳定性。
效率低下的解决方案
尺寸过大的解决方案
优化传动系统设计，提高升降速度。例如 ，通过改进传动比或采用更高效的传动方 式来提高效率。
在满足功能需求的前提下，尽可能减小螺 旋千斤顶的尺寸，使其更加紧凑和便于运 输。
设计经验与教训
螺旋千斤顶设计
目录
• 螺旋千斤顶简介 • 螺旋千斤顶设计基础 • 螺旋千斤顶设计流程 • 螺旋千斤顶设计实例 • 螺旋千斤顶设计中的问题与解决方案 • 螺旋千斤顶的发展趋势与未来展望
01
螺旋千斤顶简介
定义与用途
定义
螺旋千斤顶是一种手动起升设备，通过旋转顶部螺杆来提升 或降低重物。
毕业设计。螺旋千斤顶。全部过程及图纸
机械设计作业任务书题目：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。
1.结构分析人工摇动手柄，手柄带动螺杆转动，螺母固定在基座上，螺杆通过螺旋传动上下运动。
托杯位于螺杆上方，与螺杆相连但不随着螺杆转动，托杯直接重物。
上挡圈防止托杯脱落，下挡圈防止螺杆由螺母脱落。
为了满足以上工作要求，螺杆和螺母以及整体结构必须保证具有足够的强度、耐磨性，能自锁，稳定性合格。
2.选择材料和许用应力千斤顶采用梯形螺纹螺旋传动。
螺杆则采用45﹟钢，调质处理；查机械设计手册表得σs=360MPa查机械设计表得 [σ]=σs/（3~5）手动可取[σ]=100MPa由于螺母与螺杆存在滑动磨损，故采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3；查表得螺母材料的许用切应力为[τ] =35 MPa 许用弯曲应力为=50 MPa[σ]b紧定螺钉、六角螺母均采用标准件。
3.耐磨性计算螺纹耐磨性条件：2[]Fp Ps p d hHπ=≤ 梯形螺纹，h=,则2d ≥式中2d 螺纹中径，mm;F 为螺旋的轴向载荷，N ；H 为螺母旋合高度，mm;ψ 为引入系数，H/2d ; [p]为材料的许用压强，MPa;注： 查机械设计手册可得：ψ=,h=,[p]=20MPa;2d ≥=查机械设计课程设计 表由GB/得：取 d=34mm ，2d =31mm,1d =27mm,P=6mm;螺母高度H 1=ψd 2=*31mm= 螺纹圈数z= H 1/ P=6=圈 230αβ︒==4.螺杆强度校核梯形螺纹校核条件：1d ≥式中：1d 螺杆螺纹的小径，mm ；[]σ螺杆材料的许用应力,MPa; F 螺杆材料所受的轴向载荷，N ；1d ≥= 校核通过；5.螺纹牙强度校核'[]***F d b zττπ=< '23[]b b Fh d zb σσπ== 式中τ 螺纹牙根所受的剪切力应力,MPa;b σ螺纹牙根所受的弯曲应力,MPa;F 螺纹牙所受的轴向载荷,N;'d 螺母螺纹大直径,mm;z 螺纹旋合圈数;b 螺纹牙根厚,梯形螺纹b==,h==3mm;h 螺纹牙的工作高度,mm; []τ螺母材料的许用剪切应力,MPa;b σ螺母材料的许用剪切应力,MPa;;4010.0[] =35 MPa *35mm*3.9mm*9.3KN MPa ττπ==< 23*40*3mm 23.1[]b=50 MPa *35*9.3*3.9mm b KN MPa σσπ==<（）所以螺纹牙强度满足要求。
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]。
螺旋千斤顶的设计与制造标准化研究
螺旋千斤顶的设计与制造标准化研究随着工业化的发展，螺旋千斤顶在机械设备的升降和支撑中起到了至关重要的作用。
作为一种常见的升降工具，螺旋千斤顶的设计与制造标准化研究具有重要意义。
本文将从螺旋千斤顶的基本原理、设计要求以及制造标准化等方面展开讨论，以期为螺旋千斤顶的设计与制造提供参考。
螺旋千斤顶的基本原理是利用螺纹副的摩擦力和转动运动来实现物体的升降。
通常，螺旋千斤顶由一个螺纹杠杆和一个螺纹套之间的配合构成。
通过转动螺纹杠杆，使螺纹套沿着螺纹杠杆上下移动，从而实现升降的目的。
因此，螺旋千斤顶的设计必须考虑到螺纹杠杆和螺纹套的尺寸、螺距以及螺纹副的摩擦力等参数。
在设计螺旋千斤顶时，首先需要确定所需的升降高度和载荷能力。
根据实际使用需求，设计者需要确定螺旋千斤顶的最大升降高度和承重能力。
升降高度通常与螺纹杠杆的长度有关，而载荷能力则与螺纹杠杆的直径、螺距以及材料强度等因素相关。
同时，还需考虑到螺纹套的尺寸和材料选择，以确保螺纹副的稳定工作。
其次，螺旋千斤顶的安全性和可靠性也是设计时必须考虑的重要因素。
为了确保螺旋千斤顶在工作过程中不产生意外事故，并能长时间稳定运行，设计者需要对螺纹杠杆和螺纹套的强度进行合理计算和选择合适的材料。
此外，设计中还应考虑到扭矩传递、螺纹副的摩擦和传动效率等因素，以达到安全可靠的设计要求。
为了实现螺旋千斤顶的设计标准化，制定统一的制造标准也是必不可少的。
制造标准应确保螺旋千斤顶的尺寸、工作负荷、材料和加工工艺等方面都符合设计要求，并且满足相关行业的技术标准与规范。
标准化设计和制造可以降低生产成本、提高产品质量和性能，并且方便用户选择和维护。
螺旋千斤顶的设计与制造标准化研究还需要重视材料选择和加工工艺的优化。
在材料选择方面，应选用高强度和耐磨性的材料，以确保螺纹杠杆和螺纹套的使用寿命和稳定性。
在加工工艺方面，应采用先进的加工设备和工艺，以提高加工精度和工艺稳定性。
此外，为了满足不同行业和应用领域的需求，螺旋千斤顶的设计与制造标准化研究还需考虑到一些特殊要求。
螺旋千斤顶设计
在优化改进后，完成螺旋千斤顶 的最终图纸，准备进行生产制造。
04
螺旋千斤顶设计实例
轻型螺旋千斤顶设计
轻便易携带
轻型螺旋千斤顶通常采用轻质材料制成，体积小 巧，便于携带和存放。
适合小负载
适用于负载较小的场合，如家庭维修、小型设备 提升等。
操作简单
轻型螺旋千斤顶结构简单，操作方便，一般人员 经过简单培训即可掌握使用方法。
确定总体结构
根据需求分析和技术参数， 初步确定螺旋千斤顶的总 体结构形式和尺寸。
选择材料和规格
根据承载能力和使用环境， 选择合适的材料和规格， 确保螺旋千斤顶的强度和 稳定性。
绘制初步图纸
根据初步确定的总体结构 和尺寸，绘制螺旋千斤顶 的初步图纸。
详细设计
细化结构设计
对螺旋千斤顶的各个部件进行详细的结构设计，确保 其稳定性和可靠性。
重型螺旋千斤顶设计
高承载能力
重型螺旋千斤顶采用高强度材料和结构设计，具有较高的承载能 力，能够承受较大的重量。
稳定性好
重型螺旋千斤顶具有较好的稳定性和可靠性，适用于重型设备、车 辆等的升降和支撑。
适合专业操作
由于其高承载能力和稳定性要求，重型螺旋千斤顶通常需要专业人 员进行操作和维护。
高空作业螺旋千斤顶设计
03
螺旋千斤顶设计流程
设计需求分析
01
02
03
明确设计目标
确定螺旋千斤顶的功能需 求，如起升高度、承载能 力、使用环境等。
收集相关资料
收集同类产品资料，了解 市场趋势和用户需求，为 设计提供参考。
确定技术参数
根据设计目标，确定螺旋 千斤顶的主要技术参数， 如起升扭矩、起升速度、 承载能力等。
螺旋千斤顶设计
课程设计题目螺旋千斤顶设计系别机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号指导教师日期2015．设计任务书设计题目：螺旋千斤顶的设计设计要求：设计一人力驱动的螺旋千斤顶，起重载荷F==5000N,高度差100mm了解螺旋千斤顶的工作原理，掌握其设计方法；本型号剪式千斤顶的选型布局、总体设计与结构计算，实现顶起自锁与下落功能；目录摘要错误!未定义书签。
第一章起重机械的概述错误!未定义书签。
第二章千斤顶的概述错误!未定义书签。
千斤顶的种类错误!未定义书签。
千斤顶的结构7千斤顶的工作原理8第三章螺旋传动的设计与计算错误!未定义书签。
螺旋传动的应用和类型9螺旋传动的结构和用途10螺旋传动的计算12螺旋传动的设计和选材14螺旋机构耐磨性的计算错误!未定义书签。
螺母螺纹牙的计算错误!未定义书签。
螺杆强度和稳定性的校核错误!未定义书签。
强度的校核错误!未定义书签。
稳定性的校核错误!未定义书签。
自锁性的校核错误!未定义书签。
第四章千斤顶的设计20螺杆的设计计算20选择材料20确定螺杆直径21螺纹副自锁性验算：21螺杆强度校核错误!未定义书签。
螺母的设计计算错误!未定义书签。
选取螺母材料错误!未定义书签。
H及螺纹工作圈数N 错误!未定义书签。
确定螺母高度'校核螺纹牙强度错误!未定义书签。
第五章千斤顶图形的绘制错误!未定义书签。
第六章使用千斤顶的注意事项27参考文献错误!未定义书签。
摘要千斤顶是一种起重高度小(小于1ｍ)的最简单的起重设备。
主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。
其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。
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。
螺旋千斤顶采用机械传动，主要有螺杆、手柄、底座、螺套、旋转杆、挡环、托杯的零部件组装而成的。
在本次设计过程中对螺旋传动的计算和各零部件的设计与选材最为重要；并且重点运用了机械设计方面的知识，另外还运用了辅助绘图工具AoutCAD、等。
机械设计螺旋千斤顶设计
机械设计螺旋千斤顶设计结构草图：载重：2t 行程：230 最大起重量F=20000N 最大起升高度 H=230mm工作原理图：1.螺杆的设计与计算1.1螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形，千斤顶常用的是梯形螺纹。
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；它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。
千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。
因此选用的螺杆螺纹是牙形角α=30º的单线梯形螺纹1.2螺杆的材料的选择螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。
在此选用的是45钢。
1.3确定螺杆的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t及其它尺寸。
计算过程：滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力p，使其小于材料的许用压力[p]。
p=QPπd2ℎH<[p]令φ=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得d2>=√QPπℎ∅[p]式中p──工作压强(MPa);Q──轴向工作载荷(N)；d2──螺纹中径(mm)；P ──螺距h──螺纹工作高度(mm)，对矩形、梯形螺纹，h=0.5P；对锯齿形螺纹，h=0.75P；u──旋合螺纹圈数；[p] ──螺旋副许用压强(MPa)。
φ值选取：对整体式螺母，φ=1.2～2.5，对剖分式和兼做支承螺母，φ=2.5～3.5. 此处φ取1.5。
因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动，所以两者的材料均选为钢-青铜需用应力取[p]=20MP。
螺杆螺纹的中径：d2≥0.8√Q∅[p]=0.8∗√200001.5∗20=20.65根据求得的此螺纹中径，查表GB/T5796.2—2005和表GB/T5796.3—2005有：公称直径d=28,螺距P=5,中径d2=D2=25.50,螺杆小径d3=22.50,螺母小径D1=23.00，螺母大径D4=28.50，螺母高度H=Φd2=25.5*1.5=38.25,螺旋圈数μ=HP =365=7.65≈8≤10(圈)1.4自锁验算自锁条件：ψ≤ψv式中：ψv──螺纹副当量摩擦角，ψv = arctgf v =arctg(f/cosβ)ψ为螺纹升角摩擦系数f由查表可知，f= .11~0.17，由于千斤顶的运动速度是很低的，所以摩擦系数按起动时区最大值0.17。
螺旋千斤顶设计方案
螺旋千斤顶设计方案总体结构设计：最大起重量F=30KN 最大升举高度H=150mm螺杆和螺母配合图一． 螺杆的设计与计算1. 螺杆螺纹类型的选择选用梯形螺纹，牙型角为30度。
2. 选取螺杆材料本方案选择#45，查表有s σ=350MPa3. 确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径 设作用于螺旋轴向力为 F ，螺纹承压面积为 A ，螺纹中径为 d2，螺纹工作高度为 h ，螺纹螺距为P ，螺母高度为 H ，螺纹工作圈数为u=H/P ，则螺纹工作面上的耐磨条件为d 2≥[]p h Fp πφ 取φ=2，h=0.5p ，[p ]取20Mpa故，d 2≥[]p h F πφ = []p Fπφ5.0=631020214.35.01030⨯⨯⨯⨯⨯ mm =21.86mm查表得：外螺纹小径d3=18.5m外螺纹大径d=24mm内螺纹大径D=24.5mm螺纹中径d2(D2)=21.5mm螺距P=5mm同时取b=10mm4. 自锁原理的本质及其利用自锁原理：螺旋千斤顶工作时螺旋可以看成是一个绕在圆柱体上的斜面。
将其展开，这个斜面的倾角θ就是螺纹升角θ。
丝杆相当位于斜面上的物体。
千斤顶支撑的重物是加载于丝杆上的轴向载重。
这个载重相当于放在斜面上重为G 的物体。
为使丝杆螺纹在重物的重压下不会自动下旋，相当于物体不会沿斜面自动下滑，即物体在斜面上自锁。
要保证螺纹升角θ小于等于丝杆与底座螺纹槽之间的摩擦角。
即可自锁应用：自锁条件是λ≤υv ，式中：λ为螺纹中径处升角；υv 为摩擦角（非矩形螺纹应为当量摩擦角υv =tg -1f v ，为保证自锁，螺纹中径处升角至 少要比摩擦角小1°。
即υv －λ≥l °对称牙型的牙侧角α=30°，螺杆摩擦系数 f=0.1螺旋副的当量摩擦角为υv =arctan （f/cos α/ 2 ）=arctan0.1/cos15°=5.91°升角为：n=1,λ=arctan （np/πd2）=4.23°，υv －λ ≥l °满足自锁条件。
螺旋千斤顶设计
一、设计原始参数螺旋千斤顶的最大起重重量F=60KN，最大起重高度H=230mm。
二、设计计算书4、 稳定性校核 细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力，螺杆可能失稳，为此按下式验算螺杆的稳定性。
/ 2.5~4.0er F F ≥式中，er F 为螺杆的临界压力。
22()er EIF L πβ=。
查【2】P4，E=206GPa ，42441*368.24*106464d I mm ππ===。
52305*765330L H P l mm '=++=++=。
由002//125/40.5 3.083l d H d ''===>，为固定支承 见【1】P121，2β=（一端固定，一端自由）。
25442*2.0*10*8.24*1038.46*10N (2*330)er F π==/38.46/6 6.44er F F ==>，压杆可以稳定工作。
图2 螺杆简图 （二） 螺母的设计计算螺母常用铸铁或青铜制造，在这里选用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 ，E=206GPa448.24*10I mm =L=330mm2β=438.46*10N er F =/ 6.4er F F =查【1】P121表6.6 []45~55b MPa σ=323*60*10*3.523.79[]*45*4.44*9.5b b σσπ==≤，故满足要求。
3、 螺母其他结构尺寸 螺母外径(1.6~1.8)(1.6~1.8)*4572~81D D mm '===取72D mm '=(1.3~1.4)(1.3~1.4)*7293.6~100.8D D mm '''===取95D mm ''= 螺母凸缘厚度/365/325.6a H mm '===取26a mm =，结果见图图3 螺母简图4、 螺母外径和凸缘强度的计算及螺母悬置部分拉——扭组合校核（注：螺母旋合长度77H mm '=，螺母实际长度125H mm ''=，1257748H H mm '''-=-=。
螺旋千斤顶机械设计课程设计
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 。
便携式螺旋千斤顶的设计
目录1、螺旋千斤顶原理 (2)2、设计要求 (2)3、螺杆的设计 (2)4、螺母的设计 (4)5、杯托的设计 (4)6、手柄的设计 (6)7、底座的设计 (7)1、螺旋千斤顶原理千斤顶的工作原理是：通过螺杆和螺母组成的螺旋副来实现将物体由低处向高处的传送的，并使托杯中的物体做直线运动，从而实现我们的传动要求。
其中，螺母固定，当手柄旋动的时候，螺杆通过与螺母的螺旋副的运动，螺纹之间产生自锁，使装有重物的托杯往上运动。
2、设计要求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、绘制装配图、主要零件图两张3、螺杆的设计千斤顶适用于载重较高的重要传动，因此选用的材料要有足够的耐磨性、强度。
经分析选用40Cr 。
螺杆的结构设计及计算1、螺旋传动选择：螺旋传动按其螺旋副的摩擦性质不同，分为滑动螺旋副，滚动螺旋副和静压螺旋副。
滑动螺旋副结构简单，便于制造，易于自锁，所以螺旋千斤顶选择滑动螺旋副。
2、滑动螺旋采用的螺纹类型有矩形、梯形和锯齿形。
其中以梯形和锯齿形螺纹应用最广。
本设计中千斤顶的螺纹选择梯形螺纹，并为右旋的方式。
因为其内外螺纹以锥面贴紧不易松动，对中性好，并牙根强度高，同时采用单线螺纹（1n =）的自锁性也比较高。
3、螺杆螺纹的设计及计算按耐磨性条件确定螺杆中径d 2。
求出d 2后，按标准选取相应公称直径d 、螺距t 及其它尺寸。
根据：2d ≥[]p Fφ8.0 ;注：5.3~2.1=φ， 由于在此处为整体螺母，此处选2=φ；由于条件为刚-青铜和低速，[]a p MP =25~18 ，滑动速度为低速，取[]a p MP =20；KN =40F mmaN d 29.2520210408.032≈MP ⨯⨯⨯≥；根据GB/T5796.2-2005查表：取得mm d 30=，D=31.00mm;由P d H d D d 5.0122-=-==，得P=6.34mm 取标准值 P=6.00mmd 1=d-7=23.00mm D 1=d-P=30mm-6mm=24.00mm d 2=D 2=d-0.5P=27.00mm螺杆整体长度：200mm 自锁验算自锁条件是ψ≤v ϕ式中：ψ为螺纹中径处升角；v ϕ为当量摩擦角（当量摩擦角βϕcos arctanf v =，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。
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一、设计题目：螺旋式千斤顶二、设计要求：最大起重量：F max＝10kN最大升距：H max＝200mm三、设计过程：1、设计概述：螺旋传动分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋三种类型。
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。
螺旋式千斤顶的螺旋传动即属于该种类。
由于是受力螺旋传动，采用单头梯形螺纹。
2、选择材料和许用应力：2.1 螺杆材料选45钢，调制处理，s s = 360查表得：σp==120~72，手动可取σp=100①2.2 重载低速传动螺旋，螺母材料选ZCuAl10Fe3。
查表得：σbp=40~60,取50；τp=30~40，取35千斤顶系手动低速，查表得：Pp=18~25,取20②3、按耐磨性计算螺纹中径3.1 确定螺纹中径大小：③——许用压强：钢与青铜——，对于整体式螺母 ,可取1.5——螺纹工作高度，对于梯形螺纹①参考文献[1] 12-9 表12-1-10②参考文献[1] 12-9 表12-1-9③参考文献[2] P233 式（9-5）3.2 对计算得到的螺纹中径进行圆整，由GB/T5796.2-2005、GB/T5795.3-2005得：公称直径d=15，螺距P=2，中径d2=D2=15.00,大径D4=16.50 ①小径d3=13.50，小径D1=14.003.3 计算扣数：一般需要螺母螺纹的扣数小于10，即②故有显然其已经超出扣数要求，考虑稍微增大螺纹直径，选取中径为16，重新查表有：公称直径d=18，螺距P=4，中径d2=D2=16.00,大径D4=18.50小径d3=13.50，小径D1=14.00再次计算扣数有：达到要求。
螺母高度：得H=1.5×16=24mm4、自锁性检验：自锁条件：ρ③P h—螺距；d2—中径；ρ--诱导摩擦角，；f—螺纹表面滑动摩擦系数；α—螺纹牙形半角；单头螺纹，导程等于螺距，即=4.55°④①参考文献[3] P605②参考文献[2] P233③参考文献[2] P237 式（9-21）④参考文献[2] P236 表9-5普通梯形螺纹牙形半角为15°，由于是钢对青铜，f=0.080.10,可取0.09，故诱导摩擦角：= arctan=5.323°①°γ＜ρv,故自锁可靠。
5、计算驱动力矩：由工程力学得计算公式：②γ—导程角；ρv,f,α，d2与之前含义相同。
故得到：6、螺杆强度校核：由第四强度理论进行验算：σ③[σ]—螺杆材料的许用应力；d1—螺杆螺纹小径；Fa—轴向载荷；T—转矩。
可见σ＜[σ],故螺杆强度符合要求。
7、螺母螺纹强度校核：由于螺杆材料强度比较高，仅校核螺母螺纹强度。
①参考文献[2] P236②参考文献[2] P236 式（9-16）③参考文献[2] P235式（9-13）剪切强度：弯曲强度：①d—螺纹大径；b—螺纹根部宽，对于梯形螺纹b=0.65P；n—旋合扣数。
故代入数据有：故螺母螺纹强度达到要求。
8、螺杆稳定性校核：由② L—螺杆最大工作长度，一般取为螺杆支承之间的距离；m—螺杆支承系数，m= ，其值可查表获得。
知千斤顶螺杆上部安装手柄处高h1=(1.8~2)d=(1.8~2)×18=32.4~36，故可以取35。
螺杆最大工作长度L应为最大起重高加上h1,故L=200+35=235mm。
对于螺旋千斤顶，知其属于一端固定一端铰直，查表知m=2.5×故：螺杆不失稳的条件：③Famax—最大轴向载荷；SF—安全系数，SF=2.5故有：故可以认为满足螺杆稳定条件。
①参考文献[2] P236式（9-14）(9-15)②参考文献[2] P236式（9-11）③参考文献[2] P236式（9-12）9、千斤顶效率计算：视托杯与螺杆顶部为滑动推力轴承，效率为0.95时①（）（）10、外部结构设计：10.1、螺旋式千斤顶各部分尺寸结构如下图所示：②需要设计的尺寸有D5，d,d1,H。
d已经由先前的计算设计得到，为d=18。
螺母采用青铜制造，导向圆筒采用45钢制造，两者之间用钉连接。
先计算H，由先前计算知道旋合扣数为6，螺距为4，故H，考虑到预留量，可取30。
①参考文献[1] P12-7式（16）②参考文献[1] P12-10图12-1-2再计算D 5，由D 3以及1:10的坡度结合套筒的预估长度估计D 5值： 由后面计算知道D 3=38，D 5 ＝ 不妨取为90；故依次计算各部分尺寸：D=（1.6~1.8）d=(1.6~1.8) ×18=28.8~32.4可取30；D 1=(0.6~0.8)d=(0.6~0.8) ×18=10.8~14.4 可取12；D 2 D 3 不妨取38；D 4 1.4×90=126 δ，δ1—8~10mm 可取8mm ；h=(0.8~1)D=(0.8~1) ×30=24 30 可取h=28；h 1=(1.8~2)d=(1.8~2) ×18=32.4 36 可取35；b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3) ×30=6~9 可取8；S=（1.5 δ=(1.5 ×8=12 16 可取15。
10.2、手柄设计计算10.2.1手柄上的工作转矩为：T=F H L H =T 1+T 2=()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--++212313232tan 21D D D D f d F c νρλ 式中，T1、T2分别为螺纹副摩擦力矩及拖杯与接触面摩擦 力矩（N mm ）； =0.15为拖杯与支承面的摩擦系数；D为托杯底座与支承面接触部分外径（mm ），由经验公式D 确定，由先前知道，D 取30；D 1为托杯底座与支承面接触部分内径（mm ），由先前知道，取D 1=12mm ，F H 为手作用在手柄上的力（N ）,如一人连续工作，手作用力通常取F H =150～200N ，取F H =180N ；L H 为手柄有效长度（mm ）。
F 为螺杆承受的轴向载荷。
d 2仍然为螺纹中径。
故 :180 L H =()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⨯++⨯⨯22331230123015.032325.555.4tan 161000021得 L H =170mm 不妨取L H =250mm10.2.2确定手柄直径d 1 ：选手柄材料选45钢，调制处理，s s = 360 查表得： σp==120~72 ，手动可取σp=100 ①手柄的弯曲强度条件为：弯曲强度条件：σ ②对于圆截面，有 W=故有 ：因此，d 1≥=16.6mm ，故可取d 1 =20mm 。
10.2.3 、其他部件的选择： a.螺杆上下挡圈的选取：参考GB/T 892-1986上挡圈选择B20，其为B 型挡圈，公称直径为20，轴径 14；下挡圈选择选择相同型号。
根据国标推荐，配合螺钉由GB5783-85选择M5 16的螺钉。
b.螺母与基座的紧定螺钉的选择： 其类型可以选取开槽锥端紧定螺钉，参考国标GB/T71-1985，可以选取螺钉GB/T 75 M5 12，即螺纹规格d=M5,公称长度l=12,。
③ c.手柄球头选择： 参考国标JB/T 7271.1-94,手柄球选取：A 型 ,d =M10,SD=32,黑色手柄球，标记为:手柄球M10X32 JB/T 7271.1①参考文献[1] 12-9 表12-1-10 ②参考文献[4] P143 式（5.6） ③参考文献[3] P612 附表2-12手柄球和手柄的连接，选用B型双头螺柱：GB/T 897 M10×20。
11、托杯补充设计：由先前设计计算，托杯壁厚和托杯高度已经确定。
托杯上四个开口为半圆形，半径可取Φ10。
托杯下口内径已经由D1确定，为Φ12。
而托杯上口内径不妨取Φ45。
12、其他说明：a.润滑说明：千斤顶仅螺杆和螺母的螺旋传动需要润滑，参考机械设计手册，由于千斤顶系低速运动，采用粘度较大的润滑剂和锥入度较小的润滑剂；千斤顶需要承受较大载荷，应该选用粘度大油性好的润滑剂；综合考虑选用润滑脂润滑。
参考机械设计手册选取钙基润滑脂（GB/T 491-1987）,选取稠度等级（NLGI）为三号。
①润滑脂可以在千斤顶使用一段时间以后从螺杆上端加入。
b．其他零件材料的选取说明：托杯材料选取Q235，手柄材料为45号钢，球套材料为塑料，基座材料为HT200，其他部件材料之前已经选定，故不再赘述。
c.其他要求：为了美观和和方便使用，千斤顶可考虑在外套上设提拉装置，方便提拿。
切铸造外套时候，注意铸造圆角。
最终制作完成的千斤顶可以在外部喷漆。
为了增加支撑重物时候螺旋千斤顶的螺杆稳定可以适当考虑加长螺杆长度。
螺杆末端安装挡圈时候为了增大摩擦拧紧挡圈可适当选取垫片。
①参考文献[1] P10-113 表10-2-16设计主要参考文献：[1] 成大先主编，《机械设计手册（第四版）第3卷》，化学工业出版社，2002.[2] 庞振基，黄其圣主编，《精密机械设计》，机械工业出版社，2009；[3] 刘朝儒，吴志军，高政一，许纪旻主编，《机械制图（第五版）》，高等教育出版社，2006.[4] 刘鸿文主编，《材料力学（第四版）》，高等教育出版社，2004.。