螺旋千斤顶(设计计算说明书)(双面打印)
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。
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:
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。
千斤顶设计说明书精选全文
根据梯形螺纹国家标准，选取螺纹为Tr22 5,其基本参数为：
， ， ，
， ， 。
计算螺母的螺纹圈数，并求出高度
，取
1)螺杆螺纹部分的强度计算：
此部分力矩由螺纹力矩 和螺杆端面力矩 组成。
, ,
,
由于螺杆与托杯之间装有推力球轴承，所以 <<
所以螺杆工作部分上端面为危险截面，根据第四强度理论得螺杆危险截面的当量应力
起重螺旋为传力螺旋,主要特点是能承受较大的轴向力,并要求自锁,螺杆材料应具有较高的强度,较高的耐磨性,螺母材料出要求有较高的强度外,还应有较好的减磨性.因此螺旋副材料选取钢-青铜,螺杆选用45号钢。选用梯形螺纹，右旋单线。
根据螺旋副耐磨条件计算螺杆的直径：
，代入上式,得：
取 ，对 钢-青铜螺旋副 ，
扳手实际尺寸：
取扳手实际长度
扳手与螺杆接触处为危险截面，
由抗弯强度条件： ，
扳手横截面近似为矩形，其中 为截面宽度， 为扳手横截面高度，
取 ，得 ，
为安全考虑此处 取最大值250N，
代入数据, ，取 ，所以
8)选择紧固螺钉：
选取紧固螺钉 。
9)选取推力球轴承
所选推力球轴承为：推力球轴承 51104 GB/T 301-1995
5)螺母下部为危险面，受到拉伸和扭转，所以
，
其中 为螺母的许用拉应力，
代入数据得 ,取 ,满来自壁厚要求 。6)核验螺母的其他尺寸：
螺母台肩直径
,
挤压强度
许用挤压强度
有 ，满足挤压条件，
螺母台肩高度
7)计算确定手柄厚度 ，宽度 ，长度 ：
扳手有效长度设为
扳手力矩：
人的手动力 ,取 ，
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。
螺旋千斤顶设计计算说明书
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。
F=30kN的螺旋千斤顶设计说明书
结构如上图：螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄
因此需要加大直径。
手柄孔径d k的大小根据手柄直径d p
0.5mm。
为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。
退刀槽
，由教材知S为
S=3.5~5.0，对于传导螺S>4，此处取S=4
2.3.1螺纹牙的剪切强度和弯曲强度计算 螺纹牙的剪切强度和弯曲强度条件分别为： 螺纹牙危险截面的剪切强度条件为[]τπτ≤=
Dbu
F
参考文献：
1.濮良贵，纪名刚，机械设计.第八版.北京：高等教育出版社，2009
2.吴宗泽，罗圣国，机械设计课程设计手册.第三版.北京：高等教
育出版社。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机械设计课程作业任务书题目：螺旋千斤顶起重量Q=22.5KN起重高度H=150mm手柄操作力P=200N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：2015年11月1日指导教师：评分：目录Ⅰ设计任务书 (1)Ⅱ计算内容和设计步骤 (2)一、螺杆和螺母的设计计算 (2)二、螺杆强度和稳定性计算 (4)三、螺母的强度计算 (5)四、托杯设计 (7)五、底座设计 (8)六、手柄设计螺旋 (9)七、千斤顶效率 (11)Ⅲ设计小结 (11)Ⅳ参考资料 (12)| 设计任务书1.题目设计一螺旋千斤顶，数据如下： 最大起重量 kN Q 5.22= 最大升程 mm H 150= 手柄操作力 mm P 200= 螺旋千斤顶的结构形式如图：2.内容在规定时间内，完成螺旋千斤顶的设计计算说明书和装配图各一份。
3.要求（1）装配图装配图的内容大致包括：一组视图；必要的尺寸；技术要求和编号、标题栏、明细表。
按1：1的比例画出装配图。
装配图中只需标注：性能尺寸；装配尺寸，包括配合尺寸、装配位置尺寸和装配连接尺寸；安装尺寸；外形尺寸和极限位置尺寸。
注意：装配图上没有必要标注出各组成部分的全部尺寸。
（2）说明书说明书的内容有：封面、目录、设计任务书、计算内容及设计步骤、设计小结和参考资料等。
（3）其它本次大作业提倡采用计算机辅助设计，通过编程进行设计计算或参数化绘图，有关梯形螺旋千机顶优化设计计算的程序框图可参见附2。
|| 计算内容及步骤 装 订 线 （内容） （计算及说明） （结果） 1.材料、螺纹的选择 2.滑动螺旋副的耐磨性计算和自锁行校核一、螺杆和螺母的设计计算 1.1材料选择 螺杆材料：选45钢。
螺母材料：选用铸造铝青铜。
1.2螺纹类型选择 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。
1.3确定螺杆直径 按耐磨性条件确定中径2d 对于梯形螺纹，其设计公式为：(1)按国家标准取相应的公称直径d 螺母高度'H 螺纹的工作圈数u 及螺距p （2）自锁性校核 d 2≥[]p Q ψ8.0 mm 对于整体式螺母，=ψ 1.2～2.5; 钢对青铜，在人力驱动条件下，螺旋副许用压强宜取=][p 15～25MPa; 此处取 5.1=ψ,许用压力MPa P 20= 带入设计公式，得： mm d 1.92201.51025.58.032=⨯⨯≥ 按国家标准GB/T 5796.2-2005选择公称直径和螺距为： m m P m m d d m m d d m m d D 552.25.5 5.522.52832==-==-=== 1.4螺母的计算 螺母高度： mm d H 8.2535.255.12'=⨯==ψ 螺纹工作圈数： ；，取865.758.253'====u P H u 螺纹牙工作高度： 2.5mm 50.5=0.5P =h =⨯ 1.5自锁验算 自锁验算条件是v ρλ≤；钢对青铜时v f =0.08~0.09，取v f =0.08。
()()︒===57.408.0arctan arctan v f v ρ ()()o arv d np 75.35.52/5tan /arctan 2===ππλ v ρψ≤，且螺纹中径处升角满足比当量摩擦角小1°，符合自锁条件。
m m P m m d m m d m m d 55.225.25284532====钢材料： 8=u mm H 38.25'= 2.5mm =h λ 57.3= 满足自锁条件（3）螺旋千斤顶工作时，螺杆受轴向压力Q 和转矩T 的用，应根据第四强度理论对其强度进行校核。
（4）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。
二、螺杆强度和稳定性计算 2.1螺杆强度计算公式()()[]στσσ≤+=+=2222/3/3T W T A F ca 其中T 为扭矩 ()m 03.4125.22)57.357.4tan(5.222/tan 2∙=⨯︒+︒⨯=⨯+=N d Q T v ψρ 螺杆螺纹段的危险剖面面积 2221415.484234 mm d A =⨯==ππ 螺杆螺纹段的抗扭剖面模量 323198.2388162316mm d W T =⨯==ππ 查表可得MPa s 360=σ，则 []MPa s 1203/==σσ 代入校核公式，得 MPa 61.79102388.9841.03310415.48105.2229263ca =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=--σ []σσ≤ca 满足强度要求。
2.2稳定性计算 螺杆的临界载荷cr F 与柔度s λ有关 其中i l s /μλ=取2=μ 螺杆强度满足强度要求。
m m m m d A I i m m m m d H H l 55.74234/25.230)285.125.38150(5.1'1=====⨯++=++= 其中I 为螺杆危险截面的轴惯性矩。
将以上数据代入柔度计算公式，得 4009.8075.525.2302≥=÷⨯=s λ 需进行稳定性校核。
又因为100<s λ，Mpa 480≥B σ,所以临界载荷： N d Q s c 376.106016423)09.8057.2461(4)57.2461(221=⨯⨯⨯-=-=ππλ 稳定性计算 .7834.7105.27376.106016Q 3=≥=⨯==S c sc S Q S 螺杆满足稳定性要求 三、螺母的强度计算 3.1剪切强度校核 剪切强度条件为： μπτDb Q =≤[τ] 已知： .235285.2528122m m D m m d D m m d D =-=====；； 梯形螺纹的螺纹牙根部厚度： mm P b 25.3565.065.0=⨯== 青铜螺母的[]MPa 40~30=τ，取[]MPa 30=τ；代入剪切强度计算公式得： 稳定性满足要求符合剪切强度条件；（6）螺母体强度 []τπτ≤≈⨯⨯⨯⨯=MPa 9.84825.328105.223 符合剪切强度条件； 3.2弯曲条件校核 弯曲强度条件为： ][32b Db Fh σμπσ≤= 螺纹牙受力弯曲力臂： mm D D l 52.125.25-2822==-= 青铜螺母[]MPa b 60~40=σ，选取[]MPa b 50=σ；代入弯曲强度计算公式得： MPa b 22.78)1025.3(1028 1.255.226233≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--πσ 符合弯曲强度条件。
3.3螺母外径校核 螺母材料的许用拉伸应力：[][]MPa b 8.49~2.3383.0==σσ，选取40MPa ； 螺母外径mm D D 45)8.1~6.1(3==； 螺母外径（校核） []()m m D D 40.98028.010*******)2.58.4(Q )2.58.4(2623=+⨯⨯⨯-=+-≥πσπ 螺母外径满足要求。
3.3螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度计算mm D D 63454.1)4.1~3.1(34=⨯== 符合弯曲强度条件。
装 订 线 装 订 线 （5）螺纹牙强度 螺母材料的许用挤压应力：[][]MPa b p 80506.1)7.1~5.1(=⨯==σσ 螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度： []p p MPa D D σπσ≤=-⨯=-=4.74148634105.22)(4Q 2232324）（π 接触面压强满足要求。
3.4螺母凸缘根部的弯曲强度 mm H a 12.75338.253'≈== ()()[]b b MPa a D D D W M σπσ≤=⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=-==---26.431012.751045104563500525.1)(Q 5.123333342π 螺母凸缘根部的弯曲强度满足要求。
四、托杯设计 托杯用来承托重物，一般用铸钢或铸钢材料。
托杯各部分尺寸见图4。
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 螺母： D=28mm; D 1=23nn ； D 2=25.5mm ； D 3=45mm ； D 4=63mm ； a=12.75mm ；； 螺母体强度符合条件；mm d D 70285.2)5.2~4.2(6=⨯==mm d D 182846.0)7.0~6.0(5=⨯== ()19mm 1181~5.054=+=+=D D ()48mm 3504~220=-=-=D D 10mm =δ mm d 45)8.1~(1.5= 材料选用Q235 []p MPa p ≤=-⨯=-=14.744)019.0480.0(105.224)D (Q2232420ππ 满足条件 五、底座设计 材料:HT200 壁厚：10mm =δ斜度：1/10材料:HT200 壁厚：10mm =δ 斜度：1/10装 订 线（7）底座尺寸计算H 1=H+（14～28）mm =150+20=170mmD 6=D 3+（5～10）mm =45+5=50mmD 7=D 6+51H =50+5170=84mm m m 15046.2mm 1842105.224D ][πQ 4D 2327p8≈=+⨯⨯⨯=+=πσ 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 。
六、手柄设计6.1材料：Q235 6.2螺旋驱动力矩（8）手柄计算（1）螺旋副间的摩擦阻力矩 ()m 41.03N 4.5757.325.255.22)(2Q 21∙≈︒+︒⨯⨯=+=tg tg d T v ψλ （2）断面摩擦力矩m D D f T c ∙≈⨯⨯==17.94N 419-4811.02.524-Q 402 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 =0.11 （3）螺旋驱动力矩 m T T T ∙=+=+=58.97N 17.9441.0321 6.3手柄长度计算 （1）驱动力作用半径（即手柄的计算长度） mm P T L p294.8520058.97=== （2）手柄的实际长度m mDL L p 40079.952288.1294.85)150~50(22=+⨯+=++=6.4手柄的直径 []h σ为手柄材料的许用弯曲应力，可取[]h σ=120MPa 。