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]。
令φ=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得
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：
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= ==7.65≈8圈
1.4自锁验算
自锁条件：ψψv
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。牙侧角β=α
/2=30/2=15°
ψ=arctan=arctan°
°ψψv=arctan
°°
ψ=2.38°ψv=9.98°
符合自锁条件
1.5螺杆强度校核
式中：[σ]─螺杆材料的许用应力(MPa )，
有[σ]= σs/3～5。
ψψ
查表可知s=355 [σ]=σ/3=118.3
经计算的
T1=41909.1
80.7≤[σ]=118.3
1.6螺杆的压杆稳定性计算
其中Q c由λs=μl/i(u=2)确定
计算可得:
S sc=4.04 3.5
1.7螺母螺纹牙强度校核
剪切强度条件（危险截面为a~a）
ππ
式中：b————螺纹牙根部的厚度，mm，梯形螺纹b=0.65P.；
h_———弯曲力臂，mm,参看图l=；
———螺母材料的许用弯曲应力
————螺母材料的许用切应力
计算可得
8.7430
9.918
2.其他零部件的设计计算
2.1螺母悬置段强度计算 求螺母外径
强度条件为：
近似
由参考文献可知青铜=100Mpa，对于塑性材料,一般=1.2~2.5.则带入计算得
D3>=39.34
由经验公式D3=(1.6～1.8)D,取D3=45mm，D4=59mm
2.2螺母凸缘的强度计算
接触面挤压强度计算：
（）
[]-------螺母的许用挤压应力，Mpa，[]=（1.5～1.7）[]
-------螺母凸缘大经，mm，4=（1.3～1.4）3
4
取D4=59mm,计算得
17.5MPa<
凸缘根部弯曲强度计算：
a-------凸缘高度，mm，a=H/3
带入计算得：
所以螺母凸缘满足强度要求2.3手柄的设计计算材料：Q235钢
手柄长度确定：
取?c=0.1, p=200N
计算得：
T1=41909.1N·mm
T2=33107.5N·mm
L p=375.1mm
手柄实际长度L=L p+D13=423.1mm。取长度为425mm 手柄直径确定：
将带入计算得：
d p>16.9mm
取d p=20mm
2.4托杯的设计
材料：托杯用来承重可用Q235钢模锻制成
D10=（2.4～2.5）d=58mm
D11=(0.6～0.7)d=20mm
D13=(1.7～1.9)d=48mm
D12=D13-(2～4)=45mm
取=8mm
h=1.3=10.4mm
为了避免过快磨损，托杯一方面需要润滑，另一方面还要验算接触面间的挤压强度
.
带入计算得：
P=12.64MPa<[p]=300MPa
满足挤压强度要求
2.5底座设计
底座材料常用铸铁(HT100)，铸件的壁厚δ应取8～12mm，取δ=10mm。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
H1=H+20=250mm
D6=D3+5=50mm
D7=D6+
接地比压验算
底座下垫物的许用挤压应力[]取2MPa，计算得
D8>=150.79
取D8=200mm
参考文献：
[1]濮良贵陈国定吴立言机械设计高等教育出版社2013
[2]柴国钟梁利华王效贵卢炎麟材料力学科学出版社2012
[3]孙毅章巧芳舒欣图学原理与工程制图教程清华大学出版社2012
[4]戴枝荣张远明工程材料2006
题目：螺旋千斤顶 起重量Q= 27.5KN 起重高度H= 200mm 手柄操作力P= 250N 班级机械（卓越）1301 学号 3130301121 姓名王梦宇 完成日期 2015年10月 指导教师朱长顺评分
目录 序言：设计的简单介绍--------------------------------------4 1螺杆和螺母的设计计算-------------------------------------5 1.1螺旋副的计算------------------------------------------5 1.1.1螺杆螺纹类型的选择---------------------------------5 1.1.2选取螺杆材料---------------------------------------5 1.1.3计算-----------------------------------------------5 1.1.4自锁验算 ------------------------------------------6 1.2螺杆的计算--------------------------------------------7 1.2.1螺杆强度-------------------------------------------7 1.2.2稳定性计算-----------------------------------------8 1.3 螺母的计算-------------------------------------------9 1.3.1螺母的基本参数------------------------------------10 1.3.2螺纹牙强度----------------------------------------11 1.3.3螺母体强度----------------------------------------11 2托杯设计------------------------------------------------12 3底座设计------------------------------------------------13 4 手柄设计与计算-----------------------------------------14 4.1手柄材料---------------------------------------------14 4.2手柄长度---------------------------------------------15 5 螺旋千斤顶的效率---------------------------------------16 6 课程小结-----------------------------------------------17
目录 第一章设计题目及材料选择 (2) 1.1 设计要求 (2) 1.2 主要零件的常用材料 (2) 1.3 千斤顶结构示意图 (2) 第二章螺杆的设计计算 (3) 2.1螺杆材料级牙型选择 (3) 2.2耐磨性计算 (3) 2.3验算螺纹的自锁条件 (4) 2.4螺杆强度校核 (4) 2.5稳定性校核 (5) 2.5螺杆其他结构设计 (6) 第三章螺母的设计计算 (7) 3.1确定螺母高度H及螺纹工作圈数u (7) 3.2校核螺纹牙强度 (7) 3.3螺母的其他设计要求 (8) 第四章托杯的设计与计算 (8) 第五章手柄设计与计算 (9) 5.1手柄材料 (9) 5.2手柄长度L p (9)
5.3手柄直径d p (10) 5.4结构 (10) 第六章底座设计 (11)
第一章设计题目及材料选择 1.1 设计要求 设计简单千斤顶的螺杆和螺母级其他结构的主要尺寸。起重量为40000N，起重高度为200mm，材料自选.。传力螺旋传动要求以小的扭矩产生较大的轴向推力，一般为间歇性工作，每次的工作时间较短，工作速度也不高，通常有自锁能力，所以千斤顶设计采用此结构。 1.2 主要零件的常用材料 螺杆：45# 钢，采用带有外螺纹的杆件 螺母：青铜，带有内螺纹的构件 底座：灰铸铁HT200 带1：10斜度 手柄：Ｑ235 1.3 千斤顶结构示意图
第二章 螺杆的设计计算 2.1螺杆材料级牙型选择 选用45＃钢，螺杆螺纹类型选择梯形螺纹。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。 2.2耐磨性计算 滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，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]。假设作用于螺杆的轴向力为Ｆ（N ），螺纹的承压面积（指螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积）为A （2 mm ），螺纹中径为小（mm ），螺纹工作高度为H （mm ），螺纹螺距为 P （mm ），螺母高度为 D （mm ），螺纹工件圈数为 u ＝H/P 。则螺纹工作面上的耐磨性条件为： []22F F F p p A d hu d hH ππ= ==≤ 令2/H d φ=，则2H d φ=代入上式得： 2d ≥ 对于梯形螺纹，0.5h P =，则： 2d ≥
螺旋千斤顶 设计计算说明书 院系机电学院 专业年级2008级机制 设计者* * * 指导教师* * * 成绩 2010年5月8日 目录 螺旋千斤顶设计计算说明书........................................................................... 错误!未定义书签。 螺杆的设计与计算................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1螺杆螺纹类型的选择................................................................. 错误!未定义书签。 1.2选取螺杆材料............................................................................. 错误!未定义书签。 1.3确定螺杆直径............................................................................. 错误!未定义书签。 1.4自锁验算..................................................................................... 错误!未定义书签。 1.5结构............................................................................................. 错误!未定义书签。 1.6螺杆强度计算............................................................................. 错误!未定义书签。 1.7稳定性计算................................................................................. 错误!未定义书签。 螺母设计与计算 (7) 2.1选用螺母材料............................................................................. 错误!未定义书签。 2.2确定螺母高度' 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) 杯托的设计与计算 (9) 3.1杯托的尺寸与计算 (9) 手柄设计与计算....................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1手柄材料 (10) L (10) 4.2手柄长度 P 4.3手柄直径 (11) 4.4挡圈 (12) 底座设计------------------------------------------------------------------------------------------------- 12 参考文献 (13)
机制081 胡凯雷 3080611009 5—11 设计简单千斤顶的螺纹和螺母的主要尺寸。起重量为20000N ，起重高度为150mm ，材料自选。 解：1.、螺杆的设计与计算 （1）选用材料。 螺杆材料选用45号钢， s σ=300MPa 。查表确定需用[p]=15MPa 。 （2）确定螺纹牙型。 梯形螺纹的工艺性好，牙根强度高，对中性好，本设计采用梯形螺纹。 （3）按耐磨性计算初选螺纹的中径。 因选用梯形螺纹且螺母兼作支承,故取?=2.5,根据教材式(5--43)得 218.5d ≥==mm (4)按螺杆抗压强度初选螺纹的径。 根据第四强度理论 ,其强度条件为 []ca σσ=≤ 但对中小尺寸的螺杆,可认为0.5τσ≈ ,所以上式可简化为 1.31.3[]s ca Q A S σσσσ===≤= 式中,A 为螺杆螺纹段的危险截面,A= 214d mm π;S 为螺杆稳定性安全系数,对于传力螺纹,S=3.5—5.0；对于传导螺旋,S=2.5—4.0;对于精密螺杆或水平,S>4.本千斤顶取值 S=5.故 123.5d ≥==mm
(5) 综合考虑,确定螺杆直径. 比较耐磨性计算和抗压强度计算的结果,可知本例螺杆直径的选定应以抗压强度计算的结果为准,按国家标准GB/T5796—1986选定螺杆尺寸参数:公称自径 d=24mm,螺纹外径124.5d mm =;螺纹径218.5d mm =;螺纹中径021.5d mm =;螺纹线数n=1,螺距P=5mm. (6) 校核螺旋的自锁能力。 对传力螺纹传动来说,一般应确保自锁性要求,以避免事故.本螺旋的材料为钢,螺母的材料为青铜,钢对青铜的摩擦系数f=0.09(查<<机械设计手册>>).因梯形螺纹牙型角α=30o ,152αβ= =o ,所以 27arctan arctan 393.1440.5nP d ψπ?===?o 0.09arctan arctan arctan 519cos cos15 v v f f ρβ?====o o 因v ψρ≤,可以满足自锁要求. 注意:若自锁型不足,可增大螺杆直径或减小螺距进行调整. (7) 螺纹牙的强度计算. 由于螺杆材料强度一般远大于螺母材料强度,因此只需要校核螺母螺纹的牙根强度. (8)螺杆的稳定性计算. 当轴向压力大于某一临界值时,螺杆会发生测向弯曲,丧失稳定性. 取B=40mm, 则螺杆的工作长度 150******** H l L B mm =++=++=
螺旋千斤顶作业任务书 姓名 于方津 专业 机制 年级 13 班级 5 设计完成日期 2015 年 10 月 11 日 指导教师 一、题目：螺旋千斤顶 原始数据:（请在指定的设计方案编号后划√） 题目 设计方案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 最大起重量F （kN ） 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 最大起升高度H （mm ） 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 二、机构简图 三、工作量 1、总装配图一张； 2、计算说明书一份。（注：将任务书置于计算说明书首页） 四、参考资料 螺旋千斤顶设计指导书 螺旋千斤顶设计说明书 设计及说明 结果 机械设计 大型作业 编号 08
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：最大起重量F=55KN 、最大升起高度H=220mm 。 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）螺杆的直径 螺杆工作时，同时受压力和转矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径，即 其中：螺杆许用应力 S S σσ=][ 查阅资料得：45号钢屈服极限 取安全系数 于是， 螺纹内径满足： =27.78mm 螺距 mm 参考矩形螺纹标准，取P=6mm 进而确定螺纹的工作高度 32 == P h mm 螺纹大径 mm 圆整后，取 d=34mm 因此， mm (4) 自锁验算： 当量摩擦角 2 cos arctan 'αμ ρ= 由于螺杆和螺母的材料分别取45钢和锡青铜，因此取 又因为矩形螺纹牙顶角 0α= 所以， 0.10 'arctan 5.7110cos 2 ρ== 螺纹中径 mm 原始数据 F=55KN H=220mm 配合选H8/h8 螺杆材料选45钢 P=6mm h =3mm d=34mm mm mm ψ=3.525° 满足自锁条件 挡圈厚度8mm 挡圈螺钉： 满足强度要求 材料：锡青铜 Z=8 a =17mm D=55mm =1D 72mm 紧定螺钉 螺杆稳定性合格 材料：Q235碳钢 托杯高58mm 材料：Q235碳钢 材料：HT100铸铁
机械设计课程作业设计说明书 题目：螺旋传动设计 班级： 学号： 姓名：
目录 1、设计题目 (2) 2、螺纹、螺杆、螺母设计 (2) 3、耐磨性计算 (2) 4、自锁性校核 (3) 5、螺杆强度校核 (3) 6、螺母螺纹牙强度校核 (3) 7、螺杆的稳定性校核 (4) 8、螺母外径及凸缘设计 (5) 9、手柄设计 (5) 10、底座设计 (6) 11、其余各部分尺寸及参数（符号见参考书） (6) 12、螺旋千斤顶的效率 (6) 13、参考资料 (7)
1、设计题目 螺旋千斤顶 已知条件：起重量Q=37.5KN ，最大起重高 度H=200mm ，手柄操作力P=200N 。 2、螺纹、螺杆、螺母设计 本千斤顶设计采用单头左旋梯形螺纹传动， 单头螺纹相比多头螺纹具有较好的自锁性能， 且便于加工，左旋符合操作习惯。由于螺杆承 受载荷较大，而且是小截面，故选用45号钢， 调质处理。查参考文献得σs=355MPa, σb =600MPa ，S=4， ［P ］=20MPa 。剖分式螺母不适用于此，所以 选用整体式螺母。 由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母 与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3。查参考文献得［τ］=35MPa ，b δ［］=50MPa 。 托杯和底座均采用HT250材料。 3、耐磨性计算 查参考文献得[p]=18~25MPa ，取[p]=20MPa 。按耐磨性条件选择螺纹中径，选用梯形螺纹。由参考文献查得5.2~2.1=ψ，取 ψ=2.0。 由耐磨性条件公式： 2d ≥ 式中2d ——螺杆中径，mm; Q ——螺旋的轴向力，37.5KN ； ψ——引入系数，ψ=2.0 ; [p]——材料的许用压力，20MPa; 代入数值后有224.5d mm ≥。查参考文献，优先选用第一系列，取公称直径d=28mm ，螺距P =8mm ，中径d2=25.5mm ，小径d1=22.5mm ，内螺纹大径D4=28.5mm 。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 机械设计大作业 说明书 设计题目：设计螺旋起重器 院系：机电工程学院 班级：1308xxx 设计者：xxxxxx 学号：11308xxxxxxx 指导教师：xxxxxxx 设计时间：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
目录 任务书 (3) 一、选择螺杆、螺母的材料 (4) 二、耐磨性计算 (4) 三、螺杆强度校核 (4) 四、螺母螺纹牙的强度校核 (5) 五、自锁条件校核 (6) 六、螺杆的稳定性校核 (6) 七、螺母外径及凸缘设计 (7) 八、手柄设计 (7) 九、底座设计 (8) 十、托杯等其他结构的设计 (8) 十一、绘制螺旋起重器（千斤顶）装配图 (8) 十二、参考文献 (9)
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 设计原始数据：N F Q k 30 ,H=180mm Q F F
一、选择螺杆、螺母的材料 螺杆采用45钢材质，由参考文献[1]表10.2查得抗拉刚度MP a 600b =σ， MPa 355s =σ。 螺母材料采用铝青铜ZCuAl10Fe3（考虑速度低）。 二、耐磨性计算 螺杆选用45钢，螺母选用铸造铝青铜ZCuAl10Fe3，由参考文献[2]表 5.8查得 MPa p 25~18][=,从表 5.8的注释中可以查得，人力驱动时][p 值可加大20%，则MP a p 30~6.21][=，取MPa p 25][=。按耐磨性条件设计螺纹中径2d ,选用梯形螺纹，则 ] [8 .02p F d Q ψ≥。由参考文献[1]查得，对于整体式螺母系数5.2~2.1=ψ，取2=ψ。则 mm mm p F d Q 6.1925 230000 8 .0] [8 .02=?=≥ψ 式中：Q F ——轴向载荷，N; 2d ——螺纹中径，mm; ][p ——许用压强，MPa 。 查参考文献[3]表11.5取公称直径mm d 28=，螺距mm P 3=，中径mm d 5.262=，小径mm d 5.243=，内螺纹大径mm D 5.284=。 三、螺杆强度校核 螺杆危险截面的强度条件为： ][16342 331223σππσ≤??? ? ??+???? ??=d T d F Q e 式中：Q F ——轴向载荷，N ； 3d ——螺纹小径，mm;
长春工业大学 课程设计说明书 课程设计名称《计算机辅助设计与制造》课程设计 专业机械制造及自动化 班级 学生姓名 指导教师范依航 2014年11月25日
目录 一、设计任务................................................ 错误！未定义书签。 二、设计分析 (3) 1.螺杆 (3) 1.1螺杆材料级牙型选择 (3) 1.2耐磨性计算 (3) 1.3验算螺纹的自锁条件 (4) 1.4螺杆强度校核 (5) 1.5稳定性校核 (5) 1.6螺杆其他结构设计 (6) 2.螺母 (7) 2.1确定螺母高度H及螺纹工作圈数u (7) 2.2校核螺纹牙强度 (7) 2.3螺母的其他设计要求 (8) 3.托杯 (8) 4.手柄 (9) 4.1手柄材料 (9) 4.2手柄长度L p (9) 4.3手柄直径d p (10) 4.4结构 (10) 5.底座 (11) 三、三维设计 (12) 1.零件三维造型 (12) 2.装配三维造型 (14) 3.装配体的二维工程图 (15) 4.UG加工CAM模块 (16) 5.NC代码 (24) 四、设计总结 (27) 五、参考文献 (27)
计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）课程设计是在学习三维造型软件的基础上，理解并掌握当代CAD/CAM技术的基本理论和基本方法。通过一个较简单的产品设计，综合运用实体建模、曲面建模、混合建模知识，并结合前期机械制造专业课程知识，进行造型设计，了解利用CAM 技术生成刀位代码的基本过程和方法。目的是提高综合运用三维造型软件的实际操作能力和机械制造知识的运用能力，锻炼分析解决实际工程问题的能力，为后续其他教学环节和从业所需专业技术打下良好基础。 设计内容与步骤如下： 1.分析图纸，拆解零件； 2.分析零件形状，确定基体特征和造型策略； 3.造型； 4.不同零件之间进行装配，检查干涉情况，检查物性； 5.选择一简单零部件，进入三维软件CAM模块，设置毛坯，选择合理的刀具、刀路轨迹和切削用量，并进行模拟加工，输出NC代码； 6.保存相应各阶段的结果，并撰写设计说明书。 设计文件提交要求 1.产品的结构三维模型图； 2.二维工程图； 3.NC数控代码； 4.设计说明书； 5.上述内容的电子文档。 设计简单千斤顶（参见教材书图5—41）的螺杆和螺母级其他结构的主要尺寸。起重量为45000N，起重高度为250mm。 千斤顶：梯形螺纹螺旋传动。 螺杆：45# 钢，采用带有外螺纹的杆件。 螺母：青铜ZcuSn10P1，带有内螺纹的构件。 底座：灰铸铁 HT200 带1：10斜度。 手柄：Ｑ235，[σb]=125 MPa。
装订位置题目：螺旋千斤顶的设计和计算 机械系机制专业 2011级（3）班设计者：吴胜 021******* 指导教师：陈亮 完成日期：2013.10.10
装订位置 目录 一、目的 (3) 二、题目及方案 (3) 三、受力简图 (4) 四、计算内容 (4) 五、程序 (9) 六、参考文献 (12)
装订位置一、目的： 1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理和设计方法； 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、题目及方案： 设计一个螺旋千斤顶，要求满足以下原始数据： 最大起重量F（KN）52 最大起重高度H’（mm）220 手柄施加力Fp（N）200
装订位置 三、受 力简 图： Lp：手柄有效长度； T：施于手柄的力矩； T1：克服螺纹副中的摩擦力矩； T2：克服托杯和支承面间的摩擦力矩。 四、计算内容： T2 h1 H' H F F Fp T1 T 轴力图扭矩图 托杯 Lp
装订位置 计算及说明结论1．选择螺杆和螺母的材料 螺杆：45 螺母：ZCuA19Fe4Ni4Mn2（铝青铜） 2．螺杆的设计计算 (1) 选择螺杆的牙型（梯形） (2) 按强度计算螺杆的小径d1） （ ] [ 5. 12 1σ F d≥ s s σ σ=] [ ，s=3～5，σs=355MPa，s=3，则[]= σ118.3MPa d1≥1.25] [σ F =1.25× MPa KN 3. 118 52 =26.2mm 取 d1=29mm，则d=36mm，内螺纹大径D=37mm，螺纹中径2 d=33mm，螺距P=6mm。 (3) 验算自锁性 arctan cos V f β ψ≤Φ=；其中 15 2 = = α β, 由表5-12得f=0.08～0.10，取f=0.09 则有 32 .5 15 cos 09 .0 arctan cos arctan= = = β Φνf， 螺纹升角 32 .5 31 .3 arctan 2 = < = = ν Φ π ψ d p ，满足自锁条件。 螺杆小径: d1=29mm 螺杆大径: d=36mm 螺杆中径: d2=33mm 螺纹大径: D=37mm 螺距: P=6mm 螺纹升角 31 .3 = ψ 小于 32 .5 = Φ ν 满足自锁条 件。
机械设计大作业螺旋千斤顶 姓名： 学号： 专业班级：机制094 班
计算与说明 结果 按第四强度理论，压-扭组合校核 ][)2.0(3)4(231 1221σπσ≤+=d T d F ca 2223 4223/75][/0.60)252.010258.9(3)3510254(mm N mm N ca =<=???+???= σπσ满足要求 图1螺杆受力图 自锁性验证 自锁条件 v ?ψ< 其中 ?=77.3ψ ?=55.10v ? 故 v ?ψ <，可用034~4'??<ψ，可靠 螺杆机构（见图） 螺杆上端直径 mm d D 8.60~4.5432)9.1~7.1()9.1~7.1(2=?== 取 mm D 602= 手柄孔径)1~5.0(+≈p k d d 试中：mm d p 28=（计算在后） 则 mm d k 29~5.28)1~5.0(28=+= 取 mm d k 29= ,4.22~2.1932)7.0~6.0()7.0~6.0(mm d d =?==' 取mm d 22=' 退刀槽直径 8.24~5.24)5.0~2.0(25)5.0~2.0(1=-=-=d d c mm 2/0.60mm N ca =σ 满足螺杆强度要求 mm D 602= mm d k 29= mm d 25='
图2 螺杆简图 （二）螺母的设计计算 螺母的材料选用铸铁HT300 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 ，即 ][' 2p hH d FP P ≤=π h p d F z ][2π≥ 由[1]P120表，查取2/15][mm N P =(滑动速度 目录 1、引言 (1) 1.1 液压千斤顶的分类 (1) 2、液压千斤顶发展现状及常见故障排除 (1) 2.1 国外发展情况 (1) 2.2 国内发展情况 (2) 2.3 液压千斤顶的特点 (2) 2.4 液压千斤顶优缺点 (2) 2.5 液压千斤顶常见故障排除 (3) 3、液压千斤顶的组成结构及工作原理 (3) 3.1 液压千斤顶的组成 (3) 3.2 液压千斤顶的结构图 (4) 3.3 液压千斤顶工作原理 (4) 4、液压千斤顶结构设计 (5) 4.1 内管设计 (5) 4.2 外管设计 (6) 4.3 活塞杆设计 (6) 4.4 导向套的设计 (7) 4.5 液压千斤顶活塞部位的密封 (9) 5、液压千斤顶装配图 (10) 6、结论 (11) 参考文献 (12) 致谢 (13) 1、引言 液压千斤顶是典型的利用液压传动的设备，液压千斤顶具有结构紧凑、体积小、重量轻、携带方便、性能可靠等优点，被广泛应用于流动性起重作业, 是维修、汽车、拖拉机等理想工具。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。本次对液压千斤顶进行设计可以了解液压千斤顶的原理以及应用。通过查阅大量文献，和对千斤顶各部件进行设计使我熟悉了千斤顶内液压传动原理，同时也在以前书本学习的基础上对液压传动加深了理解。 1.1 液压千斤顶的分类 液压千斤顶分为通用和专用两类。 通用液压千斤顶适用于起重高度不大的各种起重作业。它由油室、油泵、储油腔、活塞、摇把、油阀等主要部分组成。 工作时，只要往复扳动摇把，使手动油泵不断向油缸内压油，由于油缸内油压的不断增高，就迫使活塞及活塞上面的重物一起向上运动。打开回油阀，油缸内的高压油便流回储油腔，于是重物与活塞也就一起下落。 专用液压千斤顶使专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，对预应力钢筋施加张力。专用液压千斤顶多为双作用式。常用的有穿心式和锥锚式两种。 2、液压千斤顶发展现状及常见故障排除 2.1 国外发展情况 早在20世纪40年代，卧式千斤顶就已经开始在国外的汽车维修部门使用，但由于当时设计和使用上的原因，其尺寸较大，承载量较低。后来随着社会需求量的增大以及千斤顶本身技术的发展，在90年代初国外绝大部分用户已以卧式千斤顶替代了立式千斤顶。在90年后期国外研制出了充气千斤顶和便携式液压千斤顶等新型千斤顶。充气千斤顶是由保加利亚一汽车运输研究所发明的，它用有弹性而又非常坚固的橡胶制成。使用时，用软管将千斤顶连在汽车的排气管上，经过15～20秒，汽车将千斤顶鼓起，成为圆柱体。这种千斤顶可以把115t重的汽车顶起70cm。Power-Riser Ⅱ型便携式液压千斤顶则可用于所有类型的铁道车辆，包括装运三层汽车的货车、联运车以及高车顶 千斤顶3机械设计螺旋千斤顶设计说明书-精 品 2020-12-12 【关键字】目录、方法、条件、问题、良好、加大、配合、提升、了解、稳定、需要、能力、作用、标准、结构、任务、关系、保证、指导、解决、中心 一、作业目的 1. 熟悉螺旋千斤顶的工作原理，设计与计算的方法； 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，强度计算和刚度计算，制造工艺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。 二、螺旋千斤顶的设计 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（kN）40 000N和最大提升高度H（mm）200mm。 螺旋千斤顶的设计步骤如下： 1. 螺杆的设计与计算 （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；它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。 （2）选取螺杆材料 螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。 （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t及其它尺寸。 （4）自锁验算 自锁条件是ψ≤ρv 式中：ψ为螺纹中径处升角；ρv为当量摩擦角（当量摩擦角ρv=arctanμv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。 （5）结构（见图1―2） 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= QP πd2?H< [p] 令φ=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得 d2>=√QP π??[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)。 值选取：对整体式螺母，=1.2～2.5， 对剖分式和兼做支承螺母，=2.5～3.5. 此处取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 [] =0.8?√ 20000 =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=Φ d2=25.5*1.5=38.25, 螺旋圈数μ=H P =36 5 =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。牙侧角β=α /2=30/2=15° 哈尔滨工业大学 机械设计作业设计计算说明书 题目：设计螺旋起重器 院系：机电工程学院 班号：0808109 姓名：李铎 日期：2010-10-04 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 设计原始数据： 螺旋起重器的示意图及已知数据 题号起重量F Q/kN 最大起重高度H/mm 3.1.1 30 180 Q F F 1. 选择螺杆、螺母的材料 螺杆采用45#调制钢，由参考文献[2]表10.2查得抗拉强度b 600 MPa σ=，s 355 MPa σ=。 螺母材料用铝黄铜Cu25Al6Fe3Mn3Z 。 2. 耐磨性计算 螺杆选用45# 钢，螺母选用铸造铝黄铜Cu25Al6Fe3Mn3Z ，由参考文献[1]表 5.8 查得 [p]=18~25MPa 从表 5.8 的注释中可以查得，人力驱动时[]p 值可以加大20%，则 [p]=21.6~30MPa 取[]25MPa p = 。 按耐磨性条件设计螺纹中径2d ，选用梯形螺纹，则 20.8 [] Q F d p ψ≥ (1) 由参考文献[1]查得，对于整体式螺母系数 Ψ=1.2 – 2.5 取2ψ=。 则 230000 0.8 0.8 19.6[] 225Q F d mm mm p ≥==ψ? 式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ； 2d －－－－－螺纹中径，mm ； []p －－－－－许用压强，MPa ； 查参考文献[2]表11.5取公称直径28d =mm ，螺距3P =mm ，中径226.5d =mm ，小径324.5d =mm ，内螺纹大径428.5D =mm ，。 3. 螺杆强度校核 螺杆危险截面的强度条件为 22 1e 23334163[]Q F T d d σσππ???? =+≤ ? ????? (2) 式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ； 3d －－－－－螺纹小径，mm ； 螺旋千斤顶大作业 螺旋千斤顶设计任务书 学生姓名颜克庭专业年级2011级车辆工程 设计题目：设计螺旋千斤顶 设计条件： 1、最大起重量F Q = 50 kN； 2、最大升距h =210 mm。 设计工作量： 1、绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表； 2、编写设计计算说明书一份。 指导教师签名：年月日 螺旋千斤顶设计说明书 设计内容计算及说明结果 1.螺杆的设计与计算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：最大起重量 F=50KN、最大升起高度 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）螺杆的直径 螺杆工作时，同时受压力和 原始数 据 F=50KN H=210m m 配合选 H8/h8 螺杆材 料选45 钢 转矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径，即 ] [3.141σπF d ?≥ 其中：螺杆许用应力 S S σ σ=][ 查阅资料得：45号钢屈服极 限 480S MPa σ= 取安全系数 4S = 于是， 480[]1204 S MPa S σσ=== 螺纹内径满足：120 10502.531???≥ πd =26.27 mm 螺 距 57.64 27.2641=== d P mm 参考梯形螺纹标准，取 P=6mm h =3mm P=6mm 进而确定螺纹的工作高度 32 == P h mm 螺纹 大径 84 .321=+=P d d mm 圆整 后，取 d=36mm 因 此 ， 30 1=-=P d d mm (4) 自锁验算： 当量摩擦角 2 cos arctan 'α μ ρ= 由于螺杆和螺母的材料分别取45钢和锡青铜，因此取 0.10(0.08~0.10)μ= 又因为矩形螺纹牙顶角 0α=o 所以， 0.10 'arctan 5.7110cos 2 ρ==o d=36mm 30 1=d mm 33 2=d mm 工业大学 机械设计课程大作业 螺旋起重机的设计 （最终版） 设计人：段泽军 学号： 1120810810 院系：机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 1208108 目录 机械设计大作业任务书 .................................. - 1 -一，螺杆、螺母材料的选择 .............................. - 2 -二，耐磨性设计........................................ - 2 -三，螺杆强度设计...................................... - 2 -四，螺母螺纹牙强度校核 ................................ - 2 -五，自锁条件校核...................................... - 3 -六，螺杆的稳定性校核 .................................. - 3 -七，螺母外径及凸缘设计 ................................ - 4 -八，手柄设计.......................................... - 4 -九，底座设计.......................................... - 6 -十，其他配件设计...................................... - 7 -十一，参考文献........................................ - 7 - 目录 第一章设计题目及材料选择 (1) 1.1设计要求 (1) 1.2主要零件的常用材料 (1) 1.3千斤顶结构示意图 (1) 第二章螺杆的设计计算 (2) 2.1螺杆材料级牙型选择 (2) 2.2耐磨性计算 (2) 2.3验算螺纹的自锁条件 (3) 2.4螺杆强度校核 (3) 2.5稳定性校核 (4) 2.5螺杆其他结构设计 (5) 第三章螺母的设计计算 (5) 3.1确定螺母高度H及螺纹工作圈数u (5) 3.2校核螺纹牙强度 (6) 3.3螺母的其他设计要求 (6) 第四章托杯的设计与计算 (7) 第五章手柄设计与计算 (7) 5.1手柄材料 (7) 5.2手柄长度L p (7) 5.3手柄直径d p (8) 5.4结构 (8) 第六章底座设计 (9) 第一章设计题目及材料选择 1.1设计要求 设计简单千斤顶的螺杆和螺母级其他结构的主要尺寸。起重量为40000N，起重高度为200mm，材料自选.。传力螺旋传动要求以小的扭矩产生较大的轴向推力，一般为间歇性工作，每次的工作时间较短，工作速度也不高，通常有自锁能力，所以千斤顶设计采用此结构。 1.2主要零件的常用材料 螺杆：45# 钢，采用带有外螺纹的杆件 螺母：青铜，带有内螺纹的构件 底座：灰铸铁HT200 带1：10斜度 手柄：Ｑ235 1.3千斤顶结构示意图 图1：千斤顶示意图 第二章 螺杆的设计计算 2.1螺杆材料级牙型选择 选用45＃钢，螺杆螺纹类型选择梯形螺纹。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。 2.2耐磨性计算 滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，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]。假设作用于螺杆的轴向力为Ｆ（N ），螺纹的承压面积（指螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积）为A （2 mm ），螺纹中径为小（mm ），螺纹工作高度为H （mm ），螺纹螺距为 P （mm ），螺母高度为 D （mm ），螺纹工件圈数为 u ＝H/P 。则螺纹工作面上的耐磨性条件为： []22F F F p p A d hu d hH ππ= ==≤ 令2/H d φ=，则2H d φ=代入上式得： 2d ≥ 对于梯形螺纹，0.5h P =，则： 2d ≥式中，[]p 为材料得需用压力，单位为MPa ，取[]p ＝20MPa [] 1，2φ=。代入计算得： 225.30d ≥= 根据梯形螺纹国家标准（ＧＢ5796－86） [] 2，以及螺杆稳定性的初步估算，选取以下参数的梯 形螺纹：公称直径d=28螺距Ｐ＝8；螺纹小径；229d =； 由此：螺母高度222958H d φ==?= [1]濮良贵.机械设计.高等教育出版社.2006.第97页 机械设计螺旋千斤顶设计 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 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= QP πd2?H< [p] 令φ=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得 d2>=√QP π??[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?√ 20000 1.5?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=H P =36 5 =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。牙侧角β=α /2=30/2=15° ψ=arctan np πd2=arctan1×5 3.14×38.25 =2.38°液压千斤顶设计论文
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