机械设计课程设计螺旋千斤顶设计说明书
螺旋千斤顶设计说明书word文档
于是
安全
安全
安全
设计内容
计算及说明
结果
3.1截面的设计
3.2长度的设计
4.压杯的设计
4.1压杯材料
4.2底面耐磨性校核
4.2压杯
手柄材料选用45钢，由前述计算得
其许用抗拉强度为
许用剪切强度为
按操作舒适度及孔加工的方便，选取其截面为圆形，直径为
因 ，而
因此，推导出
故取
令手柄执手距离回转中心长度为 ，则 ，综合各因素取手力为
螺纹升角：
当量摩擦角：
因此
于是
而取计算安全系数为3，则
显然
合理
合理
合理，能自锁
安全
设计内容
计算及说明
结果
螺杆螺纹牙剪切强度
螺母螺纹牙
剪切强度
弯曲强度
2.5螺杆稳定性校核
3.手柄的设计
由 ，
而 ，因要求升程115mm,加上螺母的高度为58mm，再保留余量27mm。
故有
注： 时可以不必进行稳定性校核。
所以
屈服强度为 （GB/T 699——1999）
螺母采用 ，采用砂型铸造
其抗拉强度为
屈服强度为 （GB/T 1176—1987）
根据对螺纹类型和相关传动的特点，选择梯形螺纹，牙型角为30度，
根据耐磨性条件，初步估算螺杆中径
计算中取 ，查表5-12【1】，取 ,
得 d≥26.33mm
根据梯形螺纹的标准GB/T 5796.3—2005，取
于是求得
取手柄长度
压杯选用 （砂型铸造）
，
：压杯底部的外径 ：压杯底部的内径
∴
取 ，则 ，取
机械设计螺旋千斤顶设计说明
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=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)。
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=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。
螺旋千斤顶设计说明书
题目：螺旋千斤顶起重量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螺旋千斤顶简介 (3)螺旋千斤顶滑动螺旋传动的设计计算 (4)1、材料选择 (4)2、螺纹类型和精度的选择 (4)3、螺旋千斤顶的设计计算 (4)一、螺杆和螺母的计算 (5)一、螺旋副的计算 (5)耐磨性计算 (5)自锁性校核 (6)二、螺杆的计算 (6)螺杆强度计算 (6)稳定性计算 (7)三、螺母的计算 (8)螺纹牙强度 (8)螺母体强度 (9)二、托杯设计 (11)三、底座设计 (12)四、手柄设计 (14)五、螺旋千斤顶的效率 (16)设计小结 (17)参考文献 (18)附：螺纹千斤顶装配图 (19)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。
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）。
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 。
千斤顶设计说明书
千斤顶设计说明书螺旋千斤顶设计说明书（一）设计目的：1. 初步学习综合应用所学知识，培养独立解决实际问题的能力；2. 了解和掌握零件设计、部件设计和简单装置设计的过程和方法；3. 明确起重螺旋的设计方法和步骤，为课程设计打下基础。
（二）设计进行步骤及注意事项： 已知条件：最大载荷 N F 9800= 最大升距 mm L 200=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：2[]FPd h p πφ≥p h 55.0=，代入上式,得： 20.8[]F d p φ≥取5.2=φ，对钢-青铜螺旋副MPa P 20][=，1.0~08.0=f 代入数据得：mm d 78.102≥，根据梯形螺纹国家标准，选取螺纹为Tr22⨯5,其基本参数为：mm d 22=，mm D d 5.1922==，mm d 5.163=，mm D 171=，mm D 5.224=，mm p 5=。
计算螺母的螺纹圈数，并求出高度mm d H 75.485.195.22=⨯==φN F 9800=mm L 200=mm d 22=mm d 5.192=mm D 5.192=mm d 5.163=mm D 171=mm D 5.224=mm p 5=1075.9575.48≤===p H n ，取10=n mm p n H 50510=⨯=⨯=1) 螺杆螺纹部分的强度计算：此部分力矩由螺纹力矩1T 和螺杆端面力矩2T 组成。
︒=30α,︒==6.4tanar 2d pπγ, ︒===ψ9.5)]2/cos(/arctan[arctan αf f v v , m N d F T v ⋅=⨯+ψ⨯=882.172/)tan(21γ由于螺杆与托杯之间装有推力球轴承，所以2T <<1T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 MPa d T d F v 8.452.0342231223=⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=πσ 螺杆材料为45号钢，其许用应力为：360[]120~723~53~5sMPa σσ===，[]ca v σσσ=≤，满足要求。
机械设计课程设计---螺旋千斤顶计算说明书
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 。
机械设计课程大作业(螺旋千斤顶说明书)
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 (6)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 。
螺母高度H '=ψd 2=51mm ，螺母的螺纹工作圈数u='H P=6.4≤10.螺纹牙的工作高度h=0.5P=4mm4、自锁性校核 4.73cos v farctgλψβ≤== 为保证自锁，取λ=2.5其中，由相关手册查得 0.08,15f β==5、螺杆强度校核千斤顶螺杆危险截面受轴向力F 和扭转力矩T 的作用，根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为：][)16(3)4(311221σππσ≤+=d T d F式中 1d —— 螺杆螺纹的小径22.5mm ；[]σ——螺杆材料的许用应力(MPa);F ——螺杆所受的轴向载荷(N)；T 1—— 螺杆所受转矩，对起重螺旋取T=T 1 将f =0.09代入数据计算得到：由21()2v d T Q tg λψ=⋅⋅+得1T =122561N ·mm ，代入公式2311221)16(3)4(d T d F ππσ+=得σ=87.7MPa ，显然符合条件。
机械设计-千斤顶_设计计算说明书
机械设计-千斤顶_设计计算说明书机械设计-千斤顶_设计计算说明书1、引言本文档旨在提供一份详细的机械设计计算说明书，用于千斤顶的设计。
千斤顶是一种常见的机械工具，用于举升重物。
在本文档中，我们将介绍千斤顶的设计原理、材料选择、力学计算和安全性考虑等相关内容。
2、设计原理2.1、工作原理：千斤顶利用手动或液压的方式，将力转化为一个能够举升重物的力。
在操作过程中，通过控制手柄或液压泵的运动，使得活塞在主缸体内上下运动，从而实现重物的举升和下放。
2.2、原理图：包括主缸体、活塞、液压泵等组成的千斤顶原理图，详细标注各个组件的名称和功能。
3、材料选择3.1、主缸体：使用高强度钢材料，以承受大的压力和重载。
3.2、活塞：采用钢材料，具有良好的耐磨和密封性能。
3.3、液压泵：选择合适的液压泵类型和材料，以确保泵的稳定性和工作效率。
4、力学计算4.1、举升能力计算：根据设计需求和预期工作负荷，计算千斤顶的最大举升能力和承受重量。
4.2、压力计算：通过力学分析和压力平衡方程，计算千斤顶在不同工作条件下的压力大小。
4.3、强度计算：使用强度学原理，计算主缸体和活塞的最大应力，以确保结构的强度和可靠性。
4.4、传动效率计算：通过液压系统的分析和参数计算，评估千斤顶的传动效率和功率损失。
5、安全性考虑5.1、载荷限制：根据设计和制造标准，确定千斤顶的额定工作载荷和最大承载能力，并进行标识。
5.2、安全阀：为防止过载和压力过高，安装安全阀以保护千斤顶和操作者的安全。
5.3、密封性能：确保千斤顶的密封性能良好，防止泄漏和波动导致的意外事故。
5.4、操作规程：提供详细的操作规程和注意事项，包括保养、维修和安全操作等指导。
附件：- 图纸和设计图册- 强度计算报告- 结构分析报告- 材料选型数据表- 液压系统参数表法律名词及注释：1、《安全生产法》：指中华人民共和国国家安全生产法，该法规定了生产、经营单位的安全生产责任和相关要求。
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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)
一．说明书一份二．任务书一份三．图纸一份
β
ϕcos arctan f
v =，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。
ψ≤v ϕv f f
arctan cos arctan
==β
，由机械设计第八版教材表5-12，得10.0~08.0=f ，取10.0=f （取启动时计算用最大值）
ψ︒=⨯⨯===05.427
14.361arctan arctan arctan 2
2d nP d s ππ 故，ψ=4.05︒=︒-≤91.41v ψ 所以自锁性得以保证。
1.5结构
如右图一：
螺杆上端用于支承托杯 10并在其中插装手柄7，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 决定，d k ≥d p 十0.5mm 。
为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。
退刀槽的直径d 4应比螺杆小径d 1约小0.2~0.5mm 。
退刀槽的宽度可取为1.5P 。
为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d 1的圆柱体。
为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986)，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。
其中：退刀槽宽度为1.5P=9mm D 13mm d 6.57328.1)9.1~7.1(≡⨯=≡
图示H 1+H ’
=220mm+72mm=292mm
(H ’
由后面计算得)
57.6mm
手柄材料选择Q235
d p =26mm
HT150底座材料外
形1:10斜度
S=22.5mm H 1=220mm H-a=54mm
D 6=53mm D 7= 108mm
D 8=200.8mm
杯托用来承托重物，也可用Q235钢模锻制成，取材料为Q235。
其结构尺寸见图。
为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在杯托上表面制有切口的沟纹。
为了防止杯托从螺杆端部脱落，在螺杆上端装有挡板。
当螺杆转动时，杯托和重物都不作相对转动。
因此在起重时，杯托底部与螺杆和接触面有相对滑动，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：的小者。
螺杆材料许用压强，应该杯托与][][p p -- Q235:MPa 225][=杯P ；45钢：MPa 570][=杆P 取[p]杆。
故
杯托厚度mm 12~8=δ，此处取mm 10=δ
杯底厚度为mm 133.1=δ；沟纹宽度为mm 155.1=δ；
沟纹深度为mm 52/=δ；杯托高度为1.8*d=1.8*32mm=57.6mm ； 为保证杯托可以转动，螺杆预警端的垫片与杯托底部留有间隙，间隙值为3~4mm ，应为承受力不大，故值取为3mm 。
4. 手柄设计与计算
4.1手柄材料
常用Q235和Q215。
选择Q235 4.2手柄长度P L
扳动手柄的力矩：21'
T T L K p +=⨯ 则K
T T L p 2
1'
+=
式中：K —加于手柄上一个工人的臂力， 间歇工作时，约为150~250N ，工作时间较长时间为100~150N 。
考虑一般为间歇工作，工作的时间较长机会不多，故取为200N 。
1T ——螺旋副间的摩擦阻力矩， 2T ——杯托与轴端支承面的摩擦力矩，
4/)(11122fF D D T +=。
（06.0查手册取f ）
5. 底座设计
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 S=（1.5~2）δ=1.5*15=22.5mm H 1=H +（14～28）mm=200+20=220mm D 6=D 3+（5～10）mm=48+5=53mm D 7=D 6+
5
H 1
=53+220/4=108mm D 8=2
7p D ][π4+σF =mm 8.200)1000108(102π1045426
3=+⨯⨯⨯⨯
式中：[σ]p ——底座下枕垫物的许用挤压应力。
对于木材，取[σ]p =2~2.5MPa 。
参考文献：
1. 濮良贵，纪名刚，机械设计.八坂.北京：高等教育出版社，2009
2. 成大先，机械设计手册.单行本.北京：化学工业出版社，2004。