螺旋千斤顶作业_机械设计课程设计大作业
螺旋千斤顶大作业
目录一、目的 (3)二、题目及方案 (3)三、受力简图 (3)四、设计进行步骤 (4)五、参考文献 (6)一．目的1． 熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计方法；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．题目螺旋千斤顶原始数据如下：(按学号尾数)项目设计方案 12 3 4 5 6 7 8 9 10 最大起重量F （KN ） 40 45 48 50 52 55 60 62 65 70 最大起重高度H ’（mm ） 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 手柄施加力Fp （N ）200200200200200200200200200200设计方案：最大起重量F=62KN最大起重高度H ’=250 mm 手柄施加力Fp=200N三．受力简图：Lp ：手柄有效长度； T ：施于手柄的力矩；T 1：克服螺纹副中的摩擦力矩；T 2：克服托杯与支承面间的摩擦力矩。
T 2h 1H'HFFT 1T 轴力图扭矩图托杯LpFp四．设计进行步骤及注意事项：已知条件：最大载荷 F=62KN 最大升距 H ’=250mm 手柄施加力 Fp=200N一． 选择螺杆和螺母的材料分析：起重螺旋为传力螺旋，主要特点是要承受较大的轴向力，传动速度较低。
通常要求自锁，采用滑动螺旋，螺杆材料应具有较高的耐磨性，螺母本身作为支撑，所以螺母材料除要求较高的强度外，还应有较好的减磨性和耐磨性。
因此螺杆材料选45钢，螺母材料选用锡青铜，材料 牌号：ZCuSn10Pb1 。
二． 螺杆的设计计算（1） 螺杆材料选用45钢，螺纹类型选择梯形，右旋单线。
（2） 螺杆的小径d1d 1≥1.25][Fσ 由教材表5-8取45号钢的屈服极限s σ=480MPa取安全系数S=4 许用应力[σ] = Ss σ=120MPa F=62KN 代入得d1≥ 28.41mm10.7441.2841===d P参考梯形螺纹标准，取P=7mm（3）选择标准螺距P 及公称直径（螺杆大径）d 、螺杆小径1d 、中径22D d =内螺纹大径（螺母）4D 、内螺纹小径（螺母）1D<查附表得（机械制图p365 附表4 梯形螺纹）：>螺杆螺距 7=p mm公称直径（螺杆大径） 40=d mm （51.351=+=p d d ，圆整后本应取38，但经验算螺杆的稳定性后，d 要取40mm ）螺杆小径 321=d mm中径 5.3622==D d mm内螺纹大径（螺母） 414=D mm内螺纹小径（螺母） 331=D mmF=62KN H ’=250mm Fp=200N螺杆材料选45钢 P= 7mm d=40mm1d =32mm 2d =36.5mm（螺母： 4D =41mm 1D =33mm ）（4）、验算自锁性：Ψ≤Φv （Ψ—螺纹升角；Φv —当量摩擦角） 由教材p97 表5-12查得钢-青铜摩擦系数f=0.08~0.10，取值f=0.08β=2α=230︒=︒15 ψ=arctan(d2Pπ)=︒7.3 (教材P64式5-1) Φv=arctan βcos f=︒1.5 (教材P97式5-46) 因为︒7.3<︒1.5 即Ψ≤Φv 故满足自锁条件（5）、验算螺杆的稳定性I =64d 41π=64324⨯πmm 4=51472mm 4h 1=2p d =2⨯29mm=58mml=h 1+H ’+H/2=58+250+47/2=331.5mm F cr =22)l (EI μπ=252)5.3312(514721006.2⨯⨯⨯⨯π=237.9KN F cr /F=3.8 因为3.5<3.8，故满足稳定性要求。
螺旋千斤顶大作业
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.机械设计课程《螺旋千斤顶》设计说明书学生姓名学院名称专业机械设计制造及其自动化学号2011年11月8日螺旋千斤顶作业任务书姓名专业年级09 班级一班设计完成日期2011年11 月18 日指导教师一、题目：螺旋千斤顶原始数据:最大起重量F（KN）：35最大起升高度H（mm）：180二、机构简图三、工作量1、总装配图一张；2、计算说明书一份。
四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书目录一、设计目的1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理和设计与计算的方法；2、运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养学生独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识解决材料的选择、强度和刚度计算、制造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、设计要求一、螺杆的设计与计算……………………………………………………………4-61. 螺杆的牙型 (4)2. 螺杆的材料 (4)3. 螺纹的直径 (4)4. 自锁验算 (4)5. 螺杆的结构 (5)6. 螺杆的强度校核 (6)二、螺母的设计与计算 (6)1. 螺母的材料 (6)2. 螺纹圈数Z和螺母高度H’ (6)3. 螺母其它尺寸 (6)4. 螺母与底座的配合 (6)三、螺杆稳定性验算 (7)四、托杯的设计与计算 (7)五、手柄的设计于计算 (8)1. 手柄的材料 (8)2. 手柄长度L (8)p3. 手柄直径d (8)p4. 结构 (8)六、底座设计 (9)七、千斤顶的效率 (9)得tan ψ=0.07357。
ψ=4.20767︒——《机械原理与机械设计》 张策 P389由当量摩擦角arctan ρμ'=，在有润滑油情况下μ=0.1，得1-'ρ=4.7106。
得'ρψ≤——《机械原理与机械设计》 张策 P389验证结束，达到自锁条件。
5、螺杆的结构螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄，因此需加大直径，根据后续托杯计算可确定加大后的直径为24mm 。
螺旋千斤顶设计说明书
机械设计课程大作业螺旋千斤顶设计说明书
千斤顶设计计算和说明
为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。
退刀槽的直径d4应比螺杆。
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d1的圆柱体。
为了防止工作时螺
在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB891-86)，挡圈用紧定
D=d+1=33mm
托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，取材。
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
在托杯上表面制有切口的沟纹。
为了防止托杯从螺杆端
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，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。
[]p
≤
'35D mm = '5H mm = '10L mm = ' 6.6d mm = '1
3.2d mm = '1
13D mm = 1c mm = 616M ⨯
5. 底座设计
的斜度。
底座结构及尺寸如图 mm =125+20=145mm 八版 . 北京：高等教育出版社，2009 . 北京：化学工业出版社，2004
机械工程师. 3版 . 北京：机械工业出版社，朱辉，曹桄，画法几何及工程制图. 六版 .上海：上海科学技术出版。
机械设计千斤顶设计
则由柔度公式
所以螺杆的临界载荷
稳定性计算安全系数：
综上，满足稳定性的要求。
6、螺纹的自锁性验证
静摩擦时令
当量摩擦角
螺纹上升角：
可以看出 ，那么自锁性就得到了验证。
二、组成结构设计
1、推力轴ห้องสมุดไป่ตู้设计
在托杯下方与螺杆上方加入一个推力球轴承减小摩擦。
根据GB/T 301―1995选择内径 的型号52205的推力球轴承，外径 。
一、螺旋传动副设计
1、螺旋传动的选材
由教材提供的常用材料表
材料牌号
热处理
应用场合
螺杆
Q235，Q275
不热处理
受力不大、转速低的次要传动或调整螺旋
45，50
正火、调质
受力较大，转速低的传力或传导螺旋
40Cr，65Mn
淬火或调质
重载、转速较高的重要传动
20CrMnTi
渗碳淬火
重载、转速较高的重要传动
CrWMn
（2）螺母螺纹牙的强度
螺纹牙的主要失效形式，为剪切和挤压，螺母的危险截面暂且选为外螺纹的小径平面。
首先计算剪切强度条件：
其中对于青铜来说，切应力
对于梯形螺纹 。
下面代入数据：
另外还需计算挤压造成的弯曲应力
其中，
代入数据：
则螺纹牙的强度是满足使用要求的。
5、受压螺杆的稳定性校核
千斤顶的最大起升距离 =180mm；托杯的高度由后面设计给出，取为50mm,则进行稳定性计算的压杆长度：L=180mm+50mm=230mm
而封头的厚度，取为 。
封头危险截面为手柄孔径所在的水平面，待手柄尺寸定后校核封头。
千斤顶大作业指导书及设计过程详解
大作业任务书大作业指导书1. 螺旋千斤顶作业任务书学生班别学号成绩设计完成日期：年月日指导教师：一、题目：设计螺旋千斤顶原始数据二、工作要求：1. 总装配图一张。
2. 计算说明书一份。
螺旋千斤顶作业指导书一、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Q（KN）和最大提升高度l（mm）。
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（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。
（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λ≤φv式中：λ为螺纹中径处升角；φv为摩擦角（非矩形螺纹应为当量摩擦角φv=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φv－λ≥l°（5）结构（见图1—2）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dk的大小根据手柄直径dp 决定，d k ≥dp 十0.5mm 。
为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。
螺旋千斤顶设计大作业样本
螺旋千斤顶设计任务书学生姓名陈嵩专业年级10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 = 40 kN；2、最大升距H =190 mm。
设计工作量：1、绘制出总装配图一张，标注关于尺寸，填写标题栏及零件明细表；2、编写设计计算阐明书一份。
指引教师签名：月螺旋千斤顶设计计算阐明书院系工程技术学院专业年级级车辆工程设计者陈嵩指引教师李华英成绩12月13日目录1．螺杆设计与计算 (2)1.1螺杆螺纹类型选取 (2)1.2选用螺杆材料 (2)1.3拟定螺杆直径 (2)1.4自锁验算 (3)1.5构造 (3)1.6螺杆强度校核 (5)1.7螺杆稳定性计算 (6)2. 螺母设计与计算 (7)2.1选用螺母材料 (7)2.2拟定螺母高度 H 及螺纹工作圈数u (7)2.3校核螺纹牙强度 (8)2.4构造规定 (9)3. 托杯设计与计算 (9)4. 手柄设计与计算 (11)4.1手柄材料 (11)4.2手柄长度 Lp (11)4.3手柄直径 dp (12)4.4构造 (12)5. 底座设计 (13)如图1-2，则有退刀槽宽度1.5P=10.5mmD13=(1.7~1.9)d=68~76mm，取D13=70mm (1.4~1.6)d=56~64mm，取1.5d即60mm H+H'=190+56=246mm(H'为背面计算得）螺钉外径0.25d=10mm挡圈外径d+(6~10)=46~50mm 1.5P=10.5mm D13=70mm 1.5d=60mm H+H'=246mm依照GB/T891-1986，选用挡圈GB/T891 B50， 公称直径D=50mm ，H=5mm依照GB/T68-，选用螺钉GB/T68 M6×16， 螺纹规格d =M6，公称长度l =16mm1.6 螺杆强度校核对受力较大螺杆应依照第四强度理论校核螺杆强度。
其强度条件为[]σσ≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=212431d T F A ca 其中扭矩式中：ψ为螺纹中径处升角，ρv 为当量摩擦角。
上海大学机械设计大作业：螺旋起重器(千斤顶)设计
目录一、确定螺纹牙型及螺纹基本尺寸..................................... ........... .. (3)1.1螺纹牙型的选择............................................................. ........... ..................... (3)1.2螺纹基本尺寸.................................... ......................................... ...... . (3)二、螺杆的设计计算...................................................... ........... ..................... ... . (3)2.1材料......................................................... ........... .. (3)2.2螺杆结构................................................. ........... ...... ........... . (3)2.3自锁性校核................................................ ........... .................... ... ... (4)2.4强度校核.......................................... .......... ........... ..................... (5)2.5稳定性校核................................................... ........... ................................ ..6三、螺母的设计计算.................................................. ........... ................. ...... . (7)3.1材料...................................................... ......... ..................... ... ... ...... ... . (7)3.2螺纹牙工作圈数z...................................... ........... ........................... ....... .73.3螺母的结构尺寸........................................... ....................... ... ...... .. (7)3.4螺纹牙强度校核............................................ .. . (8)3.5螺母悬置部分强度和螺母凸缘强度校核....... ......................................... .9四、托杯的设计计算..................................................... ........... ............... (10)五、手柄的设计计算.................................................. ........... ............. .................. .115.1材料.............................................................. ........... ........... .................. (11)5.2手柄长度................................. .............. ........... ...................... ................ .125.3手柄直径.............................. ................. ........... ...................... ............... ..125.4手柄结构.............................................. ........... ........... ....................... ..... .12六、底座的设计计算............................... ........... ........... ..................... ............. . (13)6.1材料.............................. ........ ........... ........... ........................... ............. (13)6.2底座结构.................................. ........... ........... ........................... (13)七、螺旋起重器(千斤顶)效率.................... ........... ........... ........... ......... .. (14)八、装配工作图............................. ........... ........... ........... (15)所示。
螺旋千斤顶设计大作业复习课程
螺旋千斤顶设计任务书学生姓名陈嵩专业年级10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 = 40 kN；2、最大升距H =190 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：2012年月螺旋千斤顶设计计算说明书院系工程技术学院专业年级2010级车辆工程设计者陈嵩指导教师李华英成绩2012年12月13日目录1．螺杆的设计与计算 (2)1.1螺杆螺纹类型的选择 (2)1.2选取螺杆材料 (2)1.3确定螺杆直径 (2)1.4自锁验算 (3)1.5结构 (3)1.6螺杆强度校核 (5)1.7螺杆的稳定性计算 (6)2. 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 (7)2.3校核螺纹牙强度 (8)2.4结构要求 (9)3. 托杯的设计与计算 (9)4. 手柄设计与计算 (11)4.1手柄材料 (11)4.2手柄长度 Lp (11)4.3手柄直径 dp (12)4.4结构 (12)5. 底座设计 (13)如图1-2，则有退刀槽宽度1.5P=10.5mmD13=(1.7~1.9)d=68~76mm，取D13=70mm (1.4~1.6)d=56~64mm，取1.5d即60mm H+H'=190+56=246mm(H'为后面计算得）螺钉外径0.25d=10mm挡圈外径d+(6~10)=46~50mm 1.5P=10.5mm D13=70mm 1.5d=60mm H+H'=246mm根据GB/T891-1986，选取挡圈GB/T891 B50， 公称直径D=50mm ，H=5mm根据GB/T68-2000，选取螺钉GB/T68 M6×16， 螺纹规格d =M6，公称长度l =16mm1.6 螺杆强度校核对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。
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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： F2.5d1 查式中螺杆的屈服极限s=255MPa，由于Q235是塑性材料，取安全因数n=2，得许用压应力=127.5MPa，取整数=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d10.02764m，取d1=30mm。 根据经验公式4pd1，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pdd1=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： 1 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30.5mm
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由)(/nptand2 n=1，p=7.5mm，d2=2h2d1=32.375mm
得tan=0.07373——《机械原理与机械设计》 张策 P38
当量摩擦角=arctan ，在有润滑油情况下=0.1，得1=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pd决定，mm5.0ddpk。 根据后面手柄部分的计算得到pd=26mm，所以kd=26.5mm。 退刀槽的直径比1d小，取值为28mm。 退刀槽的宽度取为1.5P=11.25mm。 （6）螺杆的强度校核 对Q235进行压应力校核，Q235许用弯曲应力b =120MPa，从后面的计算中得到数值，如下公式： 231222b0.2dT3d4F<102MPa，符合该压力下的强度要求。 2.螺母的设计与计算 （1）材料 螺母的材料选择Q23556.25mm （2）螺纹圈数Z与高度H，螺母的圈数通常是根据螺纹牙间强度条件求出，即： phd2FZ 式中：螺纹中径2d=32.375mm，螺纹牙高度h=3.75mm 螺纹牙的强度计算 螺纹牙危险截面的抗剪强度条件为：ZFbd1=98MPa，得Z1.7 螺纹牙危险截面的抗弯强度条件为：b21bZbdFl6=400MPa，得12.0Z——《机械原理与机械设计》 张策 P81 对于矩形螺纹b=0.5P，在条件Z10的条件下，取Z=6。 考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为：5.1ZZ=7.5 所以得到螺母的高度：PZH=56.25mm。 （3）螺母其他尺寸（如图）： 符合自锁条件
退刀槽的宽度取
11.25mm
螺杆的强度校核符合
要求
螺母的材料选择
Q235
螺母的高度56.25mm
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（4）螺母与底座的配合
螺母压入底座上的孔内，圆柱面的配合采用H8/n7，为了方便安装，应在螺
母下端和底座孔上端制出倒角，紧固螺钉的直径取M8。
3.螺杆稳定性验算
计算螺杆柔度时，螺杆最大受压长度l可按将重物举到最大起升高度后，托
杯底面到螺母中部的高度计算，即：
1.5d/2HlH
式中d为大径，d=34mm，得l=230+56.25/2+1.5X34=309mm
由稳定性验算公式22crlEIF——《材料力学》 王世斌 亢一澜 P117
、
248
查表得Q255的弹性模量E=200GPa，
由惯性矩公式I=212dd64，得I=1.1925104m
式中crF为满足条件的轴向压力
将上述数据带入公式得，crF=2.456KN510,满足条件，装置稳定。
4.托杯的设计与计算
杯用来承托重物，此次计算选用碳钢Q235模煅制成，尺寸如图所示，为了
使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯表面制出切口和沟纹。直径2D的
配合取H11/a11。
螺杆在最大高度处稳
定
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托杯的许用压强可取为a18MPP，由此可确定托杯直径4D，即： 224PF4DD 取2D=0.634.25=20.55mm，得4D68.1mm，取4D=70mm 5.手柄设计与计算 （1）材料 选用Q235 （2）手柄长度pL 扳动手柄的转矩PKL必须克服螺纹副的螺纹力矩1M和螺杆与托杯间的摩擦力矩2M，即： 21pMMKL KM21PML 式中K为一个工人加于手柄上的臂力，间歇工作时约为150~250N，这里取K=250N。 2dtgFM21 FD41242DM 在加润滑油的情况下，摩擦系数=0.06 将以上的数据带入公式得pL0.71014m 手柄计算pL是螺杆中心到人手施力点的距离。考虑杆头尺寸及人手握的长度，手柄的实际长度还应该加上10022Dmm,最终得到千斤顶的手柄需要的长度为820mm。 （3）手柄直径pd
托杯尺寸如图
手柄长度820mm
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把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定直径pd，其强度条件为：
3
b
p
1.0
dKL
式中b为材料的许用弯曲应力，对于Q235手柄，b=120MPa。
代入数据计算得pd25.8mm，取pd=26mm。
（4）结构 手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端应加上挡环（如图），并用螺钉或铆钉固定。 6.底座设计 底座这里选用HT150，铸件壁厚选用=10mm。为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此，可按照1：5的锥度设计。 图中： 26p74FDD 式中p为底座下枕垫物的许用应力。对于木材，取p=2MPa。 将以上数据带入公式得7D=232.53mm，最终取7D=240mm。 251158HDD=95mm。 7.千斤顶的效率 由公式21M2PFM 带入数据得36.0。 手柄直径pd26mm
底座尺寸如图
千斤顶效率36.0