清华大学机械设计课程大作业螺旋起重器设计计算书(精)
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 (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：[]20.8p Qd ≥ψ 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 。
机械设计作业——螺旋起重器的设计
机械设计作业——螺旋起重器的设计题目：螺旋起重器的设计一、概述螺旋起重器是一种利用螺旋结构实现起重和搬运功能的机械设备。
它具有结构简单、操作方便、起重量大等优点，广泛应用于建筑、物流、港口等领域。
本文将介绍一种新型的螺旋起重器设计，包括其工作原理、结构设计、材料选择、传动系统设计等内容。
二、工作原理螺旋起重器的工作原理主要是利用螺旋结构的特点，通过旋转螺旋来实现起重和搬运。
具体来说，当螺旋结构与物体的接触面产生摩擦力时，通过旋转螺旋可以使物体沿着螺旋轴向移动，从而实现物体的提升或下降。
此外，螺旋起重器还可以通过改变螺旋的旋转方向和速度来控制物体的运动方向和速度。
三、结构设计1.整体结构新型螺旋起重器的整体结构包括基座、螺旋轴、螺旋叶片、传动系统、控制系统等部分。
其中，基座是整个设备的支撑结构，螺旋轴和螺旋叶片组成了起重器的核心部分，传动系统为设备提供动力，控制系统则实现对设备的操作和控制。
2.螺旋轴和螺旋叶片设计螺旋轴是螺旋起重器的核心部件之一，其设计需要考虑到强度、刚度、耐磨性等因素。
根据实际需求，我们选用优质合金钢作为材料，经过精密加工和热处理工艺，确保了螺旋轴的高强度和耐磨性。
同时，我们在螺旋轴上设计了循环冷却系统，以降低设备运转时的温度。
螺旋叶片是直接与货物接触的部件，因此其设计需要考虑到强度、耐磨性、自重等因素。
我们选用高强度铝合金作为材料，设计了双层螺旋叶片结构，即内外两层叶片可以相对转动，以增加设备的承载能力。
同时，我们在叶片上设计了圆弧形凸起，以增加与货物的摩擦力，避免货物在提升过程中滑落。
3.传动系统设计传动系统是螺旋起重器的动力来源，其设计需要考虑到功率、效率、稳定性等因素。
我们选用交流电动机作为动力源，通过减速器和齿轮传动系统将动力传递到螺旋轴。
同时，我们还设计了软启动和软停车功能，以增加设备的平稳性和使用寿命。
此外，我们还设计了过载保护和短路保护等功能，以确保设备的安全运行。
机械设计大作业螺旋起重器说明书
2.2 螺母设计............................................................................................................................6 2.2.1 螺母的高度............................................................................................................6 2.2.2 螺纹牙强度计算....................................................................................................6 2.2.3 螺母的结构尺寸....................................................................................................7 2.2.4 螺母悬置部分强度和螺母凸缘强度校核............................................................7
机械设计大作业二设计螺旋起重器(千斤顶)
机械设计大作业二-设计螺旋起重器（千斤顶）机械设计大作业报告二：设计螺旋起重器（千斤顶）一、设计题目：螺旋起重器（千斤顶）的设计二、设计背景与目的在工程领域，起重器是必不可少的设备之一，用于进行物体的提升、降落和搬运。
螺旋起重器作为一种常见的起重器，具有结构简单、操作方便、稳定性好等优点。
本次设计的目的是设计一款结构合理、性能稳定的螺旋起重器（千斤顶），以满足实际工程应用的需求。
三、设计要求与参数1.设计要求（1）最大起重量：1000kg（2）最大起重高度：100mm（3）螺旋直径：16mm（4）螺旋长度：根据实际需要确定（5）设备应具有足够的强度和稳定性，能够承受较大的载荷和冲击。
2.设计参数（1）材料选择：优质碳素结构钢（如Q235）（2）驱动方式：手动操作（3）传动方式：螺旋传动（4）结构形式：采用紧凑型设计，便于携带和使用。
四、设计步骤与方案1.确定总体方案根据设计要求和参数，确定螺旋起重器的总体方案。
主要包括传动方式、结构形式、操作方式等。
考虑到手动操作的特点，设计时应注重设备的便携性和易用性。
2.结构设计根据总体方案，进行结构设计。
主要包括螺旋部分的长度、直径和材质选择，以及支撑部分的材料和结构形式等。
在设计过程中，应考虑到设备的强度、刚度和稳定性要求。
3.传动系统设计根据总体方案和结构设计，进行传动系统的设计。
主要包括传动轴的直径、长度和材质选择，以及齿轮或蜗轮蜗杆等传动元件的选择和设计。
在设计过程中，应考虑到传动效率、平稳性和使用寿命等因素。
4.操作系统设计根据总体方案和结构设计，进行操作系统的设计。
主要包括操作手柄的形状、长度和材质选择，以及操作机构的运动方式和结构设计等。
在设计过程中，应考虑到操作简便、省力和安全等因素。
5.校核与分析对所设计的螺旋起重器进行校核与分析，主要包括强度校核、刚度校核和稳定性分析等。
确保设备能够满足实际工程应用的要求，具有较高的安全性和可靠性。
6.图纸绘制与说明根据所设计的螺旋起重器，绘制相关图纸，包括总装图、部件图和零件图等。
螺旋起重器设计说明书
螺旋起重器设计计算说明书班级：姓名：学号：径为 20mm 、螺距为 2mm 的梯形螺纹，但是外径为 20mm 的螺纹有 两种螺距 :2mm 、4mm 。
应查表 1-42 梯形螺纹直径与螺距的标准组合 系列：外径为20mm 与螺距为 4mm 的是标准组合系列。
又因为螺距 为 4mm 、外径为 20mm的螺纹中径为 18mm ，满足不了本设计要求， 即 ，因此：再查外径为 24mm 的螺纹尺寸并优先选择标 准组合外径和螺距的梯形螺纹。
选择第一系列梯形螺纹： Tr24 ，螺距为P=5mm 。
查表 1-51 ，旋合长度＞ 63mm,L 型，左旋用 LH 表示，又因起重器为一般用途，选中等精度。
综上所述，螺纹副表示为设 计 项 目 计算及说明书 计算结果1. 选 材 （1） 螺 杆 材 料 （ 2） 螺 母 材 料查表 4-1 ，因为是中等精度的一般传动， 所以螺杆材料选择 45 钢， 正火处理。
查 表 4-9 ， 假 设 试 件 毛 坯 尺 寸 , 查 得 屈 服 强 度 ，取安全因数 S=4 ，则许用拉应力 查表 4-3螺母材料为铸锡青铜 ZCuSn10P1查表 4-7 ，低速许用压强为，取 [p]=18MPa, 有选梯形螺纹 h=0.5P, 取 ，有查表 1-43 ，根据梯形螺纹的标准，应按中径选择外螺杆 材料选用45 钢螺母 材料选用 铸锡青铜ZCuSn10P1选择螺纹 参数：2. 由耐 磨性 计算 螺 纹 中 径，螺母旋合圈数为63旋 合圈 数z 及 螺母 高 度取 z=6 <10 ，所以满足要求螺母高度查表 4-4 钢对青铜的当量摩擦因数取 ，则当量摩擦角螺纹升角，故自锁z=6，自锁螺杆受压受扭，用第四强度理论，求总应力其中螺纹力矩为所以螺杆强度满足符合强度 条件3. 自 锁性 验 算计算柔度查表 4-6 按下端固定，上端自由，取螺杆的长度系数μ =2 ，螺杆工作长度式中 H 为最大举重升距， B 为螺杆头部长度 ； t 为退稳定性满 足：S=4.6刀槽宽度 带入数据计算得 :所以满足稳定性要求 查 表 4-8 螺 母 和 螺 杆 材 料 的 许 用 应 力 ， 螺 母 的 许 用 切 应 力，取 。
(整理)机械设计教程大作业螺旋千斤顶设计方案
机械设计教程大作业——螺旋千斤顶设计一、要求条件根据最大起升重量选择材料和螺纹尺寸，要求满足耐磨性条件、强度条件、稳定性条件和自锁条件。
确定全部结构形式和尺寸，绘制装配图和螺母零件图。
设计计算部分包括螺旋传动的材料选择，螺纹牙型的选择，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 ）。
根据学号尾数为3，对应的最大起升重量为F max =50kN ，最大升距为h max =300mm 。
二、设计及计算1、 螺杆的设计及计算1.1、螺杆螺纹类型选择螺纹根据牙形，分为普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。
其中，本题选择梯形螺纹，右旋单线，截面为等腰梯形，牙型角α=30º，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，基本牙型按照GB/T5796.2-2005规定。
1.2、选材由于螺旋千斤顶受力较大，转速较低且为传力螺旋，由教材P98表2-38，选择45或50钢正火。
本设计采用45钢。
1.3、确定螺杆直径由耐磨性及设计公式d 2≥[]p h F πφP依国家规定，∅=1.2~2.5，考虑到螺母为整体结构，取∅=1.2。
又由于梯形螺纹，h =0.5P 。
由于为重载低速场合，螺母取ZCuAl10Fe3材料，则螺杆螺母为钢-青铜材料，[p]=18~25Mpa 。
由于∅<2.5，提高20%，故[p ]=21.6~30Mpa ，则取[p]=28Mpa ，取f=0.09。
代入数据，如下计算得到d 2≥[]p h F πφP = 0.8][p F φ=0.8√500001.2×22×106=34.82mm 。
查询GB/T5796.2-2005，取d 2=36.5mm ，d=40mm ，P=7mm ，D 4=41mm ，d 3=32mm （即以下计算中的d 1），D 1=33mm 。
螺旋起重器设计计算
% 螺旋起重器设计计算% 已知条件Q=30000; % 起重量(N)Hmax=180; % 最大起重高度du=180/pi;hd=pi/180;fprintf(' 螺旋起重器的最大起重量Q = %3.4f N \n',Q);fprintf(' 螺旋起重器的最大起高度Hmax = %3.4f mm \n',Hmax);RCL=input(' 螺杆热处理方式（淬火-CHG，未淬火-TZG）：');if RCL=='CHG'disp ' 蜗杆采用淬火钢';elseif RCL=='TZG'disp ' 蜗杆采用调质钢';enddisp ' '% 1-按照螺旋副耐磨性条件计算螺杆直径sigma_s=355;sigma_b=600; % 螺杆的屈服极限和抗拉强度(45钢)fprintf(' 螺杆材料强度极限sigma_b = %3.4f MPa \n',sigma_b);p_y=22; % 钢螺杆-铸造铝青铜螺母组合的许用挤压应力(低速) phi=2.0; % 整体螺母的高度系数d2_j=sqrt(2*Q/(pi*phi*p_y)); % 螺杆的计算直径fprintf(' 螺杆的计算直径计算值d2_j = %3.4f mm \n',d2_j);d=input(' 确定螺杆的公称直径(mm) d = ');P=input(' 确定螺杆的螺距(mm) P = ');d2=input(' 确定螺杆的中径(mm) d2 = ');d1=input(' 确定螺杆的小径(mm) d1 = ');Dm=input(' 确定螺母的大径(mm) Dm = ');disp ' '% 2-校核螺旋副自锁条件n=1; % 单头螺纹gamma=atan(n*P/pi/d2); % 螺纹导程角fprintf(' 螺旋副导程角gamma = %3.4f °\n',gamma*du);f=0.09; % 钢螺杆-铸造铝青铜螺母组合的摩擦系数beta=15; % 梯形螺纹牙型斜角rho_v=atan(f/cos(beta*hd)); % 螺旋副当量摩擦角fprintf(' 螺旋副当量摩擦角rho_v = %3.4f °\n',rho_v*du);if gamma<=rho_vdisp(' 螺旋副满足自锁条件')elsedisp(' 螺旋副不满足自锁条件')enddisp ' '% 3-校核螺杆组合强度T1=Q*tan(gamma+rho_v)*d2/2; % 螺杆螺旋副的摩擦力矩A=pi*d1^2/4;Wt=pi*d1^3/16; % 螺杆的危险截面面积和抗扭截面系数sigma_e=sqrt(Q^2+3*(T1/d1)^2)/A; % 螺杆危险截面的当量应力sigma_p_g=sigma_s/4; % 钢螺杆的许用拉伸应力fprintf(' 螺杆螺旋副的摩擦力矩T1 = %3.4f Nmm \n',T1);fprintf(' 螺杆危险截面面积 A = %3.4f mm^2 \n',A);fprintf(' 螺杆抗扭截面系数Wt = %3.4f mm^3 \n',Wt);fprintf(' 螺杆危险截面的当量应力sigma_e = %3.4f MPa \n',sigma_e);fprintf(' 螺杆的许用拉伸应力sigma_p_g = %3.4f MPa \n',sigma_p_g);if sigma_e<=sigma_p_gdisp(' 螺杆满足组合强度条件')elsedisp(' 螺杆不满足组合强度条件')enddisp ' '% 4-校核螺母螺纹牙强度% 4-1 螺母螺纹牙剪切强度b=0.65*P; % 螺母螺纹牙根部厚度u=10; % 螺母螺纹牙旋合圈数tau_p=35; % 青铜螺母许用剪切应力tau=Q/(pi*Dm*b*u); % 螺母螺纹牙根部剪切应力fprintf(' 螺母螺纹牙根部厚度 b = %3.4f mm \n',b);fprintf(' 螺母螺纹牙旋合圈数u = %3.4f 圈\n',u);fprintf(' 螺母许用剪切应力tau_p = %3.4f MPa \n',tau_p);fprintf(' 螺母螺纹牙根部剪切应力tau = %3.4f MPa \n',tau);if tau<=tau_pdisp(' 螺母螺纹牙根部满足剪切强度条件')elsedisp(' 螺母螺纹牙根部不满足剪切强度条件')enddisp ' '% 4-2 螺母螺纹牙弯曲强度l=(Dm-d2)/2; % 螺母螺纹牙根部弯曲力臂sigma_b_m=55; % 青铜螺母螺纹牙根部许用弯曲应力sigma_b_w=6*Q*l/(pi*Dm*b^2*u); % 螺母螺纹牙根部弯曲应力fprintf(' 螺母螺纹牙根部弯曲力臂l = %3.4f mm \n',l);fprintf(' 螺母螺纹牙根部许用弯曲应力sigma_b_m = %3.4f MPa \n',sigma_b_m); fprintf(' 螺母螺纹牙根部弯曲应力sigma_b_w = %3.4f MPa \n',sigma_b_w); if sigma_b_w<=sigma_b_mdisp(' 螺母螺纹牙根部满足弯曲强度条件')elsedisp(' 螺母螺纹牙根部不满足弯曲强度条件')enddisp ' '% 5-校核螺杆稳定性Lm=253;fprintf(' 螺杆最大工作高度Lm = %3.4f mm \n',Lm);mu=2; % 螺旋起重器视为一端固定一端自由lambda=4*mu*Lm/d1; % 螺杆柔度系数fprintf(' 螺杆柔度系数lambda = %3.4f \n',lambda);E=2.06*1e5; % 钢的拉压弹性模量(MPa)I=pi*d1^4/64; % 螺杆危险截面的惯性矩(mm^4)if lambda<40disp '不必对螺杆进行稳定性校核'elseif lambda>=90Qc=pi^2*E*I/(mu*Lm)^2;elseif RCL=='CHG'Qc=340*A/(1+0.00013*lambda^2);elseif RCL=='TZG'Qc=480*A/(1+0.0002*lambda^2);endendfprintf(' 螺杆稳定临界载荷Qc = %3.4f N \n',Qc);Ssc=Qc/Q;fprintf(' 螺杆工作稳定系数Ssc = %3.4f \n',Ssc);Ss=3.5;if Ssc>=Ssdisp ' 螺杆满足稳定性条件'elsedisp ' 螺杆不满足稳定性条件'end******** 螺旋起重器设计计算结果********螺旋起重器的最大起重量Q = 30000.0000 N螺旋起重器的最大起高度Hmax = 180.0000 mm螺杆热处理方式（淬火-CHG，未淬火-TZG）：'TZG'蜗杆采用调质钢螺杆材料强度极限sigma_b = 600.0000 MPa螺杆的计算直径计算值d2_j = 20.8341 mm确定螺杆的公称直径(mm) d = 28确定螺杆的螺距(mm) P = 3确定螺杆的中径(mm) d2 = 26.5确定螺杆的小径(mm) d1 = 24.5确定螺母的大径(mm) Dm = 28.5螺旋副导程角gamma = 2.0638 °螺旋副当量摩擦角rho_v = 5.3232 °螺旋副满足自锁条件螺杆螺旋副的摩擦力矩T1 = 51533.9788 Nmm 螺杆危险截面面积 A = 471.4352 mm^2螺杆抗扭截面系数Wt = 2887.5409 mm^3螺杆危险截面的当量应力sigma_e = 64.1030 MPa螺杆的许用拉伸应力sigma_p_g = 88.7500 MPa螺杆满足组合强度条件螺母螺纹牙根部厚度 b = 1.9500 mm螺母螺纹牙旋合圈数u = 10.0000 圈螺母许用剪切应力tau_p = 35.0000 MPa 螺母螺纹牙根部剪切应力tau = 17.1827 MPa 螺母螺纹牙根部满足剪切强度条件螺母螺纹牙根部弯曲力臂l = 1.0000 mm螺母螺纹牙根部许用弯曲应力sigma_b_m = 55.0000 MPa 螺母螺纹牙根部弯曲应力sigma_b_w = 52.8699 MPa 螺母螺纹牙根部满足弯曲强度条件螺杆最大工作高度Lm = 253.0000 mm螺杆柔度系数lambda = 82.6122螺杆稳定临界载荷Qc = 95684.1740 N螺杆工作稳定系数Ssc = 3.1895螺杆满足稳定性条件。
机械设计大作业+螺旋起重机说明书
机械设计大作业+螺旋起重机说明书摘要根据我对日常生活的观察，以及在大学阶段的各个实习，最后选定毕业设计题目为——螺旋输送机的设计。
其原理为：当电动机驱动螺旋轴回转时，加入槽内的物料由于自重的作用，使螺旋叶面旋转，但受着螺旋的轴向推力的作用，向着一个方向推进到卸料口处，物料被卸出，从而达到输送物料的目的。
本输送机传动装置采用NGW型行星齿轮减速器传动，NGW型行星齿轮减速器具有体积小、质量小、传动比大、承载能力大，以及传动平稳和效率高等优点。
本毕业设计主要设计的是——NGW型行星齿轮减速器的设计。
首先通过确定其传动比，再到配齿计算，再确定NGW型行星齿轮减速器各个齿轮的尺寸及啮合参数，最后是行星传动的结构设计及均载机构的设计。
通过本次设计，我对NGW型行星齿轮减速器的各个部分以及其设计过程都有了更加深入的理解。
关键词：螺旋输送机NGW型行星齿轮减速器均载机构AbstractAccording to my observation of daily life, as well as the various internship at the university stage, the final design selected topics for graduate -- spiral conveyer design. Its principles are : When electric motors driven screw axis rotation, the inside of the materials themselves as role-not screw leaf surface, but once the spiral must thrust role toward a direction to the mouth of the discharge Office of materials being discharged to reach carrier materials. The aircraft carrier transmission devices used NGW-planetary gear reducer transmission, NGW-planetary gear reducer with small size, quality small, transmission than large, large carrying capacity and a smooth and efficient transmission of higher advantages.The graduate design major design type planetary gear reducer is --NGW design. First, by defining its velocity ratio, and then to calculate the allocation of teeth, to determine the type of planetary gear reducer NGW various gear and mesh size parameters, planetary transmission is the final design and structure are reflected in the design of institutions. Through this design, I have a deeper understanding to NGW-planetary gear reducer and parts of the design process .Keyword：Spiral conveyer NGW-planetary gear reducerBalanced load institution前言GX型螺旋输送机是工农业各部门机械化运输工作的主要机组，可使运输工作减轻劳动强度，提高工作效率，应用范围很广泛。
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螺旋起重器设计
已知：螺旋起重器的最大载荷30F kN =，最大上升距离180h mm =，试： 1) 选择螺杆、螺母、托杯等零件的材料； 2) 计算螺杆、螺母的主要参数和其他尺寸； 3) 检验稳定性和自锁性；
4) 计算手柄的截面尺寸和长度；
5) 绘制装配图，标出有关尺寸，填写标题栏和零件明细表； 6) 绘制零件图。
受力分析：
螺旋起重器中的滑动螺旋副工作承受的主要载荷包括摩擦力矩（螺纹副旋合部分的摩擦力矩和工件与螺杆支承端面间的摩擦力矩）和作用在螺杆上的压力。
失效分析：
由于螺旋副之间存在较大的相对滑动速度，因此磨损是滑动螺旋的主要失效形式。
同时，螺杆承受压力，当支承的长径比较大时，也可能会发生失稳。
因此，螺旋起重器的滑动螺旋的设计准则是：根据耐磨性设计计算螺杆的直径及其他参数，同时对螺杆和螺母（主要是螺纹牙）进行强度校核。
此外，螺旋起重器还应校核螺杆的稳定性及自锁性能。
设计计算：
Step1：选定螺纹类型
考虑到螺旋起重器工作时会受到双向载荷，故选用矩形螺纹，则其牙型角
0α=︒。
对整体式螺母，磨损后不能够调整，故高径比 2.5φ=。
Step2：选择螺旋副的材料
考虑到螺旋传动低速、重载，螺杆选用合金钢40Cr 调质，螺母选用铝青铜ZCuAl10Fe3。
查表2-39，许用压力[]20p MPa =（螺杆-螺母的材料钢-青铜，滑动速度低速），摩擦系数0.10f =（工作总近似起动过程）。
Step3：耐磨性设计
由耐磨性设计准则2d ≥
，初始假设0.5h P =，则
219.5d mm ≥
=
螺纹参数取中径221d mm =，大径24d mm =，小径118d mm =。
Step4：自锁性校核
取螺距6P mm =。
螺纹升角1
126tan tan 5.2021
P d γππ--===︒⨯，当量摩擦角11tan tan 0.10 5.71v f ψ--===︒，v γψ<，满足自锁性要求。
Step5：计算螺母高度
螺母高度2 2.52152.5H d mm φ==⨯=，圆整为整数53H mm =。
则螺杆总长
180********l H mm =+=+=。
Step6：计算旋合圈数
旋合圈数53
8.83106
H Z P =
==<，满足要求。
Step7：螺纹强度校核
螺杆载荷稳定，由表2-40，许用应力500
[]1673
3
s
MPa σσ==
=。
螺杆所受的转矩()()221
tan 30000tan 5.20 5.716071622
v d T F N mm γψ=+=⨯⨯︒+︒=⋅，计算应力校核
148[]ca MPa σσ===<。
螺母螺纹牙，由表2-40，许用弯曲应力[]50
b MPa σ=，许用挤压应力[]75p MPa σ=，许用剪应力[]30MPa τ=。
螺纹牙根部厚度0.53b P mm ==，螺纹
高度0.53h P mm ==，校核其强度
223330000345[]8.83243b b Fh MPa Z db σσππ⨯⨯===<⨯⨯⨯
3000015[]8.83243
F MPa Z db ττππ===<⨯⨯⨯。
螺纹形状如图：
Step8：稳定性校核
螺杆的最大工作长度53
180180206.522
H l mm =+=+=。
考虑到螺杆使用最大工作长度时，其上端与载荷接触，下端与底座相连，均认为是固定连接，故取长
度系数0.5μ=，柔度
1440.5206.5
236018
l d μλ⨯⨯=
==< 故不必进行稳定性校核。
Step9：螺纹传动其他尺寸设计和校核
螺母外形如图：
螺母外径：按螺母抗拉强度计算，由于螺纹副中摩擦转矩的存在，将轴向载
荷增大30%，
42.1D mm ≥
=
==
圆整为
44mm 。
凸缘：凸缘直径 1.3 1.342.155.9
f D D mm ==⨯=，圆整为56mm ；凸缘高度53
17.633f H H mm =
==，圆整为18mm 。
凸缘强度校核（许用值见螺母螺纹牙的强度校核部分） ()()
2222
4430000
32[]5644p p f F MPa D D σσππ⨯=
==<-⨯- ()()224
300005644412[]6
44186
f b b f F D D MPa DH σσππ-⨯-=
==<⨯⨯
30000
12[]4418
f F MPa DH ττππ=
==<⨯⨯
螺钉孔中心线距螺母底面的距离5317.633
b H H mm ===。
螺杆上部外形如图：
轴颈直径117.8
r D m m =，高19r H m m =，手柄套高236r H mm =，直径244r D mm =。
凸台高度312r H mm =，凸台直径322r D mm =。
Step10：托杯尺寸设计
选择托杯材料为Q235。
其外形如图：
托杯下端面直径140c D mm =，孔直径216c D mm =，上端面外径360c D mm =，壁厚8c mm δ=，高度42c H mm =，圆形开口直径414c D mm =，坡面斜率1:10。
托杯下端面按抗压强度校核
()()
2222
134430000
28[] 1.5[]3504016p p b c c F MPa MPa D D σσσππ⨯=
==<==-⨯-。
Step11：底座尺寸设计
底座材料选择
HT250。
外形如图：
取底面内径1100p D mm =，外径按底面抗压强度计算
2151p D mm =
=
=
取底面外径为160mm 。
坡面斜率1:10，壁厚110p mm δ=，底部厚210p mm δ=，上端面直径370p D mm =，内部坡面上端面直径450p D mm =，顶部高度41p H mm =。
Step12：手柄尺寸设计
手柄材料为HT250。
外形如图：
由工作时载荷平衡
()331222
2121tan 23c c v c c D D d NL F fF D D γψ⎛⎫
-=++ ⎪-⎝⎭
得手柄长度
()3322211
401630000tan 5.20 5.710.103000*************L mm ⎡⎤⎛⎫-=⨯⨯︒+︒+⨯⨯⨯=⎢⎥ ⎪-⎝⎭⎣
⎦ 实际244
52652654822
r D L mm =+
=+=，取600L mm =。
手柄直径
16.9h D mm =
=
=
取18h D mm =，则手柄套孔直径可取420r D mm =。
球头直径30b d mm =，高
27b h mm =。
Step13：其他计算及讨论
螺杆上下各有螺栓和挡圈，起定位作用，保证螺杆不会脱离螺母。
螺栓选取
GB/T 70.1 M6×10；挡圈材料为45钢，外径30，厚4。
螺母与底座之间的紧定螺钉选取GB/T 71 M8
×14。
螺旋传动效率
()()
tan tan 5.200.472tan tan 5.20 5.71v γηγψ︒
=
==+︒+︒
机械传动效率
300006
0.23922002600
m FP N L ηππ⨯=
==⨯⨯⨯。
怎样设计可以省力？
减小螺距（但工作时旋转手柄的圈数会增加，容易使人疲劳）；增长手柄或两侧都设计成有手柄。
怎样设计可以节省操作空间？
手柄上套有加长套筒，不用时可以拆卸；加装齿轮减速装置。
注：以上尺寸设计中用到的、未列出的经验公式参见：《机械设计习题与解析》，修世超主编。
北京：科学出版社，2008。