千斤顶的设计说明书
千斤顶设计说明书
目录一.设计任务二.螺杆螺母尺寸设计三.螺杆螺母设计校核四.计算结论五.参考文献一.设计任务设计题目：螺纹千斤顶最大起重重量：20KN最大升程：150mm二.螺杆螺母尺寸设计为节约成本，达到使用要求。
此螺纹千斤顶的螺杆选用45钢；螺母选用青铜（2C u S n10P1）。
选用梯形单头螺纹。
整体螺母∅=2。
螺纹升角为15度内螺纹中径d2=21.5mm公称直径d=24mm螺距P=5mm外螺纹小径d1=18.5mm内螺纹小径D1=19mm内螺纹大径D4=24.5mm螺母高H=2d2=43mm旋合圈数Z=H/P=8.6<10三.螺杆螺母设计校核1.校核自锁情况：λ=arctanP/3.14d2 =4.24°查表得：f=0.10ρ=arctanf=arctan0.10=5.71 °当量摩擦系数fv=f/cosβ=0.1035当量摩擦角ρv=arctanfv=5.91 °4.24°<5.91 °所以能够自锁2.螺杆强度校核：T=20000*21.5/2 *tan（4.24 °+5.91 °）=38490.9N.mm[σ]=100MPaσ=3*（38490.9*4∕18.5）²+20000²*4/(π18.5*18.5)*=91.8MPaσ<[σ] 所以合格3.螺杆工作长度确定：u取2 Ss取4Ssc=Fcr/F=π²EI/（u²l²F)≧4 带入数字得：l≦191mm所以l取190mm。
4.螺母螺纹强度校核：弯曲强度：牙根宽b=0.65P=3.25mm工作高度h=0.5P=2.5mm圈数Z=8.6许用弯曲应力查表得[σ]b=50MPaσb=25.76<[σ]b所以合格剪切应力[Τ]=35MPaΤ=9.3MPa<[Τ] 所以合格5.螺母外部尺寸计算：[σ]=0.83[σ]b=41.5MPaD≧1.6*20000/41.5 +24*24 =36.7mmD取40mmD1=1.35*40=54mma=H/3=14.3mma取15mm6手柄设计：（1）手柄的直径（孔径）：d=φ26（2）手柄的长度：l=350（3）端部倒角：C=2材料为45钢7托杯设计：托杯材料选择：铸钢（ZG230-450）托杯的尺寸确定关系式：D=（1.6~1.8）dD1=（0.6~0.8）dh=（0.8~1）DD=（1.6~1.8）x24=38.4~43.2 取D=40mmD1=（0.6~0.8）x24=14.4~19.2mm 取D1=16mm（1）托杯的高度h：h=（0.8~1）x40 取：h=40mm （2）托杯的内外径（含壁厚）: 外径φ40 厚度δ=8mm 8底座设计：已知外螺纹大径为d=24mm,有：D1=76mmD2=40mm D4=150mmδ=10mm H=208mmD3由结构确定（斜度为1：15）所以：(D3/2－20)/165=115得：D3=62mm四.计算结论根据校核，所有数据均符合设计要求，能在给定的工作条件下工作五.参考文献杨黎明杨志勤主编机械设计简明手册国防工业出版社机械工程师手册编委会编机械工程师手册第三版王中发张立荣主编实用机械设计北京理工大学出版社。
千斤顶的设计说明书(带cad图纸)
螺旋千斤顶设计说明书学院: 班级: 学号： 姓名：螺旋千斤顶主要零件：螺杆、螺母、托杯、手柄和底座等. 设计的原始数据：最大起重F=6t 、最大升起高度H=240mm 。
一、 螺杆① 螺杆材料选用Q235②螺纹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。
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 =235MPa ，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将上述数据带入得螺杆的直径为d 1≥0。
02764m,取d 1=30mm 。
根据经验公式4p d 1=,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 d 1-==38—7.5=30.5mm. ④自锁检验在考虑众多因素后,实际应满足的自锁条件为： 1-'≤ρψ 由)(/np tan d 2πψ= n=1,p=7.5mm ，d 2=2h2d 1+⨯=32。
375mm得tan ψ=0。
07373当量摩擦角ρ'=arctan μ，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。
⑤螺杆强度校核对Q235进行压应力校核，Q235许用弯曲应力[]b σ=120MPa,从后面的计算中得到数值,如下公式：231222b 0.2d T 3d 4⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=πσF 〈102MPa符合该压力下的强度要求。
⑥ 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 /2H l +'+=H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22cr l EIF π=查表得Q255的弹性模量E=200GPa ， 由惯性矩公式I=()212d d 64-π,得I=1.192510-⨯4m式中cr F 为满足条件的轴向压力将上述数据带入公式得cr F =2。
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-千斤顶-设计计算说明书
退刀槽的宽度 mm。故此处取 mm。
为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应制有倒角,如图1(a)所示。或制成稍小于小径 的短圆柱体，如图1(b)所示。
图1
螺杆选用45钢
mm
mm
计算及说明
主要结果
4.3自锁性校核
自锁性条件为 。
螺纹升角
经查表，摩擦因数 取0.08，螺纹牙侧角 取 ，当量摩擦角 。
螺旋副的摩擦阻力距
kN·mm。
螺杆端面与托杯之间的摩擦阻力矩
手柄长度 mm。
手柄的计算长度 是螺杆中心至人手施力点间的距离。考虑到螺杆头部尺寸及手握的距离，手柄的实际长度应为
mm
为减小千斤顶的存放空间，一般取实际手柄长度 不大于千斤顶的高度。当举重量较大的时候，可在手柄上套一长套管，以增大力臂达到省力的目的。
4.5稳定性校核
螺杆危险界面惯性半径 mm。由3.2知 mm，则螺杆头部高度取 mm，螺杆最大工作长度 mm，长度系数 ，则柔度 mm<85mm，故
故 ，所以满足稳定性条件。
五、螺母的设计计算
5.1材料
螺母和螺杆旋合工作时，应具有较高的耐磨性和较低的摩擦因数，通常选用螺母材料比螺杆材料硬度低。耐磨性较好的螺母材料有：铸锡青铜ZCuSn10Pb1、铸锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5和铸铝铁青铜ZCuAl10Fe3；当低速、轻载或不经常使用时，也可选用耐磨铸铁或铸铁。这里我们选用铸铝铁青铜，即ZCuAl10Fe3。
由于影响摩擦因数 的因素很多，其值并不稳定，为保证螺旋起重器有可靠的自锁能力，可取 。由上述计算可得 ，所以自锁性满足要求。
4.4强度校核
螺杆工作时，扭矩产生剪应力，轴向力产生正应力，升至最高位置时，载荷分布如图2所示。
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。
千斤顶说明书
托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成。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，在托杯上表面制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。
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，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。
式中：
得
所以，符合强度条件
8.螺母外径及凸缘设计：
查得千斤顶尺寸计算经验公式，计算螺母尺寸：
为了防止螺母随螺杆转动，必须用紧定螺钉将其固定。紧定螺钉直径为M8。
失效形式：
说明螺母下段悬置部分受拉力作用，在最薄壁处最为薄弱，强度条件为：
螺旋副摩擦力矩：
当量拉应力
所以，符合强度条件
凸缘与底座接触表面的挤压强度计算：
3.纹牙型选择
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。
4．耐磨性计算
螺杆选用 钢，螺母选用铝青铜ZCuAl10Fe3，由参考文献表5.8查得 ，从表中5.8的注释中可以查得，人力驱动时 值可以加大20%，则 。
根据螺纹摩擦性条件 ， ，梯形螺纹 ，则
对于整体式螺母系数 ，
查机械设计课程设计表11.5
由GB/T5796.3-1986得：取 ，内螺纹大径
螺母高度 螺纹圈数 圈
5.自锁条件校核
螺纹升角：
当量摩擦角：
因此
符合自锁条件
6．螺杆强度校核
梯形螺纹校核条件： ，校核通过。
螺杆工作时承受轴向压力F和扭矩作用，其强度条件为：
式中，A——螺杆螺纹危险截面面积，
——抗扭截面系数，
T——螺杆所受扭矩，N·mm
简单千斤顶设计说明书
目录第一章设计题目及材料选择 (2)1.1设计题目 (2)1.2设计要求 (2)1.3主要零件的常用材料 (2)1.4千斤顶结构示意图 (2)第二章主要零件受力分析 (3)第三章螺杆的设计计算 (3)3.1螺杆牙型选择 (3)3.2按抗压，扭强度计算螺纹直径 (3)3.3精确校核螺旋强度 (4)3.4按耐磨性初步计算螺母高度 (4)3.5稳定性校核 (5)3.6自锁性校核 (5)第四章螺母的设计计算 (6)4.1根据螺旋的螺纹直径查的螺母大径 (6)4.2校核螺纹牙强度 (6)4.3螺母凸缘强度校核 (7)4.4螺母尺寸 (7)第五章托杯的设计与计算 (8)第六章手柄设计与计算 (8)6.1力矩分析 (8)6.2手柄直径dh (9)6.3手柄长度Lp (9)第七章底座设计 (9)第八章轴承选取 (10)第一章设计题目及材料选择1.1设计题目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6.6t（约66000N），起重高度为180mm，间歇工作，可用于比较狭窄的工作场合。
1.2设计要求螺旋千斤顶是用人力转动手柄来举升重物的机械，它应有以下几个要求：a．能满足将5.5t重物举起180mm的功能，并能平稳的下降且具有足够的使用寿命。
b．在上升及下降过程中，可以停在任意位置而不自行下滑。
c．人手推力不可以过大，防止人产生过度疲劳。
d．千斤顶的支承面与重物之间不能有相对滑动，千斤顶与地面有足够的接触面积。
e．除以上要求外，还应保证工作可靠，操作安全，加工经济等。
1.3主要零件的常用材料螺杆：45螺母：ZQSn10-1底座：HT150托杯：Q235手柄：A31.4千斤顶结构示意图第二章 主要零件受力分析图1和图2分别表示螺杆和螺母的受力情况。
螺杆除受压力Q 外，还受转矩，即螺母的摩擦力矩T 1和推力轴承的摩擦力矩T 2。
其中T 2由以下公式求得F d T 22μ= （1） 其中：μ——滚动轴承的摩擦系数，对单向推力轴承μ=0.0013~0.0020d ——轴承内径，mmF ——轴承负荷，对推力轴承是轴向负荷，NT 1和压力Q第三章 螺杆的设计计算3.1螺杆牙型选择考虑到螺旋千斤顶要求在上升及下降过程中，可以停在任意位置而不自行下滑（即有自锁能力），又要使结构简单，故采用滑动螺旋，并选用梯形螺纹，牙型角α=30°，梯形螺纹内外螺纹以锥面相结合，不易松动，牙形可按照GB5796.1—86的规定。
千斤顶设计说明书
d2
FP h[ p]
=31.2mm
Z H 7.75 10 P
2) H= d 2 =31.2*1.5=46.8mm
查表得到：
对于螺杆：小径 d3 27mm ，大径 d 34mm 对于螺母：小径 D1 28mm ，大径 D4 35mm 螺纹齿间隙 ac 0.5mm ，计算螺母的螺纹圈数 Z，并求出高度 H ' 螺旋的旋合圈数 Z
F F 55000N = = 1222.22mm2 ， <[ b ] ，得出 S S [ b ] 45MPa
此为机架上部尺寸设计依据：
2 2 ( D外 D内 )
4
1222.22 ，而 D内 57 ，故可取最小半径处 D 69.3mm
设计中取 D外 88.8mm ， D 72mm 取锥度 10o ，并根据等间距，可以设计底座下部外径 200，内径 126 校核地面强度： 木材许用挤压应力[ p ] =3MPa
M max 32M max [ 2 ] ， W d P3
手柄一般采用 45 号钢，其抗拉强度为 600MPa，取安全系数为 1.5，, 人手加力 250N。从而 d p 18.991mm ， 取 d P =19mm。 10)选择固定螺钉：选取紧固螺钉 M 6 20 。 11)核验机架底面挤压强度： 机架底座选用灰铸铁铸造，许用应力： [ b ] 45 ~ 55MPa
于是 b
b =0.65P
b
3Fh 3 55K 3mm 38.2Mpa <40Mpa 2 Z db 7.75 35mm (0.65 6mm) 2
6) 由拉伸，扭转强度求出螺母外径 :
[ ]' [ b ] /1.2 38.2 /1.2 31.8MPa
- 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)。
螺旋千斤顶设计说明书
学院： 班级： 学号： 姓名：
螺旋千斤顶主要零件：螺杆、螺母、托杯、手柄和底座等。
设计的原始数据：最大起重F=6t 、最大升起高度H=240mm 。
一、 螺杆
① 螺杆材料选用Q235
②
螺纹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。
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≥
查式中螺杆的屈服极限σs =235MPa ，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
将上述数据带入得螺杆的直径为d 1≥0.02764m ，取d 1=30mm 。
根据经验公式4
p d 1=，得P=7.5mm 。
参考梯形螺纹标准，螺纹牙型高h=2
p
，得h=3.75mm 。
d 圆整为整数后，取p d d 1-==38-7.5=30.5mm 。
④
自锁检验
在考虑众多因素后，实际应满足的自锁条件为： 1-'≤ρψ
由)(/np tan d 2πψ= n=1，p=7.5mm ，
d 2
=
2
h
2d 1+⨯=32.375mm
得tan ψ=0.07373
当量摩擦角ρ'=arctan μ，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。
⑤
螺杆强度校核
对Q235进行压应力校核，Q235许用弯曲应力[]b σ=120MPa ，从后面的计算中得到数值，如下公式：
2
312
22b 0.2d T 3d 4⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=πσF <102MPa
符合该压力下的强度要求。
⑥ 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 /2H l +'+=H
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2
2cr l EI
F π=
查表得Q255的弹性模量E=200GPa ， 由惯性矩公式I=
()
2
12
d d 64
-π
，得I=1.192510-⨯4m
式中cr F 为满足条件的轴向压力
将上述数据带入公式得cr F =2.456KN 510⨯,满足条件，装置稳定。
二、螺母
①材料
螺母的材料选择Q235
②螺纹计算
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： []
p h d 2πF
Z ≥
式中：螺纹中径2d =32.375mm ，螺纹牙高度h=3.75mm ③ 螺纹牙的强度计算
螺纹牙危险截面的抗剪强度条件为：[]τπτ≤=Z
F
b d 1=98MPa ， 得Z ≥1.7
螺纹牙危险截面的抗弯强度条件为：[]b 21b Z
b d Fl
6σπσ≤==400MPa ，得12.0≥Z
对于矩形螺纹b=0.5P ，在条件Z ≤10的条件下，取Z=6。
考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为：5.1Z Z +='=7.5 所以得到螺母的高度：P Z H '='=56mm 。
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。
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。
托杯的许用压强可取为[]a 18MP P =，由此可确定托杯直径4D ，即：
[]
2
2
4P F 4D D +≥
π 取2D =0.6⨯34.25=20.55mm ，得≥4D 68.1mm ，取4D =70mm
① 手柄材料选用Q235 ②
手柄长度Lp
扳动手柄的转矩P KL 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： 21p M +≥M KL
K
M 2
1P M L +≥
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 。
()2d tg F M 21⋅
'+⋅≈ρψ ()F D 4
1
242μ+=D M 在加润滑油的情况下，摩擦系数μ=0.06 将以上的数据带入公式得≥p L 0.71014m
手柄计算p L 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1002
2
+D mm,最终得到千斤顶的手柄需要的长度为820mm 。
③
手柄直径p d
把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定直径p d ，其强度条件为：
[]3
b
p 1.0d σKL
≥ 式中[]b σ为材料的许用弯曲应力，对于Q235手柄，
[]b σ=120MPa 。
代入数据计算得≥p d 28.8mm ，取p d =30mm 。
④手柄挡环
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。
五、 底座
底座这里选用HT150，铸件壁厚选用δ=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。
[]26p
74F
D D +=
σπ
式中[]p σ为底座下枕垫物的许用应力。
对于木材，取[]p σ=2MPa 。
将以上数据带入公式得7D =232.53mm ，最终取7D =240mm 。
δ⨯+-=25
1
158H D D =96mm 。
六、三维图
总装图1
总装图2
托杯
螺母
底座
电脑中有cad，只要双击图纸，图纸就会进入cad中。