螺旋千斤顶说明书
螺旋千斤顶说明书
T2——托杯与轴端支承面的摩擦力矩，
T2= (D12+D11)fF/4。
=271513.7957N·mm
T2= (D12+D11)fF/4=116875N·mm
手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长度还应加上 +（50～150）mm。手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。
公称直径d=42mm， 螺距P=10mm， 螺杆小径d1=d-11=31mm， 螺母大径D=d+1=43mm。
螺杆中径d2=d-5=37 ， 螺母小径D1=d-10=32mm，螺母中径D2=d2=37mm。
螺母高度H=Φd2=2.5 =92.5mm，旋合圈数u= 。
计算结果：
螺杆尺寸：d=42mm p=10mm d1=31mm d2=37mm。
螺旋千斤顶设计说明书
一、
二、
起重量：50KN
起重高度：210mm
四、
1
1.1
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。
所以选择梯形螺纹。
1.2
常用Q235、Q275、40、45、55等。
5
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：
（ 为底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取 ）
计算：
=
六、
[1] 机械设计 （第八版） 高等教育出版社
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
F=35KN的螺旋千斤顶设计说明书
西南大学工程技术学院
(D + D11 ) fF d 注：T1 = F tan (ψ + ϕ v ). 2 , T2 = 12 2 4
所以 T = F tan (ψ + ϕ v ).
d 2 (D12 + D11 ) fF + 2 4
33 (61.8 + 25.2) × 0.06 × 35000 + 2 4
D3 ≥
5 .2 F + D2 π [σ ]
式中螺母许用拉应力 可下式计算：
[σ ] = 0.83σ b
由主教材表 5-13，得
[σ b ] = 40 ~ 60 MPa
取 [σ ] = 40 MPa ，
D3 ≥
5.2 × 35000 + 37 2 = 53.085mm π × 40
· 3·
西南大学工程技术学院
(
2
)
(
)
σ p = 16.458MPa
≤ [σ p ]
2.3.3 凸缘 根部弯 曲强度 验算
M = σb = W F
所以安全
1 ( D 4 − D 3 ) 1 . 5 F (D − D ) 4 3 4 = πD3a 2 πD3a 2 6
σ b = 33.174MPa
=
1.5 × 35000 × (75 - 54 ) = 33.174 MPa π × 54 × 14 2
D7 = D6 + H1 = 60 + 40 = 100mm 5
经 查 表 底 座 下 枕 垫 物 的 许 用 挤 压 应 力
[σ ] p = 2.0 ~ 3.0 Mpa，取 [σ ] p =2.0Mpa。
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 。
螺旋千斤顶设计计算说明书
螺旋千斤顶设计计算说明书一、 设计条件：1、最大起重量 Fmax=30 kN2、最大起升距离 hmax=180 mm二、 螺纹的设计与计算1. 选择螺纹类型梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺性好，牙根强度高，对中性好，所以选择梯形螺纹，其牙形为等腰梯形，牙型角α=30° 2. 选取螺杆和螺母材料螺杆材料选择常用的45号钢，查询可知σs =355 MPa ，σb = 600 MPa ；螺母选择青铜（ZCuAl10Fe3），查询可知σs =180 MPa ，σb = 490 MPa ；查询可知滑动螺旋副钢-青铜的许用压力[p]=15 MPa 。
3. 确定螺杆直径由耐磨性条件，螺杆中径d 2≥0.8√Fφ[p]由于螺母为整体结构，且磨损后不能调整，选取φ =2.0，又F=Fmax=30 kN 代入数据可得d 2≥0.8√300002.0×15=25.3 mm按GB/T 5796.2-2005选取公称直径d=28mm 的螺纹，螺距P=5mm ，线数n=1，螺旋副的摩擦系数f=0.09，螺旋角β=15°，查询可知其中径d 2=25.5mm ，满足要求。
4. 自锁性校核螺旋升角γ=arctan nP πd 2=3.57°；当量摩擦角ρv =arctan fcosβ=5.32°故ρv >γ，满足自锁性条件。
5. 螺杆强度校核螺杆所受扭矩T =Fd 22tan (γ+ρv )=59.8 N ∙m螺杆危险截面上既受拉压应力又受扭转切应力，应用第四强度理论，有：σca=√σ+3τ=√(4Fπd12)2+3(T0.2d13)<[σ]查询可知，螺纹小径d1=22.5 mm,代入数据可得σca=75.5 MPa;查询可知，取安全系数S=4，许用应力[σ]=σs4=3554=89 MPa;故σca<[σ],满足强度要求。
6.稳定性计算螺杆柔度λ=4μld1,其中长度系数μ=2，根据经验公式有效长度取l=hmax+1.5d+H2=247 mm，则λ=4×2×24722.5=87.8>80查表可知螺杆临界载荷F cr=π2EI a(μl)2 ,其中惯性半径I a=πd1264,查询可知45号钢E=210GPa，代入数据可得F cr=243.4 kN由稳定性校核公式：S C=F crF≥[S]取[S]=2.5-4,则S C=243.430=8.11>[S],满足稳定性要求。
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
螺旋千斤顶说明书
螺旋千斤顶设计计算说明书院系工程技术学院专业年级机械设计制造及其自动化2009级2班设计者王刚指导教师杨玲成绩2011 年 11 月 28 日螺旋千斤顶设计任务书学生姓名王刚专业年级机械设计制造及其自动化2009级设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F = 65 kN；2、最大升距H =240 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： 20 年月日目录1螺杆的设计与计算 (3)1.1螺杆螺纹类型选择 (3)1.2选取螺杆材料 (3)1.3确定螺杆直径 (3)1.4自锁验算 (3)1.5结构 (4)1.6螺杆强度计算·············································································································41.7稳定性计算 (5)1.7.1计算柔度 (6)1.7.2计算稳定性 (6)2螺母设计与计算 (6)2.1选取螺母材料 (6)2.2确定螺母高度H¢及螺纹工作圈数u (6)2.2.1求螺母高度H¢································································································72.2.2螺纹工作圈数u (7)2.2.3螺母实际高度H¢ (7)2.3校核螺纹牙强度 (7)2.4结构要求 (8)3托杯的设计与计算 (8)4手柄设计与计算 (9)4.1手柄材料····················································································································104.2手柄长度Lp (10)4.3手柄直径dp (11)4.4结构 (11)5底座设计 (12)参考资料 (13)螺旋千斤顶设计1螺杆的设计与计算1.1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。
螺旋千斤顶说明书
. .. .螺旋千斤顶设计计算说明书院系工程技术学院专业年级机械设计制造及其自动化2009级2班设计者王刚指导教师玲成绩2011 年11 月28 日螺旋千斤顶设计任务书学生王刚专业年级机械设计制造及其自动化2009级设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F = 65 kN；2、最大升距H =240 mm。
目录1螺杆的设计与计算 (3)1.1螺杆螺纹类型选择 (3)1.2选取螺杆材料 (3)1.3确定螺杆直径 (3)1.4自锁验算 (3)1.5结构 (4)1.6螺杆强度计算 (4)1.7稳定性计算 (5)1.7.1计算柔度 (6)1.7.2计算稳定性 (6)2螺母设计与计算 (6)2.1选取螺母材料 (6)2.2确定螺母高度H'及螺纹工作圈数u (6)2.2.1求螺母高度H' (7)2.2.2螺纹工作圈数u (7)2.2.3螺母实际高度H' (7)2.3校核螺纹牙强度 (7)2.4结构要求 (8)3托杯的设计与计算 (8)4手柄设计与计算 (9)4.1手柄材料 (10)4.2手柄长度Lp (10)4.3手柄直径dp (11)4.4结构 (11)5底座设计 (12)参考资料 (13)螺旋千斤顶设计1.4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，但为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。
查教材表5-12，f取0.09ψ =arctan(t /π d2)=arctan[ 8/(3.1444⨯)] =2.88°ρv=arctan（f/cosβ）=arctan[ 0.09/cos(30°/2)]=5.35°则ψ=2.88°<ρv-1°= 4.35°满足自锁条件1.5结构如下图（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。
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螺旋千斤顶
设计计算说明书
院系工程技术学院
专业年级机械设计制造及其自动化2009级2班
设计者王刚
指导教师玲
成绩
2011 年 11 月 28 日
螺旋千斤顶设计任务书
学生王刚专业年级机械设计制造及其自动化2009级设计题目：设计螺旋千斤顶
设计条件：
1、最大起重量F = 65 kN；
2、最大升距H =240 mm。
目录
1螺杆的设计与计算 (3)
1.1螺杆螺纹类型选择 (3)
1.2选取螺杆材料 (3)
1.3确定螺杆直径 (3)
1.4自锁验算 (3)
1.5结构 (4)
1.6螺杆强度计算 (4)
1.7稳定性计算 (5)
1.7.1计算柔度 (6)
1.7.2计算稳定性 (6)
2螺母设计与计算 (6)
2.1选取螺母材
料 (6)
2.2确定螺母高度H'及螺纹工作圈数u (6)
2.2.1求螺母高度
H' (7)
2.2.2螺纹工作圈数u (7)
2.2.3螺母实际高度
H' (7)
2.3校核螺纹牙强度 (7)
2.4结构要求 (8)
3托杯的设计与计算 (8)
4手柄设计与计算 (9)
4.1手柄材料 (10)
4.2手柄长度Lp (10)
4.3手柄直径dp (11)
4.4结构 (11)
5底座设计 (12)
参考资料 (13)
螺旋千斤顶设计
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，但为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。
查教材表5-12，f取0.09
ψ =arctan(t /π d2)=arctan[ 8/(3.1444
⨯)] =2.88°ρv=arctan（f/cosβ）=arctan[ 0.09/cos(30°/2)]=5.35°
则ψ=2.88°<ρv-1°= 4.35°
满足自锁条件
1.5结构如下图（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d4应比螺杆小径d1约小0.2~0.5mm。
退刀槽的宽度可取为1.5t。
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。
为了防止工作时螺杆从螺母中ψ=2.88°
ρv=5.35°
ψ<ρv-1°
满足自锁条件
查表5-13，[]τ取30Mpa, []b σ取40Mpa
故，=τDbu F
π=8
865.04914.310653⨯⨯⨯⨯⨯
=10.15MPa<30 Mpa
=σu Db Fl
2
6π=()8
865.04914.35.21065623⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ =29.28Mpa<40Mpa
满足强度条件
2.4 结构要求
螺母压入底座上的孔，圆柱接触 面问的配合常采用
78r H 或7
8n H
等配合。
为了安装简便，需在螺母下端 （图1―3）和底座孔上端
（图1―7）做出倒角。
为了更可靠地防止螺母转动， 还应装置紧定螺钉（图1―1），
紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为6～12mm 。
螺母的相关尺寸计算 D=d+1=49mm D 3= (1.6~1.8)D =1.7×49mm=83mm
D 4= (1.3~1.4)D 3
=τ10.15Mpa
=σ29.28Mpa 满足强度条件
=1.4×83mm=117mm H′=64mm
a=H′/3=64/3=21.3mm
3托杯的设计与计算
托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见图1―4。
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。
4
)
D D (2
11212-=πF
p ≤[p]（式1-1） 式中：[p ]——许用压强，应取托杯与螺杆材料[p ]的小者。
[p ]取20Mpa
图中δ取10mm ，尺寸计算：
D 10=(2.4~2.5)d=2.5⨯48=120mm
D 11=(0.6~0.7）d=0.65⨯48=31.2mm 圆整为32mm
D=49mm D 3=83mm
D 4=117mm
a=21.3mm
D 13=(1.7~1.9)d=1.8⨯48=86.4mm 圆整为87mm D 12= D 13-(2~4)=87-3=84mm
故4
)
D D (2
11212-=πF
p ≤[p ] =4)
3284(14.31065223
-⨯⨯ =13.72Mpa<20Mpa
4 手柄设计与计算
4.1手柄材料
常用Q235和Q215。
4.2手柄长度L p
板动手柄的力矩：
K ·L p =T 1+T 2则K
T
T L 21p +=（式1-2）
式中：K ——加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150～250N ，工作时间较长时为100～150N 。
T 1——螺旋副间的摩擦阻力矩，
=65×103
×tan(2.88°
+5.35°
) ×2
44
=206830N ·mm
δ=10mm D 10=120mm D 11=32mm
D 13=87mm
D 12=84mm。
2
)tan(21d
F T v ⋅+=ρψ
式中：[σ]F ——手柄材料许用弯曲应力， 当手柄材料为Q215和Q235时，[σ]F =120Mpa 。
4.4 结构
手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环（图1―6），并用螺钉或铆合固定。
图中尺寸：4
1
d p =8.25mm 圆整为8mm
d p +(6~10)= d p +7=33+7=40mm
5 底座设计
T 2=188500N ·m
p L =1976.5mm
'
`p L =2120mm
d p =33mm
底座材料常用铸铁（HT150及HT200），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。
底座结构及尺寸如图1―7
图中δ取10mm，r取5mm，R取8mm；
H1=H+（14～28）mm =240+20=260mm D6=D3+（5～10）mm =83.3+6.7=90mm 4
1
d p =8mm d p+(6~10) =40mm。