最新千斤顶设计说明书
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：«Skip Record If...»查式中螺杆的屈服极限«Skip Record If...»=235MPa，由于Q235是塑性材料，取安全因数n=2，得许用压应力«Skip RecordIf...»=，取整数«Skip Record If...»=130MPa将上述数据带入得螺杆的直径为«Skip Record If...»«Skip Record If...»，取«Skip Record If...»=30mm。
根据经验公式«Skip Record If...»，得P=。
参考梯形螺纹标准，螺纹牙型高h=«Skip Record If...»，得h=。
d圆整为整数后，取«Skip Record If...»==。
④自锁检验在考虑众多因素后，实际应满足的自锁条件为：«Skip Record If...»由«Skip Record If...»n=1，p=，«Skip Record If...»=«Skip Record If...»=得tan«Skip Record If...»=当量摩擦角«Skip Record If...»=arctan «Skip Record If...»，在有润滑油情况下«Skip Record If...»=，得«Skip Record If...»=验证结束，左边小于右边，达到自锁条件。
机械设计千斤顶_说明书
题目：设计起重量Q F=30KN，最大起重高度H=180mm的螺旋起重器。
解：1.选用螺杆、螺母的材料σ=600MPa，螺杆采用45钢调质，由参考文献[2]表10.2查得抗拉强度bσ=355MPa.s螺母材料用铝青铜ZCuA10Fe3(考虑速度低)2.耐磨性的计算螺杆选用45钢，螺母选用铸造铝青铜ZCuA110Fe3，由参考文献[1]表8.11查得[p]=18-25MPa，从表的注释中可以查得，人力驱动时[p]值可加大20%,则d，选用梯形[p]=21.6-30MPa，取[p]=25MPa。
按照耐磨性条件设计螺纹中径2螺纹，则d≥2由表查得，对于整体式螺母系数ψ=1.2-2.5，取ψ=2，则解得2d=19.6，式中：F-----------轴向载荷，N；Qd----------螺纹中径，mm;2[p]-----------许用压强，MPa，Hψ=d查参考文献[3]表11.4，从中径2d=20mm，公称直径d=20.75mm,螺距P=1.5mm,小径1D=19.52取起，带入到下面螺杆强度校核中最后取公称直径d=28mm,螺距P=3mm,中径2d=26.5mm，小径1D=24.5mm,内螺纹大径4D=28.5mm。
3.螺纹强度校核螺杆危险截面的强度条件为：[]σσ=≤ 对于起重螺旋，因所受轴向力大，速度低，常根据螺杆强度确定螺纹小径，即 对于举行和锯齿形螺纹1d ≥对于梯形螺纹1d ≥式中1d ————螺杆螺纹小径，mm[]σ————螺杆材料许用应力，MPaF ———— 螺杆所受轴向力，NT ————螺杆所受转矩，N^mm ，T=Q F tan ()2'2d ψρ+，ψ为螺纹升角，2arctannpd ψπ==2.0637度。
查参考文献[1]表8.13得钢对青铜的当量摩擦因数f ’=0.08-0.10，取f ’=0.09，螺纹副当量摩擦角'arctan ' 5.1427f ρ==度。
千斤顶设计说明书
设计计算说明书图1 螺旋副的螺纹种类、特点和应用由上表可知千斤顶螺旋副宜采用梯形螺纹，以下为所设计千斤顶四个方面的校核：耐磨性计算，自锁性计算，螺杆的强度计算，螺母螺纹牙的强度计算。
1. 耐磨性计算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 。
梯形螺纹螺纹工作面上的耐磨性条件为：][8.0d 2p Fϕ≥ 式中●][p ：材料的许用压力，单位MPa ，由表5-12查的青铜的许用压力为18-25MPa,此处取值20MPa 。
● F ：轴向力，单位N ，此设计能够承受10吨物体的重力；● 2d ：外螺纹中径，单位mm ；●ϕ：一般取值1.2—3.5，此次设计取2。
根据上式计算得2d ≥40mm由设计手册按标准选取2d =44mm ，公称直径d=48mm ，螺距p=8mm ， 内螺纹小径1D =48-8=40mm ，大经D =48+1=49; 外螺纹小径1d =48-9=39mm ，大经d=48mm 。
2. 自锁性计算自锁条件为：V ϕφ< 式中：●φ：螺旋升角，在中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋线轴线的平面的夹角，单位度，2tanarc d pπφ=; ●V ϕ：当量摩擦角，单位度，βϕcos arctanfV =； ● p ：螺距，单位mm ； ● d 2：外螺纹中径，单位mm ； ●β：牙型斜角，螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角，对称牙型2αβ=;● f ：螺旋副的滑动摩擦系数，此处取0.08；●v f ：螺旋副的当量摩擦系数。
经计算符合自锁条件3. 螺杆的强度计算在千斤顶中可不考虑螺杆受到的扭矩，则其强度条件为：[]21F F =A d 4σσπ=≤ 式中：● F ：螺杆所受的轴向压力，单位N ； ● 1d ：螺杆螺纹小径，单位mm ；●][σ为材料的许用拉应力，S[]Sσσ=，单位MPa ，其中S σ为屈服应力，单位MPa ，S 为安全系数，一般取3～5，45号钢的屈服应力为355MPa 。
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。
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
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千斤顶设计说明书
哈尔滨工业大学
机械设计大作业设计说明书
题目：设计螺旋起重器
院系：机电工程学院
班号： 1008101
姓名：吕明睿
日期： 2012-10-04
题目： 螺旋起重器(千斤顶)设计
螺旋起重器的示意图及已知数据
题目 起重量F Q /kN 最大起重高度H/mm
3.1.1 30 180
1. 选择螺杆、螺母的材料
螺杆采用Q235碳素结构钢，由《机械设计课程设计指导书》表10.1查得抗拉强度
b 375~460MPa σ=，s 225 MPa(16<d 40mm)σ=≤。
螺母材料也采用Q235碳素结构钢。
2. 螺杆强度计算
螺杆采用Q235碳素结构钢，螺母也采用Q235碳素结构钢。
由《机械设计》表 5.9 查得
[]MPa 3~5s
σσ=
取225
[]MPa 4
σ==56.25 。
根据螺杆强度条件设计螺纹小径1d ，选用梯形螺纹，则
14 1.254 1.2530000
29.14[]
3.1456.25
Q
F d mm πσ⨯⨯⨯≥
=
=⨯
式中：Q F ——轴向载荷，N ；
1d ——螺纹中径，mm ；
[]σ——螺杆材料许用应力，MPa ；
Q F
F
查《机械设计课程设计指导书》表11.3取公称直径38d =mm ，螺距8P =mm ，中径
234d =mm ，小径130d =mm ，内螺纹大径439D =mm ，。
3. 耐磨性校核
螺纹的耐磨性强度条件为
[]s p p =
≤
对于梯形螺纹，工作高度0.54h p
mm ，对于整体式螺母 1.2~2.5ψ=，取2ψ=，
则 2
1.673457H
d mm ，此时螺纹旋合圈数满足圈数要求
577.125
108
H Z
p
查《机械设计》表 5.8，[]7.5~13p MPa =，取[]10p MPa =，
230000
8.26[]3.140.0340.50.068
s Fp p Mpa p d hH π=
==≤⨯⨯⨯
耐磨性校核满足强度要求。
4. 螺母螺纹牙的强度校核 螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为
1[]Q F Z d b ττπ=
≤
（5）
式中：Q F －－轴向载荷，N ；
4D －－螺母螺纹大径，mm ；
Z －－螺纹旋合圈数，取7.2Z =；
b －－螺纹牙根部厚度，梯形螺纹0.650.658 mm 5.2 mm b p ==⨯=；
[]τ－－螺母材料的许用切应力。
代入数据计算得
30000
8.57.2 3.1430 5.2
MPa MPa τ=
=⨯⨯⨯
由于螺母和螺杆材料相同，因为螺杆螺纹小径1d 小于螺母螺纹大径4D ，所以校核螺杆螺纹牙强度。
查《机械设计》表5.9螺杆材料的许用切应力
[]0.6[] =0.656.25=33.75MPa τσ=⨯，显然[]ττ<。
螺纹牙根部的弯曲强度条件为
b b 2
13[]Q F h
d Zb
σσπ=
≤
（6）
式中：Q F －－轴向载荷，N ；
h －－弯曲力臂，mm ；
4D －－螺母螺纹大径，mm ；
Z －－螺纹旋合圈数，取7.2Z =； b －－螺纹牙根部厚度，mm ；
b []σ－－螺母材料的许用弯曲应力。
数据代入式（6）得
b 2
3300004
19.63.14307.2 5.2MPa MPa σ⨯⨯=
=⨯⨯⨯
查《机械设计》表5.9螺母材料的许用切应力b [](1~1.2)[]56.25~67.5MPa σσ==。
显然b b []σσ<，即满足螺纹牙的强度条件。
5. 自锁条件校核
因螺纹升角 4.39ψ=︒，螺纹副当量摩擦角' 6.2ρ=︒
'ψρ<
所以满足自锁条件。
6. 螺杆的稳定性校核 螺杆的柔度值
1
4l l
i
d 式中：l ——螺杆的最大工作长度，取螺母中部到
另一端支点间的距离，则螺母退刀槽1
180
2
H l
h l 。
查手册知退刀槽=9mm l ，
螺母=57mm H ，假设手柄直径手柄20d mm ，由结构尺寸经验公式
手柄
1
(1.8~2)54~60h d mm ，取1
56h mm ，则
(180
28
56
9)273l
mm
mm
——长度系数，对于千斤顶，可以看作一端固定， 一端自由，取2,
代入以上数值得
1
442273
72.930
l d
对于Q235碳素钢，当
90时：
2
2
12
2
340340 3.14301424
41
0.00013
1
0.0001372.9c
d F KN
142
4.73
430
c F F
因此满足稳定性要求。
7. 螺母外径及凸缘设计 由经验公式知，
螺纹外径
2
1.5 1.538mm57mm
D d
≈=⨯=
螺纹凸缘外径
323
1.4 1.45779.8,D80mm
D D mm mm
≈=⨯==
取。
螺纹凸缘厚b=H57mm11.417.1mm b12mm
⨯==
（0.20.3）=（0.20.3），取。
8.手柄设计
加在手柄上的力需要克服螺纹副之间相对转动的阻力矩和托杯支承面间的摩擦力矩。
设F为加在手柄上的力，L为手柄长度，则
12
FL T T
=+
（7）
式中：
1
T－－－－－螺纹副摩擦力矩，N mm
⋅；
2
T－－－－－托杯支承面间的摩擦力矩，N mm
⋅。
其中
1
59971N mm
T=，
33
1
222
1
[(2~4)](2)
1
3[(2~4)](2)
Q
D D
T fF
D D
--+
=
--+
（8）
式中：f－－－－－托杯支承面间摩擦因数；
Q
F－－－－－轴向载荷，N；
(2~4)
D-、
1
D见下图。
(1.6~1.8)(1.6~1.8)38 mm=(60.8~68.4) mm66mm
D d
==⨯，取。
1(0.6~0.8)(0.6~0.8)38 mm(22.8~30.4) mm30mm
D d
==⨯=，取。
(0.8~1)(0.8~1)66 mm(52.8~66)mm54mm
h D
==⨯=，取。
21(0.6~0.8)(0.6~0.8)30 mm (18~24)mm 20mm h D ==⨯=，取。
T (2.0~2.5)(2.0~2.5)38 mm (76~95)mm 0mm D d ==⨯=，取9。
110 mm δ=， 6 mm a =，10 mm t =。
Q2350.12f =托杯铸铁，手柄，摩擦因数
331222
1[(2~4)](2)1
3[(2~4)](2)Q
D D T fF D D --+=--+ 得288534 N mm T =⋅。
设200 N F =，则125997188534
mm 742.5 mm 200
T T L F ++=
==，取270 mm L =，加套筒长500 mm 。
手柄直径
d ≥手柄
（9）
手柄材料的许用弯曲应力
s
[] 1.5~2b σσ=
其中s 225 MPa σ=，则[]110MPa b σ=。
数据代入，得
23.8mm d ≥
=手柄
取手柄直径30 mm d =手柄。
9. 底座设计
螺杆下落到底面，再留20~30 mm 空间，底座铸造起模斜度为1:10，厚度为
10 mm δ=。
5D 由结构设计确定，5120 mm D =。
451.4 1.4120 mm 168 mm D D ≈=⨯=，取4180D =
校核底面的挤压应力：
4P 2222530000
2.12 MPa ()
(180126)
4
4
Q
F D D σπ
π
=
=
=--
底面材料选择铸铁HT100，查参考文献[2]表10.3得铸件壁厚S=(1.5~2)15~20 mm δ=时，b 100 MPa σ≥，P b [](0.4~0.5)(0.4~0.5)100 MPa (40~50)MPa σσ==⨯=。
显然，P P []σσ<，满足设计要求。
参考文献：
[1] 陈铁鸣.机械设计。
哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,
[2] 王连明,宋宝玉.机械设计课程设计. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社 [3] 张 锋.宋宝玉.机械设计大作业指导书. 哈尔滨：高等教育出版社。