课程设计
题目螺旋千斤顶设计
系别机械工程学院
专业机械设计制造及其自动化班级
姓名
学号
指导教师
日期2015．10.16
设计任务书
设计题目：
螺旋千斤顶的设计
设计要求：
1、设计一人力驱动的螺旋千斤顶，起重载荷F=1.5t=5000N,高度差100mm
2、了解螺旋千斤顶的工作原理，掌握其设计方法；
3、本型号剪式千斤顶的选型布局、总体设计与结构计算，实现顶起自锁与
下落功能；
目录
摘要 (3)
第一章起重机械的概述 (4)
第二章千斤顶的概述 (5)
2.1 千斤顶的种类 (6)
2.2 千斤顶的结构 (7)
2.3千斤顶的工作原理 (8)
第三章螺旋传动的设计与计算................................................................. 错误！未定义书签。
3.1螺旋传动的应用和类型 (9)
3.2螺旋传动的结构和用途 (10)
3.3螺旋传动的计算 (12)
3.4螺旋传动的设计和选材 (14)
3.5螺旋机构耐磨性的计算 (15)
3.6螺母螺纹牙的计算 (17)
3.7螺杆强度和稳定性的校核 (18)
3.7.1强度的校核 (18)
3.7.2稳定性的校核 (18)
3.8自锁性的校核 (20)
第四章千斤顶的设计 (20)
4.1螺杆的设计计算 (20)
4.1.1. 选择材料 (20)
4.1.2. 确定螺杆直径 (21)
4.1.3. 螺纹副自锁性验算： (21)
4.1.4. 螺杆强度校核 (23)
4.2螺母的设计计算 (25)
4.2.1 选取螺母材料 (25)
H及螺纹工作圈数N (25)
4.2.2 确定螺母高度'
4.2.3 校核螺纹牙强度 (25)
第五章千斤顶图形的绘制 (26)
第六章使用千斤顶的注意事项 (27)
参考文献 (29)
摘要
千斤顶是一种起重高度小(小于1ｍ)的最简单的起重设备。主要用于厂矿、
交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活
可靠，一人即可携带和操作。千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托
座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备。
螺旋千斤顶采用机械传动，主要有螺杆、手柄、底座、螺套、旋转杆、挡环、
托杯的零部件组装而成的。在本次设计过程中对螺旋传动的计算和各零部件的设
计与选材最为重要；并且重点运用了机械设计方面的知识，另外还运用了辅助绘
图工具AoutCAD、等。
本文从螺旋千斤顶的零部件的设计与选材等多方面，阐述了它设计的全过程。尤其在工艺规程设计中，运用了大量的科学加工理论及计算公式，对它进行了精确地计算。由于螺旋千斤顶是一种小型的起重设备，体积小方便携带，造价成本低，所以在日常生活中被广泛应用。
本设计既是产品开发周期中的关键环节，有贯穿于产品开发过程的始终。设计决定了实现产品功能和目标的方案，结构和选材。制造方法以及产品运行，使用和维修方法。现代机械产品的要求不对传统机械产品高的多，因而在产品开发和改进过程中只有全面深入地运用现代设计理论，方法和技术才能满足社会对现代机械产品愈来愈苛刻的要求，提高其市场竞争能力。
关键词：螺旋传动，体积小，方便，成本低
第一章起重机械的概述
起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。起重机是机械化作业的重要物质基础，是一些工业企业中主要的固定资产。对于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑施工工地，以及海洋开发、宇宙航行等部门，起重机已成为主要的生产力要素，在生产中进行着高效的工作，构成合理组织批量生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。在某些关键岗位上增加一两台起重设备，劳动生产率就会成倍的增长。
起重机械由运动机械、承载机构、动力源和控制设备以及安全装备、信号指示装备等组成；是一种以间歇作业方式对物料进行起升，下降和水平移动的搬运机械。起重机械的作业通常带有重复循环的性质。一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、下降、卸载，然后返回原处等环节。起重机械广泛用于交通运输业、建筑业、商业和农业等国民经济各部门及人们日常生活中。
在实际生产中，我们总是会遇到一些将重物如机床﹑笨重的箱子﹑井下的轨道等在没有起吊设备的情况下移动或抬起的情况，仅靠工人操作是很难实现的，这时我们就需要用到千斤顶。千斤顶与我们的生活息息相关，在各行各业如建筑﹑铁路﹑汽车维修等部门均得到广泛的应用，因此千斤顶技术的发展将直接或间接影响到这些部门的正常运转和工作，而螺旋千斤顶又是千斤顶的一种，螺旋千斤顶是由人力通过螺旋副传动，其结构紧凑，成本较低，使用携带较为方便；能长期支持重物，最大起重量已达100吨，应用广泛。通过研究螺旋千斤顶的内部结构，工作原理，使我们对千斤顶有进一步的了解，使我们更加科学合理的应用千斤顶。
第二章千斤顶的概述
千斤顶又叫举重器、顶重机、顶升机等，是一种用比较小的力就能把重物顶升、下降或移位的简单起重机具，也可用来校正设备安装的偏差和构件的变形等。千斤顶主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备，千斤
顶的顶升高度一般为400mm，顶升速度一般为10-35mm/min，起重能力最大可达500t。
2.1 千斤顶的种类
千斤顶按其构造及工作原理的不同，通常分为机械式和液压式，机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种，其中螺旋式千斤顶和液压式千斤顶较为常用。
液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛。但液压千斤顶传动的缺点是：(1)液压千斤顶系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压千斤顶传动不能保证严格的传动比。(2)液压千斤顶传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。(4)液压千斤顶传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。(5)液压千斤顶系统发生故障不易检查和排除。
螺旋千斤顶的主轴外表用铬处理可增加使用寿命；其高度低，适用于一般窄小空间之作业需求，杨程短，可多次的垫高使用，它是由人力通过螺旋副传动，其结构紧凑，成本较低，使用携带较为方便；能长期支持重物，最大起重量已达100吨，使用更为广泛。
液压千斤顶主要由油室、油泵、储油腔、活塞和摇把等组成，工作时，用千斤顶的手动摇把驱动油压泵，将工作油压入油室，推动活塞上升或下降，进而顶起或下落重物。在工程施工时，YQ型手动液压千斤顶（或称移溜千斤顶）是一
2.1 螺旋千斤顶
种内回液双作用的液压机构。使用较多。这种千斤顶质量轻，效率高，使用和搬
运也比较方便，它又可以分为通用和专用两类。
专用液压千斤顶使专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，对预应力
钢筋施加张力。专用液压千斤顶多为双作用式。常用的有穿心式和锥锚式两种。
绝大时候使用穿心式。
穿心式千斤顶适用于张拉钢筋束或钢丝束，它主要由张拉缸、顶压缸、顶压
活塞及弹簧等部分组成。它的特点是：沿拉伸机轴心有一穿心孔道，钢筋(或钢
丝)穿入后由尾部的工具锚固。
螺旋式千斤顶又分为：固定式螺旋式千斤顶、固定式
LQ 型螺旋千斤顶和移动式螺旋千斤顶三大类。（1）固定螺
旋式千斤顶有普通式和棘轮式两种，在作业时，未卸载之
前不能作平面移动；（2）固定式LQ 型螺旋千斤顶结构紧
凑、轻巧，使用方便。它有棘轮组、大小锥齿轮、升降套
筒、锯齿形螺杆、主架等组成；当往复搬动手柄时，撑牙
推动棘轮组间歇回转，小锥齿轮带动大锥齿轮，使锯齿形
螺杆旋转，从而使升降套筒上升或下降。由于推力轴承转动灵
活，摩擦力小，因而操作灵敏，工作效率高。（3）移动式螺旋千斤顶是一种在
顶升过程中可以移动的千斤顶，在作业时，它的移动主要是靠其底部的水平螺杆
转动，从而使顶起或下降的重物连同千斤顶一同做水平移动。因此，移动式螺旋
千斤顶在设备安装施工中使用起来就很方很。如右图：
2.2 千斤顶的结构和技术规格
油压千斤顶按其结构、用途分为如下两种：
①立式螺纹连接结构的油压千斤顶，其代号的表征字母为qyl。
②立卧两用油压千斤顶，其代号的表征字母为qw。
螺旋千斤顶按其结构和使用场所分为：
①普通型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为ql。
②普通高型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为qlg。
③普通低型螺旋千斤顶，其代号的表征字母为qld。
④钩式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlg。
⑤剪式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlj。
⑥自落式螺旋千斤顶,其代号的表征字母为qlz。
2.3千斤顶的工作原理
千斤顶有机械千斤顶和液压千斤顶等几种，原理各有不同。从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。螺旋千斤顶是通过往复扳动
手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能，它是由人力通过螺旋副传动，其结构紧凑，成本较低，使用携带较为方便；能长期支持重物，最大起重量已达100吨，使用更为广泛。
第三章螺旋传动的设计与计算
3.1螺旋传动的应用和类型
螺旋传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。它具有结构紧凑、转动均匀、准确、平稳、易于自锁等优点，在工业中获得了广泛应用。
（1）按螺杆与螺母的相对运动方式，螺旋传动可以有以下四种运动方式：
①螺母固定不动，如图(a)螺杆转动并往复移动，这种结构以固定螺母为主要支承，结构简单，但占据空间大。常用于螺旋压力机、螺旋千斤顶等。
②螺母转动，如图(b)螺杆做直线移动，螺杆应设防转机构，螺母转动要设置轴承均使结构复杂，且螺杆行程占据尺寸故应用较少。
③螺母旋转并沿直线移动，如图(c)由于螺杆固定不动，因而二端支承结构较简单，但精度不高。有些钻床工作台采用了这种方式。
④螺杆转动，如图(d)螺母做直线运动，这种运动方式占据空间尺寸小，适
用于长行程螺杆。螺杆两端的轴承和螺母防转机构使其结构较复杂。车床丝杠、刀架移动机构多采用这种运动方式。
(a) (b)
(c) (d)
(c) (d)
图3.1 运动方式
本次设计的剪式千斤顶是运用了上图（d）的运动方式。
（2）按照用途不同，螺旋传动分为三种类型。
①传力螺旋以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，一般为间歇性工作，工作速度较低，通常要求具有自锁能力，下图3.2螺旋压力机均为传力螺旋。
②传导螺旋以传递运动为主，这类螺旋常在较长的时间内连续工作且工作速度较高，传动精度要求较高，下图3.3为机床进给机构的螺旋。
图3.2 螺旋压力机图3.3 传导螺旋
③调整螺旋用于调整并固定零件间的相对位置，一般不经常转动，要求能自锁，有时也要求很高精度，如带传动张紧装置、机床卡盘和精密仪表微调机构的螺旋等。
本次设计的剪式千斤顶就是运用了传力螺旋这种传动类型。
3.2螺旋传动的结构和用途
按照螺旋副摩擦性质的不同，螺旋传动又可分为滑动摩擦螺旋传动（简称滑动螺旋）、滚动摩擦螺旋传动（简称滚动螺旋）和静压滑动螺旋传动（简称静压螺旋）。
滚动螺旋也称滚珠丝杠，其特点是摩擦阻力小，传动效率高（90%以上）；运转平稳，低速时不爬行，启动时无抖动；螺旋副经调整和预紧可实现高精度定位精度和重复定位精度；传动具有可逆性，如果运用于禁止逆转的场合，需要加设防逆转机构；不易摩擦，使用寿命长。缺点为结构复杂，制造困难；抗冲击能力差。应用于精密和数控机床、测试机械、仪器的传动和调整螺旋，车辆、飞机上的传动螺旋。
滚动螺旋传动特点：传动效率高，传动精度高，起动阻力矩小，传动灵活平稳，工作寿命长。滚动螺旋传动应用于机床、汽车、拖拉机、航空军工等制造业。
滚动螺旋传动按滚珠循环方式分为：内循环：滚珠始终和螺杆接触，两个封闭循环回路有两个反向器，三个封闭循环回路有三个反向器。特点：流动性好，效率高，经向尺寸小。外循环：分离，工艺性好，分为螺旋式，插管式，挡珠式。
静压螺旋传动螺杆与螺母被油膜隔开，不直接接触。具有摩擦阻力小，传动效率高（达99%）；螺母的结构复杂；运转平稳，无爬行现象；传动具有可逆性（不需要时应加设防逆转机构）；反向时无空行程，定位精度高，轴向刚力大；磨损小，寿命长等优点。其缺点为结构复杂，制造较难，需要一套压力稳定，供油系统要求高。应用于精密机床的进给、分度机构的传动螺旋。
滑动螺旋传动又分为普通滑动螺旋传动和静压螺旋传动，且应用较广，其特
点是结构简单，制造方便，成本低;易于实现自锁：运转平稳。缺点在于当低速
或进行运动微调时可能出现爬行现象;摩擦阻力大，传动效率低(一般为
30%~50%);螺纹通常采用梯形螺纹和锯齿形螺纹）有侧向间隙，反向时有空行程；
磨损较大。
传动螺纹也属于普通滑动螺旋传动，按牙型的不同可分为矩形螺纹，梯形螺
纹，锯齿型螺纹。
矩形螺纹牙型为正方形，牙型角00=α其传动效率较其他螺纹高，但牙跟强度弱，螺旋副磨损后，间隙难易修
复和补偿，传动精度降低。
梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙型角
030=α。内外螺纹以锥面贴紧不易松动。
与矩形螺纹相比，传动效率略低，但工
艺性好，牙根强度高对中性好。如用剖
分螺母，还可以调整间隙。
锯齿型螺纹为不等腰梯形螺纹，工
作面的牙侧角为03，非工作面的牙侧角
为030。外螺纹旋合后，大径处无间隙，
便于对中。这种螺纹兼有矩形螺纹传动
效率高、梯形螺纹牙型根强度高的特点，但只能用于单向德螺纹连接或螺旋传动
中，如螺旋压力机。
此次剪式千斤顶的设计采用梯形螺纹传动。 3.3螺旋传动的计算
在螺旋传动中，结构最简单应用最广泛的是滑动螺旋，滑动螺旋副工作时，
主要承受转矩和轴向拉力（或压力）的作用，由于螺杆和螺母的旋合螺纹间存在
图
矩形螺纹 图 梯形螺图
锯齿型螺
着较大的相对滑动，因此，其主要失效形式是螺纹牙破损。滑动螺旋的基本尺寸
通常根据耐磨条件确定。对于传力螺旋还应校核螺杆危险截面的强度；对于青铜
或铸铁螺母以及承受重载的调整螺旋应校核其自锁性；对于精度传动螺旋应该校
核螺杆的刚度；对于受压螺杆，当其长径比很大时，应校核其稳定性；对于高速
长螺杆，应校核其临界转速；要求自锁时，多采用单线螺纹，要求高效时，多采
用多线螺纹。
（1）一般螺旋机构的计算
一般螺旋机构当螺杆转Ψ角（rad）时，螺母轴向移动的位移L（mm）为:
L=SΨ/2π(机械原理第七版) (式3.1) 则式中S为螺旋线导程（mm）。
如果螺杆的转速为n(r/min)时，则螺母移动速度v(mm/s)为:
V=Sn/60 (机械原理第七版) (式3.2)
（2）差动螺旋机构与复式螺旋机构的计算
1-机架 2-螺杆 3-螺母 4-导向杆
图3.4 差动螺旋机构
上图的螺旋机构中，螺杆1上有A、B两段螺旋，A段螺旋导程为S
A
（mm），
B段螺旋导程为S
B
（mm），两者旋向相同，则当螺杆转Ψ角（rad）时，螺母轴向
移动的位移L（mm）为：
L=（S
A -S
B
）Ψ/2π (机械原理第七版) (式
3.3)
如果螺杆的转速为n(r/min)时，则螺母移动速度v(mm/s)为：
V=（S
A -S
B
）n/60 (机械原理第七版) (式
3.4)
由上式可知：当A、B两螺旋的导程S
A、S
B
接近时，螺母可得到微小位移，这
种螺旋机构称为差动螺旋机构（又称微动螺旋机构），常用于分度机构、测微机构等。
如果两螺旋的旋向相反，则螺母轴向移动的位移L为：
L=（S
A -S
B
）Ψ/2π (机械原理第七版) (式
3.5)
移动速度为： V＝（SA-SB）n/60 (机械原理第七版) (式3.6)
这种螺旋机构称为复式螺旋机构，适合于快速靠近或离开的场合。
滑动螺旋传动工作时，螺杆和螺母主要承受转矩和轴向载荷（拉力或压力）的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动。滑动螺旋传动的主要失效形式是螺纹磨损。因此，通常根据螺旋副的耐磨性条件，计算螺杆中径及螺母高度，并参照螺纹标准确定螺旋的主要参数和尺寸，然后再对可能发生的其他失效逐一进行校核。
3.4螺旋传动的设计和选材
滑动螺旋的结构包括螺杆、螺母的结构形式及其固定和支承结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系，当螺杆短而粗且垂直布置时，如起重及加压装置的传力螺旋，可以采用螺母本身作为支承的结构。当螺杆细长且水平布置时，如机床的传导螺旋（丝杠）等，应在螺杆两端或中间附加支承，以提高螺杆工作刚度。
螺母结构有整体螺母、组合螺母和剖分螺母等形式。整体螺母结构简单，但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿，只适合在精度要求较低的场合中使用。对于经常双向传动的传导螺旋，为了消除轴向间隙并补偿旋合螺纹的磨损，通常采用组合螺母或剖分螺母结构。利用螺钉可使斜块将其两侧的螺母挤紧，减小螺纹副
的间隙，提高传动精度。
传动用螺杆的螺纹一般采用右旋结构，只有在特殊情况下采用左旋螺纹。 螺杆和螺母材料应具有较高的耐磨性、足够的强度和良好的工艺性。
表3.1 螺杆与螺母常用的材料
3.5螺旋机构耐磨性的计算
磨损多发生在螺母，把螺纹牙展直后相当于一根悬臂梁。耐磨性的计算在于限制螺纹副的压强P ，其校核公式为：
P ＝hz d /F A /F 2π==Fp/πd 2hH ≤[P] (机械设计第四版)
(式3.7)
式中，F 为轴向工作载荷（N ）；A 为螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积（mm 2）；d 2为螺纹中径(mm)；p 为螺距(mm)；h 为螺纹工作高度(mm)，
矩形与梯形螺纹的工作高度h=0.5p,锯齿形螺纹高度h=0.75p ；z=H/p 为螺纹工作圈数，H 为螺纹高度(mm)，[p]为许用压强(MPa)。
为便于推导设计公式，令? =H/d 2，代入整理后得螺纹中径的设计公式为：
d 2≥h[P]
FP/πφ (机械设计第四版)
（式3.8）
对矩形、梯形螺纹，h=0.5p，则：
d 2≥0.8]
[
/p
Fφ (机械设计第四版)
（式3.9）
对锯齿形螺纹，h=0.75p，则
d
2
≥0.65[]ρφ/F (机械设计第四版) （式3.10）
表3.2 滑动螺旋传动的许用压强
?值根据螺母的结构选取。对于整体式螺母，磨损后间隙不能调整，通常用于轻载或精度要求低的场合，为使受力分布均匀，螺纹工作圈数不宜过多，宜取?=1.2～2.5；对于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力较大，可取?=2.5～3.5；传动精度高或要求寿命长时，允许?=4。
根据公式计算出螺纹中径d
2
后，按国家标准选取螺纹的公称直径d和螺距p。由于旋合各圈螺纹牙受力不均，故z不宜大于10。
3.6螺母螺纹牙强度的计算
螺纹牙多发生剪切与弯曲破坏。由于一般情况下螺母材料的强度比螺杆低，因此只需校核螺母螺纹牙的强度。假设载荷集中作用在螺纹中径上，可将螺母螺纹牙视为大径D 处展开的悬臂梁，螺纹牙根部的弯曲强度校核公式为： b σ= 3Fh/πDb 2z ≤[b σ] (机械设计第四版) （式
3.11）
剪切强度校核公式为：
τ=F/πDbz ≤[τ] (机械设计第四版) (式
3.12)
式中D 为螺母螺纹的大径(mm)；b 为螺母螺纹牙底宽度(mm)；可由国家标准查得，也可取矩形螺纹b=0.5P ，梯形螺纹b=0.634P ，锯齿形螺纹b=0.74P ；
[b σ] 、[τ]分别为螺母螺纹牙的许用弯曲应力和许用切应力(MPa)。
表3.3 滑动螺旋副材料的许用应力
若螺杆与螺母的材料相同，由于螺杆螺纹的小径d 1小于螺母螺纹的大径D ，
故应校核螺杆螺纹牙的强度，这时公式中的D 应改为d 1。
3.7螺杆强度和稳定性的校核
3.7.1强度的校核
螺杆受轴向力F 及转矩T 的作用，危险截面上受拉（压）应力σ和扭转切应力τ。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度校核公式为： ca σ=[]
σππτσ≤???? ?
?+???? ??=+2
3122122d 2.0T 3d F 43 (机械设计第四版) (式3.13)
式中d 1为螺杆螺纹的小径（mm ）；[σ]为螺杆材料的许用应力（MPa ），T
为螺杆所受转矩(N ·m)T=()v 2tan 2d F ρλ+； 3.7.2稳定性的校核
对于长径比大的受压螺杆，当轴向力F 超过某一临界载荷F C 时，螺杆可能会突然产生侧向弯曲而丧失稳定。因此，对细长螺纹应进行稳定性校核。螺杆的稳定性条件为：S F
F c ≥ (机械设计第四版)（式3.14）
式中S 为稳定性安全系数，对于传力螺旋取S=3.5～5；对于传导螺旋取S=2.5～4；对于精密螺杆或水平螺杆取S>4。
临界载荷F C 与螺杆的柔度γ及材料有关，根据Υ=
i L μ的大小选用不同的公
式计算。
表3.4 长度系数μ的选择
当Υ≥85～90时，根据欧拉公式计算，即：
22c L EI F ）
（μπ= （式3.15） 当Υ<85～90时；对σb ≥380MPa 的碳素钢（如Q235、Q275）
F c =(304/1.12Υ)4
21d π （式3.16）
当Υ<85～90时，对σb ≥470MPa 的优质碳素钢（如355、45）
F c =(461/2.57Υ)421d π （式3.17）
当Υ<40时，无需进行稳定性计算。
式中:F C ————临界载荷（N ）；
E ——螺杆材料的弹性模量（MPa ），对于钢E=2.06×105；
I ——危险截面的惯性矩（mm 4），I=644
1d π，d 1为螺杆螺纹内径(mm)；
μ——长度系数，与螺杆端部结构有关；
L ——螺杆最大受力长度(mm)；
i ——螺杆危险截面的惯性半径(mm)，i=4/21d I
π=4
1d 。 （式
3.18）
3.8自锁性的校核
对于要求自锁的螺旋传动，应校核是否满足自锁条件，即：
V artanf =≤ρλ （式
3.19）
式中，f V 为螺纹副的当量摩擦系数
表3.5 螺旋传动螺旋副的当量摩擦系数f V （定期润滑）
机械设计课程 《螺旋千斤顶》设计说明书专业 学生姓名 学号 年月日
螺旋千斤顶作业任务书一、题目：螺旋千斤顶 原始数据: 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、目的 (1) 二、题目与设计方案 (1) 三、装配简图 (1) 四、计算及说明 (1) 五、参考文献 (11) 一、目的 1.熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计计算方法； 2.学会运用所学过的知识，解决实际设计中遇到的问题，培养独立工作能力， 初步学会综运用所学知识解决材料选择、强度和刚度计算、制造与装配工艺等问题； 3.熟悉有关设计资料，学会查阅手册何用国家标准。 二、题目与设计方案 题目：螺旋千斤顶
四、计算及说明 计 算 及 说 明 结 果 1、螺杆的设计与计算 1)螺纹牙型 螺纹牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形，千斤顶常用矩形螺纹。为了获得必要的精度又便于加工，矩形螺纹常靠内径对中，其配合可选为H8/h8。由于螺纹在径向的间隙很小，在强度校核时不予考虑。 2)材料 螺杆的材料选用45钢，热处理采用调制处理T235。轴颈处可局部淬硬C42。 3)螺纹直径 螺杆工作时，同时承受压力和扭矩的作用，所以根据紧螺栓链接强度计算公式，有 式中[]σ为螺杆许用应力。 由参考文献得螺杆许用应力[]3~5 s σσ= ，屈服强度极限 355MPa s σ= 故355[]88.75MPa 4σ==，3 164 1.3551032.0276mm 88.7510 d π???≥=?? 根据经验公式求得螺距132.0276 8.0069mm 44 d P === 矩形螺纹 配合H8 /h8 材料45钢 热处 理 C42 螺距P=8mm 螺杆直径 40d mm = 中径 236d mm = 小径 132d mm = 满足自锁条件 手柄孔径 退刀槽 图1 托手 螺螺 底
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)
设计与说明 结果 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。 螺纹选用梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30o，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GB/T5796.1—2005的规定。 1.2 选取螺杆材料 螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。 选择45钢。 1.3 确定螺杆直径 根据教材式（5-42)得 ] [2p h FP d φπ≥ 对于梯形螺纹，h=0.5P ，则 ] [8 .02p F d φ≥ 对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力分布比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取5.2~2.1=φ，此处取2.1=φ。 因为千斤顶的螺杆和螺母的相对滑动速度为低速，查表5-12，取[p]=18MPa 。 故 mm mm d 43.3418 2.110408.03 2=??≥ 由课程设计手册，查标准GB/T 5796.2-2005与GB/T 5796.3-2005，得 公称直径d=40mm 螺距P=7mm 内螺纹大径D=41mm 螺纹：梯形螺纹 螺杆材料：45钢 d=40mm P=7mm D=41mm
题目：螺旋千斤顶 起重量Q= 27.5KN 起重高度H= 200mm 手柄操作力P= 250N 班级机械（卓越）1301 学号 3130301121 姓名王梦宇 完成日期 2015年10月 指导教师朱长顺评分
目录 序言：设计的简单介绍--------------------------------------4 1螺杆和螺母的设计计算-------------------------------------5 1.1螺旋副的计算------------------------------------------5 1.1.1螺杆螺纹类型的选择---------------------------------5 1.1.2选取螺杆材料---------------------------------------5 1.1.3计算-----------------------------------------------5 1.1.4自锁验算 ------------------------------------------6 1.2螺杆的计算--------------------------------------------7 1.2.1螺杆强度-------------------------------------------7 1.2.2稳定性计算-----------------------------------------8 1.3 螺母的计算-------------------------------------------9 1.3.1螺母的基本参数------------------------------------10 1.3.2螺纹牙强度----------------------------------------11 1.3.3螺母体强度----------------------------------------11 2托杯设计------------------------------------------------12 3底座设计------------------------------------------------13 4 手柄设计与计算-----------------------------------------14 4.1手柄材料---------------------------------------------14 4.2手柄长度---------------------------------------------15 5 螺旋千斤顶的效率---------------------------------------16 6 课程小结-----------------------------------------------17
螺旋千斤顶 设计计算说明书 院系汽车工程学院 专业年级车辆工程2012级 设计者向星 指导教师 成绩 2014年9 月23日
目录 1 螺旋千斤顶设计任务书 (3) 2 作业目的 (4) 3 螺旋千斤顶的设计 (4) 3.1 螺杆的设计与计算 (5) 3.2 螺母设计与计算 (8) 3.3 托杯的设计与计算 (10) 3.4 手柄设计与计算 (10) 3.5 底座设计 (11) 4 参考文献 (13)
一、螺旋千斤顶设计任务书 、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；、编写设计计算说明书一份。
二、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。 三、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F =30kN 和最大提升高度H=170mm 。 螺旋千斤顶的设计步骤如下： 计 算 及 说 明 结 果 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。 梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30o，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，基本牙形按GB/T5796.1—2005的规定。 1.2 选取螺杆材料 螺杆材料选择45号钢，查表可知σs = 355MPa 、σb = 600MPa 。 1.3 确定螺杆直径 由耐磨性条件确定螺杆中径d 2。 该螺纹为梯形螺纹，则可知][8 .02p F d ?≥ 因选用梯形螺纹且螺母兼作支承，取.03=?。查表可知，滑动螺旋副钢—青铜的许用压力a 15][MP p = 代入数据，得 mm d .72015 .03300008 .02=?≥ 根据螺杆中径mm d 7.202=,按照GB/T 5796.2-2005标准，选取螺杆的公称直径mm d 28=，螺距mm t 5=，线数1=n ，螺旋副的摩擦系数09.0=f ，螺旋角12 2 π α β= = 。 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 计算得： mm d 7.202= 查表得： mm d 28= mm t 5= 1=n 09.0=f
千斤顶设计说明书 院系 班级 学号 设计人 指导教师 完成日期 螺旋千斤顶设计过程
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F=20KN和最大提升高度H=150mm.
计算项目计算及说明计算结果1.螺杆的设计 与计算 螺杆螺纹类型的选择 选取螺杆的材料 确定螺杆直径 螺纹有矩形、梯形与锯齿形，千斤顶常用的是梯形螺纹。 梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30o，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GB/—2005的规 定。千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。 因此选用的螺杆螺纹是牙形角α=30o的单线梯形螺纹。 螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。 在此选用的是55钢。 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。 计算过程： 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]。 ] [ 2 2 p hH d FP hu d F A F p≤ = = = π π （文献：机械设计） 由于 2 d H = φ，所以有 ] [ 2p h FP d φ π ≥；（文献：机械设 计） 对于等腰梯形螺纹，P h5.0 =，有 ] [ 8.0 2p F d φ =，φ 一般取~,所以此处φ取 因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动，所以 两者的材料均选为钢，由查表可知，许用压力[p]取为10MPa。 牙形角α=30o的 单线梯形螺纹 螺杆材料：55钢 φ= [p]=10MPa 计算项目计算及说明计算结果
机械设计螺旋千斤顶设计
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机械设计螺旋千斤顶设计结构草图：
载重：2t 行程：230 最大起重量F=20000N 最大起升高度 H=230mm 工作原理图： 1.螺杆的设计与计算 1.1螺纹类型的选择 螺纹有矩形、梯形与锯齿形，千斤顶常用的是梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30o，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GB/T5796.1—2005的规定。 千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。 因此选用的螺杆螺纹是牙形角α=30o 的单线梯形螺纹 1.2螺杆的材料的选择
螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。 在此选用的是45钢。 1.3确定螺杆的直径 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。计算过程： 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]。 p= QP πd2?H< [p] 令φ=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得 d2>=√QP π??[p] 式中 p──工作压强(MPa); Q──轴向工作载荷(N)； d2──螺纹中径(mm)； P ──螺距 h──螺纹工作高度(mm)， 对矩形、梯形螺纹，h=0.5P；对锯齿形螺纹，h=0.75P； u──旋合螺纹圈数； [p] ──螺旋副许用压强(MPa)。
φ值选取：对整体式螺母，φ=1.2～2.5， 对剖分式和兼做支承螺母，φ=2.5～3.5. 此处φ取1.5。 因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动，所以两者的材料均选为钢-青铜需用应力取[p]=20MP。 螺杆螺纹的中径： d2≥0.8√Q ?[p]=0.8?√ 20000 1.5?20 =20.65 根据求得的此螺纹中径，查表GB/T5796.2—2005和表 GB/T5796.3—2005有： 公称直径d=28,螺距P=5,中径d2=D2=25.50,螺杆小径d3=22.50,螺母小径D1=23.00，螺母大径D4=28.50，螺母高度H=Φd2=25.5*1.5=38.25, 螺旋圈数μ=H P =36 5 =7.65≈8≤10(圈) 1.4自锁验算 自锁条件：ψ≤ψv 式中：ψv──螺纹副当量摩擦角， ψv = arctgf v =arctg(f/cosβ) ψ为螺纹升角 摩擦系数f由查表可知，f= .11~0.17，由于千斤顶的运动速度是很低的，所以摩擦系数按起动时区最大值0.17。牙侧角β=α /2=30/2=15° ψ=arctan np πd2=arctan1×5 3.14×38.25 =2.38°
《机械设计课程作业任务书》 题目：螺旋千斤顶 起重量Q= 27.5 KN 起重高度H= 180 mm 手柄操作力P= 250 N 作业任务： 1、设计计算说明书一份 2、设计装配图一张（1:1） 学院： 班级： 姓名： 学号： 完成日期： 指导教师评分
目录 1、设计题目............................................................... 错误!未定义书签。 2、螺旋千斤顶总功能 .............................................. 错误!未定义书签。 3、设计任务与要求 .................................................. 错误!未定义书签。 4、螺旋千斤顶的工作原理与结构原理图 .............. 错误!未定义书签。 5、螺旋千斤顶结构尺寸设计 (2) 5.1 螺杆的设计 ................................................... 错误!未定义书签。 5.2 螺纹类型和精度的选择 ............................... 错误!未定义书签。 5.3 螺旋千斤顶设计及计算 (3) 5.3.1 螺杆和螺母的计算 (4) 5.3.1.1 螺旋副的计算 (4) 5.3.1.2 螺杆的计算 (6) 5.3.1.3 螺母的计算 (7) 5.3.2 托杯设计 (9) 5.3.3 底座设计 (10) 5.3.4 手柄的设计 (10) 5.3.5 螺旋千斤顶的效率 (11) 参考文献
螺旋千斤顶毕业设计开题报告
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郑州华信学院 本科生毕业设计(论文）开题报告 题目：螺旋千斤顶设计 指导教师：琚爱云职称: 讲师 学生姓名：陈功学号: １0０2１３０３32 专业：机械设计制造及其自动化 院 (系）: 机电工程学院 2014年３月25日
开题报告填写要求 1．开题报告作为毕业设计(论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在院（系)审查后生效。 ２.开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师签署意见。 3.开题报告字数应在1５00字以上。 4.指导教师意见和所在院(系）意见用黑色签字笔书写，并亲笔签名。 5.年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“２01１年05月1２日”或“２0１1－0５－12”。
毕业设计(论文)开题报告 １．毕业设计(论文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况 (1)螺旋千斤顶设计的背景： 在研究本课题时就发现在现实生活和实际生产中,我们经常会遇到一些汽车需要更换轮胎或者维修，将一些重物在没有起重装备的情况下移动或抬起,如果仅仅靠人工进行操作是相当困难的,这个时候就用到了千斤顶。千斤顶与我们生活息息相关,比如铁路车辆检修、桥梁安装、矿山、建筑工程的支撑及车辆设备等重物的起重方面都离不开千斤顶。因此千斤顶技术的发展将直接影响到这些行业或部门的正常运作和未来的发展。本次通过研究学习机械原理,机械制造基础,机械加工工艺,工程力学等书籍,设计出以往复扳动手柄拔抓，以推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮使举重螺杆旋转，从而使伸降套筒获得起伸或下降达到起重功能的螺旋式千斤顶。通过查阅大量文献资料,设计和绘制千斤顶各部件零件图,不仅熟悉了螺旋千斤顶的工作原理,让我也熟悉和强化了一些绘图软件的使用，同时加深了对课本中有关液压传动与机械基础理论知识的理解。 （２）螺旋千斤顶设计的意义： 1)要求熟悉螺旋传动的工作原理,掌握螺旋传动的设计过程和方法,培养机械设 计能力，初步掌握机械设计的一般程序; 2）要求学会综合运用所学知识，培养独立解决工程问题的能力; ３）培养查阅机械设计零件手册及有关技术资料,能正确使用国家标准规范能力。 （3)国内外千斤顶行业发展趋势: 1）国外研究现状: 早在２０世纪40年代,卧式千斤顶就开始在汽车维修行业中得到使用，但由于当时技术和使用的原因,千斤顶设计时的尺寸和体积较大,承载能力较低，使用起来很不不便。后来随着社会需求量的加大以及千斤顶本身技术的发展,在90年代初,国外大部分用户用卧式千斤顶取代了立式千斤顶。在90年代后期一些新型的千斤顶也相继出现如充气式千斤顶和便携式千斤顶。充气千斤顶是由保加利亚一汽车运输研究所发明的，它由弹性的而又非常坚固的橡胶制成。Poｗer－ＲｉserII型便携式液压千斤顶则可以用于所有类型的铁道车辆。另外一种名为Tcuck Ｊａck的便携式液压千斤顶则可以用于对已断裂的货车转向弹簧进行快速的现场维修,并能完全由转向架侧架支撑住。
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。
1.螺旋起重器设计方案确定与材料选择 1.1 结构设计方案 以往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。 螺旋起重器（千斤顶）是一种人力起重的简单机械，主要用于起升重物。手动螺旋千斤顶主要包括底座、棘轮、圆锥齿轮副、托杯、传动螺纹副等部分。千斤顶最大起重量是其最主要的性能指标之一。千斤顶在工作过程中，传动螺纹副承 受主要的工作载荷，螺纹副工作寿命决定千斤顶使用寿命，故传动螺纹副的设计最为关键，其设计与最大起重量、螺纹副材料、螺纹牙型以及螺纹头数等都有关系。 手动螺旋千斤顶在满足设计性能和要求的前提下，从结构紧凑、减轻重量、节省材料和降低成本考虑。在给出千斤顶最大起重量、传动螺纹副材料及其屈服应力、螺 纹头数等基本设计要求和圆锥齿轮副等已定的情况下，可从螺纹副设计着手考虑，使螺纹副所用材料最少，即在满足设计性能的情况下，传动螺杆、螺母所占体积最少。 1.2 选择主要结构材料 1.螺杆材料要有足够强度和耐磨性，一般用45钢，经调质处理，硬度220~250HBS 2.螺母材料除要有足够强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦因数小和耐磨，可用103ZCuAl Fe 、1032ZCuAl Fe Mn 等。
h ＝0.5(d －D 1)，d 为螺杆大径，D ──螺纹工作圈数，一般最大不宜超过 μ=P H ，H 为螺母高度，P 为螺纹螺距。──螺旋副材料的许用压力，/MPa []p =18~25MPa 。 对梯形螺纹，h ＝0.5P ，式（1）可演化为设计计 8.02≥d ] [p F ? (2) MPa P 25~18][= 取P 20][=
机械设计螺旋千斤顶设计结构草图：
载重：2t 行程：230 最大起重量F=20000N 最大起升高度 H=230mm 工作原理图： 1.螺杆的设计与计算 1.1螺纹类型的选择 螺纹有矩形、梯形与锯齿形，千斤顶常用的是梯形螺纹。 梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30o，梯形螺纹的外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规 定。千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。 因此选用的螺杆螺纹是牙形角α=30o 的单线梯形螺纹 1.2螺杆的材料的选择
螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。 在此选用的是45钢。 1.3确定螺杆的直径 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。计算过程： 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]。 p= QP πd2?H< [p] 令φ=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得 d2>=√QP π??[p] 式中 p──工作压强(MPa); Q──轴向工作载荷(N)； d2──螺纹中径(mm)； P ──螺距 h──螺纹工作高度(mm)， 对矩形、梯形螺纹，h=0.5P；对锯齿形螺纹，h=0.75P； u──旋合螺纹圈数； [p] ──螺旋副许用压强(MPa)。
值选取：对整体式螺母，=1.2～2.5， 对剖分式和兼做支承螺母，=2.5～3.5. 此处取1.5。 因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动，所以两者的材料均选为钢-青铜需用应力取[p]=20MP。 螺杆螺纹的中径： d2≥0.8√Q [] =0.8?√ 20000 =20.65 根据求得的此螺纹中径，查表GB/T5796.2—2005和表 GB/T5796.3—2005有： 公称直径d=28,螺距P=5,中径d2=D2=25.50,螺杆小径d3=22.50,螺母小径D1=23.00，螺母大径D4=28.50，螺母高度H=Φ d2=25.5*1.5=38.25, 螺旋圈数μ=H P =36 5 =7.65≈8≤10(圈) 1.4自锁验算 自锁条件：ψ≤ψv 式中：ψv──螺纹副当量摩擦角， ψv = arctgf v =arctg(f/cosβ) ψ为螺纹升角 摩擦系数f由查表可知，f= .11~0.17，由于千斤顶的运动速度是很低的，所以摩擦系数按起动时区最大值0.17。牙侧角β=α /2=30/2=15°
题目：螺旋千斤顶 起重量Q= 15 KN 起重高度H= 100 mm 手柄操作力P= 200 N 作业任务： 1、任务说明书一份 2、设计装配图一张（1：1） 班级机械（卓越） 学号 姓名 完成日期2016年11月 指导教师朱长顺评分
螺旋千斤顶简介 (3) 螺旋千斤顶滑动螺旋传动的设计计算 (4) 1、材料选择 (4) 2、螺纹类型和精度的选择 (4) 3、螺旋千斤顶的设计计算 (4) 一、螺杆和螺母的计算 (5) 一、螺旋副的计算 (5) 耐磨性计算 (5) 自锁性校核 (6) 二、螺杆的计算 (6) 螺杆强度计算 (6) 稳定性计算 (7) 三、螺母的计算 (8) 螺纹牙强度 (8) 螺母体强度 (9) 二、托杯设计 (11) 三、底座设计 (12) 四、手柄设计 (14) 五、螺旋千斤顶的效率 (16) 设计小结 (17) 参考文献 (18) 附：螺纹千斤顶装配图 (19)
螺旋千斤顶简介 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。
螺旋千斤顶滑动螺旋传动的设计计算 1、材料选择 螺杆和螺母的材料除应具有足够的强度外，还要求有较高的耐磨性和良好的工艺性。 螺杆材料：一般可选用Q235、Q275、40、45、50等钢。对于重载，要求耐磨性高，需要进行热处理的螺杆可选用T12、65Mn、AoCr、20CrMnTi等钢种。本次千斤顶选用的螺杆材料为Q235。 螺母材料：除要求足够的强度外，还要求在与螺杆旋合时摩擦系数尽可能小和有较高的耐磨性。常选用铸造锡青铜ZCuSn10Pb1（10-1锡青铜），用于重载低速时，可选用高强度的铸造铝青铜ZCuAl10Fe3（10-3铝青铜）或铸造铝黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3（25-6-3-3铝黄铜）。 本次千斤顶选用的螺母材料为铸造铝青铜ZCuAl10Fe3（10-3铝青铜）。 2、螺纹类型和精度的选择 滑动螺旋采用的螺纹类型有矩形、梯形和锯齿形三种，其中以梯形螺纹应用最广。用于起重的螺旋的螺纹，一般采用自锁性较好的单头左旋螺纹，采用左旋螺纹是为了符合操作习惯。本次千斤顶螺纹选用单头左旋梯形螺纹。 一般传动螺旋，气螺纹的精度可选用粗糙（对精度要求不高时）和中等（一般用途时）。据此确定螺纹的公差。 本次千斤顶螺纹精度选用中等。 3、螺旋千斤顶的设计计算 （1）螺杆和螺母的计算 ①螺旋副的计算 螺旋副工作时，主要承受转矩和轴向拉应力的作用，同时工作面间有较大的相对滑动，其主要失效形式是螺纹磨损。因此，螺旋副的基本尺寸可根据耐磨性条件确定，对于起重螺纹还应该校核其自锁性。 按表所列项目和计算公式进行计算。
毕业设计题目汽车千斤顶的设计
设计任务书 设计题目： 螺旋千斤顶的设计 设计要求： 1、设计一人力驱动的螺旋千斤顶，起重载荷F=3.2t=32000N,要求最小高度150mm最 大高度240mm； 2、了解螺旋千斤顶的工作原理，掌握其设计方法； 3、本型号螺旋千斤顶的选型布局、总体设计与结构计算，实现顶起自锁与下落功能； 4、完成A0号本型号千斤顶总装图一张，A1号部装图一张，A4号零件图三张； 设计进度要求： 1.实习、翻译与资料准备三周（2010-3-2至2010-3-19）； 2.总体方案设计两周（2010-3-2至2010-3-13）； 3.硬件设备选型两周（2010-3-22至2010-4-2）； 4.详细设计和计算三周（2010-4-5至2010-4-23）； 5.绘图三周（2010-4-26至2010-5-14）； 6.编写设计说明书及答辩三周（2010-5-16至20
指导教师（签名）:________________ 目录 摘要 (3) 第一章起重机械的概述 (4) 第二章千斤顶的概述 (5) 2.1 千斤顶的种类 (6) 2.2 千斤顶的结构 (7) 2.3千斤顶的工作原理 (8) 第三章螺旋传动的设计与计算................................. 错误!未定义书签。 3.1螺旋传动的应用和类型 (9) 3.2螺旋传动的结构和用途 (11) 3.3螺旋传动的计算 (13) 3.4螺旋传动的设计和选材 (15) 3.5螺旋机构耐磨性的计算 (16) 3.6螺母螺纹牙的计算 (18) 3.7螺杆强度和稳定性的校核 (19) 3.7.1强度的校核 (19) 3.7.2稳定性的校核 (19) 3.8自锁性的校核 (21) 第四章千斤顶的设计 (22) 4.1螺杆的设计计算 (23) 4.1.1. 选择材料 (23) 4.1.2. 确定螺杆直径 (23) 4.1.3. 螺纹副自锁性验算： (24) 4.1.4. 螺杆强度校核 (24) 4.1.5. 螺杆稳定性校核 (26) 4.2螺母的设计计算 (27) 4.2.1 选取螺母材料 (27) H及螺纹工作圈数N (27) 4.2.2 确定螺母高度'
哈尔滨工业大学 机械设计作业设计计算说明书 题目螺旋起重器（千斤顶）系别机电学院 班号09XXXX 姓名XXX 日期2011/9/16
哈尔滨工业大学 机械设计作业任务书 题目螺旋起重器（千斤顶） 设计原始数据： 已知条件：螺旋起重器起重量F Q= 40KN;最大起重高度H=200mm。 设计要求： 1. 绘制装配图一张，画出起重器的全部结构，按照比例装配图要求标 注尺寸、序号及填写明细栏、标题栏、编写技术要求。 2.撰写设计说明书一份，主要包括起重器各部分尺寸的计算，对螺杆 和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性的校核等。
目录 一、设计题目 二、螺母、螺杆选材 三、螺杆、螺母设计计算 3.1耐磨性计算 3.2螺杆强度校核 3.3螺纹牙强度校核 3.4螺纹副自锁条件校核 3.5螺杆稳定性校核 四、螺母外径及凸缘设计 五、手柄设计 六、底座设计 七、其余各部分尺寸及参数 八、参考文献
一、 设计题目 螺旋起重器（千斤顶） 已知条件：起重量F Q =40KN ，最大起重高度H=200mm 。 二、 螺杆、螺母、托盘及底座选材 工作特点：螺旋千斤顶一般为间歇性工作，每次工作时间较短、速度也不高、但是轴向力很大、需要自锁，但不追求高效率。 1.螺杆选材：本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，需要足够的强度，且为小截面，故选用45#钢，调质处理。查参考文献[2]得σs=355MPa, σb =600MPa 。查机械设计课本表8.12得5 ~3][σ= ,取[σ]=110MPa 。 2：螺母选材：千斤顶属于低速重载的情况，且螺母材料除要求有足够的强度外，还要求与螺杆材料配副后摩擦因数小和耐磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸造青铜ZCuAl10Fe3，查表8.12得螺母材料的许用切应力,取=35MPa ；许用弯曲应力 [σb ]=40~60MPa,故取[σb ]=50MPa 。 3：托盘和底座选材：托盘和底座均采用铸铁材料。 三、 螺杆、螺母设计计算 3.1 耐磨性计算 由耐磨性条件公式（限制螺纹工作表面的压强，按螺母材料计算）： ][p H h d A Ps ≤???== π 对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为： 式中mm; F ——螺旋的轴向载荷，N ； H ——螺母旋合高度，mm;
1 螺杆的设计与计算 螺杆螺纹类型的选择 传动螺纹中有矩形螺纹，梯形螺纹以及锯齿形螺纹，由于矩形螺纹没有标准化，锯齿形螺纹只用于单向受力的螺纹连接或螺纹传动中，因此，选择梯形螺纹。 梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30o，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。 选择螺杆材料 由于螺旋千斤顶受力不大，转速较低，因此可以选择使用45号钢。 确定螺杆直径 螺旋千斤顶滑动螺旋传动时，其失效形式只要是螺纹磨损，因此滑动螺旋的主要尺寸通常根据耐磨条件确定。螺杆的中径为d2。设计公式是： ][8 .02P F d φ≥ } 其中F 为螺杆所受的轴向力，F=35kN Φ=H/d2，H 为螺母高度。螺旋千斤顶是整体式螺母，由于磨损后不能调整间隙，为了使受力分布均匀，螺纹工作圈数不宜太多，故取Φ=~，此处取Φ=. [p]为材料的许用压力，螺母一般选择青铜，查得在低速滑动螺旋是钢—青铜，[p]=18~25MPa ，此处选择[p]=20MPa 。 代入公式得： mm m p F d 94.2410208.110358.0][8.06 3 2=???=≥φ 查机械设计课程设计手册，选择梯形螺纹的 公称直径为d=32mm 螺距 t=P=6 此时： 中径d2=(32-3)mm=29mm ≥24.94mm 。 小径d1=(32-7)mm=25mm 螺母的高度H =φd2=×29=52.2mm < 自锁验算 自锁条件是≤v 式中：为螺纹中径处升角； V ?为当量摩擦角 为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。 查表得钢—青铜结合下，摩擦系数?= 公称直径d=32mm 螺距 t=P=6 中径d2=29mm 小径d1=25mm 螺母的高度H = 52.2mm #
《机械原理与设计》 螺旋千斤顶 设计计算说明书 系别农业机械及其自动化 专业班级农机1201 学生姓名余聪 学号 3120306015 2014年11月
目录1.螺杆和螺母的设计计算 1.1螺旋副的计算 1.1.1螺杆螺纹类型的选择 1.1.2选取螺杆材料 1.1.3计算 1.1.4自锁验算 1.2螺杆的计算 1.2.1螺杆强度 1.2.2稳定性计算 1.3 螺母的计算 1.3.1螺母的基本参数 1.3.2螺纹牙强度 1.3.3螺母体强度 2.托杯设计 3.底座设计 4.手柄设计与计算 4.1手柄材料 4.2手柄长度Lp 5.螺旋千斤顶的效率 6.附A3装配图
1螺杆和螺母的设计计算 1.1螺旋副的计算 1.1.1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。 梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30o，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。故选梯形螺纹。 1.1.2选取螺杆材料 螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等，这里选Q275钢。 1.1.3计算 根据国家规定?=1.2~3.5，取?=1.2（梯形螺纹）；螺纹牙的工作高度h=0.5P ；查教材表2-4-9，[p ]取20Mpa 故，d 2≥0.8[] p Q ? = 0.8202.110253?? ≈23.09mm 查机械原理与设计（下）表2-4-1，d 取30mm ，2d =27.73，1d =26.21mm ， P=3.5mm 。 螺母高度 28.33d 2=?=?，H ，，H 取34mm 。 螺母的螺纹工作圈数 7.95 .334 ===P H z ，，所以z 取10圈。 螺纹牙的工作高度 1.75mm 3.50.5=0.5P =h =? 根据教材（2-4-36）的校核式[]p hz d F p ≤= 2π []p MPa hz d F p ≤=????==17.1510 75.13014.310253 2π ，满足条件
螺纹千斤顶设计计算说明书 1. 设计任务书 1.1 设计题目：设计螺旋千斤顶 1.2 原始数据 最大起重量： F = 50 kN 最大升程 ： H = 200 mm 1.3 设计工作量 1.3.1 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。 1.3.2 编写设计计算说明书一份(包括封面、目录、设计任务书、计算内容和设计步骤、参考资料等)。 1. 计算内容和设计步骤 2.1螺杆的设计与计算 2.1.1 螺杆螺纹类型的选择 选择梯形螺纹，牙型角α=30?,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。 2.1.2选取螺杆材料 选择45钢。 2.1.3确定螺杆直径 按耐磨性条件确定中径 对于梯形螺纹，其设计公式为：
对于整体式螺母，为使受力分布均匀,螺纹工作圈数不宜过多，宜取1.2～2.5; 此处取 ,许用压力 从滑动螺旋传动的许用压强表中查得： 人力驱动时，可提高20% 故 带入设计公式，得 按国家标准选择公称直径和螺距为： 2.1.4自锁验算 自锁验算条件是 且螺纹中径处升角满足比当量摩擦角小1°，符合自锁条件。 2.1.5结构设计 根据图1-2进行螺母的结构设计 （1）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。 （2）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1.5P，取。 （3）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。 （4）为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈(GB/T891-1986)，挡圈用紧定螺钉(GB/T68-2000)固定在螺杆端部。 2.1.6螺杆强度计算 螺杆受力较大，应根据第四强度理论校核螺杆的强度 强度计算公式为： 其中T为扭矩 查表可得 已知F = 50 kN ，又 代入校核公式，得
目录 1、底座建模............................. 2、螺套建模............................. 3、螺杆建模............................. 4、紧定螺钉004建模............. 5、压盖建模............................. 6、紧定螺钉002建模............. 7、绞杆建模............................. 8、装配..................................... 9、参考资料............................. 10、自我总结...........................
1、底座的建模 （1）建模思想：先画出所需要的平面图形，然后旋转得到柱体 （2）主要参数：d4=94、d5=78、M=M10、d6=180、H6=180 画图过程如下： 1）先在草图环境下画出需要旋转的轮廓 2）再在建模的界面下进行回转操作，得到底座的基本体，然后在体上作出螺纹孔
（1）建模思想：先用圆柱命令画出主体图形，然后进行挖孔操作，最后进行螺纹操作，得到目标体 （2）主要参数：H2=95、d5=78、Md3=M60、M=M10 画图过程如下： 1）在建模环境下用圆柱命令画出主体， 2）再用孔操作挖贯通体孔，然后进行螺纹命令得到目标体
3、螺杆的建模 （1）建模思想：先进行截球操作，然后进行圆柱体体操作和挖孔，最后进行螺纹命令操作 （2）主要参数：Md3=M60、d2=36、SR=42、总长l=221、螺纹长度=130 画图过程如下： 1）：先用球命令操作得到一个球体，然后截的所需修剪体，再在修剪体上进行凸台操作得到螺杆的主体 2）：再在螺杆主体上进行挖孔操作，然后进行螺纹操作，得到最终的目标体
目录 第 1 章螺旋千斤顶的设计任务书 (1) 1.1.设计题目 (1) 1.3.设计要求 (2) 1.4.作业目的 (2) 第 2 章螺杆的设计与计算 (3) 2.1.螺杆螺纹类型的选择 (3) 2.2.选取螺杆材料 (3) 2.3.确定螺杆直径 (3) 2.4.自锁验算 (3) 2.5.结构 (4) 2.6.螺杆强度计算 (5) 2.7.稳定性计算 (6) 第 3 章螺母设计与计算 (8) 3.1.选取螺母材料 (8) 3.2.确定螺母高度H 及螺纹工作圈数U (8) 3.3.校核螺纹牙强度 (8) 3.4.安装要求 (9) 第 4 章托杯的设计与计算 (11) 第 5 章手柄设计与计算 (12) 5.1.手柄的材料 (12) 5.2.柄长度 (12) d (13) 5.3.手柄直径 p 第 6 章底座设计 (14) 设计小结 (15) 参考文献 (16)
第 1 章螺旋千斤顶的设计任务书 1.1.设计题目 设计用于起重的螺旋千斤顶。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）。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。 图1螺旋千斤顶 1.2.设计数据 最大起重量Q（KN）最大起升高度l（mm） 40 190
1.3.设计要求 1.螺旋千斤顶装配图A1一张。 2. 设计说明书一份。 1.4.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。