毕业设计。螺旋千斤顶。全部过程及图纸

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]。

令φ=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得式中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：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= ==7.65≈8圈1.4自锁验算自锁条件：ψψv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。

毕业设计题目汽车千斤顶的设计系别机械学院专业机械设计制造及其自动化班级08本一姓名学号指导教师日期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 (4)2.1 千斤顶的种类 (5)2.2 千斤顶的结构 (6)2.3千斤顶的工作原理 (7)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 (8)3.2螺旋传动的结构和用途 (9)3.3螺旋传动的计算 (11)3.4螺旋传动的设计和选材 (12)3.5螺旋机构耐磨性的计算 (13)3.6螺母螺纹牙的计算 (14)3.7螺杆强度和稳定性的校核 (15)3.7.1强度的校核 (15)3.7.2稳定性的校核 (15)3.8自锁性的校核 (17)第四章千斤顶的设计 (18)4.1螺杆的设计计算 (18)4.1.1. 选择材料 (18)4.1.2. 确定螺杆直径 (19)4.1.3. 螺纹副自锁性验算： (19)4.1.4. 螺杆强度校核 (20)4.1.5. 螺杆稳定性校核 (21)4.2螺母的设计计算 (22)4.2.1 选取螺母材料 (22)H及螺纹工作圈数N (22)4.2.2 确定螺母高度'4.2.3 校核螺纹牙强度 (23)4.2.4 螺母外部尺寸计算 (23)4.3手柄设计计算 (24)4.3.1 拖杯与手柄的结构： (24)4.3.2 确定手柄直径d k (25)4.3.3 挡圈 (25)4.4托杯的设计计算 (26)4.5底座的设计 (27)4.6安装要求 (27)第五章螺旋千斤顶图形的绘制 (29)第六章使用千斤顶的注意事项 (31)第七章设计总结 (32)致谢 (33)参考文献 (34)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。

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=QPπd2ℎH<[p]令φ=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得d2>=√QPπℎ∅[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=Φd2=25.5*1.5=38.25,螺旋圈数μ=HP =365=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。

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:起重量Q=40KN,最大起重高度H=200mm 。

1.结构分析人工摇动手柄，手柄带动螺杆转动，螺母固定在基座上，螺杆通过螺旋传动上下运动。

托杯位于螺杆上方，与螺杆相连但不随着螺杆转动，托杯直接重物。

上挡圈防止托杯脱落，下挡圈防止螺杆由螺母脱落。

为了满足以上工作要求，螺杆和螺母以及整体结构必须保证具有足够的强度、耐磨性，能自锁，稳定性合格。

2.选择材料和许用应力千斤顶采用梯形螺纹螺旋传动。

螺杆则采用45﹟钢，调质处理；查机械设计手册表得σs=360 MPa 查机械设计表5.9得 [σ]=σs/（3~5） 手动可取[σ]=100MPa由于螺母与螺杆存在滑动磨损，故采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3；查表5.9得螺母材料的许用切应力为[τ] =35 MPa 许用弯曲应力为 [σ]b =50 MPa 紧定螺钉、六角螺母均采用标准件。

3.耐磨性计算螺纹耐磨性条件：梯形螺纹，h=0.5p,则式中2d 螺纹中径，mm;F 为螺旋的轴向载荷，N ；H 为螺母旋合高度，mm;ψ 为引入系数，H/2d ; [p]为材料的许用压强，MPa;注： 查机械设计手册可得：ψ=1.8,h=0.5p,[p]=20MPa;2400.81.8*20KN d MPa≥=26.7mm 查机械设计课程设计 表11.5由GB/T5796.3-1986得：取 d=34mm ，2d =31mm,1d =27mm,P=6mm;螺母高度H 1=ψd 2=1.8*31mm=55.8mm 螺纹圈数z= H 1/ P=55.8/6=9.3圈4.螺杆强度校核梯形螺纹校核条件：式中：1d 螺杆螺纹的小径，mm ；[]σ螺杆材料的许用应力,MPa; F 螺杆材料所受的轴向载荷，N ；14*1.25*40*100KN d MPaπ≥=25.2mm 校核通过； 5.螺纹牙强度校核式中τ 螺纹牙根所受的剪切力应力,MPa;b σ螺纹牙根所受的弯曲应力,MPa;F 螺纹牙所受的轴向载荷,N;'d 螺母螺纹大直径,mm;z 螺纹旋合圈数;b 螺纹牙根厚,梯形螺纹b=0.65p=3.9mm,h=0.5p=3mm;h 螺纹牙的工作高度,mm; []τ螺母材料的许用剪切应力,MPa;b σ螺母材料的许用剪切应力,MPa;;所以螺纹牙强度满足要求。

论文题目：附图：结果设计要求：设计一个人力驱动的螺旋千斤顶，示意图如下：一、千斤顶的概述千斤顶是一种起重高度小(小于1ｍ)的最简单的起重设备。

它有机械式和液压式两种。

机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种。

千斤顶按工作原理分为：螺旋千斤顶、齿条千斤顶、油压千斤顶。

二、螺旋传动的设计和计算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。

本次设计的螺旋千斤顶是运用了上图（a）的运动方式，即螺母固定不动。

（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。

如图：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，如图：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。

本次设计的螺旋千斤顶就是运用了传力螺旋这种传动类型。

2、螺旋传动的计算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）。

江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院机电与汽车工程学院专业机械设计制造及其自动化（车辆工程）学生姓名蒋茂邦班级学号0845524216指导教师龚婵媛二零一二年六月江苏科技大学本科毕业论文基于Pro/E的螺旋千斤顶的设计与仿真The Design Of Screw Jack By Pro/E江苏科技大学毕业论文（设计）任务书学院：机电与汽车工程学院专业：机制学号：0845524216 姓名：蒋茂邦指导教师：龚婵媛职称：讲师2012年01 月03 日摘要本次毕业设计是设计一个机械螺旋千斤顶，主要设计内容为计算各零部件尺寸，校核特别零件的强度，在达到合理要求的前提下进行pro/e装配并进行仿真。

首先，通过计算获得参数查手册以及书籍取合理参数，然后在校核的过程中不断地修改尺寸，使其结构数据在整体上更为优化。

其次，在用pro/e装配时，要注意约束类型以及约束对象，在已知约束条件不满足时，可以新建基准以此作为约束对象，这里会影响整体的仿真。

在仿真时要添加两个电动机分别作为上下运动和旋转运动，在捕获前要选择合理速度。

在导工程图方面，新建绘图后选择合理的视图和比例导出，再此图的基础上修改并另存为dwg 格式文件。

在这次毕业设计中，了解了千斤顶的结构原理，在设计过程中认识到三维建模的作用，还学会了简单的仿真和绘图技巧。

关键词：螺旋千斤顶；设计；装配；pro/e；仿真AbstractThe graduation project is to design a mechanical screw jack, the main design elements is the calculation of the size of the various parts, checking the strength of the special parts, to achieve a reasonable request under the premise of the pro / e assembly and simulation. First, by calculating the parameters check the manual as well as books to take reasonable parameters, and then modify the size, in the process of checking the structural data on the whole more optimization. Secondly, the pro / e assembly, we should pay attention to the types of constraints and constraint object known constraint conditions are not met, the new benchmark as a constrained object will affect the overall simulation. In the simulation to add two motors, respectively, as the up and down movement and rotation, to choose a reasonable speed before the capture. Export a reasonable view and proportion guide drawings, the new drawing, select, and then modify and save as dwg format files on the basis of this figure. In this graduation project, understand the principle of the structure of the jack, and recognize the role of three-dimensional modeling in the design process, learned a simple simulation and drawing skill.Keywords:Screw jack ；design ；assembly ；pro/e ；emulate目录第一章绪论 (1)1.1 起重机械的概述 (1)1.2 目的 (1)1.3 国内外千斤顶行业发展趋势 (2)1.4 使用原理 (2)1.5 使用方法 (3)1.6主要研究内容 (3)第二章螺旋传动的设计和计算 (4)2.1 螺旋传动的类型和应用 (4)2.2 螺旋传动的运动关系 (4)2.3 滑动螺旋传动的设计 (8)2.4 滑动螺旋的结构及材料 (8)2.4.1 滑动螺旋的结构 (8)2.4.2螺杆与螺母常用材料 (8)2.5 耐磨性计算 (9)2.6 螺母螺纹牙的强度计算 (10)2.7 螺杆强度校核 (11)2.8 螺杆稳定性校核 (11)2.9 自锁性校核 (13)第三章千斤顶的工作原理和设计 (14)3.1千斤顶的概述 (14)3.2 千斤顶的种类和规格 (14)3.2.1 油压千斤顶的结构、用途 (14)3.2.2 螺旋千斤顶的种类、规格 (16)3.3千斤顶的工作原理 (16)3.4千斤顶的设计 (17)3.4.1 选择材料 (18)3.4.2 耐磨性计算 (18)3.4.3 计算驱动转矩 (19)3.4.4 螺杆强度计算 (19)3.4.5 验证螺杆的稳定性 (20)3.4.6 校核螺纹牙强度 (20)3.4.7底座的设计计算 (21)3.4.8 手柄的设机计算 (21)3.4.9 托杯的设计计算 (22)3.4.10 斤顶的效率计算 (23)3.4.11 千斤顶的其他附加码附件尺寸设定 (23)第四章计算结论图及绘制 (24)4.1 各部件绘制 (24)4.1.1 整体螺母的绘制 (24)4.1.2 螺杆的绘制 (28)4.1.3 底座的绘制 (30)4.1.4 手柄的绘制 (32)4.1.5 托杯的绘制 (33)4.2千斤顶的各零件尺寸工程图 (34)4.3 千斤顶的装配图和爆炸图 (36)第五章基于pro/e仿真 (42)5.1 仿真的简单介绍 (42)5.2 基于pro/e的仿真方法 (42)5.3 千斤顶仿真过程 (43)5.3.1 机构仿真 (43)5.3.2 动画仿真 (46)结论 (42)总结 (43)参考文献 (44)第一章绪论1.1 起重机械的概述起重机械是一种以间歇作业方式对物料进行起升和水平移动的搬运机械。

螺旋千斤顶设计计算说明书院系工程技术学院专业年级 2012级车辆工程设计者金雨学号 0142指导教师丽老师成绩2014年10月20日螺旋千斤顶设计任务书学生金雨专业年级2012级车辆2班设计题目：设计螺旋千斤顶设计条件：1、最大起重量F =45kN；2、最大升距H =200mm。

设计工作量：绘制出总装配图一，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。

指导教师签名：年月日目录目录 (3)一、设计目的 (4)二、螺旋千斤顶的结构 (4)三、螺杆的设计与计算 (5)1、螺杆螺纹类型的选择 (5)2、选取螺杆材料 (5)3、确定螺杆直径 (5)4、自锁验算 (5)5、结构如下图（1-2）: (6)6、螺杆强度计算 (6)7、稳定性计算 (7)四、螺母设计与计算 (8)1、选取螺母材料 (8)2、确定螺母高度H 及螺纹工作圈数U (8)3、校核螺纹牙强度 (8)4、结构要求 (9)五、托杯的设计与计算 (9)六、手柄设计与计算 (10)1、手柄材料 (10)2、手柄长度L P与板动手柄的力矩： (10)3、手柄直径DP (11)4、结构 (11)5、底座设计 (12)七、装配图见A3图纸。

(13)参考文献 (13)致 (13)一、设计目的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。

二、螺旋千斤顶的结构千斤顶一般由底座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 Q （kN ）和最大提升高度h （mm ）。

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=QPπd2ℎH<[p]令φ=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得d2>=√QPπℎ∅[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∗√200001.5∗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=HP =365=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。

螺旋千斤顶课程设计计算说明书院系机械工程系专业年级设计者指导教师2011年5月15日千斤顶的设计设计螺旋千斤顶，已知轴向载荷F=30000N，起重高度为l=250mm，方案图 1所示。

1千斤顶结构图1.选择材料螺杆选材料为45钢，由手册查σ=355Mpa；螺母材料为ZCuSn10P1，由表1.3查得[p]=20Mpa；取单头右旋梯形螺纹，α=30º，β=15º，整体螺母。

2.耐磨性计算(1) 取Ф=2(2) 计算d2d 2≥0.8[]PFφ=0.8×20230000⨯= 21.9mm由计算出的d2查手册确定螺纹的标准值为d=38 mm，d2=34.5 mm , d1=30 mm ，D =39, P=7 mm(3) 计算螺母高HH=Фd 2=2×34.5=69 mm(4) 计算旋合圈数zz=P H =769=9.86<10 (5) 校核螺纹副自锁性λ=arctan2d S π= arctan 2d nPπ= arctan π5.3471⨯=4.25º由表查得f v =0.10,ρv =arctan0.10=5.71º,λ≤ρv ,满足自锁条件。

1） 螺母螺纹牙强度校核由表1.4查得青铜螺母螺纹牙许用弯曲应力[σь]=40～60Mpa 、许用剪切应力[τ]=30～40Mpa ；梯形螺纹螺纹牙根宽度b=0.65P=0.65×7=4.55 mm ；梯形螺纹螺纹牙工作高度h=0.5P=0.5×7=3.5 mm 。

(1) 弯曲强度校核σь=z Db Fh 23π=86.955.43914.35.33000032⨯⨯⨯⨯⨯=17.15≤[σь] 合格 (2) 剪切强度校核τ=Db z Fπ=55.43914.386.930000⨯⨯⨯=6.37≤[τ] 合格 2） 螺杆强度校核(1) 由表查得螺杆许用应力[σ]=5S σ=5355=71Mpa (2) 螺杆所受转矩T=F22d tan(λ+ρν)=30000×25.34 tan(4.25º+5.71º)=90877 N ·mm(3)σca =23122116/34⎪⎪⎭⎫⎝⎛T ⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛d d F ππ=232216/3014.39087733014.3300004⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=51.82≤[σ] 合格3. 螺母外部尺寸计算a) 计算D 3螺母悬置部分受拉伸和扭转联合作用，为计算简单，将F 增大30%，按拉伸强度计算得σ=4)(3.13D D F-π≤[σ]式中，[σ]为螺母材料的许用拉伸应力，可取[σ]=0.83[σb ]，由表取[σb]=50Mpa ，因此[σ]=0.83[σb ]=41.5Mpa 。

毕业设计说明书题目：轿车用螺旋式千斤顶设计专业：机械设计制造及其自动化学姓号：名：指导教师：完成日期：2014 年5 月目录中文摘要ABSTRACT (1) (2)第一章概述 (3)1.研究意义 (3)2.国内外研究现状 (4)第二章设计原理及方案选定 (5)1.设计原理 (5)2.方案的选定 (5)第三章两级螺旋式千斤顶的设计 (6)1.螺杆设计与计算 (6)1.1 螺杆螺纹的选型 (6)1.2 螺杆材料选定 (6)1.3 螺杆的尺寸设计 (6)1.3.1 耐磨性计算 (6)1.3.2 螺纹自锁的验算 (8)1.3.3 螺杆的强度计算 (8)1.3.4 螺杆的稳定性计算 (9)2.螺母设计与计算 (10)2.1 第一级螺母材料选定 (10)2.2 第一级螺母参数计算 (10)2.3 第一级螺母牙纹的强度计算 (11)2.4 第二级螺母材料选定 (11)2.5 第二级螺母参数及强度计算 (12)3.升降套筒的设计 (13)3.1 第一级升降套筒参数计算 (13)3.1.1 升降套筒的材料确定 (13)3.1.2 第一级升降套筒的结构设计及强度验算 (13)3.1.3 第二级升降套筒的结构设计及强度验算 (14)3.2 活动销轴的设计 (15)3.2.1 销轴受剪应力的计算 (15)3.2.2 销轴接触面受挤压应力的计算 (16)4.锥齿轮的设计 (16)4.1 齿轮材料的确定 (17)4.2 齿轮的精度选定 (17)4.3 齿轮的参数选定 (17)4.4 按齿面接触强度设计 (17)4.5 齿面接触疲劳强度计算 (18)4.6 按齿根弯曲强度设计 (19)5.圆锥滚子轴承设计 (20)5.1 轴承的受力分析 (21)5.2 轴承的设计计算 (22)6.小轴的设计 (22)6.1 小轴的介绍及材料选定 (22)6.2 小轴的结构设计 (22)7.外壳设计 (23)7.1 外壳设计 (23)8.底座设计 (24)8.1 底座的材料选择 (24)8.2 底座的结构设计 (24)9.手柄设计 (25)9.1 手柄设计及验算 (25)第四章重要部件装配及总装 (27)1. 第一级及第二级套筒的装配 (27)2. 外壳及小圆锥齿轮的装配 (27)3. 总装 (27)第五章重要零部件的有限元分析 (28)1.2.3. 活动销的静力分析 (28)第二级螺母与螺杆配合的静力分析 (30)圆锥齿轮副的静力分析 (32)结语 (35)参考文献 (36)附件轿车用螺旋式千斤顶摘要本文简要介绍了千斤顶的类型及国内外汽车用千斤顶的发展现状。

哈尔滨工业大学机械设计作业设计说明书题目：设计螺旋起重器（千斤顶）姓名：柳成林系别：机电工程学院班号：0608109学号：1060810928日期：2009年10月5日哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目:设计螺旋起重器(千斤顶)设计原始数据：起重量Q=50kN, 最大起重高度H=150mm,用力F在250N与500N之间.说明螺旋起重器的结构见图,螺杆7和螺母6是它的主要零件。

螺母6用紧定螺钉5固定在底座8上。

转动手柄4时，螺杆即转动并上下运动。

托杯1直接顶住重物，不随螺杆转动。

安全板3防止托杯脱落，安全板9防止螺杆由螺母中全部脱出。

对这一装置主要的要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。

工作量1.设计计算说明书一份，主要包括起重器各部分尺寸的计算，强度，自锁性，稳定性校核等。

2.装配图一张，画出起重器的全部结构，标注出必要的尺寸与零件编号，填写标题栏与明细表。

目录一、强度校核- 3 -1.耐磨性计算-3-2.螺杆强度校核-3-3.螺纹牙的强度校核-4-4.自锁条件校核-5-5.螺杆的稳定性校核-5-6.螺母外径及凸缘设计-6-7.手柄设计-6-8.底座设计-7-二、主要部件尺寸- 8 -三、设计总结- 8 -参考文献- 9 -一、强度校核1.耐磨性计算螺杆选用45号钢正火，螺母选用铸造铝青铜ZCUAl10Fe3，选用梯形螺纹，0.5h p=228.3d m m ≥==式中2d ——梯形螺纹的中径（mm ） F——起重载荷（N ）ψ——系数，整体式螺母，取2ψ=[]p ——螺旋副的许用压强（MPa ），由参考文献[1]表5.8，钢对青铜，人力驱动，取[]20p MPa =2.螺杆强度校核[]σσ=≤对于梯形螺纹122.3d m m ≥==1d ——螺杆螺纹小径（mm ）[]σ——螺杆材料的需用应力（MPa ），这里取[]1603sM P a σσ==F——螺杆所受轴向力（N ）综合1、2的计算结果，保守考虑，由参考文献[2]表11.5得到，选用第二系列127d m m =，231d m m =，34d m m =，6p mm = 又由2tan npd ψπ=式中 n ——线数，这里1n =p——螺距得到16tan 0.0616313.525ψπψ⨯==⨯=3.螺纹牙的强度校核a)螺纹牙危险截面处的剪切强度式：[]Fd bzττπ=≤'式中F——轴向载荷(N)'d——螺母螺纹大径(mm)z——螺纹旋合圈数H z p=，其中262H d m m ψ== ，则62106z ==b——螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b=0.65p=0.656=3.9mm ⨯[]τ—螺母材料的许用剪应力，由参考文献[1]查表5.9得到MPa 35][=τ5011.66035 3.910kM P aτπ==⨯⨯⨯显然满足][ττ≤ b)弯曲强度条件式：23[]b bF hd zbσσπ=≤'式中h——螺纹牙的工作高度(mm)，梯形螺纹0.50.563h p mm ==⨯= []bσ—螺母材料的许用弯曲应力，由参考文献[1]查表 5.9得到[]60b M P a σ=其它如上2350326.9073510 3.9b k M P aσπ⨯⨯==⨯⨯⨯显然满足[]b bσσ≤综上所述，螺纹牙的强度满足条件4.自锁条件校核由参考文献[1]表5.10得到当量摩擦系数，钢对青铜：0.08~0.10f =(运转时~启动时)得到4.574'5.710ρ≤≤而3.525ψ=显然满足ψρ'≤，故满足自锁条件5.螺杆的稳定性校核受压螺杆的稳定性条件式为2.5~4c F F≥式中c F ——螺杆稳定的临界载荷(N)螺杆的柔度值14l d μλ=式中 μ——螺杆长度系数，由参考文献[1]查表5.11得到2μ=l ——螺杆最大工作长度，取l 为螺母中部到另一支点间的距离11502H l h l =+++退刀槽初选手柄直径为26d m m =手柄，1(1.8~2)46.8~52h d m m ==手柄，取147h m m =、62m mH =，查参考文献[2]表11.25得7.5m m l =退刀槽，则62150477.5235.52l m m=+++=1d ——螺杆螺纹小径（mm ）此时有1442235.569.825l d μλ⨯⨯===对于淬火钢螺杆85λ<21249010.00024c d F πλ=+式中 λ——螺杆的柔度值1d ——螺杆螺纹小径（mm ）此时有2249027142.110.000269.84c F kN π==+142.1 2.8450c F F ==满足稳定性条件6.螺母外径及凸缘设计2321.5 1.534511.4 1.44871.4(0.2~0.3)(0.2~0.3)6212.4~18.6D d m m D D m mb H m m≈=⨯=≈=⨯===⨯=取15b m m =7.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s F 为加在手柄上的力，取250s F N =，'L 为手柄长度。

目录1. 螺旋千斤顶的结构和原理1.1 螺旋千斤顶的结构1.2螺旋千斤顶的工作原理2. 螺杆的设计与计算2.1螺杆螺纹类型的选择2.2选取螺杆材料2.3确定螺杆直径2.4校核螺杆自锁能力2.5结构2.6螺杆强度计算2.7稳定性计算3. 螺母的设计与计算3.1 选取螺母材料3.2 螺母的基本参数3.3 确定螺母高度H’及螺纹工作圈数u’3.3.1 求螺母高度H3.3.2 求螺纹工作圈数u’3.3.3 螺母实际高度H’3.4校核螺纹牙强度3.5安装要求3.6螺母的相关尺寸计算4. 托杯的设计与计算5.手柄的设计与计算5.1手柄材料5.2手柄长度5.3手柄直径5.4手柄结构6.底座的设计7.螺旋传动效率的计算8.其他尺寸的确定9参考文献千斤顶技术的研究现状与展望摘要机械设计在国民经济发展中起着重要作用，机械工业担负着为国民经济部门提供各种性能先进，价格低廉，使用安全可靠，造型美观的技术装备的任务，在国家现代化建设中举足轻重，机械产品的竞争力取决于产品的质量，产品的质量取决于产品的设计。

千斤顶是一种起重高度小（小于1m）的最简单的设备。

主要用于矿、交通运输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，底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备。

，本次设计既是产品开发周期中关键的环节，有贯穿于产品开发过称的始终，设计决定了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。

设计不合理会导致产品不完善，成本提高或可靠性、安全性不高。

产品设计上的缺陷造成的先天不足，难以采取制造和使用措施加以弥补。

严重的设计不合理甚至会造成产品设计不出来或不能使用，导致产品设计失败。

现代机械产品的要求不对传统机械高得多，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现代机械产品越来越苛刻的要求，提高其市场竞争能力。

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 =2.456KN 510⨯,满足条件，装置稳定。

摘要本设计主要是对电动螺旋千斤顶的结构设计，在原有手动螺旋千斤顶的基础上，通过对螺旋千斤顶了解和学习，选择对其进行改进，设计出一套蜗轮蜗杆机构，利用电机带动蜗杆，蜗杆蜗轮传动带动丝杠运转，由丝杠螺母形成的滑动螺旋副运动将重物顶起，既发挥了螺旋副的自锁性的优点又可改善劳动条件。

同时提高了市场的竞争能力。

本设计根据承受载荷，设计出丝杠传动机构，根据丝杠传动的工作速度与螺杆所承受的扭矩，来设计蜗杆和蜗轮传动机构，得出蜗杆传动扭矩来进行电机的选型，并使用Pro/ENGINEER 5.0和AutoCAD三维建模软件，设计零件并进行装配。

用SolidWorks进行仿真制作。

并对蜗杆模型通过ANSYS软件进行简单的有限元分析来完成整个设计。

关键字：蜗轮蜗杆；有限元分析；丝杠传动；仿真；三维建模AbstractThe design is mainly for the structural design of screw jacks, screw jacks in the original on the jackscrew through understanding and learning, choose to improve it, to design a worm gear mechanism, the use of motor driven worm and worm gear drive screw operation, the heavy top, both played a spiral lock of the advantages of self but also improve people's deputy of the working conditions. Improve the competitiveness of the market.The design of the load bearing design of the screw drive mechanism according to the operating speed of the screw drive torque of the screw is exposed to the worm and the worm gear is enough design, draw worm drive torque of the motor to the selection and use Autocad Proe 5.0 and three-dimensional modeling software, design and assembly of parts. With solidworks simulation production. And a simple worm model by ANSYS finite element analysis software to complete the entire design.Keywords：Worm; Finite Element; Analysis Screw drive; Simulation;Three-dimensional modeling目录第1章绪论 01.1 起重机械 01.2 千斤顶 01.3 国内外千斤顶发展情况 01.4 研究目的 01.5 设计规格 (1)1.6 设计原理 (1)1.7 使用方法 (1)第2章丝杠传动的设计和计算 (2)2.1 丝杠传动 (2)2.2 丝杠传动的结构及材料 (3)2.2.1 丝杠传动的结构 (3)2.2.2 丝杠传动中常用材料 (3)2.3 丝杠传动的设计计算 (5)2.3.1 耐磨性与自锁性计算 (5)2.3.2 螺杆的强度计算 (8)2.3.3 螺母螺纹牙的强度计算 (8)2.3.4 螺杆的稳定性计算 (9)第3章蜗轮蜗杆传动的设计和计算 (11)3.1 蜗轮蜗杆传动的特点 (11)3.2 蜗杆传动的类型 (11)3.2.1 普通圆柱蜗杆传动 (11)3.2.2 圆弧圆柱蜗杆传动 (11)3.3 蜗轮蜗杆传动的设计参数选择 (11)3.3.1 蜗杆传动选型 (11)3.3.2 选择蜗轮蜗杆材料 (11)3.3.3 蜗杆传动设计 (12)3.3.4 蜗杆与蜗轮的参数计算 (13)3.3.5 齿根弯曲疲劳强度校核 (13)3.3.6 实际传动效率 (14)3.3.7 精度等级 (14)第4章螺旋千斤顶电机的选择 (16)4.1 电机类型选择 (16)4.2 蜗杆力矩计算 (16)4.3 电动机功率计算 (16)4.4 电动机选择 (17)第5章蜗杆的有限元分析 (18)5.1 有限元分析 (18)5.2 文件的导入 (18)5.3 设置材料常数 (18)5.4 划分网格 (18)5.6 求解计算 (20)5.7 结论 (20)第6章螺旋千斤顶的三维建模 (22)6.1 蜗杆的三维建模 (22)6.2 蜗轮的三维建模 (23)6.3 螺杆的三维建模 (24)6.4 螺母的三维建模 (25)6.5 千斤顶的装配 (26)6.6 千斤顶的仿真 (26)设计总结 (28)参考文献 (29)致谢 (30)第1章绪论1.1 起重机械起重机械是一种通过重复循环运动对物料进行起升的机械，其运动形式主要有起动、制动、正向和反向运动。

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 =2.456KN 510⨯,满足条件，装置稳定。

第四章千斤顶的设计已知轴向载荷F=15000N,最小高度271，最大高度为391mm,即最大举升高度391-271=120mm. 方案图如下所示：1—托杯 2—手臂 3—销 4—手柄 5—挡环 6—螺套7—螺杆 8—螺钉 9—底座图4.1 千斤顶剖视图4.1螺杆的设计计算4.1.1.选择材料前面已做分析，此次设计选用梯形螺纹，基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。

考虑到千斤顶转速较低，单个作用面受力不大，螺杆材料常用Q235，275，40，45，55等，此处螺杆选常用的45钢。

由手册查σ=360Mpa；为了提高耐磨性，螺母选较软的材料锡青铜为ZCuSn10P-1，由上表知钢对青铜低速时，对人力驱动[p]可提高20%，即[p]=)2518(-MPa 306.21%120-=⨯，[p]=25MPa ，螺母为整体螺母由于磨损后不能调整间隙，可视受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故5.22.1-=φ，此处取2=φ。

4.1.2. 确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2,求出d2后，按标准选取相应的公称直径d2，螺距p 及其他尺寸。

根据规定对整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，可视受力比较均匀，螺纹工作圈数不宜过多，故取5.22.1-=φ，此处取2=φ。

螺杆——螺母材料分别取为钢——青铜，查表3.2滑动速度为低速，对人力驱动[p]可提高20%，即[p]=)2518(-MPa 306.21%120-=⨯，[p]=25MPa ，（摩擦系数起动时取大值，校核是为安全起见，应以起动时为准。

由f 值0.08-0.1，应取f=0.1,代入F=40KN梯形螺纹，h=05p,已知取2=φ，则计算d 2 mm F d 856.13252150008.0][8.02=⨯=≥ρφ （式4.1） 根据GB/T5796.3-,2005查得取标准 公称直径d=20mm p 取标准值p=4mm 小径D 3=15.5mm 中径d 2=D2=18mm 大径D4=20.5mm牙顶和牙底宽=0.336p=1.344mm4.1.3. 螺纹副自锁性验算： 自锁条件是v ϕψ≤式中：ψ为螺纹中径处升角；βϕψcos arctanarctan ff v v ==≤v f 为当量摩擦系数。