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姓名专业年级班级设计完成日期年月日指导教师一、题目：螺旋千斤顶二、机构简图三、工作量1、总装配图一张；2、计算说明书一份。
（注：将任务书置于计算说明书首页）四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书螺旋千斤顶设计指导书一、设计目的1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理和设计与计算的方法；2、运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养学生独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识解决材料的选择、强度和刚度计算、制造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、螺旋千斤顶的设计螺旋千斤顶装配图如图1所示，其主要零件有螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。
扳动手柄可使螺杆在固定螺母中旋转，从而将托杯上的重物举起或放落。
托杯手柄螺母螺杆底座图1设计时，某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，有些尺寸则是根据经验关系或制造工艺决定的。
附属零件多靠经验和手册决定，必要时才进行强度计算。
设计的原始数据是：最大起重量F（kN）和最大起升高度H（mm）。
螺旋千斤顶的设计步骤如下：1、螺杆的设计与计算1）螺纹牙型螺纹的牙型有矩形、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～H11/h11。
螺纹的径向间隙很小，在强度计算时不予考虑。
2）材料 螺杆的材料常用Q255、35、45钢等3）螺纹直径 螺杆工作时，同时受压力和转矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径，即][3.141σπFd ⨯≥式中][σ为螺杆许用压应力，可查阅教材或手册。
对于矩形螺纹，先根据经验公式求得螺距P 的近似值41dP ＝，然后参照梯形螺纹标准确定P 值。
螺纹牙高度2Ph ＝，故螺杆直径P d d +=1，d 圆整为整数后，取P d d －=1。
对于非矩形螺纹，直径d 与螺距P 应按标准选取。
4）自锁验算 理论上自锁条件为'ρψ≤，式中ψ为螺纹中径处升角；'ρ为当量摩擦角。
装订位置题目：螺旋千斤顶的设计和计算机械系机制专业 2011级（3）班设计者：吴胜 021*******指导教师：陈亮完成日期：2013.10.10装订位置目录一、目的 (3)二、题目及方案 (3)三、受力简图 (4)四、计算内容 (4)五、程序 (9)六、参考文献 (12)装订位置一、目的：1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理和设计方法；2、初步学会综合、运用所学过的知识，解决实际问题，培养独立工作能力；3、熟悉有关设计资料，学会查手册。
二、题目及方案：设计一个螺旋千斤顶，要求满足以下原始数据：最大起重量F（KN）52最大起重高度H’（mm）220手柄施加力Fp（N）200装订位置三、受力简图：Lp：手柄有效长度；T：施于手柄的力矩；T1：克服螺纹副中的摩擦力矩；T2：克服托杯和支承面间的摩擦力矩。
四、计算内容：T2h1H'HFFFpT1T轴力图扭矩图托杯Lp装订位置计算及说明结论1．选择螺杆和螺母的材料螺杆：45螺母：ZCuA19Fe4Ni4Mn2（铝青铜）2．螺杆的设计计算(1) 选择螺杆的牙型（梯形）(2) 按强度计算螺杆的小径d1）（][5.121σFd≥ssσσ=][，s=3～5，σs=355MPa，s=3，则[]=σ118.3MPad1≥1.25][σF=1.25×MPaKN3.11852=26.2mm取d1=29mm，则d=36mm，内螺纹大径D=37mm，螺纹中径2d=33mm，螺距P=6mm。
(3) 验算自锁性arctancosVfβψ≤Φ=；其中152==αβ,由表5-12得f=0.08～0.10，取f=0.09则有32.515cos09.0arctancosarctan===βΦνf，螺纹升角32.531.3arctan2=<==νΦπψdp，满足自锁条件。
螺杆小径:d1=29mm螺杆大径:d=36mm螺杆中径:d2=33mm螺纹大径:D=37mm螺距:P=6mm螺纹升角31.3=ψ小于32.5=Φν满足自锁条件。
目录一、目的 (3)二、题目及方案 (3)三、受力简图 (3)四、设计进行步骤 (4)五、参考文献 (6)一．目的1． 熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计方法；2． 初步学会综合、运用所学过的知识，解决实际问题，培养独立工作能力； 3． 熟悉有关设计资料，学会查手册。
二．题目螺旋千斤顶原始数据如下：(按学号尾数)项目设计方案 12 3 4 5 6 7 8 9 10 最大起重量F （KN ） 40 45 48 50 52 55 60 62 65 70 最大起重高度H ’（mm ） 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 手柄施加力Fp （N ）200200200200200200200200200200设计方案：最大起重量F=62KN最大起重高度H ’=250 mm 手柄施加力Fp=200N三．受力简图：Lp ：手柄有效长度； T ：施于手柄的力矩；T 1：克服螺纹副中的摩擦力矩；T 2：克服托杯与支承面间的摩擦力矩。
T 2h 1H'HFFT 1T 轴力图扭矩图托杯LpFp四．设计进行步骤及注意事项：已知条件：最大载荷 F=62KN 最大升距 H ’=250mm 手柄施加力 Fp=200N一． 选择螺杆和螺母的材料分析：起重螺旋为传力螺旋，主要特点是要承受较大的轴向力，传动速度较低。
通常要求自锁，采用滑动螺旋，螺杆材料应具有较高的耐磨性，螺母本身作为支撑，所以螺母材料除要求较高的强度外，还应有较好的减磨性和耐磨性。
因此螺杆材料选45钢，螺母材料选用锡青铜，材料 牌号：ZCuSn10Pb1 。
二． 螺杆的设计计算（1） 螺杆材料选用45钢，螺纹类型选择梯形，右旋单线。
（2） 螺杆的小径d1d 1≥1.25][Fσ 由教材表5-8取45号钢的屈服极限s σ=480MPa取安全系数S=4 许用应力[σ] = Ss σ=120MPa F=62KN 代入得d1≥ 28.41mm10.7441.2841===d P参考梯形螺纹标准，取P=7mm（3）选择标准螺距P 及公称直径（螺杆大径）d 、螺杆小径1d 、中径22D d =内螺纹大径（螺母）4D 、内螺纹小径（螺母）1D<查附表得（机械制图p365 附表4 梯形螺纹）：>螺杆螺距 7=p mm公称直径（螺杆大径） 40=d mm （51.351=+=p d d ，圆整后本应取38，但经验算螺杆的稳定性后，d 要取40mm ）螺杆小径 321=d mm中径 5.3622==D d mm内螺纹大径（螺母） 414=D mm内螺纹小径（螺母） 331=D mmF=62KN H ’=250mm Fp=200N螺杆材料选45钢 P= 7mm d=40mm1d =32mm 2d =36.5mm（螺母： 4D =41mm 1D =33mm ）（4）、验算自锁性：Ψ≤Φv （Ψ—螺纹升角；Φv —当量摩擦角） 由教材p97 表5-12查得钢-青铜摩擦系数f=0.08~0.10，取值f=0.08β=2α=230︒=︒15 ψ=arctan(d2Pπ)=︒7.3 (教材P64式5-1) Φv=arctan βcos f=︒1.5 (教材P97式5-46) 因为︒7.3<︒1.5 即Ψ≤Φv 故满足自锁条件（5）、验算螺杆的稳定性I =64d 41π=64324⨯πmm 4=51472mm 4h 1=2p d =2⨯29mm=58mml=h 1+H ’+H/2=58+250+47/2=331.5mm F cr =22)l (EI μπ=252)5.3312(514721006.2⨯⨯⨯⨯π=237.9KN F cr /F=3.8 因为3.5<3.8，故满足稳定性要求。
机械设计大作业螺旋千斤顶姓名：学号：专业班级：机制094 班按第四强度理论，压-扭组合校核][)2.0(3)4(2311221σπσ≤+=d T d F ca 22234223/75][/0.60)252.010258.9(3)3510254(mm N mm N ca =<=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=σπσ满足要求图1螺杆受力图 2.自锁性验证 自锁条件 v ϕψ<其中︒=77.3ψ ︒=55.10v ϕ故 v ϕψ<，可用034~4'︒︒<ψ，可靠3.螺杆机构（见图3.1.2） 螺杆上端直径mm d D 8.60~4.5432)9.1~7.1()9.1~7.1(2=⨯== 取 mm D 602=手柄孔径)1~5.0(+≈p k d d 试中：mm d p 28=（计算在后） 则 mm d k 29~5.28)1~5.0(28=+= 取 mm d k 29=,4.22~2.1932)7.0~6.0()7.0~6.0(mm d d =⨯==' 取mm d 22='退刀槽直径8.24~5.24)5.0~2.0(25)5.0~2.0(1=-=-=d d c mm2/0.60mm N ca =σ满足螺杆强度要求mm D 602=mm d k 29= mm d 25='图2 螺杆简图（二）螺母的设计计算螺母的材料选用铸铁HT300 1.确定螺纹旋合圈数Z 依[1]P120式（6-19），根据耐磨性计算螺纹旋合圈数Z ，即]['2p hH d FP P ≤=π hp d Fz ][2π≥ 由[1]P120表6.5，查取2/15][mm N P =(滑动速度<2.4m/min)10.63152910253=⨯⨯⨯⨯≥πz螺母实际圈数6.75.110.65.1'=+=+=z z取 8'=z ，则5.65.185.1'=-=-=z z螺母旋合长度（又叫工作高度） mm P z H 4868''=⨯=⋅=校核螺母的高径比，655.129/48/'2===Φd H ，查[1]P120，兼作支撑的螺母5.3~5.2=φ，不能满足要求。
一、目的：1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计方法；2、初步学会综合、运用所学过的知识，解决实际问题，培养独立工作能力;3、熟悉有关设计资料，学会查手册。
二、题目及方案：设计一个螺旋千斤顶，要求满足以下原始数据：装订位置(4)验算螺杆的稳定性稳定条件：F cr /F > 3.5〜5 其中临界载荷嘉=空,岸1)2千斤顶一端固定，一端自由，则卩=2 ,5 | g4E =2.06 x10 MPa，\ = ------64H由|=hi+H‘+^2 ；h i=(1.8~2)d i，取中间值1.9，人=1.94 = 1.9汉29 = 55.1mm，取整得 h1 = 56mmH可由螺母的设计计算得出。
则可算出螺杆长度：H 丨=0 +H + 旦=56+220+H/2=301mm,22 5 4则有F c^L-=3.14^2.0^10^3-1^ 34=367.5KN, (田)264^(2 沢301)2所以F C^=367^=7.067>5，满足要求。
F 523•螺母的设计计算(1)根据耐磨性定出螺母的高度HH > FPQhlp]梯形螺纹工作咼度h=0.5p=0.5X 6mm=3.0mm由《机械设计》表5-12得钢-青铜滑动螺旋副低速下的许用压力[p]=18 〜25MPa取[p]=20MPa,FcrF=7.067 > 5满足稳定性条件装订位置FP 52KN 乂6H >----------- = =0.050m=50.0mm取H=50mmnd2h[ p]兀汉33汉3.0 汉20M旋合圈数u二H/P=50/6=8.33<10满足条件。
校核© = H/d2=50/33=1.52.在1.2〜2.5之间，满足条件。
(2)校核螺纹牙的剪切强度剪切强度1 = ―F—兰k】，弯曲强度CT b = 3Fh2兰匕]n Dbu K Db u螺母大径D=37mm螺纹牙根厚度b=0.634p=0.634X 6mm=3.804mm取b=4mm螺纹工作咼度h=0.5P=0.5X6mm3.0mm ,则剪切强度：T - F= --------------------------- =13.43MPa<[叮=30〜40MPa冗Dbu 3.14 江37 汉4 汇8.33弯曲强度：3Fh ^52^ 3.0 仆r】% —2 = 2一 30.22MPa <[ % ]=40 〜Pb u 3.14 汉37 汉4 汉8.3360MPa螺纹牙满足强度要求。
机械设计大作业二-设计螺旋起重器（千斤顶）机械设计大作业报告二：设计螺旋起重器（千斤顶）一、设计题目：螺旋起重器（千斤顶）的设计二、设计背景与目的在工程领域，起重器是必不可少的设备之一，用于进行物体的提升、降落和搬运。
螺旋起重器作为一种常见的起重器，具有结构简单、操作方便、稳定性好等优点。
本次设计的目的是设计一款结构合理、性能稳定的螺旋起重器（千斤顶），以满足实际工程应用的需求。
三、设计要求与参数1.设计要求（1）最大起重量：1000kg（2）最大起重高度：100mm（3）螺旋直径：16mm（4）螺旋长度：根据实际需要确定（5）设备应具有足够的强度和稳定性，能够承受较大的载荷和冲击。
2.设计参数（1）材料选择：优质碳素结构钢（如Q235）（2）驱动方式：手动操作（3）传动方式：螺旋传动（4）结构形式：采用紧凑型设计，便于携带和使用。
四、设计步骤与方案1.确定总体方案根据设计要求和参数，确定螺旋起重器的总体方案。
主要包括传动方式、结构形式、操作方式等。
考虑到手动操作的特点，设计时应注重设备的便携性和易用性。
2.结构设计根据总体方案，进行结构设计。
主要包括螺旋部分的长度、直径和材质选择，以及支撑部分的材料和结构形式等。
在设计过程中，应考虑到设备的强度、刚度和稳定性要求。
3.传动系统设计根据总体方案和结构设计，进行传动系统的设计。
主要包括传动轴的直径、长度和材质选择，以及齿轮或蜗轮蜗杆等传动元件的选择和设计。
在设计过程中，应考虑到传动效率、平稳性和使用寿命等因素。
4.操作系统设计根据总体方案和结构设计，进行操作系统的设计。
主要包括操作手柄的形状、长度和材质选择，以及操作机构的运动方式和结构设计等。
在设计过程中，应考虑到操作简便、省力和安全等因素。
5.校核与分析对所设计的螺旋起重器进行校核与分析，主要包括强度校核、刚度校核和稳定性分析等。
确保设备能够满足实际工程应用的要求，具有较高的安全性和可靠性。
6.图纸绘制与说明根据所设计的螺旋起重器，绘制相关图纸，包括总装图、部件图和零件图等。
机械设计教程大作业——螺旋千斤顶设计一、要求条件根据最大起升重量选择材料和螺纹尺寸，要求满足耐磨性条件、强度条件、稳定性条件和自锁条件。
确定全部结构形式和尺寸，绘制装配图和螺母零件图。
设计计算部分包括螺旋传动的材料选择，螺纹牙型的选择，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 ）。
根据学号尾数为3，对应的最大起升重量为F max =50kN ，最大升距为h max =300mm 。
二、设计及计算1、 螺杆的设计及计算1.1、螺杆螺纹类型选择螺纹根据牙形，分为普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。
其中，本题选择梯形螺纹，右旋单线，截面为等腰梯形，牙型角α=30º，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，基本牙型按照GB/T5796.2-2005规定。
1.2、选材由于螺旋千斤顶受力较大，转速较低且为传力螺旋，由教材P98表2-38，选择45或50钢正火。
本设计采用45钢。
1.3、确定螺杆直径由耐磨性及设计公式d 2≥[]p h F πφP依国家规定，∅=1.2~2.5，考虑到螺母为整体结构，取∅=1.2。
又由于梯形螺纹，h =0.5P 。
由于为重载低速场合，螺母取ZCuAl10Fe3材料，则螺杆螺母为钢-青铜材料，[p]=18~25Mpa 。
由于∅<2.5，提高20%，故[p ]=21.6~30Mpa ，则取[p]=28Mpa ，取f=0.09。
代入数据，如下计算得到d 2≥[]p h F πφP = 0.8][p F φ=0.8√500001.2×22×106=34.82mm 。
查询GB/T5796.2-2005，取d 2=36.5mm ，d=40mm ，P=7mm ，D 4=41mm ，d 3=32mm （即以下计算中的d 1），D 1=33mm 。
机械设计课程作业任务书题目：螺旋千斤顶起重量Q=22.5KN起重高度H=150mm手柄操作力P=200N作业任务：1、设计计算说明书一份2、设计装配图一张（1：1）班级：学号：姓名：完成日期：2015年11月1日指导教师：评分：目录Ⅰ设计任务书 (1)Ⅱ计算内容和设计步骤 (2)一、螺杆和螺母的设计计算 (2)二、螺杆强度和稳定性计算 (4)三、螺母的强度计算 (5)四、托杯设计 (7)五、底座设计 (8)六、手柄设计螺旋 (9)七、千斤顶效率 (11)Ⅲ设计小结 (11)Ⅳ参考资料 (12)| 设计任务书1.题目设计一螺旋千斤顶，数据如下： 最大起重量 kN Q 5.22= 最大升程 mm H 150= 手柄操作力 mm P 200= 螺旋千斤顶的结构形式如图：2.内容在规定时间内，完成螺旋千斤顶的设计计算说明书和装配图各一份。
3.要求（1）装配图装配图的内容大致包括：一组视图；必要的尺寸；技术要求和编号、标题栏、明细表。
按1：1的比例画出装配图。
装配图中只需标注：性能尺寸；装配尺寸，包括配合尺寸、装配位置尺寸和装配连接尺寸；安装尺寸；外形尺寸和极限位置尺寸。
注意：装配图上没有必要标注出各组成部分的全部尺寸。
（2）说明书说明书的内容有：封面、目录、设计任务书、计算内容及设计步骤、设计小结和参考资料等。
（3）其它本次大作业提倡采用计算机辅助设计，通过编程进行设计计算或参数化绘图，有关梯形螺旋千机顶优化设计计算的程序框图可参见附2。
|| 计算内容及步骤 装 订 线 （内容） （计算及说明） （结果） 1.材料、螺纹的选择 2.滑动螺旋副的耐磨性计算和自锁行校核一、螺杆和螺母的设计计算 1.1材料选择 螺杆材料：选45钢。
螺母材料：选用铸造铝青铜。
1.2螺纹类型选择 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。
1.3确定螺杆直径 按耐磨性条件确定中径2d 对于梯形螺纹，其设计公式为：(1)按国家标准取相应的公称直径d 螺母高度'H 螺纹的工作圈数u 及螺距p （2）自锁性校核 d 2≥[]p Q ψ8.0 mm 对于整体式螺母，=ψ 1.2～2.5; 钢对青铜，在人力驱动条件下，螺旋副许用压强宜取=][p 15～25MPa; 此处取 5.1=ψ,许用压力MPa P 20= 带入设计公式，得： mm d 1.92201.51025.58.032=⨯⨯≥ 按国家标准GB/T 5796.2-2005选择公称直径和螺距为： m m P m m d d m m d d m m d D 552.25.5 5.522.52832==-==-=== 1.4螺母的计算 螺母高度： mm d H 8.2535.255.12'=⨯==ψ 螺纹工作圈数： ；，取865.758.253'====u P H u 螺纹牙工作高度： 2.5mm 50.5=0.5P =h =⨯ 1.5自锁验算 自锁验算条件是v ρλ≤；钢对青铜时v f =0.08~0.09，取v f =0.08。
姓名专业年级班级设计完成日期年月日指导教师一、题目：螺旋千斤顶二、机构简图三、工作量1、总装配图一张；2、计算说明书一份。
（注：将任务书置于计算说明书首页）四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书螺旋千斤顶设计指导书一、设计目的1、熟悉螺旋千斤顶的工作原理和设计与计算的方法；2、运用所学的知识解决设计中所遇到的具体实际问题，培养学生独立工作能力，以及初步学会综合运用所学知识解决材料的选择、强度和刚度计算、制造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、螺旋千斤顶的设计螺旋千斤顶装配图如图1所示，其主要零件有螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。
扳动手柄可使螺杆在固定螺母中旋转，从而将托杯上的重物举起或放落。
托杯手柄螺母螺杆底座图1设计时，某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，有些尺寸则是根据经验关系或制造工艺决定的。
附属零件多靠经验和手册决定，必要时才进行强度计算。
设计的原始数据是：最大起重量F（kN）和最大起升高度H（mm）。
螺旋千斤顶的设计步骤如下：1、螺杆的设计与计算1）螺纹牙型螺纹的牙型有矩形、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～H11/h11。
螺纹的径向间隙很小，在强度计算时不予考虑。
2）材料 螺杆的材料常用Q255、35、45钢等3）螺纹直径 螺杆工作时，同时受压力和转矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺栓连接的计算公式求出螺纹内径，即][3.141σπFd ⨯≥式中][σ为螺杆许用压应力，可查阅教材或手册。
对于矩形螺纹，先根据经验公式求得螺距P 的近似值41dP ＝，然后参照梯形螺纹标准确定P 值。
螺纹牙高度2Ph ＝，故螺杆直径P d d +=1，d 圆整为整数后，取P d d －=1。
对于非矩形螺纹，直径d 与螺距P 应按标准选取。
4）自锁验算 理论上自锁条件为'ρψ≤，式中ψ为螺纹中径处升角；'ρ为当量摩擦角。
机械设计课程作业设计说明书题目：螺旋传动设计班级：学号：姓名：目录1、设计题目 (2)2、螺纹、螺杆、螺母设计 (2)3、耐磨性计算 (2)4、自锁性校核 (3)5、螺杆强度校核 (3)6、螺母螺纹牙强度校核 (3)7、螺杆的稳定性校核 (4)8、螺母外径及凸缘设计 (5)9、手柄设计 (5)10、底座设计 (6)11、其余各部分尺寸及参数（符号见参考书） (6)12、螺旋千斤顶的效率 (6)13、参考资料 (6)1、设计题目螺旋千斤顶已知条件：起重量Q=37.5KN ，最大起重高度H=200mm ，手柄操作力P=200N 。
2、螺纹、螺杆、螺母设计本千斤顶设计采用单头左旋梯形螺纹传动，单头螺纹相比多头螺纹具有较好的自锁性能，且便于加工，左旋符合操作习惯。
由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45号钢，调质处理。
查参考文献得σs=355MPa, σb =600MPa ，S=4，［P ］=20MPa 。
剖分式螺母不适用于此，所以选用整体式螺母。
由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3。
查参考文献得［τ］=35MPa ，b δ［］=50MPa 。
托杯和底座均采用HT250材料。
3、耐磨性计算查参考文献得[p]=18~25MPa ，取[p]=20MPa 。
按耐磨性条件选择螺纹中径，选用梯形螺纹。
由参考文献查得5.2~2.1=ψ，取 ψ=2.0。
由耐磨性条件公式：2d ≥ 式中 2d ——螺杆中径，mm; Q ——螺旋的轴向力，37.5KN ；ψ——引入系数，ψ=2.0 ;[p]——材料的许用压力，20MPa;代入数值后有224.5d mm ≥。
查参考文献，优先选用第一系列，取公称直径d=28mm ，螺距P=8mm ，中径d2=25.5mm ，小径d1=22.5mm ，内螺纹大径D4=28.5mm 。
螺母高度H '=ψd 2=51mm ，螺母的螺纹工作圈数u='H P=6.4≤10.螺纹牙的工作高度h=0.5P=4mm4、自锁性校核 4.73cos v farctgλψβ≤== 为保证自锁，取λ=2.5其中，由相关手册查得 0.08,15f β==5、螺杆强度校核千斤顶螺杆危险截面受轴向力F 和扭转力矩T 的作用，根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为：][)16(3)4(311221σππσ≤+=d T d F式中 1d —— 螺杆螺纹的小径22.5mm ；[]σ——螺杆材料的许用应力(MPa);F ——螺杆所受的轴向载荷(N)；T 1—— 螺杆所受转矩，对起重螺旋取T=T 1 将f =0.09代入数据计算得到：由21()2v d T Q tg λψ=⋅⋅+得1T =122561N ·mm ，代入公式2311221)16(3)4(d T d F ππσ+=得σ=87.7MPa ，显然符合条件。
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 FPd φπ≥对于梯形螺纹，h=0.5P ，则][8.02p Fd 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 。
螺旋起重器设计一、 螺旋起重器〔千斤顶〕简介螺旋起重器是一种简单的起重装置，用手鞭策手柄即可升起重物。
它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄或扳手等零件所组成。
二、 螺旋起重器〔千斤顶〕布局与功能螺旋起重器布局示意图如右图所示。
零件1为托杯，当千斤顶承受重载时，由1直接托住重物。
螺母5与螺杆7组成螺旋副，同时，螺母5又与底座8固定联接，当动弹手柄4时，托杯便会随着螺杆而上下移动，从而将重物托起。
紧定螺钉6主要是为了提高了联接可靠性。
三、 设计标题问题设计起重量F = 50 000 Ｎ，最大起重高度Ｈ=150 mm 的螺旋起重器〔千斤顶〕。
四、 标题问题解答螺杆、螺母材料螺杆采用45钢调质，抗拉强度σb =600Mpa ， σs =355Mpa 。
由于速度较低，螺母材料用铝青铜ZCuAll0Fe3。
2. 耐磨性计算按耐磨性性条件设计螺纹中径d 2，对于梯形螺纹，8.02≥d ][ψp F 螺杆选用45钢，螺母用铝青铜ZCuAll0Fe3，由参考文献[3]表 5.8 查得[]p =18~25MPa ，从表5.8注释中可以查得，人力驱动可提高约20%，则[]p =21.6 ~30MPa ，取[]p =25MPa 。
由参考文献[3]查得，对于整体式螺母系数ψ=1.2~1.5，取ψ=2。
则代入数据，得8.02≥d ][ ψp F ⨯=8.0√50 0002×25 =25.3 mm 式中：F ──螺杆所受轴向载荷， N ；2d ──螺纹中径，mm ；[ p ]─—螺旋副材料的许用压力，MPa 。
查参考文献[4]表 11.5 取公称直径d =32 mm,螺距P =3 mm,中径2d mm, 小径d 3〔d 1〕=28. 5 mm,内螺纹大径D 4 mm 。
3. 螺杆强度校核螺杆危险截面的强度条件为：σe =√(4F πd12)2+3(16T1πd13)2 ≤ [σe ]式中：F ──螺杆所受轴向载荷，F =50 000 N ；d 3〔d 1〕──螺纹小径，mm d 3〔d 1〕=28. 5 mm ；T 1──螺纹副摩擦力矩，T 1=F tan (φ+ρ’ )2d 2, ψ为螺纹升角，ψ=arctan npπ2d =arctan 1×3π×30.5=42°；[σe ]——螺杆材料的许用应力， MPa查参考文献[1]表 5.10 .得钢对青铜的当量摩擦因数 f ’~,取f ’= 0.09，螺纹副当量摩擦角ρ’ = arctan f ’ = = °。
螺旋千斤顶主要零件：螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。
设计的原始数据：最大起重F=60KN 、最大升起高度H=230mm 。
螺旋千斤顶的设计步骤如下：
1.螺杆的设计与计算：
（1）螺纹的牙型
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。
（2）螺杆的材料 选用Q255——《现代工程材料成型与机械制造基础》 孙康宁 P80
（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
σ
s
=255MPa ，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 。
——《材料力学》 王世斌 亢一澜 P19、P28
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）自锁验算
在考虑众多因素后，实际应满足的自锁条件为： 1-'≤ρψ
原始数据 F=60KN H=230mm
配合选H8/h8
螺杆的材料选Q255
螺杆直径取30.5mm
（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。
3.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=——《材料力学》 王世斌 亢一澜 P117、
248
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 5
10⨯,满足条件，装置稳定。
4.托杯的设计与计算
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。
螺母的高度56.25mm
螺杆在最大高度处稳定
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
5.手柄设计与计算
（1）材料 选用Q235 （2）手柄长度p L 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 。
托杯尺寸如图
手柄长度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 25.8mm ，取p d =26mm 。
（4）结构
手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端应加上挡环（如图），并用螺钉或铆钉固定。
6.底座设计
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。
图中：
[]26
p
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 =95mm 。
7.千斤顶的效率 由公式()
21M 2P
F M +⋅=
πη
带入数据得36.0=η。
手柄直径p d 26mm
底座尺寸如图
千斤顶效率36.0=η。
