螺旋千斤顶设计计算说明书

千斤顶设计说明起重力Q=20 KN,行程S=200mm 。

1. 螺杆，螺纹类型的选择千斤顶采用梯形螺纹螺旋传动，牙形角30°。

(书本P121: 螺旋传动主要采用梯形螺纹)螺杆采用45号钢。

（书本P121: 一般常用材料螺杆为45，50号钢） 螺母材料采用青铜ZcuSn10P1。

（重载低速）2. 螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d 2。

根据国家规定ψ=1.2～2.5，此处取ψ=1.5。

梯形螺纹ϕ=0.5；查教材表5-2，[p ]取22Mpa []mm 65.191022.515.014.31020632=⨯⨯⨯⨯⨯=≥p Qd πϕψ 查表GB/T 5796.3-1986 等效ISO2904-1977d=36mm, P=6 mm, 2d =33mm, 1d =29mm 3.自锁验算λ=arc tan 2S d π= arc tan .3314.36⨯=3.31° υρ= arc tan v f = arc tan γcos f = arc tan ︒15cos 1.0=5.91° 自锁条件是λ≤ρv ，式中：λ为螺纹中径处升角；ρv 为当量摩擦角（当量摩擦角ρv =arctan μv ，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°。

∴λ＜υρ-1，自锁性可以保证3.螺杆强度校核c σ==+223τσ≤[]σ其中T=Q ·tan(λ+ υρ)·22d （书本P112公式5-4) 代入数据计算得：T=20×tan(3.31°+5.91°)×16.5=53.56 N ·m查手册GB/T 699-1999得，45号钢的s σ=355 Map,安全系数为3～5，此处取4，则 []σ===43554sσ88.75Map 把1d =29 mm ，Q=20 KN 带入上式中，得：c σ =30.30MPa ≤[]σ∴螺杆强度满足要求4.确定螺母高度H 及螺纹工作圈数z螺母高度z =ψd 2，螺纹工作圈数pH =z ，考虑到螺纹圈数z 越多，载荷分布越不均，故z 不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d 。

机械设计课程大作业螺旋千斤顶设计计算说明书目录1设计任务书 (3)2任务分析 (4)3螺旋传动设计 (4)3.1螺杆的设计与计算 (4)3.1.1螺杆材料 (4)3.1.2螺杆螺纹类型 (4)3.1.3螺杆的直径 (4)3.1.4校核自锁条件 (5)3.1.5螺杆的结构 (5)3.1.6螺杆强度校核 (6)3.1.7螺杆稳定性校核 (6)3.2螺母的设计与计算 (7)3.2.1螺母材料 (7)3.2.2螺母高度及旋合圈数 (7)3.2.3校核螺母螺纹牙强度 (7)3.2.4螺母结构 (7)4支撑部件设计 (8)4.1托杯的设计与计算 (8)4.1.1托杯材料 (8)4.1.2托杯结构 (8)4.1.3托杯强度校核 (9)4.2底座设计 (10)4.2.1底座材料 (10)4.2.2底座结构 (10)5其他部件设计 (11)5.1手柄设计 (11)5.1.1手柄材料 (11)5.1.2手柄长度 (11)5.1.3手柄直径 (12)6总结 (12)7参考文献 (13)附录1螺旋千斤顶总装配图................................................. 图纸1 附录2螺母零件工作图..................................................... 图纸2 附录3螺杆零件工作图..................................................... 图纸3 附录4托杯零件工作图..................................................... 图纸41设计任务书设计任务名称：螺旋千斤顶设计设计参数：最大起重量F：30kN最大起升高度H：110mm螺旋千斤顶示意图工作量：总装配图一张；螺母、螺杆、托杯零件工作图各一张。

计算说明书一份。

2任务分析螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，它主要是用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。

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。

题目：螺旋千斤顶学院：专业：班级：设计者：学号：指导老师：完成日期：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 (7)六、计算机截图 (7)七、计算机辅助程序 (8)八、结构图 (9)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)最大起重高度H’=210 mm手柄施加力Fp=200N四．设计进行步骤及注意事项：五、参考文献[1] 濮良贵纪名刚：机械设计高等教育出版社。

[2] 吴宗泽罗圣国：机械设计课程设计手册高等教育出版社[3] 龚溎义等机械设计课程设计图册高等教育出版社六、计算机截图七、计算机辅助程序#include<stdio.h>#include<math.h>#define PI acos(-1)void main(){doublea[17][5]={{15.5,20,20.5,18,4},{16.5,22,22.5,19.5,5},{18.5,24,24.5,21.5,5}, {20.5,26,26.5,23.5,5},{22.5,28,28.5,25.5,5},{23,30,31,27,6},{25,32,33,29,6 },{27,34,35,31,6},{29,36,37,33,6},{30,38,39,34.5,7},{34,42,43,38.5,7},{36, 44,45,40.5,7},{37,46,47,42,8},{39,48,49,44,8},{41,50,51,46,8},{43,52,53,48 ,}};double d1,d,d3,d2,p,f,h1,fp,t,g,h,u,k,lp,n,m,dp,x,w,l,z;double fc;int i=0;scanf("%lf%lf%lf",&f,&h1,&fp);d1=1.25*sqrt(f/101.4);loop:if(d1>a[i][0]){i++;goto loop;}d1=a[i][0];d=a[i][1];d3=a[i][2];d2=a[i][3];p=a[i][4];t=atan(p/(PI*d2));g=atan(0.0924);while(t>g){i++;goto loop;}h=2*f/(PI*d2*20);u=h/p;k=h/d2;n=d3-2;m=d3-p+2;lp=(0.5*f*d2*tan(t+g)+0.043*f*(pow(n,3)-pow(m,3))/(pow(n,2)-pow(m,2)))/200 ;x=fp*lp/15;dp=exp(log(x)/3);w=PI*pow(d1,4)/64;l=(1.5*dp+h1+0.5*h)*2;fc=9.87*206000*w/pow(l,2);z=fc/f;if(z<3.5){i++;goto loop;}printf("d1=%lf,d=%lf,d3=%lf,d2=%lf,p=%lf,t=%lf,g=%lf,h=%lf,u=%lf,z=%lf,k=% lf,dp=%lf\n",d1,d,d3,d2,p,t,g,h,u,z,k,dp);}八、结构图旋转螺杆起重式千斤顶结构图用推力滚动轴承结构。

21螺杆的设计与计算给定数据 Q=20KN （轴向力） ，H=200mm （起重高度）,P=200N(手柄操作力） 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。

1.2选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。

选45钢。

1.3确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d 2。

求出d 2后，按标准选取相应公称直径d 、螺距p 及其它尺寸。

d 2≥][/8.0P Q ψ 根据国家规定ψ=1.2~2.5，取ψ=2.0（梯形螺纹）；h=0.5p ；，[p ]取20Mpa故，d 2≥ ][/8.0P Q ψ≈17.9mm 查机械设计手册，基本尺寸优选第一尺寸系列，考虑到螺杆的稳定性，公称直径d 取28mm 。

则螺距p=5mm ， 外螺纹小径d 1=22.5mm ，中经d2=25.5mm 螺母高度H '=ψd2=51mm,螺母的螺纹工作圈数μ=H '/p ≈101.4自锁验算自锁条件是λ≤ψv 。

式中：λ为螺纹中径处升角；ψv 为当量摩擦角（=arctan ，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，fV 取0.09。

λ =arctan(n p / π d 2)=arctan （1⨯5/3.14⨯25.5）=3.57选梯形螺纹 45钢Q-轴向力[P]-材料许用压力 Mpah-螺纹牙的工作高度 P-螺距取d=28mm d 1=22.5mmd2=25.5mmp=5mmH '=51mmμ=10fV=arctan=arctan=5.32故， =3.5<5.32；满足自锁条件。

1.5结构如下图:自锁条件合格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34上端应设有退刀槽。

退刀槽的直径d 4应比螺杆小径 d 1约小0.20.5mm 。

螺旋千斤顶设计说明书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=50KN 、最大起升高度H=210mm 。

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45钢（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≥式中螺杆的屈服极限σs =353MPa ，由于45钢是塑性材料，取安全因数n=4，得许用压应力[]σ=88.25MPa ，取整数[]σ=88MPa 。

将上述数据带入得螺杆的直径为d 1≥0.03067m ，取d 1=31mm 。

根据经验公式P=d 1/4，取P=8mm 。

参考梯形螺纹标准，螺纹牙型高2P h ＝，得h=4mm 。

故螺杆直径d=d 1+P=31mm+8mm=39mm,d 1=d-P=(39-8)mm=31mm 。

（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式中ψ为螺纹中径处升角；'ρ为当量摩擦角；由tan ψ=np/(πd 2) 其中n=1，p=8mm ，d 2=2×d 1+ℎ2 =(2x31+8)/2=35mm得tan ψ=0.07276, ψ=4.162°当量摩擦角ρ′=tan −1μcos α2 ，在有润滑油情况下μ=0.1， 30=α， ∴ρ′=tan −1μcos α2=tan −10.1cos 15°=5.91°所以，4.162°<5.91°—1°=4.91°验证结束，达到自锁条件。

（5）结构手柄孔径d k 根据手柄直径d p 决定，d k ≈d p +0.5mm根据后面手柄部分的计算得到d p =23mm ，所以d k =23.5mm 。