机械设计螺旋千斤顶设计

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。

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，而且是小截面，故选用45#钢，调质处理。

查参考文献[2]得σs=355MPa,查机械设计表 5.9得5~3][sσσ=,取[σ]=110MPa; σb =600MPa 。

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，查表5.9得螺母材料的许用切应力MPa 40~30][=τ,取][τ=35MPa ；许用弯曲应力[σb ]=40~60MPa, 取[σb ]=50MPa 。

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：][2p Hh d p F A F Ps ≤⋅⋅⋅⋅==π 对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为：2d ≥式中 2d ——螺纹中径，mm;F ——螺旋的轴向载荷，N ； H ——螺母旋合高度，mm;ψ ——引入系数，ψ=H/2d ;[p]——材料的许用压强，MPa;查机械设计表 5.8，得[p]=18~25MPa ，取[p]=20MPa ，对于整体式螺母，5.2~2.1=ψ，取ψ=2.0，那么有mm MPaKNd 3.2520*0.2408.02=≥。

查参考文献[4]表H.5,试取公称直径d=32mm,螺距p=6mm,中径d 2=29mm,小径d 1=25mm,内螺纹大径D 4=33mm 。

那么螺母高度mm d H 5829*0.22==⋅=ψ，螺纹圈数7.9658===p H z ，α=2β=30°。

3.2 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 1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T 1。

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 对于梯形螺纹该式可化为1d式中 1d ——螺杆螺纹的小径(mm)； []σ——螺杆材料的许用应力(MPa);F —— 螺杆所受的轴向载荷(N)；T 1——螺杆所受转矩(N ·mm),2)'tan(21d F T ρψ+=。

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：[]σπF2.5d 1≥查式中螺杆的屈服极限σs=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d1≥0.02764m ，取d 1=30mm 。

根据经验公式4p d1=，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 d1-==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22cr l EIF 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=()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。

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d1），D1=33mm。

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=360MPa查机械设计表得 [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；查表得螺母材料的许用切应力为[τ] =35 MPa 许用弯曲应力为=50 MPa[σ]b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：2[]Fp Ps p d hHπ=≤ 梯形螺纹，h=,则2d ≥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=,h=,[p]=20MPa;2d ≥=查机械设计课程设计 表由GB/得：取 d=34mm ，2d =31mm,1d =27mm,P=6mm;螺母高度H 1=ψd 2=*31mm= 螺纹圈数z= H 1/ P=6=圈 230αβ︒==4.螺杆强度校核梯形螺纹校核条件：1d ≥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 ；1d ≥= 校核通过；5.螺纹牙强度校核'[]***F d b zττπ=< '23[]b b Fh d zb σσπ== 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==,h==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;;4010.0[] =35 MPa *35mm*3.9mm*9.3KN MPa ττπ==< 23*40*3mm 23.1[]b=50 MPa *35*9.3*3.9mm b KN MPa σσπ==<（）所以螺纹牙强度满足要求。

螺旋千斤顶的设计千斤顶一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄等零件所组成。

螺杆在固定螺母中旋转，旋转，并上下升降，并上下升降，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。

把托杯上的重物举起或放落。

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=30（kN kN）和最大提升高度）和最大提升高度H=170（mm mm）。

）。

计 算 及 说 明 结 果1、螺杆的设计与计算1.11.1、螺杆螺纹类型的选择、螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形、螺纹有矩形、梯形与锯齿形，梯形与锯齿形，梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。

常用的是梯形螺纹。

常用的是梯形螺纹。

梯形螺纹牙型梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30&ordm;=30&ordm;，梯形螺纹的内外螺纹以锥面，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/T5796.1GB/T5796.1——2005的规定。

根据螺旋千斤顶要较强的自锁性选择自锁性较好的梯形螺纹。

01.21.2、螺杆材料的选取、螺杆材料的选取螺杆材料常用Q235Q235、、Q275Q275、、40钢、钢、4545钢、钢、5555钢等。

螺杆承受重载，可初选螺杆的材料为45钢。

最后根据强度条件来验证确定最终材料。

1.31.3、确定螺杆基本尺寸、确定螺杆基本尺寸（1）螺杆公称直径d ：估计螺杆公称直径为30mm 左右，根据手册表3-7可知螺距p螺母为整体式、磨损后间隙不能调整可得φ根据为梯形螺纹h=0.5p由螺纹副材料为钢对青铜，滑动速度为低速，根据表6.5根据公式（根据公式（6.206.206.20）d2≥ =25.24mm，再根据手册的表）d2≥ =25.24mm，再根据手册的表3-7取标准公称直径d ，并检验螺距p 满足条件。

再根据手册的表3-8查的：（2）螺杆中径d2=d-2.5（3）螺杆小径d1=d-5.5 根据经验公式可知（4）手柄孔径d k 由手柄直径d p决定，决定，d d k ≥d p +0.5mm（5）螺纹退刀槽d4的直径比螺杆小径d1小约0.2~0.5mm（6）退刀槽宽度取1.5p（7）螺杆上支撑手柄的大径D13=1.8d（8）螺杆上支撑手柄的大径高度取1.5d（9）螺杆下端挡圈直径D=d+D=d+（（6~106~10））mm 再由设计手册的表5-3取标准件（1010）下端挡圈厚度）下端挡圈厚度H 由表5-3取标准件5mm（1111）螺杆下端与挡圈靠螺钉固定，螺钉孔直径为）螺杆下端与挡圈靠螺钉固定，螺钉孔直径为0.25d（1212）螺杆总长度为）螺杆总长度为H1+H1+H &cent; （1313）螺杆上所有倒角根据手册表）螺杆上所有倒角根据手册表1-28可知（1414）螺杆上超过支撑手柄大径的高度可取比托杯下端厚度厚）螺杆上超过支撑手柄大径的高度可取比托杯下端厚度厚3~4mm1.41.4、自锁验算、自锁验算（1）根据表6.76.7，螺纹副材料为钢对青铜（定期润滑）可知螺，螺纹副材料为钢对青铜（定期润滑）可知螺纹副的当量摩擦系数m v（2）根据当量摩擦角定义可知r v =arctan m v（3）根据自锁条件y ≤r v ，且螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°，可得中径升角1.51.5、螺杆强度计算、螺杆强度计算（1）根据公式）根据公式（2）由手册表2-7知螺杆材料45钢的屈服强度δs（3）由表6.6可知螺杆许用应力可知螺杆许用应力[[δ]=δs /4（4）根据第四强度理论参考公式（6.236.23））可知螺杆受的应力δ= ,满足强度δ<[δ]。

螺旋千斤顶作业任务书姓名 专业 机械设计制造 年级 班级设计完成日期 2012 年 11 月 25 日 指导教师一、题目：螺旋千斤顶二、机构简图图1三、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1、选题及设计方案-----------------------------------------------------------------32、设计目的-----------------------------------------------------------------------------33、螺旋千斤顶计算说明书-----------------------------------------------------43.1螺杆的设计与计算----------------------------------------------------------43.2螺母的设计与计算----------------------------------------------------------63.3螺杆稳定性验算--------------------------------------------------------------83.4托杯的设计与计算----------------------------------------------------------83.5手柄设计与计算--------------------------------------------------------------93.6底座设计与计算-------------------------------------------------------------113.7千斤顶的效率----------------------------------------------------------------124、参考资料-----------------------------------------------------------------------------12选题及设计方案设计目的1、熟悉螺旋千斤顶的的工作原理与设计计算方法；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；螺旋千斤顶计算说明书根据手柄直径p d 确定， ≈p k d d 柄的设计与计算）。

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。