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 1901.3.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。
第 2 章螺杆的设计与计算2.1.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，它的基本牙形按GB/T5796.1—86的规定。
2.2.选取螺杆材料螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。
此题选45钢。
2.3.确定螺杆直径按耐磨性条件确定螺杆中径d2。
求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距p 及其它尺寸。
d2≥[]p h Fpπφ根据国家规定φ=1.2~2.5，取φ=1.4（梯形螺纹）；h=0.5p；查教材表，[p]取23Mpa故，d2≥[]p h Fpπφ= []pFpπφ5.0=6310234.114.35.01040⨯⨯⨯⨯⨯m查机械设计手册，d取36mm，则p=6mm，d1=d-7=29mmd4=d1-(0.2~0.5)=29-0.3=28.7mmd2=d-3=33mm2.4.自锁验算自锁条件是λ≤φv，式中：λ为螺纹中径处升角；φv为当量摩擦角（当量摩擦角φv=tg-1f v，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1°即φv－λ≥l°。
查表，f v取0.09λ=arctan(n p /π d2)=arctan（1⨯6/3.14⨯33）=3.31°φv=arctan0.09=5.14°故，λ=3.31°<φv-1°2.5. 结构如下图: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 （dp=25mm ，dk 取26）。
为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。
退刀槽的直径d 4应比螺杆小径d 1约小0.2~0.5mm （d1为29mm ）。
退刀槽的宽度可取为1.5t 。
为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d 1的圆柱体。
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。
（紧定螺钉用M5的，公称长度l =16）其中：1.5t=10.5mmD 13=(1.7~1.9)d=1.8×36=64.8mm （取65）(1.4~1.6)d=1.5d=54mm2l=H+H′=190+60=250mm0.25d=9mm2.6. 螺杆强度计算对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。
强度计算方法参阅教材公式(6.23)， 2312212.04⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫⎝⎛d T d F π≤[σ]其中扭矩=40×103tan(3.31°+5.14°) ×310233-⨯=98.05N ·m式中：λ为螺纹中径处升角，φv 为当量摩擦角。
查手册，45钢，s σ=355MPa2)tan(2d F T ⋅+=φνλ[σ]=4~3sσ=4sσ=4355 查手册表3-8，d 1=d-7=29mm 故，()()233223310292.005.98102914.310404⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯-- =63.87≤[σ]=88.8MPa2.7. 稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。
F cr / F ≥ 2.5 ~ 4螺杆的临界载荷F cr 与柔度λs 有关，λs =μ l /i ，μ为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，l 为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l ＝H +5t+(1.4~1.6)d ，i 为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A=πd 12/4，则41d A I i ==(I 为螺杆危险截面的轴惯性矩) 当螺杆的柔度λs ＜40时，可以不必进行稳定性校核。
计算时应注意正确确定。
计算柔度 （1）计算螺杆危险截面的轴惯性矩I 和i I=6441d π=()64102914.343-⨯⨯=3.47×10-8m 4 41d A I i ===410293-⨯=7.25×10-3m （2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度ll ＝H +5p+(1.4~1.6)d=190+5×6+1.5×36=274mm(3) 计算柔度查教材，β取2(一端固定，一端自由)查手册表1-6，E 取200GPaλs =μ l /i =331025.7102742--⨯⨯⨯=75.59>40 稳定性计算（1）计算临界载荷F crF cr =()()23892221027421047.31020014.3--⨯⨯⨯⨯⨯⨯=l EI βπ227.86×103N (2) 稳定性计算3310401086.227⨯⨯=F F cr 5.70≥ 2.5 ~ 4第 3 章 螺母设计与计算3.1. 选取螺母材料螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造，其内孔浇注青铜或巴氏合金。
本题选青铜3.2. 确定螺母高度H '及螺纹工作圈数u螺母高度H '=φd 2，螺纹工作圈数t u H '=，考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数u ' = u+1.5(u '应圆整)。
考虑到螺纹圈数u 越多，载荷分布越不均，故u 不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d 。
螺母高度由下式计算：H '= u 't求螺母高度H 'H ' =φd 2=1.4×33×10-3mm螺纹工作圈数up u H '==3-1063-10331.4⨯⨯⨯ u ' = u+1.5=7.7+1.5u '应圆整, u '取10螺母实际高度H 'H '= u 't=10×6=60mm3.3. 校核螺纹牙强度一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。
螺母的其它尺寸见图1―3。
必要时还应对螺母外径D 3进行强度验算。
螺纹牙的剪切强度和弯曲强度计算螺纹牙的剪切强度和弯曲强度条件分别为：[]τπ≤z dt F 1；[]b zdt Fh σπ≤213 查表，t 1=0.634p （梯形螺纹），h=0.5p[]τ取30-40Mpa, []b σ取40-60Mpa故，z dt F 1π=pzd F 634.0π =10106634.0103614.31040333⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-- =9.31MPa ＜30-40Mpaz dt Fh 213π=()zp d p F 2634.05.03π⨯ =()10106634.0103614.31065.010*******-3⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=22.1Mpa<40-60Mpa 合格3.4. 安装要求螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用78r H 或78n H 等配合。
为了安装简便，需在螺母下端（图1―3）和底座孔上端（图1―7）做出倒角。
为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图1―1），紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为6～12mm 。
螺母的相关尺寸计算 （H 应取24mm ，a=8mm ） 查手册D=d+1=37mm （D 应取24mm ，由D11同步确定）内螺纹小径D 1=d-6=30mm （D1=D-7=17）D3= (1.6~1.8)D=1.7×37=62.9mm（D3应取23mm，参照D11）取整D3=63mmD4= (1.3~1.4)D3=1.3×63=82mm（D4应取1.35*23=31.05mm，取31.5）H′=60mma=H′/3=60/3=20mm（外加一个挡环，防止螺母松弛。
R=50mm,r=6mm，的沉头孔！沉头螺钉为GB/T 65 M5*16）第 4 章 托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见图1―4。
为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。
为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。
当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。
因此在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。
4)D D (211212-=πF p ≤[p ] （式1-1） 式中：[p ]——许用压强，应取托杯与螺杆材料[p ]的小者。
D 10=(2.4~2.5)d=2.45⨯36=88.2mm （取88mm ）D 11=(0.6~0.7）d=0.65⨯36=23.4mm （D11取24）（δ取10mm ）D 13=(1.7~1.9)d=1.8⨯36=64.8mm （取65mm ）D 12=D13-(2~4) =62mm（（1.5~1.8）d=1.6*36=57.6，取57mm ）故 4)D D (211212-=πF p ≤[p ] ([p ]>23Mpa) = 4)0234.0063.0(14.31040223-⨯ =14.90MPa<[p ]合格第 5 章 手柄设计与计算5.1. 手柄的材料常用Q235和Q215。