浙江工业大学
机械设计
螺旋千斤顶设计说明书
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目录
1.设计要求 (1)
2.螺杆设计与计算 (1)
2.1螺杆材料的选择 (1)
2.2螺杆螺纹类型的选择 (1)
2.3确定螺杆直径 (1)
2.4自锁验算 (2)
2.5螺杆强度计算 (2)
2.6稳定性计算 (3)
2.7螺杆结构 (4)
2.8轴端挡圈 (5)
3.螺母设计与计算 (5)
3.1螺母材料的选择 (5)
3.2确定螺母实际高度及螺纹实际工作圈数 (5)
3.3校核螺纹牙强度 (5)
3.4螺母凸缘根部弯曲强度计算 (6)
3.5螺母与底座孔配合 (7)
4.托杯设计与计算 (7)
5.手柄设计与计算 (8)
5.1手柄材料 (8)
5.2手柄长度 (8)
5.3手柄直径 (9)
6.底座设计与计算 (9)
设计内容计算及说明结果
1.设计要求
2.螺杆的设计与计算2.1 螺杆材料的选择
2.2螺杆螺纹类型的选择
2.3确定螺杆直径
最大起重量F=33 kN
最大起重高度S=180 mm
由于千斤顶的的最大载荷F=33kN,低速运行，按表
5-11【1】螺杆材料选45钢，并采用调质处理。
按表5-1【1】，选梯形螺纹，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；
工艺性好，牙根强度高，对中性好，所以选择梯形螺纹。
千斤顶要求能自锁，因此采用单线螺纹。
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。
螺纹工作面上的耐磨性条件为
[]p
≤
=
=
hH
πd
FP
hu
πd
F
p
2
2
F(N):作用于螺杆的轴向力
2
d(mm):螺纹中径
h(mm):螺纹工作高度 P(mm):螺纹的螺距
H(mm):螺母的高度 [p](MPa):材料许用压强
令ϕ=H /d2，且螺纹工作圈数：u=H/P，
[p]
πh
FP
d
2ϕ
≥
对梯形螺纹，h=0.5P；
螺杆材料为
45钢
单线梯形螺纹
牙型角α=30º
2.7螺杆结构
()()N
l
EI
8.
149884
255
2
8.
19174
10
06
.2
2
5
2
2
2
=
⨯
⨯
⨯
⨯
=
=
π
μ
π
c r
F
5.4
33000
8.
149884
=
=
=
F
F
s cr
sc
0.5
~
5.3:
，对于传力螺旋
螺杆稳定性安全系数
s
S
所以满足稳定性条件。
螺杆上端用于支承托杯并在其中插装手柄，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
+4mm。
由后面的计算可知手柄的直径d
p
=25mm，所以
d
k
=25+4=29mm
()58m m
57.6
32
1.8
d
7.1
13
≈
=
⨯
=
=～1.9
D
()()][
7.
16
29
58
33000
4
4
2
2
2
2
13
p
MPa
d
D
F
p
k
<
=
-
⨯
⨯
=
-
=
π
π
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。
d
4
=d
1
-0.4=24.6mm
退刀槽的宽度可取为1.5P=9mm
螺杆满足稳定
性条件
d
k
=29mm
d
4
=24.6mm
②弯曲强度
3.4螺母凸缘根部弯曲强度计算
螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为：
[]
b
u
D
Fl
σ
π
τ≤
=
2
b
6
2
2
29
33
2
2=
-
=
-
=
D
D
l
弯曲力臂
()MPa
b
9.
41
6
6
65
.0
33
2
33000
6
2
=
⨯
⨯
⨯
⨯
⨯
⨯
=
π
σ
螺母满足弯曲强度要求。
螺母凸缘根部弯曲强度计算式：
[]
b
b a
D
D
D
F
a
D
D
D
F
W
M
σ
π
π
σ≤
-
=
-
=
=
2
5
5
6
2
5
5
6)
(
5.1
6
)
(
4
1
D5=(1.6～1.8)D，D6=（1.3～1.4）D5，a=H/3
D=33mm，取D5=1.7D=56mm，D6=1.3D5 =73mm
代入数据计算：
()
]
[
a
2.
33
3
36
56
56
73
33000
5.1
b
2
σ
π
σ<
=
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
⨯
⨯
-
⨯
⨯
=MP
b
螺母凸缘根部弯曲强度满足要求。
强度要求
螺母满足弯曲
强度要求
3.5螺母与底座孔配合
4.托杯的设计
螺母压入底座上的孔内，属于过盈配合，为了安装简
便，需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。
为了更可靠地
防止螺母转动，还应装置紧定螺钉，紧定螺钉直径常根据
举重量选取，一般为6～12mm。
紧定螺钉选：M6×20（GB/T71-1985）
托杯材料选HT200。
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，另一方面还需验算接触面
间的压强。
[p]为许用压强，取托杯和螺杆材料[p]中较小的一个，取
[p]=22MPa
mm
D
D
mm
54
4
58
4
19
2.
19
32
0.6
=
0.7)d
~
(0.6
=
D
13
12
11
=
-
=
-
=
≈
=
⨯
代入数据计算：
托杯材料为
HT200
()[]
22
1211
4
F
p p
D D
π
=≤
-
()()
mm
D mm D F D mm H D D D D mm a H mm S H P 1708.1661055.2330004][41054095655241236200201802814922
8
91
78571==+⨯⨯=+≥=++=+
=+==-=-'=+=+=，
～10～πσπ
][p σ为底座下枕垫物的许用挤压应力，对于木材][p σ为2～2.5MPa ，在此取][p σ=2.5MPa
mm
D mm D mm D mm H 170105652009871====
参考文献：
【1】濮良贵，《机械设计》第九版，高等教育出版社
【2】孙毅，《图学原理与工程制图教程》，清华大学出版社【3】陈秀宁，《机械设计课程设计》第四版，浙江大学出版社。