螺旋起重器（千斤顶）设计说明书
目 录
一、设计题目-----------------------------------------------------------------------------------------------------2 二、螺母、螺杆选材
-----------------------------------------------------------------------------------------------------2 三、螺杆、螺母设计计算 3.1 耐磨性计算
--------------------------------------------------------------------------------------------------2 3.2 螺杆强度校核
-------------------------------------------------------------------------------------------------3 3.3 螺纹牙强度校核
------------------------------------------------------------------------------------------------3 3.4 螺纹副自锁条件校核
-----------------------------------------------------------------------------------------------4 3.5 螺杆稳定性校核
-----------------------------------------------------------------------------------------------4 四、螺母外径及凸缘设计
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五、手柄设计-------------------------------------------------------------------------------------------------5 六、底座设计------------------------------------------------------------------------------------------------6 七、其余各部分尺寸及参数
------------------------------------------------------------------------------------------------7 八、参考资料
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一、 设计题目
螺旋起重器（千斤顶）
已知条件：起重量FQ=50KN，最大起重高度H=150mm。
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螺旋起重器（千斤顶）设计说明书
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
?s得[?]?,取[σ]=110MPa; σb=600MPa。
3~5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[?]?30~40MPa,取[?]=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：
Ps?FF?p??[p] A??d2?h?H对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为： d2?0.8式中 d2——螺纹中径，mm;
F——螺旋的轴向载荷，N； H——螺母旋合高度，mm;
F ?[p]? ——引入系数，?=H/d2;
[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，
??1.2~2.5，取?=2.0，那么有d2?0.850KN查参考文献[4]?28.3mm。
2.0*20MPa表H.5,试取公称直径d=36mm,螺距p=6mm,中径d2=33mm,小径d1=29mm,内螺纹大径D4=38mm。那么螺母高度H???d2?2.0*33?66mm，螺纹圈数
z?H66??11，α=2β=30°。 p63.2 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T1的作用，这里的扭转力矩是
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螺纹副的摩擦转矩T1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为
??(4F?d12)?3(216T1?d13)?[?]
对于梯形螺纹该式可化为 d1?4*1.25F ?[?]式中 d1——螺杆螺纹的小径(mm)；
[?]——螺杆材料的许用应力(MPa); F—— 螺杆所受的轴向载荷(N)；
d2。 2???') T1——螺杆所受转矩(N·mm),T1?Ftan(4*1.25*50KN?26.90mm
?*110MPa代入数据，d1?而选择d1=29mm,满足螺杆强度要求。 3.3 螺纹牙强度校核
因为螺母材料强度低于螺杆 ，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：
??F?[?] z?D4b式中 F——轴向载荷(N)；
D4——螺母螺纹大径(mm); Z——螺纹旋合圈数；
b——螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p。
代入数据计算
50000?10.24MPa?[?]
9.3*?*33*0.65*6即螺母满足剪切强度要求。
螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为：
?? ?b?3Fl?[?b]
z?D4b2式中 l——弯曲力臂，l? 其它参数同上。 代入数据计算
D4?d233?29??2mm； 223
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?b?3*50000*2?15.02MPa?[?b] 211*?*38*(0.65*6)即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。 3.4 螺纹副自锁条件校核
由螺纹副自锁条件：
f'n ???',?'?arcta
式中 ?——螺纹螺旋升角（°），??arctannp ?d2?'——当量摩擦角(°);
n——螺纹线数，n=1;
p——螺纹导程(mm);
d2——螺纹中径(mm);
f'——当量摩擦系数,查机械设计表5.10，得f'=0.06~0.10,取
f'=0.08;
代入数据 ??arctan1*6?3.31? ?*33 ?'?arctan0.08?4.57?
因为?≤?'，所以满足螺纹副自锁条件要求。 3.5 螺杆的稳定性校核
千斤顶的最大上升高度H=200mm.则螺杆的最大工作长度
L?200?H螺母2?h1?l退刀槽
式中 H螺母——螺母高度(mm)，H螺母=58mm;
h1符号参见参考文献[1]图3.1；
l退刀槽——螺杆与手柄座相接处额尺寸，查手册知，l退刀槽=10.5mm。
假设手柄直径为d1=26mm,由尺寸经验公式h1=(1.8~2)d1=46.8~54mm取
h1=50mm,则
L=200+33+50+10.5=293.5mm
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则螺杆的柔度 ???Li?4?L d1式中 ?——长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，则可取
?=2；
d1——螺纹小径，d1=25mm。 i——螺杆危险截面的惯性半径(mm),i?截面的面积(mm2)。
代入数据计算
4*2*293.5?80.97?90
29对于45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为：
dI?1,其中A为危险A4 ??340?d1 Fc??121248.4N 24(1?0.00013?)那么，由压杆稳定条件
Fc121248.4??3.03?2.5 F400002故螺杆满足稳定性要求。
四、 螺母外径及凸缘设计
根据经验公式，螺母外径D2≈1.5d=1.5×36=54mm;
螺母凸缘外径D3≈1.4D2=1.4×54=75.6mm;
螺母凸缘厚b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3)×66=13.2~19.8mm，取
b=15mm。
五、 手柄设计
加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩T1和托杯支撑面间的摩擦力矩T2。设加在手柄上的力F1=250N，手柄长度为L1，则有F1 L1 = T1 + T2。对于T1和T2，有
T1?Ftan(???')d229?50000*tan(3.77?5.14)*?113661.6N·mm 22fF[D?(2~4)]3?(D1?2)3 T2??3[D?(2~4)]2?(D1?2)2公式中的符号见参考书[1]图3.2和图3.3。
根据经验公式， D?(1.6～1.8)d?57.6～64.8mm,取D=60mm;
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