螺旋千斤顶设计分析说明书
机械设计课程
《螺旋千斤顶》设计说明书专业
学生姓名
学号
年月日
二、机构简图
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
一、目的 (1)
二、题目与设计方案 (1)
三、装配简图 (1)
四、计算及说明 (1)
五、参考文献 (11)
一、目的
1.熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计计算方法；
2.学会运用所学过的知识，解决实际设计中遇到的问题，培养独立工作
能力，初步学会综运用所学知识解决材料选择、强度和刚度计算、制造与装配工艺等问题；
3.熟悉有关设计资料，学会查阅手册何用国家标准。
二、题目与设计方案
题目：螺旋千斤顶
四、计算及说明
计 算 及 说 明
结 果 1、螺杆的设计与计算 1)螺纹牙型
螺纹牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形，千斤顶常用矩形螺纹。为了获得必要的精度又便于加工，矩形螺纹常靠内径对中，其配合可选为H8/h8。由于螺纹在径向的间隙很小，在强度校核时不予考虑。 2)材料
螺杆的材料选用45钢，热处理采用调制处理T235。轴颈处可局部淬硬C42。 3)螺纹直径
螺杆工作时，同时承受压力和扭矩的作用，所以根据紧螺栓链接强度计算公式，有 式中[]σ为螺杆许用应力。
由参考文献得螺杆许用应力[]3~5
s σ
σ=，屈服强度极限
355MPa s σ=
故355[]88.75MPa 4σ==，3
164 1.3551032.0276mm 88.7510
d π???≥=?? 矩形螺纹 配合H8
/h8 材料45钢 热处理 C42 螺距P=8mm 螺杆直径40d mm =
中径
236d mm =
小径
132d mm =
满足自锁条件
图1
托手
螺螺
底
根据经验公式求得螺距132.02768.0069mm 44
d P =
== 根据梯形螺纹最大实体牙型尺寸(GB/T —2005)
选择8mm P =，所以螺纹牙高度4mm 2
p
h ==，螺杆直径
1(32.038)mm 40.03mm d d P =+=+=
取40mm d =，故小径132d mm =，中径236d mm = 4)自锁检验
考虑到环境温度湿度等不稳定因素，为自锁可靠，取自
锁条件'1ψρ≤-
其中ψ为螺纹中径升角，'ρ为当量摩擦角。 螺纹中径处升角28arctan
arctan 4.046136nP mm
d mm
ψππ===? 由文献公式知
'arctan cos μ
ρβ
=，查表得0.12μ=，又由矩形螺纹知0β=
所以'arctan
arctan 0.12 6.8428cos μ
ρβ
=== 由4.0461 6.84281<-得'1ψρ≤-，即满足自锁条件。
5)结构
螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄，因此需要加大直径，其结构见图2。 图2 手柄孔径k d 根据手柄直径p d 确定，0.530.5k p d d mm ≈+=。 为了便于切制螺纹，螺杆上应有退刀槽，退刀槽的直径应比1d 小约~，取退刀槽直径10.331.7t d d mm mm =-=。退刀
槽的宽度取为1.5812mm mm ?=。
为了便于螺杆旋入螺母，螺杆端部应有倒角或制出稍小于1d 的圆柱形凸台。
手柄孔径 退刀槽 直径
31.7mm
宽度12mm
[]V σσ≤满
足强度条件 螺纹牙强度满足条件 螺母材料： 铸铁 螺纹圈数
螺母高
圆柱面配
合 H8/r7
满足稳定性要求 托杯材料Q235 手柄材料Q235 初步取 实际手柄长
'400w L mm =套管长
800mm 手柄直径
挡圈38M
千斤顶效
其中(1.6~1.8)D d =，取 1.7 1.74068D d mm mm ==?=；
D D )4.1~3.1(1=，取1 1.5 1.568102D D mm mm ==?=；
'722433
H mm a mm =
==。
图3
4）螺母与底座的配合
螺母压入底座上的孔内，圆柱面配合采用H8/r7。为了安装简便，应在螺母下端和底座孔上端加工出倒角。
为了防止螺母转动，还应安置紧定螺钉，根据开槽锥端紧定螺钉(GB/T 71—1985)，选取10M 。 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 故有
对于承载机械常用安全系数法校核压杆稳定性。等截面
中心压杆稳定条件：c c P
S S F
=≥
式中c P 为螺杆的临界载荷，c S 为规定的稳定安全系数。 由于螺杆为非等截面杆，现根据螺杆危险截面将其简化为以螺纹小径为参考尺寸的等截面圆柱杆，则其压杆柔度： 螺杆一端固定，一端自由，根据表16-4取2μ=。故计算得
4
23167932mm mm
λ=??
= 根据文献[3]表11-查得碳钢弹性模量范围196~206GPa 取200E GPa =。根据文献[1]优质碳钢的1λ在100左右，取比例极限200p MPa σ≈粗略计算：
120099.35200p
E
GPa
MPa
λπ
πσ==?
=。
所以可认为179λλ=<
根据参考文献[2]（10-28）螺杆临界载荷
所以207.5 3.855c P kN S F kN
=
== 根据参考文献[2]起重螺旋的稳定安全系数范围2.5~4，因而
螺杆满足稳定性要求。 4、托杯的设计与计算
托杯用来承托重物，用碳钢模锻制成，材料取为Q235。
其结构尺寸见图4。
图4
其中20.50.54020D d mm mm ==?=； 3 2.5 2.540100D d mm mm ==?=。
为了使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯上表
千斤顶最小高度
min 1' 1.5 1.5 1.75459h H H P d d mm =++++=
w L 不应超过千斤顶的最小高度，需要在手柄上另加套
管，套管长度取为800mm ，则实际手柄长'400w L mm =。
图5
3）手柄直径p d
把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定直径p d ，其强度条件为：
b p
p d KL ][1.03σ≤ 则，3
0.1[]p p b
KL d σ≥
式中，b ][σ为材料的许用弯曲应力，对于Q235的手柄，b ][σ＝120MPa 。 所以3
3
250 1.05220.0280.1[]0.1120p p b
KL N m
d m MPa
σ?≥
=
=?
取30p d mm =
4）手柄结构
手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端应加上挡环，并用螺钉或铆钉固定，其结构见图
6。
图6
根据螺钉紧固轴端挡圈(GB/T 891—1986)，取38
M的挡圈，用616
M?的螺钉固定。
6、底座设计
底座常用铸铁（HT100或HT150），铸件的壁厚δ取10mm。为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此，可按1：5
的锥度设计，如图7所示。
五、参考文献
[1]陈东祥主编机械制图及CAD基础机械工业出版社
[2]张策主编机械原理与机械设计（第二版）机械工业出版社
[3]王世斌亢一澜主编材料力学高等教育出版社