第一篇：螺旋千斤頂產品設計書

課程產品設計任務書

項 目 名 稱： 螺旋千斤頂

小 組 成 員：胡天陽*** 李雪峰*** 耿杰*** 專 業 班 級： 13機械（4）指 導 教 師： 楊清艷

目錄

第一章緒論..............................................................錯誤！未定義書簽。第二章市場分析及調查............................................................................2 第三章模擬仿真概述................................................................................3 3.1模擬仿真的概念............................................................................3 3.2模擬仿真在機械教學中的影響....................................................4 第四章螺旋千斤頂具體零件設計............................................................7 4.1 SolidWorks模擬仿真基本概述.................................................7 4.2螺旋千斤頂的組成.......................................................................8 第五章 螺旋千斤頂的三維模型............................................................10

5.1 螺旋千斤頂零件圖......................................................................10

5.2 螺旋千斤頂的裝配圖..................................................................13 第六章設計小結......................................................................................15 參考文獻...................................................................................................16

第一章 緒論

SolidWorks有全面的零件實體建模功能，變量化的草圖輪廓繪制，驅動參數改變特征的大小和位臵，豐富的數據轉換接口使SolidWorks可以將幾乎所有的機械CAD 軟件集成到現在的設計環境中來，在SolidWorks的模擬功能中，不僅可以做機構的運動分析，模擬機構的運行過程，還可同時將運動過程進行演示，但是這種演示只能在SolidWorks中進行觀看，但在新版本的SolidWorks中，結合使用模擬功能和運用插件Animator制作動畫，可以真實地反映機構的運動過程，并把這個運動過程制成avi格式的動畫文件，用于諸多播放器中隨時、隨地地進行演示。

SoildWorks為實現用戶可以更加快捷方便的使用模擬仿真功能，從而進行幾次開發，SolidWorks 的開發通常是利用SolidWorks 公司提供的功能齊全的API 函數庫，使用Visual C ++ 或者Visual Basic 語言設計完成的。這樣的工作對于軟件開發企業來說比較簡單，而一旦二次開發軟件交付用戶使用，理解和修改代碼的工作對于用戶來說將變得十分困難。下面的討論就是基于用戶只具有基本的計算機操作能力，沒有軟件開發能力的前提之下，如何繞開代碼修改，仍能夠對二次開發軟件進行補充和升級的四種方法，以滿足企業創新和發展的需要。

第二章 市場分析及調查

又稱機械千斤頂，是由人力通過螺旋副傳動，螺桿或螺母套筒作為頂舉件。普通螺旋千斤頂靠螺紋自鎖作用支持重物，構造簡單，但傳動效率低，返程慢。自降螺旋千斤頂的螺紋無自鎖作用，裝有制動器。放松制動器，重物即可自行快速下降，縮短返程時間，但這種千斤頂構造較復雜。螺旋千斤頂能長期支持重物，最大起重量已達100噸，應用較廣。下部裝上水平螺桿后，還能使重物作小距離橫移。機械千斤頂是手動起重工具種類之一，其結構緊湊，合理的利用搖桿的擺動，使小齒輪轉動，經一對圓錐齒輪合運轉，帶動螺桿旋轉，推動升降套筒，從而重物上升或下降。

目前市場上多用螺旋千斤頂，其可以節約成本，使用簡單方便，應用范圍廣。螺旋千斤頂的建模較為簡單，因此選用螺旋千斤頂作為本次課程設計的課題。

第三章 模擬仿真概述

3.1模擬仿真的概念

模擬仿真就是用模型（物理模型或數學模型）來模仿實際系統，代替實際系統來進行實驗和研究。事實上，習慣定義的模擬仿真，即用模型來模仿實際系統進行實驗和研究，從來就是產品開發中的常用技術手段。計算機運動仿真作為計算機仿真技術的一個重要分支，可以歸入虛擬現實技術VR(Virtual Reality)的范疇，它匯集了計算機圖形學、多媒體技術、實時計算技術、人機接口技術等多項關鍵技術。作為一門新興的高技術，己經成為工程技術領域計算機應用的重要方向。

3.2模擬仿真在機械教學中的影響

傳統的機械類課程休系一般采用二維設計平臺進行教學，所存在的主要問題如下:

（1）傳統的二維設計僅僅用于設計工程圖，無法滿足后續CAE/CAM/PDM等課程的信息需求。

（2）以二維設計為主線展開教學，耗時過大，又不便于掌握和理解。

（3）課程體系松散，沒有考慮課程之間的相互關系，無法形成產品從設計到制造整個生命周期的信息鏈條。

（4）傳授的知識陳舊，無法體系現代制造技術的特點，因而也無法滿足用人單位的需要。

（5）設計、制圖、修改工作大，使學生無法把主要經歷放在創新設計上。因而也不利于學生綜合創新能力的培養。

工程制圖教學改革:在工程制圖課程教學中，大幅度增加三維設計的內容，改變傳統設計以二維-三維-二維的傳統教學模式，運用Solidworks系統進行二維實體設計技術，采用新的三維-二維-三維的教學新模式。

機械基礎課程教學改革：把Solidworks引入到這些課程的教學中可以極大地提高學牛的學習效率和學習的積極性，也為應用型、創新型人才培養奠定了素質基礎。Solidworks軟件不僅可以進行機械產品設計、還可以進行裝配、運動學和動力學分析。

課程設計教學改革:引入Solidworks后，學生的學習積極性提高了，最后設計的作品還可以進行裝配體的爆炸動畫以及裝配動畫，設計的效果很快就可以進行評價，一個成功的設計使學生的學習很有成就感，進一步加強了付專業的認識。

數控技術教學改革:Solidworks軟件也充分體現了現代制造工程的特點。它 提供了無縫集成的CAMWorks擂件數控加工環境，該環境提供數控車、數控銑、數控線切割、加工中心的編程等內容，基本可以滿足現代數控加工技術的需求。

畢業設計中的應用:畢業設汁是大學生最后的一個集中性學習和實踐環節。該環節中我們大量地引人了Solidworks軟件的應用。比如，注塑模具設計的整個過程都可以在Solidwork環境下進行。設計流程圖為：產品模型—模具分模—注塑分析—模具裝配—模具加工。

綜合創新能力的培養:在技術進步的大背景下，產品的制造和加工工藝越來越精細，產品的成品品質越來越精致、優良。表現在產品的性能特征方面是產品的功能日益強大化，產品的形態特征上表現為品種的多樣化，在操作、控制上越來越簡單方便化。

第四章 螺旋千斤頂具體零件設計

4.1 SolidWorks模擬仿真基本概述

SolidWorks是世界上第一款完全基于Windows的3D CAD軟件 ,自1995年問世以來 ,以其優異的三維設計功能 ,操作簡單等一系列的優點 ,極大地提高了設計效率 ,在與同類軟件的激烈競爭中已經確立了它的市場地位 ,已經成為三維機械設計軟件的標準。利用SolidWorks不僅可以生成二維工程圖，而且可以生成三維零件，用戶可以利用這些三維零件來建立二維工程圖及三維裝配體。SolidWorks采用雙向關聯尺寸驅動機制，設計者可以指定尺寸和各實體間的幾何關系，改變尺寸會改變零件的尺寸與形狀，并保留設計意圖。

Solidworks用戶界面非常人性化,便于操作。在Solidworks的標準菜單中包含了各種用于創建零件特征和基準特征的命令。其中基礎實體特征主要有拉伸凸臺基體、旋轉凸臺Π基體等。在基礎實體特征上可添加圓角、倒角、肋、抽殼、拔模及異型孔、線性陣列、圓角陣列、鏡像等放臵特征,這些特征的創建對于實體造型的完整性非常重要。在處理復雜的幾何形狀時還需要其他高級特征選項,包括掃描、放樣凸臺Π基體及參考幾何體中基準軸、基準面這些定位特征等。通過以上特征造型技術在Solidwork中能設計出需要的實體特征。

4.2螺旋千斤頂的組成

我們根據螺旋千斤頂的實物進行了一系列的測繪，然后根據其實際尺寸，進行了三維立體建模，使用了SolidWorks軟件。

該圖是螺旋千斤頂的三維建模的裝配圖

螺旋千斤頂由底座，頂墊，鉸杠，螺釘，螺套，螺旋桿組成。

該圖是我們測繪的螺旋千斤頂實物圖

第五章 螺旋千斤頂的三維模型

5.1 螺旋千斤頂零件圖

頂墊

底座

鉸杠

螺釘

螺套

螺旋桿

以上就是該螺旋千斤頂的部件構成，該圖全都是由SolidWorks作圖繪制而成。

5.2 螺旋千斤頂的裝配圖

螺旋千斤頂裝配圖

該圖即為螺旋千斤頂裝配圖，結構較為簡單，我們在此基礎上，進行了實物運動仿真。

螺旋千斤頂的裝配過程：

（1）單擊標準工具欄中的“新建”工具，單擊（裝配體），新建一個裝配體文件。

（2）單擊（插入零部件），瀏覽要打開的文件，點擊確定）。

（3）插入千斤頂的主干零件—螺旋桿，然后插入頂墊，用移動零件，單擊（配合），在配合列表中選擇“同心軸”，“配合選擇”中選擇螺旋桿和頂墊的大小相等的圓周，單擊（確定）。

（4）再插入螺套，用移動零件，單擊（配合），在配合列表中“”選擇“同心軸”，”配合選擇”中選擇螺旋桿和螺套的大小相等的圓周，點擊高級配合，在菜單中選擇齒輪，讓螺旋桿和螺套的螺紋進行嚙合，單擊（確定）。

（5）再插入底座，用移動零件，單擊（配合），在配合列表中選擇“同心軸”和“重合”，“配合選擇”中選擇螺套和底座的大小相等的圓周和上表面，單擊（確定）。

（6）最后插入絞杠，用移動零件，單擊（配合），在配合列表中選擇“重合”，“配合選擇”中選擇螺旋桿和絞杠，使螺旋桿上的圓的圓心和絞杠的軸線相重合，單擊（確定）。

（7）生成裝配列表。

（8）配合完畢，生成千斤頂的裝配體。

第六章 設計小結

在整個產品設計階段，通過對SolidWorks軟件知識的學習，我了解到了Solidworks的基本原理和具體運用方法。并且能夠運用SolidWorks軟件對各種零件進行三維實體建模，掌握了利用插件對裝配體進行動畫演示。在本文中我利用SolidWorks軟件對千斤頂進行了三維造型設計，并利用軟件完成了對千斤頂的三維實體設計和動畫演示制作，但還有很多不理解的地方需要更加努力學習。

另外在本次設計中，我們培養了團隊精神，團隊分工明確，任務分配合理，共同學習共同進步。

參考文獻

[1]李曉燕，錢煒，仲梁維，Solidworks在畢業設計中的應用[J]，上海電力學院學報，2002 [2]繆朝東，Solidworks在機械制圖教學中的應用研究，重慶工業高等專科學校學報[J]，2004 [3]安愛琴，宋長源，王宏強，聶永芳，基于Solidworks的液壓泵工作原理動態仿真[J]，煤礦機械，2007 [4]褚蓮娣，基于Solidworks的3D家居產品造型設計[J]，機械管理開發，2008 [5]蔣亮，黃維菊，肖澤儀，丁文武，鄒慶，基于Solidworks的常規型抽油機三維動態仿真[J]，機械制造與研究，2008 [6]張書田，袁立軍，仝國偉，基于Solidworks2007的減速器虛擬裝配與運動仿真[J]，河北神風重型機械有限公司，2008 [7]余澤通，楊彬彬，宋長源，基于Solidworks的齒輪泵工作原理動態仿真研究[J]，河南科技學院報，2008 [8]祝永健，基于Solidworks的機械制圖教學改進與應用[J]，文教資料，2008 [9]沈嶸楓，林宇洪，基于Solidworks的螺旋葉輪設計分析[J]，福建農林大學學報（自然科學報），2008 [10]衛江洪，基于Solidworks的連桿機構的運動分析與仿真[J]，機械工程與自動化，2008

第二篇：螺旋千斤頂設計指導書

螺旋千斤頂設計指導書

螺旋千斤頂的設計

千斤頂一般由底座1，螺桿

4、螺母

5、托杯10，手柄7等零件所組成（見圖1—1）。螺桿在固定螺母中旋轉，并上下升降，把托杯上的重物舉起或放落。

設計時某些零件的主要尺寸是通過理論計算確定的，其它結構尺寸則是根據經驗公式或制造工藝決定的，必要時才進行強度驗算。

設計的原始數據是；最大起重量Q（KN）和最大提升高度l（mm）。

螺旋千斤頂的設計步驟如下： 1.螺桿的設計與計算（1）螺桿螺紋類型的選擇

螺紋有矩（方）形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。

梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角α=300，梯形螺紋的內外螺紋以錐面貼緊不易松動；它的基本牙形按GB5796.1—86的規定。

（2）選取螺桿材料

螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。（3）確定螺桿直徑

按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標準選取相應公稱直徑d、螺距t及其它尺寸。

（4）自鎖驗算 自鎖條件是λ≤φv

式中：λ為螺紋中徑處升角；φv為摩擦角（非矩形螺紋應為當量摩擦角φv=tg-1fv，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比摩擦角小1°。即φv－λ≥l°

（5）結構（見圖1—2）

螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝手柄7，因此需要加大直徑。手柄孔徑dk的大小根據手柄直徑dp決定，dk≥dp十0.5mm。為了便于切制螺紋，螺紋上端應設有退刀槽。退刀槽的直徑d4應比螺桿小徑d1小，其值可查手冊按退刀槽規范確定。退刀槽的寬度可取為1.5t。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。為了防止工作時螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置鋼制擋圈，擋圈用螺釘固定在螺桿端部。

（6）螺桿強度計算

對受力較大的螺桿應根據第四強度理論校核螺桿的強度。強度計算方法參閱教材。

（7）穩定性計算

細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩，為此應按穩定性條件驗算螺桿的穩定性，計算時應注意正確確定螺桿長度系數μ。

當螺桿的柔度λs＜40時，可以不必進行穩定性校核。2.螺母設計與計算（1）選取螺母材料

螺母材料一般可選用青銅，對于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內孔澆注青銅或巴氏合金。

（2）確定螺母高度H及螺紋工作圈數u

H，考慮到螺紋圈數u越多，t載荷分布越不均，故u不宜大于10，否則應改選螺母材料或加大d。螺母高度H=φd2（H應圓整為整數）螺紋工作圈數u?（3）校核螺紋牙強度

一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。螺母的其它尺寸見圖1—3。必要時還應對螺母外徑D3進行強度驗算。

（4）螺母壓入底座上的孔內，圓柱接觸面問的配合常采用

H8H或8等配合。為了安r7n7裝簡便，需在螺母下端（圖1—3）和底座孔上端（圖1—7）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉動，還應裝置緊定螺釘（圖1—1），緊定螺釘直徑常根據舉重量選取，一般為6～12mm。

3.托杯的設計與計算

托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，其結構尺寸見圖1-4。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現相對滑動，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應裝有擋板。當螺桿轉動時，托杯和重物都不作相對轉動。因此在起重時，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度。

p?Q22?(D12?D11)4≤[p]

（或1-1）

式中：[p]——許用壓強，應取托杯與螺桿材料[p]的小者。4.手柄設計與計算（1）手柄材料 常用Q235和Q215（2）手柄長度Lp

板動手柄的力矩

F·Lp=T1+T2

則

T?T2

（式1-2）Lp?1F式中：F——加于手柄上一個工人的臂力，間歇工作時，約為150～250N，工作時間較長時為100～150N。

T1——螺旋副間的摩擦阻力矩

T2——托杯與軸端支承面的摩擦力矩

手柄計算長度Lp是螺桿中心到人手施力點的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實際長D13+（50～150）mm。手柄實際長度不2應超過千斤頂，使用時可在手柄上另加套管。度還應加上（3）手柄直徑dp

把手柄看成一個懸臂梁按彎曲強度確定其直徑dp，按彎曲強度條件，手柄彎曲應力

?FF·Lp0.1d3p≤[σ]F

（式1-3）

故

dp≥

Lp·F

（式1-4）

0.1[?]F式中：[σ]F——手柄材料許用彎曲應力，當手柄材料為Q215和Q235時，[σ]F=120Mpa（4）結構

手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應加上擋環（圖1-6），并用螺釘或鉚合固定。

5.底座設計

底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200）（圖1—7），鑄件的壁厚δ不應小于8～12mm，為了增加底座的穩定性，底部尺寸應大些，因此將其外形制成1∶10的斜度。

圖中

H1=l+（14～28）mm

D6=D3+（5～10）mm HD7=D6+1

5D8=4Q2 ?D3?[?]p式中：[σ]p——底座下枕墊物的許用擠壓應力。

第三篇：螺旋千斤頂設計說明書

螺旋千斤頂設計說明書

姓名：班級: 學號: 2012年11月3日

設計要求：

一、設計題目：設計一螺旋千斤頂，已知起重重量50kN，起重高度250mm。

畫3# 裝配圖一張，設計說明書一份。

二、結構原理、結構簡圖、組成、受力分析。

三、螺桿的設計計算

四、螺母的設計計算

五、底座的設計

六、手柄的設計計算

七、托杯的設計

圖1 結構原理圖

1.螺桿的設計與計算

1.1螺桿螺紋類型的選擇

選擇梯形螺紋，牙型角α=30?,梯形螺紋的內外螺紋以錐面貼緊不易松動；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的規定。選取螺桿材料為45鋼。確定螺桿直徑：

按耐磨性條件確定中徑d2對于梯形螺紋，其設計公式為：

d2?0.8F/?[p]

對于整體式螺母，為使受力分布均勻,螺紋工作圈數不宜過多，宜取??1.2～2.5;此處取

??1.5,許用壓力P?2Mpa從滑動螺旋傳動的許用壓強表中查得：人力驅動時，?P?可提高20%。故得

?P??20??1?2000??24Mpa

帶入設計公式，得

d2?24.5mm

按國家標準選擇公稱直徑和螺距為：

D?d?32mmd2?d?3?29mmP?6mm1.2自鎖驗算

自鎖驗算條件是???v d2?d?7?25mm

?v?arctan?f/cos???arctan0.08/cos15o ?4.73o???np/?d2???arctan?arvtan?6/29??

?3.77o???v

且螺紋中徑處升角滿足比當量摩擦角小1°，符合自鎖條件。

1.3結構設計

根據圖2進行螺母的結構設計

（1）螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝手柄7，因此需要加大直徑。手柄孔徑dk的大小根據手柄直徑dp決定，dk≥dp十0.5mm。

（2）為了便于切制螺紋，螺紋上端應設有退刀槽。退刀槽的直徑d4應比螺桿小徑d1約小0.2~0.5mm。退刀槽的寬度可取為1.5P，取d4?d1?0.5?28.5mm。（3）為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應有倒角或制成稍小于d1的圓柱體。

圖2 螺桿頂端

1.4螺桿強度計算

螺桿受力較大，應根據第四強度理論校核螺桿的強度

強度計算公式為：

?ca??2?3?2??F/A?2?3?T/W?????2

其中T為扭矩

T?Ftan??v????d2/2

查書上表5—8可得?s?360MPa

??????s/3?120MPa

已知F?50kN，又 T?Ftan??v????d2/2?108.35N?m2A?1/4?d2?490.625mm2

W??d13?3066.4mm3代入校核公式，得

?ca?118MPa

?ca????滿足強度要求。

1.5穩定性計算

細長螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩，為此應按穩定性條件驗算螺桿的穩定性。

Fcr/F?2.5~4

螺桿的臨界載荷Fcr與柔度?s有關 其中?s??l/i 取??2

l?H?5t?1.5d?(250?5*6?1.5?32)mm?328mmi?I/A?1/2d1?25/4mm?6.25mm其中I為螺桿危險截面的軸慣性矩。將以上數據代入柔度計算公式，得

?s?2?328?6.25?104.96?40

需進行穩定性校核。實際應力的計算公式為：

2Fcr??2EI/??l?

其中I?iA?i?12?d24?31400

E?210GPa 將上述數據代入公式得

Fcr?210309.4kN Fcr/F?2.5~4

螺桿滿足穩定性要求

2.螺母設計計算

2.1選取螺母材料為青銅

確定螺母高度H'及工作圈數u'

H'??d2?1.5?29?43.5mm

u'?H'/t?43.5?6?7.25mm

考慮退刀槽的影響，取實際工作圈數為

u'?u?1.5?7.25?1.5?8.75

?'應當圓整，又考慮到螺紋圈數u越多，載荷分布越不均，故u不宜大于10，故取

?'?9

H'?u'?t?9?6?54mm

圖3 螺母

2.2校核螺紋牙強度

螺母的其它尺寸見圖3，螺紋牙多發生剪切與彎曲破壞。由于螺母的材料強度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強度。

（1）剪切強度校核

已知D?d?32mm

D2?d2?29mm 剪切強度條件為：

??F≤[?] ?Db?b?0.65P?0.65?6mm?3.9mm [?]?30~40MPa，查書上表5—13得：梯形螺紋：則剪切強度為 ??50000?14.17MPa

??32?3.9?9??[?]

符合剪切強度條件。

（2）彎曲條件校核

彎曲強度條件為：

??3Fh?[?b]

?Db2?查書上表5—13得：[?b]?40~60MPa，h?0.5P?0.5?6mm?3mm 則彎曲強度為

??3?45?3=29.44Mpa ??32?3.92?9??[?b]

符合彎曲強度條件。

2.3配合：

（1）采用H8配合。r7（2）為了安裝簡便，需在螺母下端（圖1―3）和底座孔上端（圖1―7）做出倒角。（3）為了更可靠地防止螺母轉動，還應裝置緊定螺釘，查書上表5—2選擇緊定螺釘。

3.托環的設計與計算

3.1托杯材料的選擇

選擇托環材料為Q235鋼。

3.2結構設計

結構尺寸見圖4。

為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現相對滑動，應在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應裝有擋板。

3.3接觸面強度校核

查表得Q235鋼的許用壓強為?P??225MPa 為避免工作時過度磨損，接觸面間的壓強應滿足

P?F??P? 22?(D12?D11)4根據圖1-4，取相關尺寸為：

D11?0.6d?0.6?32mm?19.2mm

D10?2.5d?80mmD13?1.8d?58mmD12?D13?4mm?54mm

?P?50000?25.3MPa??P?

?(542?19.22)4接觸面壓強滿足要求，選材合理。

圖4 托杯頂端

4.手柄的設計計算

4.1手柄材料的選擇

選擇手柄材料為Q235鋼

4.2計算手柄長度Lp 扳動手柄的力矩：K?Lp?T1?T2，則

Lp?T1?T2 K取K?200N

???v)?又 T1?Ftan(d2?97.51N?m 2T2?(D12?D11)fF/4?(19.2?66)?0.083?45/4?88.39N?m?LP?

T1?T297.51?88.39?m?929.5mm K200手柄實際長度為：

Lp?929.5?58?100?1058.5mm 2由于手柄長度不超過千斤頂，因此取Lp?350mm，使用時在手柄上另加套筒。

4.3手柄直徑dp的確定

把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑Dp，強度條件為

?F?KLp0.1d3p?[?F]

得設計公式為

dp?3KLp0.1[?F]

已知[?F]?120MPa

?dp?3200?1058mm?26.03mm

0.1?120取dp?30mm

4.4結構

手柄插入螺桿上端的孔中，為防止手柄從孔中滑出，在手柄兩端面應加上擋環，并用螺釘固定，選擇開槽沉頭螺釘GB/T67 M8?16

5.底座設計

5.1選擇底座材料

選擇底座材料為HT200，其???p?2MPa

5.2結構設計

圖5 底座

H1?(H?20)mm?(250?20)mm?270mmD6?(D3?8)mm?(54?8)mm?62mmH1250?(62?)mm?112mm 554F4?50000D8??D72??1122mm?210mm????p2?D7?D6?取??10mm，則有

H'?a?(54?18)mm?36mm

參考文獻

【1】 吳宗澤，羅圣國；機械設計課程設計手冊；北京：高等教育出版社；2006.05 【2】 濮良貴；機械設計；北京：高等教育出版社；2012.02

第四篇：螺旋千斤頂課程設計

螺旋千斤頂

設計計算說明書

院

系

專業年級

設 計 者

指導教師

成績

2010年11月1日

-******12

設計任務書

設計題目：螺旋千斤頂

千斤頂結構簡圖：

設計條件：

1、最大起重量F = 40kN；

2、最大升距H =200mm；

3、低速。

設計工作量：

繪制出總裝配圖一張，標注有關尺寸，填寫標題欄及零件明細表； 編寫設計計算說明書一份。

表2-1 而作為傳動類螺紋的主要有矩形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。

梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角α=30o，梯形螺紋的內外螺紋以錐面貼緊不易松動。故本實驗選梯形螺紋，它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的規定。

三、零件尺寸的計算

3.1、螺桿

3.1.1、螺桿直徑及螺紋的計算

按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標準查表選取相應公稱直徑d、螺距p及其它尺寸。

螺桿直徑：

d2?對于矩形和梯形螺紋，h=0.5P,則：

FP

?h?[p]-56

i?Id1?A4

I為螺桿危險截面的軸慣性矩：I??d1464,mm4

當螺桿的柔度?s＜40時，可以不必進行穩定性校核。計算時應注意正確確定。

3.1.5、螺桿柔度

（1）計算螺桿危險截面的軸慣性矩I和i 3.14?27?10?3I==6464i?Id327?10=?4A4?3?d34??4=2.6?104mm4

=6.75mm（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度l l＝H+5p+(1.4~1.6)d

=200+5×6+1.5×34=281mm 查表得?=2.00（一端固定，一端自由），E=200GPa。將以上數據代入臨界載荷條件，得：

?2EI?2?200?109?2.6?10?83Fcr???162?10N 2?32(?l)(2?281?10)所以，Scr?Fcr162?4.6?Ss=4.0 =F403.2、螺母

3.2.1、螺母設計與計算

根據課本中的說明，螺紋的高度H??d2。上文中已經說明，?=1.4，d2=31mm，所以H=44mm。而螺紋工作圈數n=符合這一要求的。H?7.2，取8圈。需要說明的是，螺紋的工作圈數不宜超過10圈，8圈顯然是P3.2.2、螺母螺紋牙的強度計算

螺紋牙多發生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強度。

如圖所示，如果將一圈螺紋沿螺母的螺紋大徑D處展開，則可看作寬度為πD的懸臂梁。假設螺母每圈螺紋所承受的平均壓力為

F，并作用在以螺紋中u徑D2為直徑的圓周上，則螺紋牙危險截面a-a的剪切強度條件為

??F?[?] ?Dbu螺紋危險截面a-a的彎曲強度條件為

?? 6Fl?[?b] 2?Dbu40?103?11.95MPa 經計算，????35?10?3?0.634?6?10?3?86?40?103?1.5?10?3???26.9MPa ?3?32??35?10?(0.65?6?10)?8又經查表得[?]=35MPa，[?]=50MPa，對比可知均滿足強度要求。

3.2.3、安裝要求

螺母壓入底座上的孔內，圓柱接觸面問的配合常采用

H8H或8等配合。為了安裝簡便，r7n7需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉動，還應裝置緊定螺釘，緊定螺釘直徑常根據舉重量選取，一般為6～12mm。2.4.1 螺母的相關尺寸計算 查手冊D=d+1=35mm 內螺紋小徑D1=d-7=28mm D3=(1.6~1.8)D

=1.7×35=59.5mm D4=(1.3~1.4)D3 =1.3×59.5=77.35mm H=44mm

10底座結構及尺寸如圖.圖中

H1=H+（14～28）mm =200+20=220mm H-a=44-14.5=29.5mm D=d+1(查手冊)=34+1=35

D6=D3+（5～10）mm =61+6=67mm D7=D6+D8=

220H1=67+=121mm 554F2?D7 π[?]p4?40?10

3=?1112=194.0mm 3.14?2?取10mm，則S=?×（1.5~2）=20mm

式中：[?]p——底座下枕墊物的許用擠壓應力。對于木材，取[?]p=2~2.5MPa。

參考文獻：

[1]濮良貴、紀名剛.機械設計[M].北京:高等教育出版社,2006.[2]馬蘭.機械制圖[M]。北京：機械工業出版社，2007.[3] 孫恒.機械設計[M].北京:高等教育出版社,2006.

第五篇：螺旋千斤頂設計方案

螺旋千斤頂設計方案

班級 A05機械（2）姓名 金煊 學號 050101237 指導老師 章海

2007.11

目錄

一

千斤頂設計任務分析...............................................................................................................3

1.1 千斤頂載荷Q及起重高度L............................................................................................3 1.2 螺旋傳動的特點、結構及材料.....................................................錯誤！未定義書簽。1.3 千斤頂組成.......................................................................................................................3 二

千斤頂總體示意圖...................................................................................................................4 三

各部件參數設定及強度校核...................................................................................................5

3.1 螺母材料、尺寸的選定及校核.......................................................................................5

3.1.1 螺母材料及尺寸的基本參數...............................................................................5 3.1.2 螺紋牙的強度校核...............................................................................................5 3.1.3 螺紋自鎖性校核...................................................................................................7 3.1.4 螺母其他尺寸設定...............................................................................................6 3.1.5 螺母凸緣強度校核...............................................................................................6 3.2 螺桿材料、尺寸的設定及強度校核.............................................................................7

3.2.1 螺桿材料選取及強度計算...................................................................................7 3.2.2 螺桿穩定性校核...................................................................................................8 3.3 底座及機架材料的選定及校核.....................................................................................9

3.3.1 底座及機架基本參數與結構的設定...................................................................9 3.3.2 底座內外徑的設定...............................................................................................9 3.4 托杯的材料及尺寸的設定...........................................................................................10 3.4.1材料及尺寸的設定..............................................................................................10 3.4.2強度校核..............................................................................................................10 3.5 手柄材料及尺寸的設定...............................................................................................11 3.5.1 手柄材料及長度的選定.....................................................................................11 3.5.2 手柄直徑的選定.................................................................................................12 3.6 其他保險零件的選定...................................................................................................12 3.6.1螺桿及手柄處擋圈及螺桿上端螺釘選取..........................................................12 3.6.2 底座與螺母間緊定螺釘得選取.........................................................................12 四

設計結果（主要參數列表）.................................................................................................13 五

參考文獻.................................................................................................................................14

一

千斤頂設計任務分析

1.1 千斤頂載荷Q和重高度L 已知條件：最大載荷Q=60000KG

起重高度L=180mm 手動

分析已知可得：（1）Q=60KN（2）因為設計的千斤頂是手動，故對螺紋的精度要求不高。可以采用9級梯形螺紋。

（3）可選用45鋼作為千斤頂材料，調質HB=217～255,α=315(課本P362表15-1)(4)千斤頂的組成:A)螺紋B)螺母:為青銅或球墨鑄鐵C)底座:HT180灰鑄鐵E)手柄D)其他保險圈,螺釘等

1.2材料選擇

因為設計的千斤頂是手動的，故對螺紋的精度要求不是很高。因此采用9級梯形螺紋，材料為45鋼。

1.3千斤頂組成

A 螺母、B 螺桿、C 拖杯、D 底座（機架）、E 手柄、F 其他保險零件（墊圈、螺釘等）

本文由閏土服務機械外文文獻翻譯成品淘寶店整理

二

千斤頂總體示意圖

托杯手柄螺母底座螺桿

三

各部件參數設定及強度校核

3.1 螺母材料、尺寸的選定及校核

3.1.1 螺母材料及尺寸的基本參數

螺母材料：鑄鋁青銅（ZCuAl9FeNi4Mn2）。材料耐磨性好，強度高，適用于低速重載的傳動。

查表5－12得材料 [P]=18-25MPa 取[P]=20MPa。對于整體螺母，由于磨損后不能調整間隙，為使受力比較均勻，螺紋工作圈數不宜過多，故取f＝1.2～2.5，取f＝2。

Q60?103?0.8?30.98mm。由式5－43，對于梯形螺紋，中徑d2?0.86?[p]2?20?10查機械設計手冊，選取Tr32′6螺紋 基本參數（mm）：P?6,d?34,小徑d0,28.?10,31.中徑d?,35.20028.大徑D?D?1

3.1.2 螺紋牙的強度校核

螺母高度H??d2?2?31.0?62mm 工作圈數u?H/p?2?31.0/6?10 計算螺紋根部彎曲強度校核公式由式5－49：

6Ql?[?b]

?Db2uD-D2=2 其中對于梯形螺紋b=0.65p=0.65?6=3.9mm,l=2?b?代入得：?b?6Ql6?600?2??47.8MPa 2?3?32?Dbu??35?10?(3.9?10)?9查表5－13：[sb]=40-60MPa。故合適。計算螺紋根部剪切校核由式5－48：

Q60?103???Dbu???35?10－3?3.9?10－3?9＝15.6MPa

查表5－13：[t]=30-40MPa。故合適。

3.1.3 螺母其他尺寸設定

凸緣尺寸的設定 ：由抗壓強度求凸緣外徑 ?Qca??1.2?1.5??????

D2243?D??由表5－13得：[sb]=4-0M60Pa，則[s]=11.2s[b=]3-3.2[?]?4M0Pa。代入得：D3=55-59mm。取D3?58mm。

a?H/3?68/3mm 取a=20mm。

D4?(1.2?1.4)D3?69.6?81.2mm取D4?80mm。

螺母結構設計：3.1.4螺母凸緣強度校核

凸緣與底座接觸表面的擠壓強度：

M4P9.a，8取

?p?Q?4?60?103(D42?D32)??7542?572??10?6?32.2MPa?[?p] 故合格。

其中?p??1.5?1.7???b??60?102MPa。凸緣根部的彎曲強度：

3?3MQ(D4?D3)/460?10??80?58??10?6?b????28.6MPa?[?b]，故合格。

W?D3a2/6??80?10?3?202?10?6?4其中[sb]=40-60MPa。

凸緣根部被剪斷的情況較少發生，故強度計算從略。

3.2 螺桿材料、尺寸的設定及強度校核

3.2.1 螺紋自鎖性校核

?螺紋的自鎖條件需滿足???v?1?2

??查表5－12得：f=0.09 梯形螺母b=j/2=15? 故?v?arctanf?5.32? cos?又tan?? P6??0.062 得??3.65?.λ＜?v 故自鎖，安全。?d2??31.03.2.2 螺桿材料選取及強度計算

螺桿材料：45＃鋼 調質。

查表15－1：?s?355MPa,?b?640MPa，據表5－13： [?]??s3~5?70?120MPa，校核螺桿強度，根據第四強度理論求出危險截面計算應力?ca，?ca??2?3?2?[?]； 其中??Q?4代入數據s=102.5MPa , t=39.4MPa。

226得：?ca?102.9?3?39.4?10?123.5MPa，故不太安全。d12，??T/W，T?Qtan(???v)d2p3d1。，W=216

改進方法：1 選用40CrNi調質鋼 ；2 增大螺桿尺寸。選用改進方法1 采用40CrNi調質鋼，由表15－1： 毛坯尺寸<100mm ,ss=735MPa ,[s]=故確定采用40CrNi調質鋼及以上強度鋼。

ss=147-245MPa,安全。3~53.2.3 螺桿穩定性校核

查表5－14： 螺桿的長度系數m在一端固定，一端自由時為m=2.00。

i?Id128.0???7.0 A44螺桿工作長度：

l?H/2?l2?l3?l4?68/2?180?1.8?34?1.2?1.6?34?370mm，螺桿的柔度： ?s??l/i 代入得：?s?2?370?105.7 <[?s] ,為中柔·度桿，故不能用歐拉公式計算。7.0由經驗公式得：Qsc?(a?b?s)??4d12

查經驗公式直線公式的系數得： a=461,b=2.57，代入數據得：Qsc?(461?2.57?61.2)?由螺桿的穩定性條件Ssc??4282?186.9kN。

Qsc186.9??26.7?Ss Q70其中對于傳力螺旋 Ss=3.5~5.0。符合螺桿穩定性條件。螺桿兩斷各鉆M10的螺孔，用于安裝擋圈。

螺桿結構設計：

3.3 底座及機架材料的選定及校核

3.3.1 底座及機架基本參數與結構的設定

查機械設計手冊，工程材料選用金屬材料性能與特性，用HT150－HT200灰鑄鐵都可，適用于重載低速等情況。抗拉強度180MPa,抗彎強度240MPa。

機架厚度與斜度：厚可取 ??8?10mm，取??10mm。斜率可取k=111-，取k=。

1020103.3.2 底座內外徑的設定

底座內徑 D5?2?k???L??10~15????D3，L＝起重高度180；

??1??180??10~15????58?97mm，可取D5?97mm ???10Q底座外徑D6通過擠壓強度求出： ?p????P?

?D62?D524計算得：D5?2???由表5－6得到，當接觸表面為混凝土時?p?2~3MPa，取?p?2.8MPa，4Q4?60?1032?D5??982?10?6?192mm 求得：D6?6??2.8?10????p??機架總高：H??(D5?D3)/2?螺母下沿（69-26mm）+(10~20mm),取H??250mm.k機架及底座結構設計：

3.4 托杯的材料及尺寸的設定

3.4.1材料及尺寸的設定

查機械設計手冊，托杯可選用的材料有Q235，Q275或35＃，45＃或鑄鐵均可。選用Q235鋼，毛坯￡100mm, ?s?225MPa。

111-，取k=。

102010壁厚??8~10mm，取??10mm，斜率k=D7?0.6d?1mm?0.6?34?1?21mm，d0?d3?(2~4)mm?1.6d?(2~4)mm?50mm，托杯高度h?(1~1.2)d3?66mm，托杯開口寬度D8?(2~2.4)d3?2.2?1.6?d?120mm。

3.4.2強度校核

對托杯下底面尺寸d0進行強度校核：

?p?Q?4(d02?D72)????p?? 查表5－6，鋼對鋼???p???0.8??s??0.8?225?180MPa，代入數據算得：?p?60?4(502?212)?109?37.1MPa????p??。故強度合格。

托杯的結構設計：

3.5 手柄材料及尺寸的設定

3.5.1 手柄材料及長度的選定

手柄材料可用Q235,Q275或45#,35#調質鋼均可。現取用Q235鋼。

手柄長度的選定：

擰緊力矩T等于螺旋副間摩擦力矩T1和托杯與螺桿上端支撐面的摩擦阻力矩T2之和，T?T1?T2?Qd2tan(???v)?fcQrf?FNL?，2其中fc為接合面的摩擦系數，查表5－5得：fc＝0.1～0.16，取fc＝0.15，rf為支撐面的摩擦半徑 rf?d4?d020?50??17.5mm，44人力FN一般可以取150～250N，考慮到持久耐力性取FN＝150N，計算得到手柄有效長度L????100?44?0.15??17.5?100?0.12?/150?0.13m。

2??手柄實際長度可取L??=L?+d3/2+?50～100?mm?130?28?90?250mm。手柄一端鉆M10的螺孔，用于安裝擋圈。

3.5.2 手柄直徑的選定

FNL??sM由彎曲強度計算 ?b? ??????bW?dK3/321.5~2得：[sb]=ss=113~150MPa 取[sb]=130MPa

1.5~23整理計算得 ：dK?

32FNL????b??332?150?130?10?3?41mm 取dK=41mm。6??130?103.6 其他保險零件的選定

3.6.1螺桿及手柄處擋圈及螺桿上端螺釘選取

手柄一端可自由拆卸，故只用一個擋圈。直徑d?dk?(5~10)?41?(5~10)mm,螺釘可取M6～M10。現取M10。

螺桿上端擋圈d?d4?(5~10)mm?20?(5~10)mm，螺桿下端擋圈d??d?(5~10)mm?34?(5~10)mm。其中螺桿兩端螺釘都取M10。

3.6.2 底座與螺母間緊定螺釘得選取

底座與螺母間緊定螺釘可以選取M8。適用于被緊定零件的表面硬度較低或不經常拆卸的場合。

四

設計結果（主要參數列表）

一

螺母

材料：鑄鋁青銅（ZCuAl9FeNi4Mn2），Tr42′7 螺紋基本參數（mm）：P?6,d?34,小徑d0,28.?10,31.中徑d?,35.20028.大徑D?D?1，下斷尺寸D3?58mm，凸緣a?20mm，上斷尺寸D4?80mm。

二 螺桿

螺桿材料：40Cr調質鋼及以上強度鋼，如20CrNi, 40CrNi等，螺桿尺寸（mm）：l1?H?68,l2?L?180,l15,?0,l?14l?3845l6?357,d35,?20,d4?40,d550?d0?

三

底座

底座材料：用HT150－HT200灰鑄鐵都可，尺寸：厚度d=10mm，斜率k=1，10底座內徑D5?97mm，底座外徑D6?192mm，機架總高：H??250mm。四

托杯

壁厚d=10mm，斜率k=1，10下端尺寸：D7=24mm，d0?50mm，托杯高度h?55mm，托杯開口寬度D8?120mm。

五 手柄

手柄材料可用Q235,Q275或45#,35#調質鋼均可，手柄實際長度可取L???250mm，手柄直徑dK=41mm。六

其他保險零件

手柄擋圈：直徑d?41?(5~10)mm,螺釘取M10。

螺桿上端擋圈d?20?(5~10)mm，螺桿下端擋圈d??34?(5~10)mm，其中螺桿兩端螺釘都取M10。

底座與螺母間緊定螺釘可以選取M8。

五

參考文獻

[1] 機械設計第八版 濮良責 紀名剛 2006.05 高等教育出版社。[2] 機械設計課程設計圖冊 龔桂義 高等教育出版社。[3] 機械設計手冊 電子版V2.0