UG期末考试千斤顶

第一篇：UG期末考试千斤顶

基于UG的CAD/CAM技术课程期末考试

论文（设计）

题 目： 螺旋千斤顶产品CAD/CAM综合设计分析 院（部）： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班级：2010级2班 学生姓 名： 黄兴昌

学号：201010470209 指导教 师： 赵成涛 完成日 期： 2013年6月19日

潍坊科技学院

目录

第一章 前言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 第二章 螺旋千斤顶造型三维设计

2.1 底座造型设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 2.2 螺套造型设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 2.3 螺旋杆造型设计„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8 2.4 顶垫造型设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 11 2.5 绞杠造型设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 13 2.6 螺钉造型设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 14 第三章 虚拟装配

3.1 千斤顶的装配„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 15 3.2 千斤顶爆炸图„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 17 第四章 生成工程图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 18 第五章 心得体会 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 18 第六章 参文考献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 18 2

第一章 前言

计算机辅助设计（cad）技术是现代信息技术领域中设计技术之一，也是使用最广泛的技术。UG作为中高端三维CAD软件，具有功能强大、应用范围广等优点，应此被认为是具有统一力的中高端设计解决方案。UG由许多功能模块组成，每一个模块都有自己独立的功能，可以根据需要调用其中的一个或几个模块进行设计。还可以调用系统的附加模块或者使用软件进行二次开发工作。下面介绍UG集成环境中的四个主要CAD模块。

1.基础环境 基础环境是UG启动后自动运行的第一个模块，是其他应用模块运行的公共平台。

2.建模模块 建模模块用于创建三维模型，是UG中的核心模块。UG软件所擅长的曲线功能和曲面功能在该模块中得到了充分体现，可以自由地表达设计思想和进行创造性的改进设计，从而获得良好的造型效果和造型速度。

3.装配模块 使用UG的装配模块可以很轻松地完成所有零件的装配工作。在组装过程中，可以采用自顶而下和自下而上的装配方法，可以快速跨越装配层来直接访问任何组件或子装配图的设计模型。4.制图模块 使用UG三维模型生成工程图简单方便，只需对自动生成的视图进行简单的修改或标注就可以完成工程图的绘制。同时，如果在实体模型或工程图二者之一做任何修改，其修改结果就会立即反应到另一个中，使得工程图的绘制更加轻松快捷。

这次螺旋千斤顶造型设计能够使我在学习机械产品CAD设计基本方 1

法，巩固课程知识，提高动手实践能力，进一步提高运用计算机进行三维造型及装配设计、工程图绘制方面的能力，了解软件间的数据传递交换等运用，熟练掌握UG软件应用。

千斤顶简介：

千斤顶是一种用钢性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在行程内顶升重物的轻小起重设备。千斤顶主要用于厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。千斤顶分为机械千斤顶和液压千斤顶两种，本次UG课程设计是设计机械千斤顶。

机械千斤顶，又称螺旋千斤顶。是由人力通过螺旋副传动，螺杆或螺母套筒作为顶举件。普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物，构造简单，但传动效率低，返程慢。自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用，装有制动器。放松制动器，重物即可自行快速下降，缩短返程时间，但这种千斤顶构造较复杂。螺旋千斤顶能长期支持重物，最大起重量已达100吨，应用较广。下部装上水平螺杆后，还能使重物作小距离横移。

本次UG设计的螺旋千斤顶由底座,螺套,螺旋杆,绞杠,顶垫,M10-H7 螺钉,M8-H7螺钉7个零件组成。分别对每个零件建模造型，然后装配，生成工程图。

第二章 千斤顶造型三维设计

2.1 底座造型设计 首先打开UG6.0建模，新建一个文件dizuo.prt。点击创建草图图标，系统弹出“草图”对话框，点击进入草图模式，绘制草图如下。

3点击完成草图，在建模模式下点击回转。在底座上加工M10-H7螺纹孔。在螺纹孔上加工螺纹M10-H7,完成底座的绘制

2.2 螺套造型设计 新建一个文件luotao.prt。点击创建草图图标，系统弹出“草图”对话框，点击进入草图模式，绘制草图如下。

3点击完成草图，在建模模式下点击回转。在螺套轴线上绘制直径42的孔。在螺套上加工M10-H7螺纹孔步骤如2.1第4,5步。在直径42孔内加工螺距8的矩形螺纹。在坐标原点画两条螺旋线，一个螺距8，圈数10，半径21。另一个螺距8，圈数10，半径25。点击编辑里的移动对象，选择两条螺旋线，运动选择距离，方向沿园轴线方向，距离4，复制原先的，点确定。用直线把4条螺旋线的端点连起来。击扫掠，选择刚连接的4条线，引导线选择4跳螺旋线的任意3条，截面位置选择引导线末端，确定。显示出已隐藏的实体，点击确定。隐藏无须显示的线。绘制成螺距为8的矩形螺纹。螺纹与螺套布尔运算求差，最终生成如图螺套。

2.3 螺旋杆造型设计 新建一个文件luoxuangan.prt。点击创建草图图标，系统弹出“草图”对话框，点击进入草图模式，绘制草图如下。

3点击完成草图，在建模模式下点击回转。在螺旋杆直径60的轴颈上加工直径22正交的两通孔。在直径42孔内加工螺距8的矩形螺纹。在坐标原点画两条螺旋线，一个螺距8，圈数15，半径21。另一个螺距8，圈数15，半径25。点击编辑里的移动对象，选择两条螺旋线，运动选择距离，方向沿园轴线方向，距离4，复制原先的，点确定。.用直线把4条螺旋线的端点连起来。击扫掠，选择刚连接的4条线，引导线选择4跳螺旋线的任意3条，截面位置选择引导线末端，确定。显示出已隐藏的实体，点击确定。隐藏无须显示的线。绘制成螺距为8的矩形螺纹。再把矩形截面螺旋体作为工具体求差生成螺旋杆如图。

2.4 顶垫造型设计 新建一个文件dingdian.prt。点击创建草图图标，系统弹出“草图”对话框，点击进入草图模式，绘制草图如下。

3点击完成草图，在建模模式下点击回转。在顶垫上加工螺纹孔。点构造器构建圆点坐标（30,0，8）绘制直径为8的通孔。

加工M8-H7螺纹。

2.5 绞杠造型设计

1新建一个文件jiaogang.prt。在建模模式下点击特征圆柱，直径20，长度300。在绞杠两端到斜角2cm。

2.6 螺钉造型设计

1新建一个文件M8-H7luoding.prt。在建模模式，点击特征圆柱命令。生成圆柱直径10，高度5和直径8，长度15的圆柱，并在直径8圆柱上 13

加工M8-H7螺纹。新建一个文件M10-H7luowen.prt。在建模模式，点击特征圆柱命令。生成圆柱直径12，高度4和直径10，长度15的圆柱，并在直径10圆柱上加工M10-H7螺纹。

第三章 虚拟装配

虚拟装配是虚拟制造的重要组成部分，利用虚拟装配，可以验证装配设计和操作的正确与否，以便及早的发现装配中的问题，对模型进行修改，并通过可视化显示装配过程。3.1 千斤顶的装配

1新建一个名为“zhuangpeiti”的装配图，在装配工具栏里单击“添 加组件”，以dizuo为基准部件,通过原点。2 添加luotao组件。

3添加luxuangan组件。添加dingdian组件。以次添加jiaogang组件，M8-H7luoding组件，M10-H7luowen组件。最终生成装配图如下。

3.2 千斤顶爆炸图 点击创建爆炸图输入距离200及选择添加间隙 生成爆炸图如下。

第四章 生成工程图

零件图包括：底座1张.螺套1张.螺旋杆1张.顶垫1张.装配图1张（详见附页零件图）。

第五章 心得体会

UG课程设计是我们UG专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．通过这次UG课程设计，本人在多方面都有所提高。通过UG课程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次螺旋千斤顶课程设计，从而提高了UG制图软件绘制能力，熟悉了规范和标准，更加熟练操作UG软件，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受老师的批评与指正，本人将万分感谢。

参考文献：《UGNX6 中文版 标准教程>>.张瑞萍 孙晓红等主编 ,清华大学出版社。

《机械制图》.杨铭主编,机械工业出版社。

《机械设计螺旋千斤顶工程图》中国机械cad论坛 网站：www.xiexiebang.com。

第二篇：千斤顶课程设计

千斤顶课程设计

A08机械（2）庞健松 080401227 螺旋千斤顶主要零件：螺杆、螺母、托杯、手柄和底座。

设计的原始数据：最大起重F=45KN、最大升起高度H=250mm。

螺旋起重器的结构见图,螺杆7和螺母6是它的主要零件。螺母6用紧定螺钉5固定在底座8上。转动手柄4时，螺杆即转动并上下运动。托杯1直接顶住重物，不随螺杆转动。

安全板3防止托杯脱落，安全板9防止螺杆由螺母中全部脱出。

对这一装置的主要要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。

一、螺杆的设计与计算

1.螺纹的牙型

选用矩形螺纹，采用内径对中，配合选H8/h8，在计算强度时不考虑螺纹的径向间隙。

2.3.螺杆的材料

选用C45

螺杆直径

螺杆工作时，同时受压力与扭矩的作用，因此它的计算可近似按紧螺纹栓联接的计算公式估算出螺纹内径，即：

d15.2F

查式中螺杆的屈服极限s=255MPa，取安全因数n=2，得许用压应力=127.5MPa，取整数=130MPa。

将上述数据带入得螺杆的直径为d10.02764m，取d=30mm。

1千斤顶课程设计

A08机械（2）庞健松 080401227 根据经验公式pd14，得P=7.5mm。

p参考梯形螺纹标准，螺纹牙型高h=，得h=3.75mm。

2d圆整为整数后，取d1dp=38-7.5=30.5mm。

4.自锁验算

在考虑众多因素后，实际应满足的自锁条件为：

1

由tannp/(d2)

n=1，p=7.5mm，d2=得tan=0.07373

当量摩擦角=arctan ，在有润滑油情况下=0.1，得1=4.574 验证结束，左边小于右边，达到自锁条件。

2d1h2=32.375mm 5.结构

手柄孔径dK根据手柄直径dp决定，dkdp0.5mm。根据后面手柄部分的计算得到dp=26mm，所以dk=26.5mm。退刀槽的直径比d1小，取值为28mm。退刀槽的宽度取为1.5P=11.25mm。

6.螺杆的强度校核

对C45进行压应力校核，C45许用弯曲应力 b=120MPa，从后面的计算中得到数值，如下公式：

224FTb3d20.2d3102MPa，符合该压力下的强度要求。

127.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：

d

lHH/21.5

式中d为大径，d=34mm，得l=200+56.25/2+1.5X34=279mm 千斤顶课程设计

A08机械（2）庞健松 080401227 由稳定性验算公式Fcr2EIl2

查机械手册得C45的弹性模量E=200GPa，22dd1，得I=1.192105m4 由惯性矩公式I=64式中Fcr为满足条件的轴向压力

将上述数据带入公式得，Fcr=2.456105KN,满足条件，装置稳定

二、螺母的设计与计算

1.2.材料

螺母的材料选择 铸锡青铜56.25mm 螺纹圈数Z与高度H，螺母的圈数通常是根据螺纹牙间强度条件求出，即：

ZF

d2hp式中：螺纹中径d2=32.375mm，螺纹牙高度h=3.75mm 螺纹牙的强度计算

螺纹牙危险截面的抗剪强度条件为：F98MPa，得Z1.7 d1bZ6Flb400MPa，2d1bZ螺纹牙危险截面的抗弯强度条件为：b得Z0.12

对于矩形螺纹b=0.5P，在条件Z10的条件下，取Z=6。考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为：ZZ1.5=7.5 所以得到螺母的高度：HZP=56.25mm。

3.螺母其他尺寸（如图）： 千斤顶课程设计

A08机械（2）庞健松 080401227

4.螺母与底座的配合

螺母压入底座上的孔内，圆柱面的配合采用H8/n7，为了方便安装，应在螺母下端和底座孔上端制出倒角，紧固螺钉的直径取M8。

三、手柄设计与计算

1.2.材料

选用A5 手柄长度Lp

扳动手柄的转矩KLP必须克服螺纹副的螺纹力矩M1和螺杆与托杯间的摩擦力矩M2，即：

LPM1M2 K

KLpM1M

2式中K为一个工人加于手柄上的臂力，间歇工作时约为150~250N，这里取K=250N。

dM1Ftg2

M2D4D2F

24在加润滑油的情况下，摩擦系数=0.06 千斤顶课程设计

A08机械（2）庞健松 080401227 将以上的数据带入公式得Lp0.71014m 手柄计算Lp是螺杆中心到人手施力点的距离。考虑杆头尺寸及人手握的长度，手柄的实际长度还应该加上为820mm。

D2100mm,最终得到千斤顶的手柄需要的长度23.手柄直径dp

把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定直径dp，其强度条件为：

dp3KL

0.1b式中b为材料的许用弯曲应力，对于A5手柄，b=120MPa。代入数据计算得dp25.8mm，取dp=26mm。

4.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（如图），并用螺钉或铆钉固定。

四、底座设计

底座这里选用HT100，铸件壁厚选用=10mm。为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此，可按照1：5的锥度设计。

图中：

D74Fp2D6

式中p为底座下枕垫物的许用应力。对于木材，取p=2MPa。

将以上数据带入公式得D7=232.53mm，最终取D7=240mm。千斤顶课程设计

A08机械（2）庞健松 080401227 1D8D5H1295mm

5五、托杯的设计与计算

杯用来承托重物，此次计算选用ZG230-450，尺寸如图所示，为了使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯表面制出切口和沟纹。直径D2的配合取H11/a11。

托杯的许用压强可取为P18MPa，由此可确定托杯直径D4，即：

D4取D24F2 D2P=0.634.25=20.55mm，得D468.1mm，取D4=70mm

第三篇：千斤顶装配图]（范文）

装配及绘制千斤顶装配图

傅赛春

教学目标：

1、严格遵守《机械制图》国家标准中有关的技术标准规定

2、培养空间想象能力，提高识图、绘图能力

3、养成严肃认真的工作态度和耐心细致的工作作风 教学重点：

1、识读千斤顶中所有零件图；

2、绘制千斤顶装配图 教学难点：装配图的合理配置 教学过程：

一、教学设计思路

我国是历史悠久的文明古国，在机械制图方面有过杰出成就。早在宋代李诫的《营造法式》三十六卷中，附图就占了六卷，画法有正投影、轴测投影和透视，其工程制图技术就已达到了很高的水平。如今《机械制图》已成为一门专业基础课，实践性强，其主要内容必须通过画图，识图才能掌握领会。

目前中等职业学校的《机械制图》教学往往照本宣科，只强调教科书中的基本知识。如：补画三视图、剖视图、常用的标准件图等常规画图训练，对于工程实际中出现的零件测绘却几乎从来不开展。

为了检查学生《机械制图》基本知识掌握程度，我设计了一个“教学项目”。将学生分组，给每一组学生一个千斤顶和组成该千斤顶的所有零件图。要求学生不仅能读懂千斤顶的所有零件图，而且还要能拆装千斤顶，最后根据装配好的千斤顶，结合零件图上的尺寸，画出千斤顶的装配图。

通过这样的真实零件训练，不仅考查学生的识图、绘图的基本制图技能，也增强了机械专业学生装配动手能力。这样的“项目教学”将书本中学到的知识运用到实践中，可以增强学生的学习兴趣，使枯燥的制图教学变得形象生动。

二、教学过程

（一）千斤顶工作原理

千斤顶是用来支撑和起动重物的机构，这是一种结构简单的机械式千斤顶。将绞杠插入螺杆的φ20孔中，以旋转螺杆。螺杆具有锯齿形螺纹B50×8；螺母套以过渡配合压装于底座中，并用两个圆柱端紧定螺钉M10×20止转、固定，这样就能达到螺杆旋转而使起生物升降。顶块以SR40内圆球面和螺杆顶部接触，并能微量摆动以适应不同情况的接触面。挡圈用一个M8×20的沉头螺钉固定在螺杆下端，以防止其旋出螺母。

（二）分析指导

1、仔细读懂各零件图 ①底座

底座是一铸件，材料是HT200牌号的铸铁。其基本形体是同轴回转体。在标注各段直径后，只需一个全剖主视图。

螺孔2--M10--7H与圆柱φ100、φ65相贯线采用简化画法，以外形线表示。注尺寸的轴向基本基准是底面，但尺寸φ57、2、103不应以底面为基准标注，否则底面加工误差变化，各尺寸都要相应变化。

螺也2--M10--7H的定位尺寸也不能从底面出发标注，而应从辅助基准标注；因为尺寸φ26要与螺母上相应尺寸φ26一致。②螺杆

其视图有一个做出三处局部剖视的主视图，和一个只画出一半的移出剖面。右上方的局部剖，系用以表示锯齿形螺纹牙型的方向的，否则加工方向错了，就不能符合设计要求。而对于对称的普通螺纹、梯形螺纹的牙型，一般不必画出牙型。

凡是标注螺纹尺寸，一般必须注出其公差带代号，除非只有一种公差带代号。不透的螺孔，应同时注出内螺纹长度及钻孔深度。螺纹倒角由工艺常规处理。

两个正φ20，不能仅从相贯线来判断其直径是否相等，因为若直径相差不多，则相贯线也近似，所以，两个孔均应标注尺寸φ20。③螺母

螺母的材料是铸造青铜ZQSn6—6--3，其中“Z”表示铸造，“Q”代表青铜，“Sn6”表示锡含量约6%，第二个“6”表示锌的含量大约百分值，最后的“3”是铅含量约3%。

圆柱孔2---φ7与圆柱65相贯处，采用简化画法，以直线取代双曲线。尺寸φ26与底座上的相应尺寸φ26应协调，故必须注出该尺寸。

锯齿形螺纹只须注出公称尺寸（大径），不必注小径，但应注出其螺纹公差。2---φ7孔应该与底座上的孔一起组合加工，应注明“配作”。④挡圈

挡圈上的尺寸90、φ17和9，应与沉头螺钉的相应尺寸协调，故应先查出沉头螺钉的有关国家标准。⑤顶块

其视图由全剖视的主视图，局部视图和一个局部放大的剖视图组成。顶面制出花纹是为了增加摩擦。

螺孔与圆柱孔φ40、外圆柱面φ64的相贯线，均采用简化画法。

2、采用何种装配图

装配图是表达机器基部件的图样，是表达设计思想、指导装配和进行技术交流的重要技术文件。一般在设计过程中用的装配图，主要是表达机器和部件的结构形状、工作原理、零件间的相互位置和配合、连接、传动关系以及主要零件的基本形状；在产品生产过程中用的装配图称为装配工作图，主要是表达产品的结构、零件间的相对位置和配合、连接、传动关系，主要是用来把加工好的零件装配成整体。

3、画装配图底稿

①考虑视图方案

主视图作全剖视，各零件的装配关系均可表达清楚。

为了充分表明千斤顶的结构功能，可以增加一个螺杆的移出断面图，以表明转动螺0杆时插入绞杠时用的两正交孔φ20，以及为表示顶块顶面的花纹而增加一个A向视图。

②布置图幅

画图时，先在三号图幅内估量这三个图形所占的位置和面积，以及标题栏和明细栏所占的面积，要留出编写序号和注尺寸的地方。

③两种画图步骤

A、先画螺杆（不能按零件图折断缩短），后在适当位置画螺母（锯齿形螺纹超出螺母顶面约5或10为宜），及底座、顶块等。

B、先画底座，后画螺母，再画螺杆等。④紧固件

各螺钉应先查表，在画出的草图上注上查得的主要有关尺寸，再画入装配图中。一字槽应以比粗实线粗2—3倍的粗线表示，而不画出槽。⑤标注尺寸

此装配图上可注出装配尺寸：65H8/n7、B50×8—7H/7e，SR40、26等。外形尺寸：φ130 特性尺寸：如起重高度范围尺寸，计算式如下： 最高尺寸：212+（35-25）+〔125-（75-18）〕=290 最低尺寸：212+（35-25）+6=228 或（212-135）+（35-25）+18+125=228 所以该尺寸为φ228～φ290 其中φ228也是外形尺寸。

φ20是与绞杠直径有关的尺寸，也应注明，作为设计绞杠的根据。⑥编号及编写明细栏

要求每一列数字、字母、汉字均排列整齐，为此可先极轻、极细地画出纵界线，以确定各字的位置。

千斤顶的代号QJD是千斤顶三字的第一个字母，其后“1”是第一型，最后两位数字编零件号；装配图则为00。

⑦画剖面线

剖面线一般为45线，相邻零件可挨次画出。相邻零件剖面线应不同（方向或间距不同），大件间距大些。相同零件如螺杆，在不同局部剖面或不同视图上其剖面线都必须相同。

⑧仔细检查底稿，改正错误后加粗。

粗、细线均应在草稿上试画，符合标准以后，才在图上加深各种图线。

4、完成装配图

加深时，次序如下：圆或圆弧→水平线→垂直线→斜线。细线若模糊不清，或色过线，也可再加深一次，最后完成的装配图。

（三）作业要求 01、用A3幅面图纸绘制千斤顶装配图

2、提示：

（1）千斤顶结构简单，以全剖主视图大部可表达清楚，细节部分适当运用局部剖视。（2）M10×20、M6×16圆柱端紧走螺钉可查手册，GB75--85，M8×20沉头螺钉查GB68-85。或由教师给出。

（3）按照装配图尺寸要求标注尺寸，注意标注出反映起重高度范围的尺寸。

三、教后反思

1、通过千斤顶装配图的“项目教学”，学生在完成工作任务的过程中进一步巩固了书本上的理论知识，也增加了许多实践知识，从而真正提高教学效果。这种教学方式学生非常喜欢，他们在课堂中表现得非常的活跃，思维也很敏捷，主动性被充分调动，不会出现有人因教师讲解太慢而没事做、有人因听不懂而打瞌睡、有人因不感兴趣而开小差等现象。甚至连课外时间都会去查找资料、讨论相关问题，不会出现作业随便应付或抄作业、作业拖拉或不做等问题。

2、在教学中要适时的引导学生，学生困难时要帮助他们整理知识。如编写出绘制装配图的步骤要领“四定”、“一校”。

3、由于现行教学制度的限制，这样的教学开展起来有一定的难度：如课时上需要连课教学；课程需安排在《机械制图》基本学完后；需要学校配备一些教学设备等。最关键的是需要教师具有很强的综合实践能力，这对上课教师是一个极大的挑战。

四、附：教学用图

根据轴测图和成套零件图，绘制千斤顶装配图。

第四篇：机械设计大作业——千斤顶

机械设计大作业

螺旋起重器设计说明书

一、设计题目（3.1.3）

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。

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]表10.2得σs=355MPa,[]s3~5,取[σ]=110MPa;σb=600MPa。

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(考虑速度低)，查表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。

托杯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FAFpd2hH[p]

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; ——引入系数，=H/d2;

F[p] [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，取=2.0，那么有d20.81.2~2.5，50KN2.0*20MPa28.3mm。查参考文献[4]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=37mm。那么螺母高度Hd22.0*3366mm，螺纹圈数

zHp66611，按要求取10，α=2β=30°。

3.2 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

2T1——螺杆所受转矩(N·mm),T1Ftan(')4*1.25*50KN。

代入数据，d1*110MPa26.90mm

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：

Fz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

5000010**37*0.65*611.03MPa[]

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

3FlzD4b2[b]

式中

l——弯曲力臂，l代入数据计算

bD4d12372924mm；

3*50000*210**37*(0.65*6)216.97MPa[b]

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：

','arctafn'

式中

——螺纹螺旋升角（°），arctan'——当量摩擦角(°);

npd2

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'=0.08~0.10,取

f'=0.09;

1*6代入数据 arctan*293.77

'arctan0.095.14

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=150mm.则螺杆的最大工作长度

L150H螺母2h1l退刀槽

式中

H螺母——螺母高度(mm)，H螺母=66mm;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=28mm,由尺寸经验公式h1=(1.8~2)d1=50.4~56mm取

h1=52mm,则

L=150+33+52+10.5=250.5mm 则螺杆的柔度

Li4Ld1

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=29mm。

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*250.52969.10

IAd14,其中A为危险对于45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为：

Fc34010.00013*69.122944138565.6N

那么，由压杆稳定条件

FcF138565.6500002.772.5

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(')d2250000*tan(3.775.14)*33232129339.1N·mm

T2fF3[D(2~4)](D12)[D(2~4)](D12)23

根据经验公式，D（1.6~1.8）d(1.6~1.8)3657.6~64.8mm,取D=60mm;D1（取D1=25mm。0.6~0.8）d(0.6~0.8)3621.6~28.8mm，托杯材料选择铸铁，手柄选择Q235，摩擦因数f=0.12,则

T2fF3[D(2~4)](D12)[D(2~4)](D12)2332≈

0.12*500003*572757272332131357.1Nmm

那么手柄长度L1筒长700mm。T1T2F1129339.1131357.12501042.8mm，取L1=400mm,加套设手柄所受最大弯曲应力为σ，查参考文献[2]表10.1,s225MPa，查参考文献[3],得bs1.5~2，则b=112.5~150MPa,取b=125MPa。

T1T2Wz32(T1T2)b，转化为： 则手柄直径d1应满足 32(T1T2)d1d13b332*(129339.1131357.1)*12527.7mm

取手柄直径d1=28mm。

六、底座设计

螺杆下落至底面，再留20~30mm的空间，底座铸造起模斜度1:10，壁厚10mm。由经验公式，S=(1.5~2)=12~16mm,取S=16mm。

D5由结构设计确定，D5=128mm。D4=1.4D5=1.4*128=179.2mm。

结构确定后校核下底面的挤压应力：

pF4250000(D4D5)244.052MPa

(179.2128)2底面材料选择铸铁HT100，查表得铸铁件壁厚为10~20mm时，b100MPa，[p](0.4~0.5)b(0.4~0.5)*100(40~50)MPa。

显然，p[p]，下

FAF上表面校核：b1424*50000(D3D2)2*(75.654)2222.74MPa，查表

得[σb]=195MPa, b1<[σb]。

故上表面满足强度要求。为方便，取D4=180mm。

七、其余各部分尺寸及参数

DT(2.0~2.5)d(2.0~2.5)*3672~90mm，取DT=76mm；

D(1.6~1.8)d(1.6~1.8)*3657.6~64.8mm，取D=60mm；

D1(0.6~0.8)d(0.6~0.8)*3621.6~28.8mm，取D1=24mm;h(0.8~1)D(0.8~1)*6048~60mm，取h=55mm；

h1(1.8~2)d1(1.8~2)*2850.4~56mm，取h1=54mm； h2(0.6~0.8)D1(0.6~0.8)*2414.4~19.2mm，取h2=18mm；

d3(0.25~0.3)D1(0.25~0.3)*246~7.2mma6~8mm，取d3=6mm；，取a=6mm；

t6~8mm，取t=6mm。

固定托盘用的挡圈内径8mm，外径26mm，厚5mm；螺钉GB/T5783-2000A M8×16。

螺杆底部挡圈内径8mm，外径42mm，厚5mm；螺钉 GB/T5783-2000A M8×16。

紧定螺钉 GB/T71-1985 M8×20。其余铸造圆角，取R=2mm。

底座高度为205mm，装配后千斤顶的升降范围为360~510mm。

八、参考资料

[1]张锋，宋宝玉.机械设计大作业指导书.北京：高等教育出版社，2009.10 [2]宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社，2006 [3]王黎钦，陈铁鸣.机械设计.5版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.1

第五篇：机械设计大作业——千斤顶

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----------------------5

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--------8

螺旋起重器（千斤顶）设计说明书

一、设计题目

螺旋起重器（千斤顶）

已知条件：起重量FQ=40KN，最大起重高度H=200mm。

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得[]s3~5,取[σ]=110MPa;σb=600MPa。

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FAFpd2hH[p]

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; ——引入系数，=H/d2;

F[p] [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，取=2.0，那么有d20.81.2~2.5，40KN2.0*20MPa25.3mm。查参考文献[4]表H.5,试取公称直径d=32mm,螺距p=6mm,中径d2=29mm,小径d1=25mm,内螺纹大径D4=33mm。那么螺母高度Hd22.0*2958mm，螺纹圈数zHp5869.7，α=2β=30°。

螺旋起重器（千斤顶）设计说明书

3.2 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

2T1——螺杆所受转矩(N·mm),T1Ftan(')4*1.25*40KN。

代入数据，d1*110MPa24.06mm

而选择d1=25mm,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：

Fz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

400009.3**33*0.65*610.64MPa[]

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3FlzD4b2[b]

式中

l——弯曲力臂，l

D4d223

332922mm；

螺旋起重器（千斤顶）设计说明书

其它参数同上。代入数据计算

b3*40000*29.3**33*(0.65*6)216.73MPa[b]

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：

','arctafn'

式中

——螺纹螺旋升角（°），arctan'——当量摩擦角(°);

npd2

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'=0.08~0.10,取

f'=0.09;

1*6代入数据 arctan*293.77

'arctan0.095.14

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

螺旋起重器（千斤顶）设计说明书

h1=50mm,则

L=200+29+50+10.5=289.5mm 则螺杆的柔度

Li4Ld1

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*289.52592.6490IAd14,其中A为危险

对于45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为：

FcEI(L)22

5式中 E——螺杆材料的弹性模量，对于钢 E=2.07×10MPa； I——螺杆危险截面的轴惯性矩(mm),I代入数据计算 Fc2

4d1644；

*2.071025(2*289.5)4*25644148782.9N

那么，由压杆稳定条件

FcF148782.9400003.722.5

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=1.5×32=48mm;螺母凸缘外径D3≈1.4D2=1.4×48=67.2mm;螺母凸缘厚b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3)×58=11.6~17.4mm，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=300N，手柄长度为L1，则有F1 L1 = T1 + T2。对

螺旋起重器（千斤顶）设计说明书

于T1和T2，有

T1Ftan(')d2240000*tan(3.775.14)*32923290929.3N·mm

T2fF3[D(2~4)](D12)[D(2~4)](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(1.6~1.8)3251.2~57.6mm,取D=55mm;D1(0.6~0.8)d(0.6~0.8)3219.2~26.6mm，取D1=25mm。

托杯材料选择铸铁，手柄选择Q235，摩擦因数f=0.12,则

T2fF3[D(2~4)](D12)[D(2~4)](D12)2332≈

0.12*400003*53275327233299380Nmm

那么手柄长度L1500mm。T1T2F190929.399380300634.4mm，取L1=200mm,加套筒长设手柄所受最大弯曲应力为σ，查参考文献[2]表10.1,s225MPa，查参考文献[3],得bs1.5~2，则b=112.5~150MPa,取b=125MPa。

T1T2Wz32(T1T2)b，转化为： 则手柄直径d1应满足 32(T1T2)d1d13b332*(90929.399380)*12524.9mm

取手柄直径d1=26mm。

六、底座设计

螺杆下落至底面，再留20~30mm的空间，底座铸造起模斜度1:10，壁厚10mm。由经验公式，S=(1.5~2)=12~16mm,取S=16mm。各符号见参考书[1]图3.2和图3.3。

D5由结构设计确定，D5=128mm。D4=1.4D5=1.4*128=179.2mm。

结构确定后校核下底面的挤压应力：

pF4240000(D4D5)243.242MPa

(179.2128)6

螺旋起重器（千斤顶）设计说明书

有结果可知，千斤顶在最大载荷下，可以在木材上使用。底面材料选择铸铁HT100，查表得铸铁件壁厚为

10~20mm。

时，b10M0Pa，[p](0.4~0.5)b(0.4~0.5)*100(40~50)MPa

显然，p[p]，下表面强度满足设计要求。

FAF上表面校核：b1424*40000(D3D2)2*(67.248)2223.03MPa，查参考文献[4]表B.4，得[σb]=195MPa, b1<[σb]。

故上表面满足强度要求。

七、其余各部分尺寸及参数（符号见参考书[1]图3.2和图3.3）

DT(2.0~2.5)d(2.0~2.5)*3264~80mm，取DT=76mm；

D(1.6~1.8)d(1.6~1.8)*3251.2~57.6mm，取D=55mm；

D1(0.6~0.8)d(0.6~0.8)*3219.2~25.6mm，取D1=24mm;h(0.8~1)D(0.8~1)*5544~55mm，取h=55mm；

h1(1.8~2)d1(1.8~2)*2646.8~52mm，取h1=50mm； h2(0.6~0.8)D1(0.6~0.8)*2414.4~19.2mm，取h2=18mm；

d3(0.25~0.3)D1(0.25~0.3)*246~7.2mma6~8mm，取d3=6mm；，取a=6mm；

t6~8mm，取t=6mm。

固定托盘用的挡圈内径8mm，外径26mm，厚5mm；螺钉GB/T5783-2000A M8×10。

螺杆底部挡圈内径8mm，外径34mm，厚5mm；螺钉 GB/T5783-2000A M8×16。

紧定螺钉 GB/T71-1985 M8×20。其余铸造圆角，取R=2mm。

底座高度为284mm，装配后千斤顶的升降范围为414~614mm。螺旋起重器（千斤顶）装配图见A3图纸。

螺旋起重器（千斤顶）设计说明书

八、参考资料

[1]张丰，宋宝玉.机械设计大作业指导书.北京：高等教育出版社，2009.10 [2]宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社，2006 [3]王黎钦，陈铁鸣.机械设计.5版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.1 [4]于慧力，张春宜.机械设计课程设计.北京：科学出版社，2007 [5]刘莹，吴宗泽.机械设计教程.2版.北京：机械工业出版社，2007.9 [6]金铃，刘玉光，李立群.画法几何及机械制图.哈尔滨：黑龙江人民出版社，2003.7