螺旋千斤顶的设计与工作原理[精选]

第一篇：螺旋千斤顶的设计与工作原理[精选]

毕 业 设 计（论 文）题 目 螺旋千斤顶的设计 系 别 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 定稿日期 20 年 3 月 23 日 毕业设计任务书专业 指导 姓名 学号班级 教师设计题目 螺旋千斤顶的设计设计目的 通过对螺母，螺杆的稳定性，耐磨性及其强度的计算，使得该设计能与意义 够满足承受更大载荷及较高高度的螺旋千斤顶。为机械工业提供更多 的便利，缓解了大载荷物品的可移性。合理的利用摇杆的摆动，以往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，设计与工 小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升作原理 或下降，而达到起重拉力的功能。

1、耐磨性达到其轴向载荷的最低要求；基本

2、螺杆强度应适于轴向力及扭矩作用；要求

3、能最大化承受载荷，更较长时间承受最大载荷的轴向力。1 岳优兰，马文锁.机械设计基础.河南：河南大学出版社，2005 2 卜 炎.机械传动装置设计手册.湖南：机械工业出版社，2002主要 3 黄祖德.机械设计.北京：北京理工大学出版社，2007.9参考 4 徐锦康.机械设计.北京：北京高等教育出版社2008.5 张晓坤，隋晓朋，张智广.Atucad 中文版实用教程.北京：经济日资料 报出版社，2008.9及文 6 隋冬杰，刘晓菡，王傲胜.机械基础.上海：同济大学出版社，献 7 唐金松.简明机械设计手册（第二版）.上海：科学技术出版社，2000.II 摘 要 机械设计在国民经济发展中起着重要的作用，机械工业担负着为国民经济部门提供各种性能先进，价格低廉，使用安全可靠，造型美观的技术装备的任务，在国家现代化建设中举足轻重。机械产品的市场竞争能力主要取决于产品的质量，而产品的质量又取决于产品的设计。千斤顶是一种简单的起重设备。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。螺旋千斤顶 又称机械式千斤顶，是由人力通过螺旋副传动，螺杆或螺母套筒作为顶举件。本次设计是产品开发周期中的关键环节，设计决定了实现产品功能和目标的方案，结构和选材。制造方法以及产品运行，使用和维修方法。设计不合理会导致产品功能不完善，成本提高或可靠性，安全性不好。产品设计上的缺陷造成的先天不足，难以采取制造和使用措施加以弥补。少数情况下，即有可能，损失也大。严重的设计不合理甚至会造成的产品不能用或产品制造不出来，导致产品开发失败。关键词 ： 螺旋千斤顶 螺旋传动 体积小 III 目 录摘

要.........................................................IIIABSTRACT..........................................................IV目 录..........................................................V1 起重机械的概述..................................................12 螺旋传动的设计和计算............................................1 2.1 螺旋传动的类型和应用........................................1 2.2 螺旋传动的运动关系..........................................3 2.3 滑动螺旋传动的设计..........................................5 2.4 滑动螺旋的结构及材料........................................5 2.4.1 滑动螺旋的结构...................................................................................................................5 2.4.2 螺杆与螺母常用材料........................................................................................................5 2.5 耐磨性计算..................................................6 2.6 螺母螺纹牙的强度计算........................................8 2.7 螺杆强度校核................................................8 2.8 螺杆稳定性校核..............................................9 2.9 自锁性校核.................................................103 千斤顶的工作原理和设计.........................................11 3.1 千斤顶的概述...............................................11 3.2 千斤顶的种类和规格.........................................11 3.2.1 油压千斤顶的结构............................................................................................................11 3.2.2 螺旋千斤顶的种类............................................................................................................13 3.3 千斤顶的工作原理...........................................14 3.4 千斤顶的设计...............................................15 3.5 千斤顶的装配图.............................................19结 论..........................................................22致 谢..........................................................23参考文献.........................................................23 毕业设计（论文）1 起重机械的概述 起重机械是一种以间歇作业方式对物料进行起升，下降和水平移动的搬运机械。起重机械的作业通常带有重复循环的性质。一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、下降、卸载，然后返回原处等环节。经常起动、制动、正向和反向运动是起重机械的基本特点。起重机械广泛用于交通运输业、建筑业、商业和农业等国民经济各部门及人们日常生活中。起重机械由运动机械、承载机构、动力源和控制设备以及安全装备、信号指示装备等组成。起重机的驱动多为电力，也可用内燃机，人力驱动只用于轻小型起重设备或特殊需要的场合。起重机械按结构特征和使用场合分为：轻小型起重设备、桥架型起重机、缆索型起重机、臂架型起重机、堆垛起重机、升降机械。然而，千斤顶又属于起重机械的一种。千斤顶是一种起重高度小小于 1ｍ的最简单的起重设备。它有机械式和液压式两种。机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种。千斤顶按工作原理分为：螺旋千斤顶、齿条千斤顶、油压千斤顶。2 螺旋传动的设计和计算2.1 螺旋传动的类型和应用 螺旋传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。它具有结构紧凑、转动均匀、准确、平稳、易于自锁等优点，在工业中获得了广泛应用。按照用途不同，螺旋传动分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋三种类型。传力螺旋以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，一般为间歇性工作，工作速度较低，通常要求具有自锁能力，图 1.1 的螺旋千斤顶及图 1.2 的螺旋压力机均为传力螺旋。传导螺旋以传递运动为主，这类螺旋常在较长的时间内连续工作且工作速度较高，传动精度要求较高，如图 1.3 所示的机床进给机构的螺旋。调整螺旋用于调整并固定零件间的相对位置，一般在空载下工作，要求能自锁，如带传动张紧装置、机床卡盘、轧钢机轧滚下压螺旋等。1毕业设计（论文）图 1.1 螺旋千斤顶 图 1.2 传导螺旋 2 毕业设计（论文）按照螺旋副摩擦性质的不同，螺旋传动又可分为滑动摩擦螺旋传动（简称滑动螺旋）、滚动摩擦螺旋传动（简称滚动螺旋）和静压滑动螺旋传动（简称静压螺旋）。滑动螺旋传动应用较广，其特点是结构简单，制造方便，成本低；易于实现自锁；运转平稳。缺点在于当低速或进行运动微调时可能出现爬行现象；摩擦阻力大，传动效率低（一般为 3050）；螺纹间有侧向间隙，反向时有空行程；磨损较大。广泛应用于机床的进给、分度、定位等机构，如压力机、千斤顶的传力螺旋等。滚动螺旋也称滚珠丝杠，其特点是摩擦阻力小，传动效率高（90以上）；运转平稳，低速时不爬行，启动时无抖动；螺旋副经调整和预紧可实现高精度定位精度和重复定位精度；传动具有可逆性，如果运用于禁止逆转的场合，需要加设防逆转机构；不易摩擦，使用寿命长。缺点为结构复杂，制造困难；抗冲击能力差。应用于精密和数控机床、测试机械、仪器的传动和调整螺旋，车辆、飞机上的传动螺旋。滚动螺旋传动特点：传动效率高，传动精度高，起动阻力矩小，传动灵活平稳，工作寿命长。滚动螺旋传动应用于机床、汽车、拖拉机、航空军工等制造业。滚动螺旋传动按滚珠循环方式分为： 内循环：滚珠始终和螺杆接触，两个封闭循环回路有两个反向器，三个封闭循环回路有三个反向器。特点：流动性好，效率高，经向尺寸小。外循环：分离，工艺性好，分为螺旋式，插管式，挡珠式 静压螺旋传动螺杆与螺母被油膜隔开，不直接接触。具有摩擦阻力小，传动效 ；螺母的结构复杂；运转平稳，无爬行现象；传动具有可逆性（不需率高（达 99）要时应加设防逆转机构）；反向时无空行程，定位精度高，轴向刚力大；磨损小，寿命长等优点。其缺点为结构复杂，制造较难，需要一套压力稳定，供油系统要求高。应用于精密机床的进给、分度机构的传动螺旋。2.2 螺旋传动的运动关系 在螺旋传动中，结构最简单应用最广泛的是滑动螺旋，本节主要介绍这种螺旋传动的设计。滑动螺旋副工作时，主要承受转矩和轴向拉力（或压力）的作用，由于螺杆和螺母的旋合螺纹间存在着较大的相对滑动，因此，其主要失效形式是螺纹牙破损。滑动螺旋的基本尺寸通常根据耐磨条件确定。对于传力螺旋还应校核螺杆危险截面 3 毕业设计（论文）的强度；对于青铜或铸铁螺母以及承受重载的调整螺旋应校核其自锁性；对于精度传动螺旋应该校核螺杆的刚度；对于受压螺杆，当其长径比很大时，应校核其稳定性；对于高速长螺杆，应校核其临界转速；要求自锁时，多采用单线螺纹，要求高效时，多采用多线螺纹。1.一般螺旋机构 一般螺旋机构当螺杆转Ψ角（rad）时，螺母轴向移动的位移 L（mm）为 LSΨ/2π 式1 式中，S 为螺旋线导程（mm）。如螺杆的转速为ｎ（ｒ／ｍｉｎ），则螺母移动速度ｖ［ｍｍ／ｓ］为 ｖ＝Ｓｎ／６０ 式2 2.差动螺旋机构与复式螺旋机构 图 1.3 差动螺旋机构 图 1.3 中的螺旋机构中，B A 螺杆 1 上有 A、两段螺旋，段螺旋导程为 S（ｍｍ）A，B 段螺旋导程为 SB（ｍｍ），两者旋向相同，则当螺杆转 Ψ角（ｒａｄ）时，螺母轴向移动的位移 L（ｍｍ）为 L（SASB）Ψ/2π 式3 如螺杆的转速为ｎ（ｒ／ｍｉｎ），则螺母移动速度ｖ［ｍｍ／ｓ］为 4 毕业设计（论文）L（SASB）ｎ／６０ 式4 由式（1-4）可知：当 A、B 两螺旋的导程 SA、SB 接近时，螺母可得到微小位移，这种螺旋机构称为差动螺旋机构（又称微动螺旋 机构），常用于分度机构、测微机构等。如两螺旋的旋向相反，螺母轴向移动的位移 L 为 L（SA-SB）Ψ/2π 式5 移动速度为 ｖ＝（SA-SB）ｎ／６０ 式6 这种螺旋机构称为复式螺旋机构，适合于快速靠近或离开的场合。2.3 滑动螺旋传动的设计 滑动螺旋传动工作时，螺杆和螺母主要承受转矩和轴向载荷（拉力或压力）的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动。滑动螺旋传动的主要失效形式是螺纹磨损。因此，通常根据螺旋副的耐磨性条件，计算螺杆中径及螺母高度，并参照螺纹标准确定螺旋的主要参数和尺寸，然后再个、对可能发生的其他失效逐一进行校核。2.4 滑动螺旋的结构及材料2.4.1 滑动螺旋的结构 滑动螺旋的结构包括螺杆、螺母的结构形式及其固定和支承结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系，当螺杆短而粗且垂直布置时，如起重及加压装置的传力螺旋，可以采用螺母本身作为支承的结构。当螺杆细长且水平布置时，如机床的传导螺旋（丝杠）等，应在螺杆两端或中间附加支承，以提高螺杆工作刚度。螺母结构有整体螺母、组合螺母和剖分螺母等形式。整体螺母结构简单，但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿，只适合在精度要求较低的场合中使用。对于经常双向传动的传导螺旋，为了消除轴向间隙并补偿旋合螺纹的磨损，通常采用组合螺母或剖分螺母结构。传动用螺杆的螺纹一般采用右旋结构，只有在特殊情况下采用左旋螺纹。2.4.2 螺杆与螺母常用材料 螺杆和螺母材料应具有较高的耐磨性、足够的强度和良好的工艺性。螺杆与螺 5 毕业设计（论文）母常用材料见表 1.2。表 1.2 螺杆与螺母常用材料 螺纹副 材料 应用场合 轻载、低速传动。材 Q235 Q275 45 50 料不热处理 重载、较高速。材料 40Gr 65Mn 螺杆 需经热处理，以提高 20GrMnTi 耐磨性 9Mn2V GrWMn 精密传导螺旋传动。38GrMoAl 材料需经热处理 ZcuSn10P1 一般传动 ZcuSn5Pb5Zn5 重载、低速传动。尺 螺母 寸较小或轻载高速传 ZcuAL10Fe3 动，螺母可采用钢或 ZcuZn25AL6Fe3Mn 铸铁制造，内空浇铸 巴士合金或青铜2.5 耐磨性计算 耐磨性计算尚无完善的计算方法，目前是通过限制螺纹副接触面上的压强ｐ作为计算条件，其校核公式为 ｐ＝F/Ａ＝F/лd2hzFP/πd2hH≤p 式7 ；A 式中，F 为轴向工作载荷（N）为螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面 ；d上的面积（mm）2 为螺纹中径mm；P 为螺距mm；h 为螺纹工作高度mm，矩形 6 毕业设计（论文）与梯形螺纹的工作高度 h0.5P锯齿形螺纹高度 h0.75PzH/P 为螺纹工作圈数，H为螺纹高度mm，p为许用压强MPa，见表 1.7 表 1.7 滑动螺旋传动的许用压强p 螺纹副材料 滑动副速度/mmin-1 许用压强/MPa 低速 1825 lt3.0 1118 钢对青铜 612 710 gt15 12 钢-耐磨铸铁 612 68 lt2.4 1318 钢-灰铸铁 612 47 钢-钢 低速 7.513 淬火钢-青铜 612 1013 注：lt2.5 或人力驱动时，p可提高 20；螺母为剖分式时，p应降低 15-20。为便于推导设计公式，令 H/d2，代入式（1-7）整理后得螺纹中径的设计公式为 d2≥ FP / o h p 式8 对矩形、梯形螺纹，h0.5P，则 d2≥0 F / o p 式9 对锯齿形螺纹，h0.75P，则 d2≥0.65 F / o p 式 10 值根据螺母的结构选取。对于整体式螺母，磨损后间隙不能调整，通常用于轻载或精度要求低的场合，为使受力分布均匀，螺纹工作圈数不宜过多，宜取1.2～2.5；对于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力较大，可取 2.5～3.5；传动精度高或要求寿命长时，允许 4。根据公式计算出螺纹中径 d2 后，按国家标准选取螺纹的公称直径 d 和螺距 P。由于旋合各圈螺纹牙受力不均，故 z 不宜大于 10。7 毕业设计（论文）2.6 螺母螺纹牙的强度计算 螺纹牙多发生剪切与弯曲破坏。由于一般情况下螺母材料的强度比螺杆低，因此只需校核螺母螺纹牙的强度。假设载荷集中作用在螺纹中径上，可将螺母螺纹牙视为大径 D 处展开的悬臂梁，螺纹牙根部 aa 处的弯曲强度校核公式为 σb 3Fh/πDbz≤σb 式 11剪切强度校核公式为 τF/zπDb≤τ 式 12 式中，F、h、z 同式（1-7）；D 为螺母螺纹的大径mm；b 为螺母螺纹牙根部宽度mm；可由国家标准查得，也可取矩形螺纹 b0.5P，梯形螺纹 b0.65P，锯齿形螺纹 b0.74P；σ、b、τ分别为螺母螺纹牙的许用弯曲应力和许用切应力MPa，见表 1.8 表 1.8 滑动螺旋副材料的许用应力项目 许用应力/ MPa钢制螺杆 σσS/35 σS 为材料的屈服极限/ MPa 材料 许用弯曲应力σb 许用切应力τ 青铜 4060 3040螺母 耐磨铸铁 5060 40 铸铁 4555 40 钢（1.01.2）σ 0.6σ注：静载荷许用应力取大值。若螺杆与螺母的材料相同，由于螺杆螺纹的小径 d1 小于螺母螺纹的大径 D，故应校核螺杆螺纹牙的强度，这时公式中的 D 应改为 d1。2.7 螺杆强度校核 螺杆受轴向力 F 及转矩 T 的作用，危险截面上受拉（压）应力σ和扭转切应力τ。根据第四强度理论，τ螺杆危险截面的强度校核公式为 式 13 式中，d1 为螺杆螺纹的小径（mm）；σ为螺杆材料的.

第二篇：螺旋千斤顶设计指导书

螺旋千斤顶设计指导书

螺旋千斤顶的设计

千斤顶一般由底座1，螺杆

4、螺母

5、托杯10，手柄7等零件所组成（见图1—1）。螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。

设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，其它结构尺寸则是根据经验公式或制造工艺决定的，必要时才进行强度验算。

设计的原始数据是；最大起重量Q（KN）和最大提升高度l（mm）。

螺旋千斤顶的设计步骤如下： 1.螺杆的设计与计算（1）螺杆螺纹类型的选择

螺纹有矩（方）形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。

梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=300，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按GB5796.1—86的规定。

（2）选取螺杆材料

螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。（3）确定螺杆直径

按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距t及其它尺寸。

（4）自锁验算 自锁条件是λ≤φv

式中：λ为螺纹中径处升角；φv为摩擦角（非矩形螺纹应为当量摩擦角φv=tg-1fv，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比摩擦角小1°。即φv－λ≥l°

（5）结构（见图1—2）

螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7，因此需要加大直径。手柄孔径dk的大小根据手柄直径dp决定，dk≥dp十0.5mm。为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d4应比螺杆小径d1小，其值可查手册按退刀槽规范确定。退刀槽的宽度可取为1.5t。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈，挡圈用螺钉固定在螺杆端部。

（6）螺杆强度计算

对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。强度计算方法参阅教材。

（7）稳定性计算

细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性，计算时应注意正确确定螺杆长度系数μ。

当螺杆的柔度λs＜40时，可以不必进行稳定性校核。2.螺母设计与计算（1）选取螺母材料

螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造，其内孔浇注青铜或巴氏合金。

（2）确定螺母高度H及螺纹工作圈数u

H，考虑到螺纹圈数u越多，t载荷分布越不均，故u不宜大于10，否则应改选螺母材料或加大d。螺母高度H=φd2（H应圆整为整数）螺纹工作圈数u（3）校核螺纹牙强度

一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。螺母的其它尺寸见图1—3。必要时还应对螺母外径D3进行强度验算。

（4）螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用

H8H或8等配合。为了安r7n7装简便，需在螺母下端（图1—3）和底座孔上端（图1—7）做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图1—1），紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为6～12mm。

3.托杯的设计与计算

托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见图1-4。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，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。

pQ22(D12D11)4≤[p]

（或1-1）

式中：[p]——许用压强，应取托杯与螺杆材料[p]的小者。4.手柄设计与计算（1）手柄材料 常用Q235和Q215（2）手柄长度Lp

板动手柄的力矩

F·Lp=T1+T2

则

TT2

（式1-2）Lp1F式中：F——加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150～250N，工作时间较长时为100～150N。

T1——螺旋副间的摩擦阻力矩

T2——托杯与轴端支承面的摩擦力矩

手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长D13+（50～150）mm。手柄实际长度不2应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。度还应加上（3）手柄直径dp

把手柄看成一个悬臂梁按弯曲强度确定其直径dp，按弯曲强度条件，手柄弯曲应力

FF·Lp0.1d3p≤[σ]F

（式1-3）

故

dp≥

Lp·F

（式1-4）

0.1[]F式中：[σ]F——手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q215和Q235时，[σ]F=120Mpa（4）结构

手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环（图1-6），并用螺钉或铆合固定。

5.底座设计

底座材料常用铸铁（HT150及HT200）（图1—7），铸件的壁厚δ不应小于8～12mm，为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成1∶10的斜度。

图中

H1=l+（14～28）mm

D6=D3+（5～10）mm HD7=D6+1

5D8=4Q2 D3[]p式中：[σ]p——底座下枕垫物的许用挤压应力。

第三篇：螺旋千斤顶设计说明书

螺旋千斤顶设计说明书

姓名：班级: 学号: 2012年11月3日

设计要求：

一、设计题目：设计一螺旋千斤顶，已知起重重量50kN，起重高度250mm。

画3# 装配图一张，设计说明书一份。

二、结构原理、结构简图、组成、受力分析。

三、螺杆的设计计算

四、螺母的设计计算

五、底座的设计

六、手柄的设计计算

七、托杯的设计

图1 结构原理图

1.螺杆的设计与计算

1.1螺杆螺纹类型的选择

选择梯形螺纹，牙型角α=30˚,梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙型按GB/T5796.1-2005的规定。选取螺杆材料为45钢。确定螺杆直径：

按耐磨性条件确定中径d2对于梯形螺纹，其设计公式为：

d20.8F/[p]

对于整体式螺母，为使受力分布均匀,螺纹工作圈数不宜过多，宜取1.2～2.5;此处取

1.5,许用压力P2Mpa从滑动螺旋传动的许用压强表中查得：人力驱动时，P可提高20%。故得

P201200024Mpa

带入设计公式，得

d224.5mm

按国家标准选择公称直径和螺距为：

Dd32mmd2d329mmP6mm1.2自锁验算

自锁验算条件是v d2d725mm

varctanf/cosarctan0.08/cos15o 4.73onp/d2arctanarvtan6/29

3.77ov

且螺纹中径处升角满足比当量摩擦角小1°，符合自锁条件。

1.3结构设计

根据图2进行螺母的结构设计

（1）螺杆上端用于支承托杯10并在其中插装手柄7，因此需要加大直径。手柄孔径dk的大小根据手柄直径dp决定，dk≥dp十0.5mm。

（2）为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径d4应比螺杆小径d1约小0.2~0.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5P，取d4d10.528.5mm。（3）为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体。

图2 螺杆顶端

1.4螺杆强度计算

螺杆受力较大，应根据第四强度理论校核螺杆的强度

强度计算公式为：

ca232F/A23T/W2

其中T为扭矩

TFtanvd2/2

查书上表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满足强度要求。

1.5稳定性计算

细长螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。

Fcr/F2.5~4

螺杆的临界载荷Fcr与柔度s有关 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为螺杆危险截面的轴惯性矩。将以上数据代入柔度计算公式，得

s23286.25104.9640

需进行稳定性校核。实际应力的计算公式为：

2Fcr2EI/l

其中IiAi12d2431400

E210GPa 将上述数据代入公式得

Fcr210309.4kN Fcr/F2.5~4

螺杆满足稳定性要求

2.螺母设计计算

2.1选取螺母材料为青铜

确定螺母高度H'及工作圈数u'

H'd21.52943.5mm

u'H'/t43.567.25mm

考虑退刀槽的影响，取实际工作圈数为

u'u1.57.251.58.75

'应当圆整，又考虑到螺纹圈数u越多，载荷分布越不均，故u不宜大于10，故取

'9

H'u't9654mm

图3 螺母

2.2校核螺纹牙强度

螺母的其它尺寸见图3，螺纹牙多发生剪切与弯曲破坏。由于螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。

（1）剪切强度校核

已知Dd32mm

D2d229mm 剪切强度条件为：

F≤[] Dbb0.65P0.656mm3.9mm []30~40MPa，查书上表5—13得：梯形螺纹：则剪切强度为 5000014.17MPa

323.99[]

符合剪切强度条件。

（2）弯曲条件校核

弯曲强度条件为：

3Fh[b]

Db2查书上表5—13得：[b]40~60MPa，h0.5P0.56mm3mm 则弯曲强度为

3453=29.44Mpa 323.929[b]

符合弯曲强度条件。

2.3配合：

（1）采用H8配合。r7（2）为了安装简便，需在螺母下端（图1―3）和底座孔上端（图1―7）做出倒角。（3）为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉，查书上表5—2选择紧定螺钉。

3.托环的设计与计算

3.1托杯材料的选择

选择托环材料为Q235钢。

3.2结构设计

结构尺寸见图4。

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，应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。

3.3接触面强度校核

查表得Q235钢的许用压强为P225MPa 为避免工作时过度磨损，接触面间的压强应满足

PFP 22(D12D11)4根据图1-4，取相关尺寸为：

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接触面压强满足要求，选材合理。

图4 托杯顶端

4.手柄的设计计算

4.1手柄材料的选择

选择手柄材料为Q235钢

4.2计算手柄长度Lp 扳动手柄的力矩：KLpT1T2，则

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手柄实际长度为：

Lp929.5581001058.5mm 2由于手柄长度不超过千斤顶，因此取Lp350mm，使用时在手柄上另加套筒。

4.3手柄直径dp的确定

把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径Dp，强度条件为

FKLp0.1d3p[F]

得设计公式为

dp3KLp0.1[F]

已知[F]120MPa

dp32001058mm26.03mm

0.1120取dp30mm

4.4结构

手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环，并用螺钉固定，选择开槽沉头螺钉GB/T67 M816

5.底座设计

5.1选择底座材料

选择底座材料为HT200，其p2MPa

5.2结构设计

图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，则有

H'a(5418)mm36mm

参考文献

【1】 吴宗泽，罗圣国；机械设计课程设计手册；北京：高等教育出版社；2006.05 【2】 濮良贵；机械设计；北京：高等教育出版社；2012.02

第四篇：螺旋千斤顶产品设计书

课程产品设计任务书

项 目 名 称： 螺旋千斤顶

小 组 成 员：胡天阳*** 李雪峰*** 耿杰*** 专 业 班 级： 13机械（4）指 导 教 师： 杨清艳

目录

第一章绪论..............................................................错误！未定义书签。第二章市场分析及调查............................................................................2 第三章模拟仿真概述................................................................................3 3.1模拟仿真的概念............................................................................3 3.2模拟仿真在机械教学中的影响....................................................4 第四章螺旋千斤顶具体零件设计............................................................7 4.1 SolidWorks模拟仿真基本概述.................................................7 4.2螺旋千斤顶的组成.......................................................................8 第五章 螺旋千斤顶的三维模型............................................................10

5.1 螺旋千斤顶零件图......................................................................10

5.2 螺旋千斤顶的装配图..................................................................13 第六章设计小结......................................................................................15 参考文献...................................................................................................16

第一章 绪论

SolidWorks有全面的零件实体建模功能，变量化的草图轮廓绘制，驱动参数改变特征的大小和位臵，丰富的数据转换接口使SolidWorks可以将几乎所有的机械CAD 软件集成到现在的设计环境中来，在SolidWorks的模拟功能中，不仅可以做机构的运动分析，模拟机构的运行过程，还可同时将运动过程进行演示，但是这种演示只能在SolidWorks中进行观看，但在新版本的SolidWorks中，结合使用模拟功能和运用插件Animator制作动画，可以真实地反映机构的运动过程，并把这个运动过程制成avi格式的动画文件，用于诸多播放器中随时、随地地进行演示。

SoildWorks为实现用户可以更加快捷方便的使用模拟仿真功能，从而进行几次开发，SolidWorks 的开发通常是利用SolidWorks 公司提供的功能齐全的API 函数库，使用Visual C ++ 或者Visual Basic 语言设计完成的。这样的工作对于软件开发企业来说比较简单，而一旦二次开发软件交付用户使用，理解和修改代码的工作对于用户来说将变得十分困难。下面的讨论就是基于用户只具有基本的计算机操作能力，没有软件开发能力的前提之下，如何绕开代码修改，仍能够对二次开发软件进行补充和升级的四种方法，以满足企业创新和发展的需要。

第二章 市场分析及调查

又称机械千斤顶，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。机械千斤顶是手动起重工具种类之一，其结构紧凑，合理的利用摇杆的摆动，使小齿轮转动，经一对圆锥齿轮合运转，带动螺杆旋转，推动升降套筒，从而重物上升或下降。

目前市场上多用螺旋千斤顶，其可以节约成本，使用简单方便，应用范围广。螺旋千斤顶的建模较为简单，因此选用螺旋千斤顶作为本次课程设计的课题。

第三章 模拟仿真概述

3.1模拟仿真的概念

模拟仿真就是用模型（物理模型或数学模型）来模仿实际系统，代替实际系统来进行实验和研究。事实上，习惯定义的模拟仿真，即用模型来模仿实际系统进行实验和研究，从来就是产品开发中的常用技术手段。计算机运动仿真作为计算机仿真技术的一个重要分支，可以归入虚拟现实技术VR(Virtual Reality)的范畴，它汇集了计算机图形学、多媒体技术、实时计算技术、人机接口技术等多项关键技术。作为一门新兴的高技术，己经成为工程技术领域计算机应用的重要方向。

3.2模拟仿真在机械教学中的影响

传统的机械类课程休系一般采用二维设计平台进行教学，所存在的主要问题如下:

（1）传统的二维设计仅仅用于设计工程图，无法满足后续CAE/CAM/PDM等课程的信息需求。

（2）以二维设计为主线展开教学，耗时过大，又不便于掌握和理解。

（3）课程体系松散，没有考虑课程之间的相互关系，无法形成产品从设计到制造整个生命周期的信息链条。

（4）传授的知识陈旧，无法体系现代制造技术的特点，因而也无法满足用人单位的需要。

（5）设计、制图、修改工作大，使学生无法把主要经历放在创新设计上。因而也不利于学生综合创新能力的培养。

工程制图教学改革:在工程制图课程教学中，大幅度增加三维设计的内容，改变传统设计以二维-三维-二维的传统教学模式，运用Solidworks系统进行二维实体设计技术，采用新的三维-二维-三维的教学新模式。

机械基础课程教学改革：把Solidworks引入到这些课程的教学中可以极大地提高学牛的学习效率和学习的积极性，也为应用型、创新型人才培养奠定了素质基础。Solidworks软件不仅可以进行机械产品设计、还可以进行装配、运动学和动力学分析。

课程设计教学改革:引入Solidworks后，学生的学习积极性提高了，最后设计的作品还可以进行装配体的爆炸动画以及装配动画，设计的效果很快就可以进行评价，一个成功的设计使学生的学习很有成就感，进一步加强了付专业的认识。

数控技术教学改革:Solidworks软件也充分体现了现代制造工程的特点。它 提供了无缝集成的CAMWorks擂件数控加工环境，该环境提供数控车、数控铣、数控线切割、加工中心的编程等内容，基本可以满足现代数控加工技术的需求。

毕业设计中的应用:毕业设汁是大学生最后的一个集中性学习和实践环节。该环节中我们大量地引人了Solidworks软件的应用。比如，注塑模具设计的整个过程都可以在Solidwork环境下进行。设计流程图为：产品模型—模具分模—注塑分析—模具装配—模具加工。

综合创新能力的培养:在技术进步的大背景下，产品的制造和加工工艺越来越精细，产品的成品品质越来越精致、优良。表现在产品的性能特征方面是产品的功能日益强大化，产品的形态特征上表现为品种的多样化，在操作、控制上越来越简单方便化。

第四章 螺旋千斤顶具体零件设计

4.1 SolidWorks模拟仿真基本概述

SolidWorks是世界上第一款完全基于Windows的3D CAD软件 ,自1995年问世以来 ,以其优异的三维设计功能 ,操作简单等一系列的优点 ,极大地提高了设计效率 ,在与同类软件的激烈竞争中已经确立了它的市场地位 ,已经成为三维机械设计软件的标准。利用SolidWorks不仅可以生成二维工程图，而且可以生成三维零件，用户可以利用这些三维零件来建立二维工程图及三维装配体。SolidWorks采用双向关联尺寸驱动机制，设计者可以指定尺寸和各实体间的几何关系，改变尺寸会改变零件的尺寸与形状，并保留设计意图。

Solidworks用户界面非常人性化,便于操作。在Solidworks的标准菜单中包含了各种用于创建零件特征和基准特征的命令。其中基础实体特征主要有拉伸凸台基体、旋转凸台Π基体等。在基础实体特征上可添加圆角、倒角、肋、抽壳、拔模及异型孔、线性阵列、圆角阵列、镜像等放臵特征,这些特征的创建对于实体造型的完整性非常重要。在处理复杂的几何形状时还需要其他高级特征选项,包括扫描、放样凸台Π基体及参考几何体中基准轴、基准面这些定位特征等。通过以上特征造型技术在Solidwork中能设计出需要的实体特征。

4.2螺旋千斤顶的组成

我们根据螺旋千斤顶的实物进行了一系列的测绘，然后根据其实际尺寸，进行了三维立体建模，使用了SolidWorks软件。

该图是螺旋千斤顶的三维建模的装配图

螺旋千斤顶由底座，顶垫，铰杠，螺钉，螺套，螺旋杆组成。

该图是我们测绘的螺旋千斤顶实物图

第五章 螺旋千斤顶的三维模型

5.1 螺旋千斤顶零件图

顶垫

底座

铰杠

螺钉

螺套

螺旋杆

以上就是该螺旋千斤顶的部件构成，该图全都是由SolidWorks作图绘制而成。

5.2 螺旋千斤顶的装配图

螺旋千斤顶装配图

该图即为螺旋千斤顶装配图，结构较为简单，我们在此基础上，进行了实物运动仿真。

螺旋千斤顶的装配过程：

（1）单击标准工具栏中的“新建”工具，单击（装配体），新建一个装配体文件。

（2）单击（插入零部件），浏览要打开的文件，点击确定）。

（3）插入千斤顶的主干零件—螺旋杆，然后插入顶垫，用移动零件，单击（配合），在配合列表中选择“同心轴”，“配合选择”中选择螺旋杆和顶垫的大小相等的圆周，单击（确定）。

（4）再插入螺套，用移动零件，单击（配合），在配合列表中“”选择“同心轴”，”配合选择”中选择螺旋杆和螺套的大小相等的圆周，点击高级配合，在菜单中选择齿轮，让螺旋杆和螺套的螺纹进行啮合，单击（确定）。

（5）再插入底座，用移动零件，单击（配合），在配合列表中选择“同心轴”和“重合”，“配合选择”中选择螺套和底座的大小相等的圆周和上表面，单击（确定）。

（6）最后插入绞杠，用移动零件，单击（配合），在配合列表中选择“重合”，“配合选择”中选择螺旋杆和绞杠，使螺旋杆上的圆的圆心和绞杠的轴线相重合，单击（确定）。

（7）生成装配列表。

（8）配合完毕，生成千斤顶的装配体。

第六章 设计小结

在整个产品设计阶段，通过对SolidWorks软件知识的学习，我了解到了Solidworks的基本原理和具体运用方法。并且能够运用SolidWorks软件对各种零件进行三维实体建模，掌握了利用插件对装配体进行动画演示。在本文中我利用SolidWorks软件对千斤顶进行了三维造型设计，并利用软件完成了对千斤顶的三维实体设计和动画演示制作，但还有很多不理解的地方需要更加努力学习。

另外在本次设计中，我们培养了团队精神，团队分工明确，任务分配合理，共同学习共同进步。

参考文献

[1]李晓燕，钱炜，仲梁维，Solidworks在毕业设计中的应用[J]，上海电力学院学报，2002 [2]繆朝东，Solidworks在机械制图教学中的应用研究，重庆工业高等专科学校学报[J]，2004 [3]安爱琴，宋长源，王宏强，聂永芳，基于Solidworks的液压泵工作原理动态仿真[J]，煤矿机械，2007 [4]褚莲娣，基于Solidworks的3D家居产品造型设计[J]，机械管理开发，2008 [5]蒋亮，黄维菊，肖泽仪，丁文武，邹庆，基于Solidworks的常规型抽油机三维动态仿真[J]，机械制造与研究，2008 [6]张书田，袁立军，仝国伟，基于Solidworks2007的减速器虚拟装配与运动仿真[J]，河北神风重型机械有限公司，2008 [7]余泽通，杨彬彬，宋长源，基于Solidworks的齿轮泵工作原理动态仿真研究[J]，河南科技学院报，2008 [8]祝永健，基于Solidworks的机械制图教学改进与应用[J]，文教资料，2008 [9]沈嵘枫，林宇洪，基于Solidworks的螺旋叶轮设计分析[J]，福建农林大学学报（自然科学报），2008 [10]卫江洪，基于Solidworks的连杆机构的运动分析与仿真[J]，机械工程与自动化，2008

第五篇：螺旋千斤顶设计计算说明书

螺旋千斤顶设计计算说明书

精04 张为昭 2010010591

目录

一、基本结构和使用方法-----------3

二、设计要求---------------------3

三、基本材料选择和尺寸计算-------3

（一）螺纹材料和尺寸---------3

（二）手柄材料和尺寸---------8

（三）底座尺寸---------------9

四、主要部件基本尺寸及材料-------9

五、创新性设计-------------------9

一、基本结构及使用方法

要求设计的螺旋千斤顶主要包括螺纹举升结构、手柄、外壳体、和托举部件几个部分，其基本结构如下图所示：

AA

该螺旋千斤顶的使用方法是：将千斤顶平稳放在木质支承面上，调整千 斤顶托举部件到被托举重物合适的托举作用点，然后插入并双手或单手转动 手柄，即可将重物举起。

二、设计要求

（1）最大起重量：Fmax25kN；（2）最大升距：hmax200mm；（3）可以自锁；

（4）千斤顶工作时，下支承面为木材，其许用挤压应力：[p]3MPa；（5）操作时，人手最大可以提供的操作约为：200N。

三、基本部件材料选择及尺寸计算

（一）螺纹材料和尺寸

考虑到螺旋千斤顶螺纹的传力特性选择的螺纹类型为梯形螺纹。（1）材料选择

千斤顶螺杆的工作场合是：经常运动，受力不太大，转速较低，故材料选用不热处理的45号钢。千斤顶螺母的工作场合是：低速、手动、不重要，故材料选用耐磨铸铁HT200。（2）螺杆尺寸设计

螺旋副受力如下图所示：

1、耐磨性设计

由上图螺旋副的受力分析可知，螺纹传动在旋合接触表面的工作压力为：

pFPF d2hHZd2h其中，轴向载荷：F=25kN。螺纹高：h，由选择螺纹的公称直径确定。

为了方便满足自锁性要求，采用单头螺旋，一般旋合圈数：Z10。

为方便计算，设螺纹参数中间变量：高径比耐磨性的要求是：

p[p]

H。d2其中[p]为满足耐磨性条件时螺纹副的许用压力。对于钢-铸铁螺纹螺母材料，由于千斤顶的工作速度较低，可认为滑动速度不大于3m/s。千斤顶中螺母为整体结构，螺母磨损后不能调整，但螺母兼作支承作用，故设计时可先认为 f=2.5，则可取此时的许用压力[p]为17MPa。

由螺旋副接触表面压力公式及耐磨性公式得到耐磨性设计公式：

d2FP h[p]对梯形螺纹，h0.5，代入上式求得： Pd2³19.352mm

查国标选梯形螺纹为公称直径d为Tr36，导程P为10mm，中径d2=31mm满足要求。代入高径比计算公式：

f=HZP==2.5 d2d2求得实际旋和圈数Z=7.75。

故暂定螺纹尺寸是公称直径d为Tr36，导程P为10mm，旋合 圈数Z=7.75。

2、强度设计

已知最大载荷为25kN，则在载荷最大时，螺杆受到扭矩：

dTmax=Fmax2tan(g+rn)

2其中螺纹中径：d2=31mm； 螺纹升角：g=arctannP»5.863°； pd2当量摩擦角：rn=arctanfn； 当量摩擦系数：fn=fcosa。

2由于螺杆－螺母为钢－铸铁材料，考虑到千斤顶既有稳定自锁，又有上升运动过程，故取摩擦系数f=0.14。又由于采用梯形螺纹，故牙型角a=30°。

联立以上各式解得螺杆受到的最大扭矩：

Tmax»97.408N×m

已知小径：d1=25mm，则由第四强度理论，危险截面应力：

sca=(4Fmax2Tmax2)+3()»74.220MPa 23pd10.2d1 已知45号钢屈服强度为355MPa，载荷稳定故取许用当量应

力：

[s]=ss4=88.75MPa

则有：sca<[s]，即已选定螺纹可以达到强度条件。

3、自锁性设计

千斤顶由于其用途，要求具有自锁功能。由于自锁是针对停止状态所说，故摩擦系数f可取较大值0.14，由强度设计中的计算结果，此时当量摩擦角：rn»8.247°大于螺旋升角：g=arctan

nP»5.863°，所以自锁性条件可以满足。pd25

4、稳定性设计

稳定性条件：

Sc=Fcr³[S] Fmax由于千斤顶为传力螺旋，故取安全系数［S］=3.5。

由千斤顶结构，螺杆端部结构为一端固定，一自由式支承，长度 系数m为2.0。要求最大升距hmax为200mm，由装配图测量得到此 时从支承螺母中心到千斤顶顶部的等效长度L为325mm，螺杆的 柔度：

4L104 d1已知使用45号钢且不做热处理，则临界载荷：

2EIa2Ed12Fcr89.585kN(L)2(L)264Sc3.583.5故稳定性条件可以满足。

综上所述，螺杆选择Tr36，导程P=10mm即可满足设计条件。

（3）螺母尺寸设计

由螺杆中的设计，将旋和圈数Z定为7.75。一般来说螺母只需校核螺纹牙即可，而且由于螺母材料为铸铁，强度小于螺杆材料，故只需要校核螺母螺纹牙的剪切强度、弯曲强度和抗挤压强度即可，螺杆上的螺纹牙强度则不用校核。螺母螺纹牙受力如下图所示：

1、剪切强度校核

剪切强度条件：

t=Fmax£[t] Zpdb其中旋合圈数：Z为7.75； 螺纹公称直径：d=36mm;螺纹牙根部厚度：b=0.65P=6.5mm。耐磨铸铁许用剪切应力取为：[t]=40MPa。

代入各项数据得上述剪切强度不等式成立，即剪切强度满足要求。

2、弯曲强度校核

弯曲强度条件：

sb=其中牙高：h=5.5mm；

3Fmaxh£[sb] 2Zpdb耐磨铸铁许用弯曲应力取为：[sb]=50MPa。

代入各项数据得上述弯曲强度不等式成立，即弯曲强度满足要求。

3、抗挤压强度校核

由螺母螺纹牙受力图可得平均挤压应力：

a2=Fmax»6.023MPa sp=aZpd2hZpd2h/cos2Fmax/cos 已知螺母许用挤压应力：[sp]»1.5[sb]=75MPa，显然满足

sp<[sp]的抗挤压强度准则。

4、螺母外部尺寸设计

由基本结构图可以看到，螺母的外部形状可以看作是两个半径不同的同心圆柱连接在一起，这样设计的目的是保证螺母的定位。为了保证千斤顶的正常工作，需要设计这两个圆柱的尺寸以使其在工作中不会失效。

由前述计算已知的螺母尺寸为：H=ZP=77.5mm，圆整后高度H=78mm，内螺纹大径D4=37mm。设螺母外部形状：小圆柱外径为D1=60mm，大圆柱外径为D2及小圆柱的高度为H1未知待求。

为防止大圆柱与千斤顶壳体的接触面被压坏，需要满足：

Fmax

sp=£[s]p2p(D2-D12)/4

对耐磨铸铁HT200，许用的抗压应力[sp]=设计大圆柱外径为：

1.5sb=100MPa,最后 3D280mm

为了防止大圆柱突出部分被剪断，需要满足：

t=Fmax£[t]

pD1(H-H1)对耐磨铸铁许用剪切应力为40MPa，最后设计小圆柱高度为：

H1=60mm 综上所述，螺旋千斤顶的螺纹选为公称直径d为Tr36,导程P=10mm。此

时螺母高度H=78mm，螺母外部小圆柱外径60mm，高60mm，大圆柱外径80mm。小圆柱表面与外壳体之间有基轴制配合关系，故选其公差带为h7。查标准 得：所选螺纹配合为中等旋合长度。由于千斤顶为中等精度机械设备，故查 标准得内螺纹公差带为6H，外螺纹公差带为6g。螺母外部小圆柱装配时对 精度要求不高，圆柱度公差取为9。螺母外部小圆柱与内部螺孔需要有一定 同轴度以保证千斤顶工作正常，但形位度要求不高，取同轴度公差为9。螺 母外部小圆柱轴线与大圆柱和外壳体的接触面还有垂直度的要求，也取公差 为9。整个螺母接触面都较重要，表面粗糙度Ra值选为3.2，未接触面Ra 可选为12.5以降低加工成本。

（二）手柄材料及尺寸（1）材料选择

综合考虑成本和强度，手柄的材料选用普通未经热处理的45号钢。（2）长度设计

由螺杆的强度设计可知，手柄需要提供最大97.408Nm的扭矩，则 手柄的有效作用长度应为：

TL=max»488mm

200N在实际设计中，由于手柄还要满足插入螺杆上部接头的要求，同时考虑 到千斤顶本身运动部件具有摩擦力，因此实际设计长度还要在此长度上 加上一部分，最终应设计长度为520mm。（3）直径设计

手柄在操作时会受到剪力和弯矩的作用，最大操作力为200N,最大扭矩为97.408Nm，则力的分布图如下所示：

剪力图

弯矩图

可见，危险截面在手柄与螺杆接头处。手柄的材料选为未经热处理的45号钢，设计手柄直径为D，则危险截面最大剪应力：

4200N t=23pD/4 危险截面最大弯曲正应力：

97.408N×m s=30.1D由第四强度理论，要使手柄正常工作，需要满足条件：

sca=s2+3t2£[s]

当安全系数为2时，许用应力[s]=600MPa=300MPa,代入第

s2 四强度理论计算式，并联立剪应力、切应力计算公式，求得手柄直径：

D=15mm 综上所述，手柄长520mm，直径15mm。

（三）底座尺寸

千斤顶使用时的下支承面为木材，许用挤压应力为3MPa，则由抗击压强度准则：

Fsp=max£[sp]=3MPa

S=其中S为下支承面尺寸，解上述不等式，得S³8334mm2，为满足易于组

sb装及各方向受力均匀的要求，选择下支承面为环形结构，内径尺寸为100mm可以满足准则要求，综合考虑到千斤顶本身具有的重量、体积和使用时的稳定性，将外径尺寸设计为180mm。

综上所述，下支承面设计为环形，内径100mm，外径180mm。

四、主要部件基本尺寸及材料

（1）螺杆螺纹：Tr36´10-6g，45号钢；

（2）螺母螺纹：Tr36´10-6H，HT200耐磨铸铁；（3）手柄：长度500mm，直径15mm，45号钢；

（4）底座：外径180mm，内径100mm，HT200灰铸铁。

五、创新性设计

（1）手柄加上橡胶手柄球而非普通塑料手柄球，既节约成本，又易于拆卸，减少千斤顶存放的体积；

（2）为了携带方便，给千斤顶外壳加上把手；（3）为提高外壳强度，给外壳加上肋板；

（4）为了使用过程中省力，在托举部分和旋转的螺杆间加入推力轴承51105，并在相关旋转部件处涂润滑油以减小使用阻力；（5）为了增强千斤顶对托举点形状的适应能力，将托举部件顶部由杯状改成平顶，同时为了减小对被托举物的损害，给托件部分加上橡胶保护套；（6）在千斤顶底部设计成密封用的橡胶盖，使千斤顶在存放时，螺旋运动部件免受灰尘侵扰。