这里结合我多年传动设计的专业背景，对题主问题进行工程解析，将可能适用于该问题的推杆方案进行归纳总结，以典型方案解析从选型设计到落地加工组装的全过程。给如题主这样的DIY爱好者提供参考思路。当然，同行做设计时也可以互相借鉴应用到自己的产品结构设计中。全文比较长，近四千字，请耐心阅读。

　　题主的诉求里提到了推杆可以往复伸缩，推力可以达到500斤（也就是250公斤），还提到了升降杆直径不能超过20厘米。

　　这其实引出了不少外行DIY爱好者在工程需求分析经常忽视的问题：应用场合不明确、重要技术指标缺失。

　　乍一看问题，以为只是做一个伸缩推杆机构。实际上仔细一看又提到了升降杆。说明题主想要的是用于顶升的伸缩推杆，这是标题和问题里都没有重点提到的。问题没有提到伸缩往复的速度、往复伸缩的距离（这都是重要信息，关系到元器件选型）。

　　这种气缸顶升机构往上顶升时是靠气缸推力推的，但是收缩时靠的是重物本身的重力。当然这种方案通常用在工业自动化设备领域，家里没有气源环境，不可能单为这个买一个空气压缩机，所以实施不了。

　　这种手动液压油缸顶升方案，顶升运动过程的速度不快，又很费力；收缩回复依靠的是重物自身的重力。如果采用电液控制油缸升降通常需要另配液压电磁阀，通过控制电磁阀来控制油缸的升降伸缩，还需要小型的液压油泵用于液压油收缩过程的回油和伸长时的送油。这显然就不符合家里DIY的应用场景了，只能应用在工程上。

　　在正式进行设计前，先确定你要往复伸缩的距离，这个其实也决定你采用是单级伸缩结构还是多级伸缩结构。丝杠距离伸长，涉及到压杆稳定性强度校核，结构就更复杂了，稳定性也差了点。此外你还需要确定你想要往复伸缩的速度。

　　以上这些重要技术指标参数缺失，参照市场上现有的500公斤推力的推杆，推杆往复速度11mm/s，伸缩距离100mm。这里假定你的技术指标跟它一样。这种推杆网购价格如下图。

　　如果从零开始做电推杆，除却电机是现成的，减速机、丝杠模块都是新设计需要加工的情况下，制造一台这样的电推杆至少要花费几千，还得在有经验的情况下。新手由于经验不足，很多细节没有考虑到引起返工重做，成本需要往上翻番。

　　如果电机、减速机包括丝杠、螺母都是选型设计后买的现成的，实际要加工的就是需要根据现成的丝杠螺母和减速机进行适配性的补充加工，再在外面加工一个伸缩杆壳体及相关零件。事实上，这种改造没有专业背景做技术支撑的前提下，做出来一堆破铜烂铁的概率极高。大概率连动都动不起来。

　　那么DIY爱好者怎么做成功率最高，又不失去DIY的乐趣呢？可以买一台市面上成熟的产品回来，1：1仿制。你将它拆开来，将整个拆解过程录制下来作为技术资料。你在拆解的过程，也对这种结构有了深入的了解，到你自己设计的时候也能知其然知其所以然。

　　当然了，有很多人本身就是机械相关的从业者，如果能自己设计并制造出来对自己的工作提升也有帮助。包括很多手工达人，本来就对技术乐此不彼，你不告诉他如何设计，光说难度，那显然不合时宜。

　　那么推动500斤的丝杠需要有多粗？下面就是上银的丝杠样本。从下图可以看到，选用直径16mm的丝杠，导程4mm轴的动态负载就能超过500公斤。

　　当然，我们也可以反过来通过理式验证下上银样本里的直径16mm，导程4 mm的丝杠强度上是否满足要求。

　　按照丝杠推力的计算公式F=2πηT/p；这里η指的是丝杠传动效率，p是丝杠导程，T是丝杠螺母输入的扭矩。由此，可以计算出丝杠推力。丝杠传动效率取0.9。可以计算出丝杠螺母输入扭矩T=250*9.8*4/(2π*0.9）/1000=1.7233N.m。

　　d≥17.2*（1.7233/35）^（1/3），丝杠是实心轴所以选用实心轴公式，丝杠轴材料至少取45钢或者性能更优的材料，所以这里许用扭转切应力至少取到35，当然丝杠越好，这个值可以取得越大。带入计算可以得出理论最小直径是6.3mm（这里考虑是纯扭），小于丝杠最小直径13.792mm。

　　μ—压杆的长度系数(压杆一端固定,一端自由时,如上图所示，电推杆方案中，丝杠结构满足上图D结构方式，其值取2)

　　这里总结下之前设计过程中假定的技术指标参数以及选型计算确定的参数，往复伸缩行程400mm，丝杠直径16mm、导程4 mm。推力250KN反求丝杠螺母输入扭矩T=1.7233N.m。

　　为了让选型计算设计继续进行下去，这里需要继续假定往复伸缩速度为10mm/s。往复伸缩速度v=P*n，那么对应丝杠螺母旋转速度n=10/4=2.5r/s=150r/min。

　　市面上你看到的成熟工业电推杆电机基本都是定制的高速电机。这种电机通常转速可以达到5000rpm以上。显然不适合个人单件DIY。

　　这种情况下，可以考虑采用步进电机控制方案。步进电机选型设计需要考虑转速力矩特性曲线，步进电机转速可以很高（有的空载转速可以达到7600rpm），实际上随着转速升高力矩变小，如下图所示。

　　我们要保证丝杠螺母输出转速150rpm的同时还要保证经过减速放大的扭矩＞1.7233N.m。

　　综合考虑下可以采用57式步进电机。输出转速650rpm时扭矩0.4N.m(如上图所示)，经过减速（减速比650/150=4.333）输出的扭矩为1.7333N.m可以满足电推杆的丝杠螺母输入扭矩要求。

　　当然，专业的工程师可以继续深入设计计算这里的减速箱以及电机。降低输入转速时，减速箱可以做成一级平行轴齿轮传动减速形式；增加输入转速，提高减速比时，可以做成两级平行轴齿轮传动减速也可以做成蜗轮蜗杆传动。根据结构安装形式，可以采用电机直连行星减速机再接丝杠的直驱结构，也可以采用电机通过直交轴减速箱输出连接丝杠转角输出，也可以电机通过平行轴齿轮传动平行输出丝杠。

　　在市面上经典的工业电推杆方案里，采用高速电机（电机转速可以高达7000～8000rpm），减速箱的减速比做到五六十。

　　简单来说；你可以买一个42步进电机，如下图所示，价格只有几十块钱（可以比价的），然后再找一个减速比4～5的行星减速机（此时电机输入转速只有600～750）

　　剩下的就是减速机输出轴如何如丝杠螺母结构连接了。这里的结构就需要你自己设计了，包括推杆的外壳、推杆套等等结构。可以参考网上的结构进行参考学习。下图是一个参考结构（主要是减速机输出到推杆的结构），可供借鉴。

　　如果你买的市场上成熟的工业电推杆（价格五六百以内），可以直接下单买相应的无线遥控，如下图所示（一两百以内）。

　　当然，如果你要精细点控制，上面的方案肯定不适合你了。步进电机、PLC、开关电源、上位机（触摸屏或者 ）。到了这一步，你就需要进一步去学习如何去PLC编程，如何电气接线，如何编写上位机软件界面以及上位机与下位机的通讯。可以说，这就是一个简单的工控应用项目了。

　　当然了，如果还想进一步深入了解到底如何设计计算这些内部结构（轴承的布置、减速齿轮传动设计、推杆结构设计等等），可以在评论区交流。

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