哈工大机械设计大作业(螺旋起重器).pdf
哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书机械设计作业设计计算说明书题目:设计螺旋起重器(千斤顶)系别:机电工程学院班号:*姓名:*日期:2013 年 10 月 3 日哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学机械设计大作业任务书机械设计大作业任务书题目：设计螺旋起重器螺旋起重器的示意图及已知数据起重量题号最大起重高度FQFFQ/kNH/mm3.1.1301801.1.选择螺杆、螺母的材料选择螺杆、螺母的材料螺杆采用 45#钢调制，由参考文献2表 10.2 查得抗拉强度b 600Mpa，s 355Mpa。螺母材料用铝黄铜 ZCuAl10Fe3（考虑速度低）。2.2.耐磨性计算耐磨性计算螺杆选用 45#钢，螺母选用铸造铝黄铜 ZCuAl10Fe3，由参考文献1表 5.8 查得p=1825Mpa从表 5.8 的注释中可以查得，人力驱动时p值可以加大 20%，则p=21.630Mpa，取p 25Mpa。按耐磨性条件设计螺纹中径d2，选用梯形螺纹，则d2 0.8FQp。22.5，取 2。则由参考文献1查得，对于整体式螺母系数=1.2d2 0.8FQp 0.830000mm 19.6mm225式中：FQ轴向载荷，N；d2螺纹中径，mm；p许用压强，Mpa；查参考文献2表 11.5 取公称直径d 28mm，螺距P 3mm，中径d2 26.5mm，小径d3 24.5mm，内螺纹大径D4 28.5mm。3.3.螺杆强度校核螺杆强度校核螺杆危险截面的强度条件为 4FQ16T1e233dd3322式中：FQ轴向载荷，N；d3螺纹小径，mm；T1螺纹副摩擦力矩，T1 FQtan()d22为螺纹升角，arctannp13 arctan 2.0637；d226.5螺杆材料的许用应力，Mpa。查参考文献1表 5.10 得钢对青铜的当量摩擦因数f 0.08 0.10，取f 0.09，螺纹副当量摩擦角parctan f arctan0.095.1427，取 5.7106。把已经的值带入T1的计算公式中，则得T1 3000026.5tan(2.06375.1427)50261N mm2e(430000216502612)3()70.4MPa3324.524.5s35，其中由参考文献1表 5.9 可以查得螺杆材料的许用应力s 355 MPa，则取取 71118Mpa，取95Mpa。显然，e，螺杆满足强度条件。4.4.螺母螺纹牙的强度校核螺母螺纹牙的强度校核螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为FQZD4b式中：FQ轴向载荷N；D4螺母螺纹大径mm；Z螺纹旋合圈数，取Z 10；b螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b 0.65P 0.653mm1.95mm；螺母材料的许用切应力。代入数据计算得30000MPa 17.2MPa1028.519.5查参考文献1表 5.9 螺母材料的许用切应力30 40 MPa，显然。螺纹牙根部的弯曲强度条件为b式中l弯曲力臂，且：3FQlD4Zb2bl 其他参数同上。带入数值计算得：D4d228.526.5mm 1mm22b3300001MPa 26.435MPa21028.51.95查参考文献1表 5.9 螺母材料的许用切应力b 4060Mpa。显然bb，即满足螺纹牙的强度条件。5.5.自锁条件校核自锁条件校核因螺纹升角 2.0637，螺纹副当量摩5.1427，因此所以满足自锁条件。6.6.螺杆的稳定性校核螺杆的稳定性校核螺杆的柔度值li4ld3式中：l螺杆的最大工作长度，取螺母中部到另一端支点间的距离，则l 180H螺母h1l退刀槽2H螺母 ZP 103 mm 30 mml退刀槽指螺杆与手柄座相接处的尺寸，查手册知，l退刀槽 9mm。手柄直径d手柄 24 mm，由结构尺寸经验公式h1(1.8 2)d手柄 43.2 48 mm，取h1 46mm，则l (18015469)mm 250mm长度系数，对千斤顶，可看作一端固定、一端自由，取 2；带入以上数值，得4l4225081.6316d124.5对于 45#钢调质，当 90时：d1234034024.52Fc85888N2210.00013410.0001381.634Fc85888 2.86 2.5F30000因此，满足稳定性要求。7.7.螺母外径及凸缘设计螺母外径及凸缘设计螺纹外径D21.5d 1.52mm 42mm；螺纹凸缘外径D31.4D21.442mm 58.8mm，取D3 60mm；螺纹凸缘厚b (0.20.3)H(0.20.3)30mm 69mm，取b 8mm。8.8.手柄设计手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间相对转动的阻力矩和托杯支承面间的摩擦力矩。设F为加在手柄上的力，取F 300N，L为手柄长度，则FL T1T2，式中：T1螺纹副摩擦力矩Nmm；T2托杯支承面间的摩擦力矩Nmm。其中T1 59971N mmD(2 4)3(D12)31T2fFQ223D(2 4)(D12)式中：f托杯支承面间摩擦因数；FQ轴向载荷N；公式中的符号见下图。D(1.6 1.8)d(1.6 1.8)28mm(44.850.4)mm，取D 48mm。D1(0.60.8)d (0.60.8)28mm (16.822.4)mm，取D1 20mm。h(0.81)D(0.81)50mm(4050)mm，取h 46mm。h2(0.6DT(2.00.8)D1(0.62.5)d (2.00.8)20mm (1216)mm，取h214mm。2.5)28mm (4870)mm，取DT 60mm。110mm，a 6mm，t 6mm。托杯选用铸铁，手柄选 Q215,摩擦因数 f=0.12，则D(24)3(D12)31T2fFq 62669N mm。333D(24)(D12)取 F=300N，则L T1T25997162669 408.8mm，取 L=200mm，加套筒长 300mm。F300手柄直径d手柄3FLs，由教材可得手柄材料的许用弯曲应力b，其中0.1b1.5 2s 205 MPa，可取b110MPa。设 F=300N，带入数据计算得：d手柄=3FL300408.83mm 22.34mm0.1b0.1110取手柄直径d手柄 24 mm。9.9.底座设计底座设计螺杆下落到底面，再留2030mm空间，底座铸造起模斜度1:10，厚度为10mm。D5由结构设计确定，D5106mm，D41.4D51.4106mm 148mm。结构确定后校核底面的挤压应力：pFQ42530000(D D)244 3.58Mpa2(148 106)2(1.52)(1.52)10mm(1520)mm，底面材料选择铸铁HT100，取S 20mm。查参考文献2表 10.3 得灰铸铁铸件b100 MPa，且P(0.4 0.5)b(0.4 0.5)100 MPa (40 50)MPa显然，PP，满足设计要求。10.10.螺旋起重器装配图。螺旋起重器装配图。参考文献：1王黎钦，陈铁鸣.机械设计.4 版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,20082宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京:高等教育出版社,20063王连明，宋宝玉.机械设计课程设计.3 版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2007
