1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書題目：設(shè)計(jì)螺旋起重器 系別：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班號： 學(xué)號： 姓名： 日期： 2012-10-07 目 錄1設(shè)計(jì)題目-32螺母、螺桿選材-33耐磨性計(jì)算-34螺桿強(qiáng)度校核-35螺紋牙強(qiáng)度校核-46螺紋副自鎖條件校核-57螺桿穩(wěn)定性校核-58螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)-69手柄設(shè)計(jì)-610底座設(shè)計(jì)-711其余各部分尺寸及參數(shù)-712參考資料-81、設(shè)計(jì)題目螺旋起重器（千斤頂）已知條件：起重量F=50KN，最大起重高度H=150mm。2、螺桿、螺母選材本千斤頂設(shè)計(jì)采用梯形螺紋螺旋傳動。由于螺桿承受載荷較大，而且是小截面，故選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。查參考文獻(xiàn)1得s

2、=355MPa, b=600MPa。由于千斤頂屬于低速重載的情況，且螺母與螺桿之間存在滑動磨損，故螺母采用強(qiáng)度高、耐磨、摩擦系數(shù)小的鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3。托盤和底座均采用鑄鐵材料。3、耐磨性計(jì)算查參考文獻(xiàn)2得p=1825MPa。人力驅(qū)動p值可增大20%，則p=21.630 MPa。取p=25MPa。按耐磨性條件選擇螺紋中徑d2，選用梯形螺紋。由參考文獻(xiàn)1查得，取 。由耐磨性條件公式： 式中d2螺紋中徑，mm;F螺旋的軸向載荷，N； H螺母旋合高度，mm;引入系數(shù)，=H/d2 ;p材料的許用壓強(qiáng)，MPa;代入數(shù)值后有。查參考文獻(xiàn)1，試取公稱直徑d=36mm，螺距p=6mm，中徑d2=33

3、mm，小徑d1=29mm，內(nèi)螺紋大徑D4=37mm。4、螺桿強(qiáng)度校核千斤頂螺桿危險(xiǎn)截面受軸向力F和扭轉(zhuǎn)力矩T1的作用，這里的扭轉(zhuǎn)力矩是螺紋副的摩擦轉(zhuǎn)矩T1。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為： 式中 螺桿螺紋的小徑(mm)； 螺桿材料的許用應(yīng)力(MPa); F螺桿所受的軸向載荷(N)； T1螺桿所受轉(zhuǎn)矩(N·mm),。由參考文獻(xiàn)1查得鋼對青銅的當(dāng)量摩擦因數(shù),取。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到：'=arctan0.09=5.14° ； =arctan1*6*33=3.31°由得=122561N·mm，代入公式得=8MPa。查表可得， =s35 得=711

4、18MPa，取=95MPa，顯然符合條件。5、螺母螺紋牙強(qiáng)度校核因?yàn)槁菽覆牧蠌?qiáng)度低于螺桿 ，所以螺紋牙的剪切和彎曲破壞大多發(fā)生在螺母上，故可只校核螺母螺紋牙強(qiáng)度。查參考文獻(xiàn)1得螺母材料的許用切應(yīng)力,取=35MPa；許用彎曲應(yīng)力b=4060MPa, 取b=50MPa。螺母螺紋牙根部剪切強(qiáng)度條件為： 式中 F軸向載荷(N)； D4螺母螺紋大徑(mm); Z螺紋旋合圈數(shù)，Z取10； b螺紋牙根部厚度(mm)，對于梯形螺紋。代入數(shù)據(jù)計(jì)算： 即螺母滿足剪切強(qiáng)度要求。螺母螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為： 式中 l彎曲力臂，l=D4-D12=3.5mm 其它參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)計(jì)算： 即螺母螺紋牙滿足彎曲強(qiáng)度要求

5、。6、螺紋副自鎖條件校核由螺紋副自鎖條件： '> 又：'=arctan0.09=5.1427° =arctan1*6*33=3.3123°得到： '> 滿足自鎖條件。7、螺桿的穩(wěn)定性校核千斤頂?shù)淖畲笊仙叨菻=150mm，則螺桿的最大工作長度式中 螺母高度(mm)，=60mm;=5660mm，取=56mm；螺桿與手柄座相接處尺寸，查手冊知，。假設(shè)手柄直徑為d1=30mm,由尺寸經(jīng)驗(yàn)公式h1=(1.82)d1=5460mm取h1=56mm,則： L=150+30+56+=24mm則螺桿的柔度： 式中長度系數(shù)，對本千斤頂，看做一端固定、一端自

6、有，則可取=2； d1螺紋小徑，d1=29mm。 i螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑(mm),其中A為危險(xiǎn)截面的面積(mm2)。代入數(shù)據(jù)計(jì)算： =4*2*243.529=67.2對于45#調(diào)制鋼，此時螺桿穩(wěn)定的臨界載荷Fc為： 代入數(shù)據(jù)計(jì)算：Fc=3401+0.00013*67.2²*29²4=141505N那么，由壓桿穩(wěn)定條件故螺桿滿足穩(wěn)定性要求。8、螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，螺母外徑D21.5d=1.5×36=54mm; 螺母凸緣外徑D32，取D3=75mm； 螺母凸緣厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)×60=1218mm，取b=15mm。9、手

7、柄設(shè)計(jì)加在手柄上的力需要克服螺紋副之間的摩擦阻力矩T1和托杯支撐面間的摩擦力矩T2。設(shè)加在手柄上的力F1=300N，手柄長度為L，則有F1 L = T1 + T2。對于T1和T2，有N·mm公式中的符號見參考書3。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，mm,取D=60mm; mm，取D1=25mm。托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q215，摩擦因數(shù)f=0.12,則 代入數(shù)據(jù)得：T2=0.12*500003*58³-27³58²-27²=133153N·mm那么手柄長度L=T1+T2F1=852mm，取=200mm,加套筒長700mm。設(shè)手柄所受最大彎曲應(yīng)力為，查參

8、考文獻(xiàn)2,，查參考文獻(xiàn)3,得，則=112.5150MPa,取=125MPa。則手柄直徑d11應(yīng)滿足d113F1L0.1b=28.5mm取手柄直徑d11=30mm。10、底座設(shè)計(jì)螺桿下落至底面，再留10mm左右的空間，底座鑄造起模斜度1:10，壁厚。由經(jīng)驗(yàn)公式，S=(1.52)=1520mm,取S=20mm。各符號見參考書3。D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，D5=120mm；D45=1.4*120=168mm。結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力： p=F4*（D42-D5²）=4.6MPa底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為1020mm時，。顯然，底面強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。11、其余各部分尺寸及參數(shù)（符號見參考書3），取=80mm；，取D=60mm；，取=24mm;，取=54mm;，取=75mm;，取=50mm；h1=1.82d11=1.82*30=5460mm，取=54mm；h2=0.60.8D1=0.60.8*24=14.419.2mm，取=18mm；，取=6mm；，取=6mm；，取=6mm。固定托盤用的擋圈內(nèi)徑8mm，外徑32mm，厚5mm；螺釘。螺桿底部擋圈內(nèi)徑8mm，外徑50mm，厚5mm；螺釘 。緊定螺釘 GB/T71-1985 M6×20。其余