1、哈爾濱工業大學機械設計作業設計計算說明書題目：設計螺旋起重器（千斤頂）系別：91號：姓名：日期:2014.10.12哈爾濱工業大學機械設計作業任務書題目：設計螺旋起重器設計原始數據：起重量：Fq=30KN最大起重高度：H=180mm1 .選擇螺桿、螺母的材料32 .耐磨性計算33 .螺桿強度校核44 .螺母螺紋牙的強度校核45 .自鎖條件校核56 .螺桿的穩定性校核57 .螺母外徑及凸緣設計68 .手柄設計69 .底座設計710 .其他零件設計811 .繪制螺旋起重器（千斤頂）裝配圖831 .選擇螺桿、螺母的材料考慮到螺桿承受重載，需要有足夠的強度，因此選用45鋼，需要調質處理。由參考文獻3表

2、102查得45鋼的抗拉強度ob=600MPa,屈服強度os=355MPao螺母是在重載低速的工況下使用的，并且要求與螺桿材料配合時的摩擦系數小、耐磨，因此，螺母的材料選擇鑄造鋁青銅ZCuAI10Fe3o2 .耐磨性計算螺桿選用45鋼，螺母選用鑄造鋁青銅ZCuAI10Fe3,由參考文獻1表5.8查得，鋼對青銅的許用壓強p=1825Mpa,由表5.8注釋查得，人力驅動時，p值可提高約20%,即p=21.630MPa,取p=25MPa。由參考文獻1表5.8查得，對于整體式螺母，系數昨1.22.5，取2.5。按照耐磨性條件設計螺桿螺紋中徑CL,選用梯形螺紋，則螺紋的耐磨性條件為FqPudohH<

3、p計算螺紋中徑cb時，引入系數帽耳以消去H,得FqP對于梯形螺紋，h=0.5p,則匚cC30000d2A8fq=0.8=19.6mmp.225以上三式中，Fq一螺旋的軸向載荷，N;p螺距，mm；d2螺紋中徑，mm；h一螺紋工作高度，mm；H一螺母旋合高度，mm；ps一螺紋工作面上的壓強，MPa；p一許用壓強，MPa。根據螺紋中徑d2的取值范圍，由文獻3表11.5查得，取螺桿的公稱直徑d=32mm,螺距p=6mm,中徑d2=29mm,小徑&=25mm,內螺紋大徑D4=33mm。說明：此處如果選擇螺桿的公稱直徑d=24mm,螺距p=3mm,中徑d2=22.5mm,小徑ch=20.5mm,內

4、螺紋大徑D4=24.5mm,螺桿的強度校核不滿足要求。3 .螺桿強度校核螺桿的斷面承受軸向載荷Fq和螺紋副摩擦轉矩。根據第四強度理論，螺桿危險截面的強度理論為a+3黑<aJ匹式中：Fq軸向載荷，N;ch一螺紋小徑，mm；Ti一螺紋副摩擦力矩,N-mm,Ti=FQtanp)生a一螺桿材料強度的許用應力，MPa, a=%3 512查參考文獻1表5.10,鋼對青銅的當量摩擦系數f=0.080.1Q取f=0.09,則螺紋副當量摩擦角p=arctanf=arctanQ.09=5.1427onp1X6書為螺紋升角，farctan=arctan=3.7679nd2兀7兄29把已知的數據帶入Ti的計算公

5、式中，則得29Ti=30000tan(3.7679+5.1427°)=68201Nmm16 682012=72.2MPa二 25代入強度計算公式，則0=牝一。2fI兀X25J由參考文獻1表5.9可以查得螺桿材料的許用應力a=os=355MPa,q|=71-118MPa,取q|=95MPao顯然，a籽a,螺桿滿足強度條件。4 ,螺母螺紋牙的強度校核由系數pH可求得螺母的旋合高度爪以d2=2>29=58mmd2螺母螺紋牙根部的剪切強度條件為T=FQ<口T二ZD4b式中：Fq軸向載荷，N;D4一螺母螺紋大徑，mm；Z一螺紋旋合H 58 數,Z=9.7,取 Z=10;P6b一螺紋

6、牙根部厚度，對于梯形螺紋，b=0.65p=0.656=3.9mm代入數值計算得T30000=7.4MPaTTvChnwOOwOc查參考文獻1表5.9得螺母材料的許用剪切應力T=30-40MPa,顯然，TTO螺紋牙根部的彎曲強度條件為式中：|一彎曲力臂，1=3八=邑蘭=2口口；22Fq軸向載荷，N;D4一螺母螺紋大徑，mm；Z一螺紋旋合圈數，Z=h=58=9.7,取Z=10;P6'b一螺紋牙根部厚度，對于梯形螺紋，b=0.65p=0.656=3.9mm代入數值計算得6=3 30000 22=11.4MPa查參考文獻1表5.9得螺母材料的許用彎曲應力O=4060Mpa。顯然，。珥由上述計算

7、分析可知，螺母螺紋牙滿足強度條件。5 .自鎖條件校核，由滬3.7679°p=5.1427°得因此，滿足自鎖性條件。6 .螺桿的穩定性校核迄54Fq式中：Fc一螺桿穩定的臨界載荷，N；Fq一螺桿所受軸向載荷，N°螺桿的柔度值為di式中：I一螺桿的最大工作長度，mmo當螺桿升到最高位置時，取其頂端承受載荷的截面到螺母高度中點的距離作為最大工作高度，則80+h螺母+h手柄座+1退刀槽查參考文獻3表11.25得，I退刀槽=7.5mm。手柄直徑d手柄=24mm(將在手柄設計中給出這一尺寸的計算)，由結構尺寸經驗公式得h手柄座二(1.82)d手柄=43.248mm取h手柄座二

8、44mm。代入數值計算得1=180+29+44+7.5=260.5mmp一長度系數，對于千斤頂，可看作一端固定，一端自由，故取P=2代入以上數值計算得_42260.5<啟=83.3625對于45鋼調質(淬火+高溫回火)，當H85時，有22=100648.8 N490二dAi_490n252.1Q10.0002410.000283.364于是有Fc100648.830000=3.35 迄 5因此，螺桿滿足穩定性條件。7 .螺母外徑及凸緣設計螺母外徑由結構尺寸經驗公式得D2勺.5d=1.5烏2=48mm螺母凸緣外徑由結構尺寸經驗公式得D3勺.4D2=1.448=67mm螺母凸緣厚度由結構尺寸

9、經驗公式得b=(0.20.3)H=(0.20.3)58=11.6-17.4mm取b=14mmo8 .手柄設計加在手柄上的力需要克服螺紋副之間相對轉動的阻力矩和托杯支撐面之間的摩擦力矩。設F為加在手柄上的力，取F=200N,L為手柄長度，則FL=Ti+T2式中：一螺紋副之間相對轉動的阻力矩，N-mm；T2一托杯支撐面之間的阻力矩，Nmm。由前述計算可得Ti=68201N mmT2=1fFQA234FDi2,3D24D,22式中：D一手柄座直徑，mm,由結構尺寸經驗公式得D=(1.61.8)d=(1.61.8)32=51.257.6mm取D=52mm；Di一螺柱與托杯連接處直徑，mm,由結構尺寸經

10、驗公式得Di=(0.60.8)d=(0.60.8)32=19.225.6mm取Di=22mm。托杯選用鑄鐵，手柄選用Q215,摩擦因數f=0.12,則a52-4-222T2=0.1230000=67200Nmm3于是有TiT26820167200=P77mmF200取L=200mm,加套筒長500mm。手柄直徑查教材可知任=s,查參考文獻3可知，（Ts=205MPa則1.5-2（5=102.5-136.7MPa,MZc5=110MPao代入數值計算得,苦20o677d手柄戶0=23.1mm0.V110取手柄直徑d手柄=24mmo9 .底座設計螺桿下落到最低點，再留1030mm空間，底座鑄造拔模

11、斜度度1:10,厚選擇8mm。D5由結構設計確定，則D5=128mmo由結構尺寸經驗公式得D4=1.4D5=1.4X28=179mm結構確定后，校核底面的擠壓應力/=2.4MPa（二D42.D52179曲底面材料選用400,查參考文獻3表10.3得，當鑄件壁厚S=2.5-1052-4-222時,Ob羽30MPa,op=(0.4-0.5)ob=(O.4-O,5)130=5265Mpa。顯然，Op珂O,滿足設計要求。10 .其他零件設計螺桿頂部和底部的擋圈及螺釘尺寸設計螺桿底部必須有一個擋圈，并用螺釘加以固定，以防止螺桿全部從螺母中旋出。托杯在相應的位置也要設置擋圈，以防止托杯與螺桿脫離。擋圈的直

12、徑略大于螺桿外徑，所以，頂部擋圈直徑取為26mm,底部擋圈直徑取為36mm。根據結構尺寸經驗公式得螺釘大徑為d3=(02503)Di=(02504)22=5.58.8mm取其直徑為M8,根據GB/T57832000確定其他尺寸。緊定螺釘尺寸設計對于螺母與底座分開的結構，為了防止螺母隨螺母轉動，必須用緊定螺釘加以固定，緊定螺釘的直徑取為M6,根據GB/T711985確定其他尺寸。托杯尺寸設計托杯直徑根據結構尺寸設計經驗公式得DT=(2.02.5)d=(2.02.5)32=6480mm取DT=70mmo托杯高度根據結構尺寸設計經驗公式得h=(0.8-1)D=(0.8-1)52=41.652mm取h=42mm。托杯頂部開槽的槽深和槽寬根據經驗公式得a=68mmt=68mm取a=8mm,t=8m