機(jī)械設(shè)計相關(guān)作業(yè).doc

機(jī)械設(shè)計相關(guān)作業(yè)-作者：-日期： 目 錄一、設(shè)計題目-2二、螺母、螺桿選材-2三、螺桿、螺母設(shè)計計算3.1 耐磨性計算-23.2 螺桿強(qiáng)度校核-33.3 螺紋牙強(qiáng)度校核-33.4 螺紋副自鎖條件校核-43.5 螺桿穩(wěn)定性校核-4四、螺母外徑及凸緣設(shè)計-5五、手柄設(shè)計-5六、底座設(shè)計-6七、其余各部分尺寸及參數(shù)-7八、參考資料-8一、 設(shè)計題目螺旋起重器（千斤頂）已知條件：起重量FQ=40KN，最大起重高度H=200mm。二、 螺桿、螺母選材本千斤頂設(shè)計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)2得s=355MPa,查機(jī)械設(shè)計表5.9得,取=110MPa; 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，查表5.9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。托盤和底座均采用鑄鐵材料。三、 螺桿、螺母設(shè)計計算3.1 耐磨性計算由耐磨性條件公式：對于梯形螺紋，有h=0.5p,那么耐磨性條件轉(zhuǎn)化為： 式中 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/;p材料的許用壓強(qiáng)，MPa;查機(jī)械設(shè)計表5.8，得p=1825MPa，取p=20MPa，對于整體式螺母，取=2.0，那么有。查參考文獻(xiàn)4表H.5,試取公稱直徑d=32mm,螺距p=6mm,中徑d2=29mm,小徑d1=25mm,內(nèi)螺紋大徑D4=33mm。那么螺母高度，螺紋圈數(shù)，=2=30。3.2 螺桿強(qiáng)度校核千斤頂螺桿危險截面受軸向力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，螺桿危險截面的強(qiáng)度條件為 對于梯形螺紋該式可化為 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(Nmm),。代入數(shù)據(jù)，而選擇d1=25mm,滿足螺桿強(qiáng)度要求。3.3 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。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)； b螺紋牙根部厚度(mm)，對于梯形螺紋b=0.65p。代入數(shù)據(jù)計算 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，； 其它參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)計算 即螺母螺紋牙滿足彎曲強(qiáng)度要求。3.4 螺紋副自鎖條件校核由螺紋副自鎖條件： 式中 螺紋螺旋升角（），當(dāng)量摩擦角(); 螺紋線數(shù)，n=1; 螺紋導(dǎo)程(mm); 螺紋中徑(mm);當(dāng)量摩擦系數(shù),查機(jī)械設(shè)計表5.10，得=0.080.10,取=0.09;代入數(shù)據(jù) 因?yàn)?，所以滿足螺紋副自鎖條件要求。3.5 螺桿的穩(wěn)定性校核 千斤頂?shù)淖畲笊仙叨菻=200mm.則螺桿的最大工作長度 式中 螺母高度(mm)，=58mm;符號參見參考文獻(xiàn)1圖3.1；螺桿與手柄座相接處額尺寸，查手冊知，=10.5mm。 假設(shè)手柄直徑為d1=26mm,由尺寸經(jīng)驗(yàn)公式h1=(1.82)d1=46.854mm取h1=50mm,則 L=200+29+50+10.5=289.5mm則螺桿的柔度 式中 長度系數(shù)，對本千斤頂，看做一端固定、一端自有，則可取=2； d1螺紋小徑，d1=25mm。 i螺桿危險截面的慣性半徑(mm),其中A為危險截面的面積(mm2)。代入數(shù)據(jù)計算 對于45#調(diào)制鋼，此時螺桿穩(wěn)定的臨界載荷Fc為： 式中 E螺桿材料的彈性模量，對于鋼 E=2.07105MPa； I螺桿危險截面的軸慣性矩(mm4),；代入數(shù)據(jù)計算 那么，由壓桿穩(wěn)定條件 故螺桿滿足穩(wěn)定性要求。四、 螺母外徑及凸緣設(shè)計根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，螺母外徑D21.5d=1.532=48mm; 螺母凸緣外徑D31.4D2=1.448=67.2mm; 螺母凸緣厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)58=11.617.4mm，取b=15mm。五、 手柄設(shè)計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L1，則有F1 L1 = T1 + T2。對于T1和T2，有90929.3Nmm公式中的符號見參考書1圖3.2和圖3.3。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，mm,取D=55mm; mm，取D1=25mm。托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q235，摩擦因數(shù)f=0.12,則 那么手柄長度，取=200mm,加套筒長500mm。設(shè)手柄所受最大彎曲應(yīng)力為，查參考文獻(xiàn)2表10.1,，查參考文獻(xiàn)3,得，則=112.5150MPa,取=125MPa。則手柄直徑d1應(yīng)滿足 ，轉(zhuǎn)化為： 取手柄直徑d1=26mm。六、 底座設(shè)計螺桿下落至底面，再留2030mm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)=1216mm,取S=16mm。各符號見參考書1圖3.2和圖3.3。D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計確定，D5=128mm。D4=1.4D5=1.4*128=179.2mm。結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力： MPa有結(jié)果可知，千斤頂在最大載荷下，可以在木材上使用。底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為1020mm時，。 顯然，下表面強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。上表面校核：，查參考文獻(xiàn)4表B.4，得b=195MPa, b。故上表面滿足強(qiáng)度要求。七、 其余各部分尺寸及參數(shù)（符號見參考書1圖3.2和圖3.3），取=76mm；，取D=55mm；，取=24mm;，取=55mm；，取=50mm；，取=18mm；，取=6mm；，取=6mm；，取=6mm。固定托盤用的擋圈內(nèi)徑8mm，外徑26mm，厚5mm；螺釘。螺桿底部擋圈內(nèi)徑8mm，外徑34mm，厚5mm；螺釘 。緊定螺釘 GB/T71-1985 M820。其余鑄造圓角，取R=2mm。底座高度為284mm，裝配后千斤頂?shù)纳捣秶鸀?14614mm。螺旋起重器（千斤頂）裝配圖見A3圖紙。八、參考資料1張豐，宋寶玉. 機(jī)械設(shè)計大作業(yè)指導(dǎo)書.北京：高等教育出版社，2009.102宋寶玉.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京：高等教育出版社，20063王黎欽，陳鐵鳴