課程設(shè)計(jì)-螺旋舉重器設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)課題螺旋舉重器設(shè)計(jì)方案第17號(hào)方案【最大起重量：F=44KN； 最大提升高度：L=200mm 】 設(shè)計(jì)要求（1）、裝配圖一張（2）、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份教學(xué)目的（1）、熟悉螺旋傳動(dòng)的工作原理，掌握螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，初步了解機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序；（2）、學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力；（3）、培養(yǎng)查閱機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)及有關(guān)技術(shù)資料和正確使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的能力。螺旋起重器主要零件螺桿、螺母、螺釘、螺栓、托杯、底座、手柄參考資料（1）、【1】機(jī)械設(shè)計(jì) 東北大學(xué)出版社（2）、【2】機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題及解題分析 東北大學(xué)出版社（3）、【3】機(jī)械零件手冊(cè) 高等教育出版社螺旋舉重器設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟及說(shuō)明數(shù)據(jù)結(jié)果一、確定螺紋牙型及螺紋基本尺寸1、選擇螺紋牙型：梯形螺紋依據(jù)：梯形螺紋的工藝性能好，牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好。2、螺紋基本尺寸計(jì)算：由基本數(shù)據(jù)知：F=44KN，取，查閱【1】P160表7-1：取 MPa MPa 查閱【2】P110得：d2=30.28mm查閱【3】P67的GB/5796.3-1986：取P=6mm d=34mm則：d2=D2=d-3d3=d-7D1=d-6D4=d+1二、螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇螺桿材料:45鋼2、螺桿頭部結(jié)構(gòu)：見(jiàn)附圖一3、螺桿的強(qiáng)度校核：螺桿既受軸向力F又受轉(zhuǎn)矩T的作用，在螺桿危險(xiǎn)剖面上存在拉應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。根據(jù)第四強(qiáng)度理論計(jì)算： 查閱【2】P110：取摩擦系數(shù)f=0.08 半角其中： =4.735 =44000=99007N=80.859 MPa查閱【1】P48表2-6及P161表7-2取：MPa 則 故 安全4、螺桿穩(wěn)定性校核:【圖一】-受力分析圖螺紋升至最高位置時(shí)，可視為直徑為d3的下端固定，上端自由的壓桿，為防止失穩(wěn)，按下式進(jìn)行校核其穩(wěn)定性：查閱【1】P162得：=3.55其中： 查閱【1】P162表7-3及【2】P111-113：取 =51mm =6.75mm 5、自鎖性能校核：查閱【1】P163可得：自鎖條件為：由可得滿(mǎn)足自鎖條件。三、螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇螺母材料：鑄錫青銅2、螺紋牙圈數(shù)計(jì)算：螺紋牙工作圈數(shù)z根據(jù)耐磨性計(jì)算查閱【1】P160得： 則z=10又考慮螺桿退刀槽的影響螺母螺紋牙的實(shí)際齒數(shù)應(yīng)取 （1）、螺母結(jié)構(gòu)的確定：、螺母高度H、螺母外徑D按螺母懸置部分抗拉強(qiáng)度計(jì)算，考慮螺紋副中摩擦轉(zhuǎn)矩的存在，將軸向載荷增大30%查閱【2】P112得：拉伸強(qiáng)度校核公式為 【圖二】-螺母結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)公式為：其中：查閱【1】P161表7-2：取=55MPa、螺母凸緣尺寸查閱【2】P112得凸緣尺寸按以下經(jīng)驗(yàn)公式初步確定： 取 其中、螺母拉伸強(qiáng)度校核 =45.541MP45.65MPa= 安全（2）、螺母強(qiáng)度校核：查閱【1】P161得：梯形螺紋中、螺紋牙根部彎曲強(qiáng)度校核式如下： =23.690MPa 55MPa =、根部剪切強(qiáng)度校核式如下： =10.266MPa 40MPa=、凸緣支撐面的擠壓強(qiáng)度校核： 其中 取=24.124MPa 88 MPa =、凸緣根部彎曲強(qiáng)度校核： =13.906MPa 55MPa=、根部剪切強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足： =11.462MPa 40 MPa= 安全四、托杯的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇托杯材料：鑄鐵、鑄鋼或Q2352、托杯結(jié)構(gòu)：查閱【2】P113得托杯主要尺寸按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算并圓整： 取 取 取 取 取 取【圖三】-托杯及螺桿端部結(jié)構(gòu)圖3、托杯下端面擠壓強(qiáng)度校核：查閱【2】P113得 擠壓強(qiáng)度校核計(jì)算式如下： =19.486MPa 88 MPa =五、底座設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇底座材料：常選用鑄鐵HT150，GT200,當(dāng)舉重量大時(shí)可選用鑄鋼。2、底座結(jié)構(gòu)： 取 取 底座的擠壓強(qiáng)度確定其中 查閱【1】P50表2-9得： 查閱【1】P48表2-6?。?考慮到起重器的穩(wěn)定性， 取【圖四】-底座結(jié)構(gòu)圖3、危險(xiǎn)截面強(qiáng)度校核:查閱【2】P113得危險(xiǎn)截面強(qiáng)度校核按壓縮強(qiáng)度校核則危險(xiǎn)截面強(qiáng)度校核計(jì)算式為 =33.977 88 MPa = 故 安全六、手柄設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇手柄材料：碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235或Q2752、手柄長(zhǎng)度設(shè)計(jì)：【圖五】-手柄結(jié)構(gòu)圖 由【圖一】受力分析得：扳動(dòng)手柄的力矩應(yīng)與阻力矩平衡 即： 則 其中 取、分別為螺紋副的摩擦力矩、螺桿端面與托杯之間的摩擦阻力矩。查閱【2】P110：取摩擦系數(shù)f=0.08考慮螺桿頭部直徑及手握長(zhǎng)度，手柄的實(shí)際長(zhǎng)度為： 取為減小舉重器的存放空間，一般取實(shí)際手柄長(zhǎng)度 不大于舉重器的高度。當(dāng)舉重器較大時(shí)可以在手柄上套一長(zhǎng)套管，以增大力臂達(dá)到省力的目的。3、手柄直徑設(shè)計(jì)：由【2】P114得：手柄直徑按彎曲強(qiáng)度計(jì)算彎曲強(qiáng)度計(jì)算式為 其中 取查閱【1】P48表2-6：取=21mm七、螺旋起重器的效率計(jì)算螺桿旋轉(zhuǎn)一圈，輸入功率，舉起重物的輸出功率，故 18=21.20825 設(shè)計(jì)合格八、其它設(shè)計(jì)內(nèi)容1、螺母與底座的配合：通常用或。2、為防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)設(shè)緊定螺釘，其值常取M6M12 根據(jù)舉重量大小決定。 緊定螺釘結(jié)構(gòu)圖3、防止托杯脫落和螺桿旋出螺母，在螺桿上、下兩端安裝安全擋圈。 擋圈結(jié)構(gòu)圖4、連接螺釘、擋圈、手球等的規(guī)格尺寸按結(jié)構(gòu)需要選取或設(shè)計(jì)。 螺釘、擋圈結(jié)構(gòu)圖 手球結(jié)構(gòu)圖5、為了減少摩擦、磨損及托杯工作時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋副及托杯與螺桿的接觸面均需潤(rùn)滑。P=MPaP=6mm d=34mmd3=27mmd2=31mmD2=31mmD4=35mmD1=28mmf=0.08 =4.735=99007N80.859 MPaI=26074=51mm =6.75mm=4.735=3.525h=3mmz=10=11.5H=69mm=55MPa=45.65MPaD=53.151mm=71.753mm=23mm=45.541MPa=3.9mm=23.690MPa=1