螺旋起重器設(shè)計說明書

1、重慶大學(xué)螺旋起重器設(shè)計計算說明書題目: 螺旋起重器 學(xué)院: 機(jī)械工程學(xué)院 班級: 機(jī)自04班 姓名: xxx 學(xué)號: xxxxxxxx 題目:設(shè)計螺旋起重器設(shè)計原始數(shù)據(jù)：起重量, 最大起重高度L=200mm。工作內(nèi)容：1、詳細(xì)設(shè)計計算（參考8.1.5節(jié)）；2、完成全部零件的3維實(shí)體建模和裝配；3、繪制裝配圖一張。目錄第一章 螺桿的設(shè)計與計算31-1 螺桿螺紋類型的選擇31-2 選取螺桿材料31-3 確定螺桿直徑31-4 自鎖驗(yàn)算41-5 結(jié)構(gòu)41-6 螺桿強(qiáng)度校核51-7 穩(wěn)定性計算5第二章 螺母設(shè)計與計算72-1 選取螺母材料72-2 確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u82-3 校核螺紋牙強(qiáng)度8

2、2-4 安裝要求9第三章 托杯的設(shè)計與計算93-1 托杯的尺寸計算9第四章 手柄設(shè)計與計算104-1手柄材料104-2 手柄長度114-3 手柄直徑11第五章 底座設(shè)計125-1 底座設(shè)計與計算12第一章 螺桿的設(shè)計與計算1-1 螺桿螺紋類型的選擇螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動。矩形螺紋牙根強(qiáng)度低，鋸齒形螺紋牙型不為等腰梯形，加工成本高。從實(shí)用性考慮，故選梯形螺紋，它的基本牙型按GB5796.386的規(guī)定。1-2 選取螺桿材料考慮到千斤頂轉(zhuǎn)速較低，單個作用面受力不大，螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、5

3、5等。此處選最常用的45鋼。1-3 確定螺桿直徑按耐磨性條件確定螺桿中徑。求出后，按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)公稱直徑、螺距P及其它尺寸。根據(jù)規(guī)定，對于整體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過多，故取=1.22.5，此處。螺桿螺母材料分別為鋼青銅，滑動速度為低速，得許用應(yīng)力為1825MPa。取。摩擦系數(shù)起動時取大值，校核是為安全起見，應(yīng)以起動時為準(zhǔn)，由值，應(yīng)取。代入得查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表14-2，根據(jù)梯形螺紋的標(biāo)準(zhǔn)GB5796.386，取螺紋公稱直徑d=28mm，螺距為其它尺寸：螺桿小徑： d3=22.5mm，螺桿螺母中徑：d2=D2=25.5mm螺母大徑：D4=28.5mm，

4、螺母小徑：D3=23mm螺母高度：H=d2=225.5=51mm。1-4 自鎖驗(yàn)算自鎖條件是，式中：為螺紋中徑處升角；為當(dāng)量摩擦角（當(dāng)量摩擦角，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角?。２闄C(jī)械設(shè)計教材表5-12， 得= 0.10 (取啟動時計算用的最大值)=arctan sd2= arctan nPd2= arctan 153.1425.5=3.57故，=3.871=4.91所以自鎖性可以保證。1-5 結(jié)構(gòu) 如右圖一: 螺桿上端用于支承托杯10并在其中插裝手柄7，因此需要加大直徑。手柄孔徑的大小根據(jù)手柄直徑?jīng)Q定，。為了便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑應(yīng)比螺桿小徑約小0.

5、20.5mm，d4=d30.5mm=22.5mm0.5mm=22mm。退刀槽的寬度可取為。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于的圓柱體。為了防止工作時螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置擋圈(GB892-86)，擋圈用緊定螺釘固定在螺桿端部。其中：退刀槽寬度為 D13=(1.71.9)d=1.828=50.4mm50mm（1.41.6）d=1.5d=42mm螺栓外徑為：0.25d=0.2528=7mm（此處設(shè)計所用數(shù)據(jù)為后面校核后的數(shù)據(jù)）1-6 螺桿強(qiáng)度校核對受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論校核螺桿的強(qiáng)度。得其中扭矩T=Ftan（+）d22=30103tan（3.57+5.91）

6、25.52=63.87N.m式中：y為螺紋中徑處升角，為當(dāng)量摩擦角。 查手冊，45鋼的，教材表5-13，安全系數(shù)35，取3。，故，e=75.73MPa=128.33MPa 滿足要求。1-7穩(wěn)定性計算細(xì)長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗(yàn)算螺桿的穩(wěn)定性。FcrF2.54螺桿的臨界載荷與柔度有關(guān)，為螺桿的長度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，為舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取 ，i為螺桿危險截面的慣性半徑，危險截面面積，則(I為螺桿危險截面的軸慣性矩)當(dāng)螺桿的柔度時，可以不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。計算時應(yīng)注意正確確定。 1-7-1計算柔度 （1）計算螺桿危險截面的軸慣性矩

7、I和iI=d3464=3.14（22.510-3）464=12.5710-9m4i=IA=d34=（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度l=H/2+L+（1.82）d=51/2+200+2X28=267.5mm(3) 計算柔度查教材，取2(一端固定，一端自由)/i=95.1190所以需要校核。1-7-2穩(wěn)定性計算（1） 計算臨界載荷 Fcr=2EI(l)2=3.14221010-912.5710-9（2267.510-3）2=90.93KN(2) 穩(wěn)定性計算FcrF=90.9330=3.031處于2.54.0之間所以，穩(wěn)定性滿足要求。1-7-3 擋圈參數(shù)選擇底端擋圈：根據(jù)GB/T892-19

8、86 45,由d=28mm，得，螺栓GB5783（推薦），圓柱銷GB119（推薦），墊圈GB93（推薦）。頂端擋圈：根據(jù)GB/T892-1986 45,由，得， ，。螺栓GB5783（推薦），圓柱銷GB119（推薦），墊圈GB93（推薦）。第二章 螺母設(shè)計與計算2-1選取螺母材料螺母材料一般可選用青銅，對于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金。此處選青銅。2-2 確定螺母高度及螺紋工作圈數(shù)螺母高度H=51mm，螺紋工作圈數(shù)u=H/P=51/5=10.2，考慮退刀槽的影響，實(shí)際螺紋圈數(shù)（應(yīng)圓整)?？紤]到螺紋圈數(shù)越多，載荷分布越不均，故不宜大于10。2-2-1求螺母高度H=5

9、1mm2-2-2 螺紋工作圈數(shù)u=10.2=u+1.5=12.1應(yīng)圓整, 取12。2-2-3 螺母實(shí)際高度=P=125=60mm2-3 校核螺紋牙強(qiáng)度一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。螺母的其它尺寸見圖。必要時還應(yīng)對螺母外徑D3進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。2.3.1螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計算螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度條件分別為：螺紋牙危險截面的剪切強(qiáng)度條件為 ；螺紋牙危險截面的彎曲強(qiáng)度條件為 （b螺紋牙根的厚度，且；D螺母的螺紋大徑；彎曲力, ）查表，（梯形螺紋），取 , 取故，皆滿足要求。2-4安裝要求見圖1-2螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間的配合常采用或等配合。為了安裝簡便，

10、需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，還應(yīng)裝置緊定螺釘，緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為612mm。2-4-1 螺母的相關(guān)尺寸已得：D=d+1=28+1=29mm內(nèi)螺紋小徑D1=23mmD3=1.5d=1.528=42mmD4=1.4D3=1.442=58.859mm=60mma=（0.20.3）=0.2560=15mm第三章 托杯的設(shè)計與計算3-1托杯的尺寸計算托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，取材料為Q235。其結(jié)構(gòu)尺寸見右圖。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對滑動，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿

11、上端應(yīng)裝有擋板。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動時，托杯和重物都不作相對轉(zhuǎn)動。因此在起重時，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。 式中：許用壓強(qiáng)，應(yīng)取托杯與螺桿材料的小者。Q235: ；45鋼：，取。D10=(2.42.5)d=2.528=70mmD11=(0.60.8)d=0.728=19.6mm20mmD13=(1.71.9)d=1.828=50.4mm50mmD12=D13（24）=50.43=47.4mm47mmh1=（1.82）d=228=56mm故 P=20.52MPaP托杯厚度=812mm，此處??；杯底厚度為 ；溝紋寬度為；溝紋深

12、度為；托杯高度為1.8d=1.828=50.4mm50mm。為保證托杯可以轉(zhuǎn)動，螺桿頂端的墊片與托杯底部留有間隙，間隙值為34mm，因承受力不大，故取值為。第四章 手柄設(shè)計與計算4-1手柄材料常用Q235和Q215。選擇Q235。4-2手柄長度板動手柄的力矩： 則式中：K加于手柄上一個工人的臂力，間歇工作時，約為150250N，工作時間較長時為100150N。考慮一般為間歇工作，工作時間較長機(jī)會不多，故取為200N。螺旋副間的摩擦阻力矩，=30103tan（3.57+5.91）25.52=63.87N.m托杯與軸端支承面的摩擦力矩， 。(查手冊取0.06)T2=(47.4+19.6) 10-3

13、0.0630103/4=30.15Nm則 Lp=T1+T2K=63.87+30.15200=470.1mm手柄計算長度是螺桿中心到人手施力點(diǎn)的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實(shí)際長度還應(yīng)加上D132+（50150）mm。手柄實(shí)際長度不應(yīng)超過千斤頂，使用時可在手柄上另加套管。因此，手柄實(shí)際長度LP=LP+50.42+100=595.3mm595mm4-3手柄直徑把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強(qiáng)度確定手柄直徑，其強(qiáng)度條件為 故 dp3KLp0.1=21.49mm 取式中：手柄材料許用彎曲應(yīng)力，當(dāng)手柄材料為Q235時，。第五章 底座設(shè)計5-1 底座設(shè)計與計算底座材料常用鑄鐵HT150及HT200，選用HT150。鑄件的壁厚不應(yīng)小于812mm，取。為了增加底座的穩(wěn)定性