機械設計大作業(yè)千斤頂.doc

1、哈爾濱工業(yè)大學課程設計說明書（論文）哈爾濱工業(yè)大學機械設計作業(yè)設計計算說明書題目：設計螺旋起重器（千斤頂） 系別：班號： 姓名： 日期： 哈爾濱工業(yè)大學機械設計作業(yè)任務書題目：設計螺旋起重器任務簡要：螺旋起重器是一種簡單的起重裝置，用手推動手柄即可提升重物。它一般由底座、螺桿、螺母、托杯、手柄、或扳手等零件所組成。螺旋起重器是一種以人力起重的簡單機械，主要用于起升重物，這種起重器結構簡單，制造容易，易于自鎖，主要缺點是摩擦阻力大，傳動效率低（一般為30%至40%），磨損快，壽命低，傳動精度低。 目 錄一、已知條件-2二、螺母、螺桿選材-2三、螺桿、螺母設計計算3.1 耐磨性計算-23.2 螺桿

2、強度校核-33.3 螺紋牙強度校核-33.4 螺紋副自鎖條件校核-43.5 螺桿穩(wěn)定性校核-4四、螺母外徑及凸緣設計-5五、手柄設計-5六、底座設計-6七、其余各部分尺寸及參數(shù)-7八、參考資料-8一、 已知條件題號：3.1.3起重量FQ=50KN，最大起重高度H=150mm。二、 螺桿、螺母選材本千斤頂設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，調質處理。查參考文獻2表10.2得s=355MPa, b=600MPa。查參考文獻1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，故螺母采用強度高、耐磨、

3、摩擦系數(shù)小的鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3（考慮速度低），查參考文獻1表5.9得螺母材料的許用切應力,取=35MPa；許用彎曲應力b=4060MPa, 取b=50MPa。托盤和底座均采用鑄鐵材料。三、 螺桿、螺母設計計算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，MPa;查機械設計表5.8，得p=1825MPa，人力驅動p值可增大20%，則p=1825MPa。取p=25MPa，對于整體式螺母，取=2.0，那么有。查參考文獻4表11.4，試取公稱直徑

4、d=36mm,螺距p=6mm,中徑d2=33mm,小徑d1=29mm,內(nèi)螺紋大徑D4=37。 3.2 螺桿強度校核千斤頂螺桿危險截面受軸向力F和扭轉力矩T1的作用，這里的扭轉力矩是螺紋副的摩擦轉矩T1。根據(jù)第四強度理論，螺桿危險截面的強度條件為 對于梯形螺紋該式可化為 式中 螺桿螺紋的小徑(mm)； 螺桿材料的許用應力(MPa); F 螺桿所受的軸向載荷(N)； T1螺桿所受轉矩(N·mm),。代入數(shù)據(jù)，而選擇d1=29mm,滿足螺桿強度要求。3.3 螺紋牙強度校核因為螺母材料強度低于螺桿 ，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度。螺母螺紋牙根部剪切強度

5、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b=0.65p。代入數(shù)據(jù)計算 即螺母滿足剪切強度要求。螺母螺紋牙根部的彎曲強度條件為： 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（°），當量摩擦角(°); 螺紋線數(shù)，n=1; 螺紋導程(mm); 螺紋中徑(mm);當量摩擦系數(shù),查機械設計表5.10，得=0.080.10,取=0.09;代入數(shù)據(jù) 因為，所以滿足螺紋副自鎖條件要求。3.5 螺桿的穩(wěn)

6、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;符號參見參考文獻1圖3.1；螺桿與手柄座相接處尺寸，查手冊知，=18mm。 假設手柄直徑為d1=26mm,由尺寸經(jīng)驗公式h1=(1.82)d1=46.854mm取h1=50mm,則 L=150+30+50+18=248mm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=29mm。 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

7、于鋼 E=2.07×105MPa； 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、 螺母外徑及凸緣設計根據(jù)經(jīng)驗公式，螺母外徑D21.5d=1.5×36=54mm; 螺母凸緣外徑D31.4D2=1.4×54=75.6mm; 螺母凸緣厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)×60=1218mm，取b=15mm。五、 手柄設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。設加在手柄上的力F1=250N，手柄長度為L1，則有F1 L1 = T1 + T2。對于T1和T2，有N

8、·mm公式中的符號見參考書1圖3.2和圖3.3。根據(jù)經(jīng)驗公式，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 那么手柄長度，取=300mm,加套筒長800mm。設手柄所受最大彎曲應力為，查參考文獻2表10.1,，查參考文獻3,得，則=112.5150MPa,取=125MPa。則手柄直徑d1應滿足 ，轉化為： 取手柄直徑d1=28mm。六、 底座設計螺桿下落至底面，再留2030mm的空間，底座鑄造起模斜度1:10，壁厚。由經(jīng)驗公式，S=(1.52)=1216mm,取S=16mm。各符號見參考書1圖3.1和圖3.2。D5由結構

9、設計確定，D5=128mm。D4=1.4D5=1.4*128=179.2mm，取D4 =180結構確定后校核下底面的擠壓應力： MPa底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為1020mm時，。顯然，底面強度滿足設計要求。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=80mm；，取D=60mm；，取=24mm;，取=54mm;，取=76.5mm;，取=52mm；，取=52mm；，取=18mm；，取=6mm；，取=8mm；，取=8mm。固定托盤用的擋圈內(nèi)徑8mm，外徑38mm，厚5mm；螺釘。螺桿底部擋圈內(nèi)徑8mm，外徑38mm，厚5mm；螺釘 。緊定螺釘 GB/T71-1985 M8×20。其余鑄造圓角，取R=4mm。底座高度為240mm螺旋起重器（千斤頂）裝配圖見A2圖紙。八、參考資料1張豐，宋寶玉. 機械設計大作業(yè)指導書.北京：高等教育出版社，2009.102宋寶玉.機械設計課程設計指導書.北京：高等教育出版社，