哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)千斤頂

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書題 目: 設(shè)計(jì)螺旋起重器(千斤頂)學(xué) 院: 學(xué)院 班 號(hào): 姓 名: 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師: 日 期: 2015年10月 哈爾濱工業(yè)大學(xué)目 錄一、設(shè)計(jì)題目-1二、螺母、螺桿選材-1三、耐磨性計(jì)算-1四、螺桿強(qiáng)度校核-2五、螺紋牙強(qiáng)度校核-2六、螺紋副自鎖條件校核-3七、螺桿穩(wěn)定性校核-4八、螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)-5九、手柄設(shè)計(jì)-5十、底座設(shè)計(jì)-6十一、其余各部分尺寸及參數(shù)-6十二、參考資料-7一、 設(shè)計(jì)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

2、理。查參考文獻(xiàn)2表10.2得s=355MPa, 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(dòng)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。三、 耐磨性計(jì)算由耐磨性條件公式：對(duì)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;查參考文獻(xiàn)1表5.8，得p=1825MPa，人力驅(qū)動(dòng)p值可增大20%，則p=1825MPa。取p=25MPa，對(duì)于整體式螺母，通過參考文獻(xiàn)3取=2.0。那么有d20.840kN2×25MPa=22.

3、6mm，查參考文獻(xiàn)2表11.5，試取公稱直徑d=34mm,螺距p=6mm,中徑d2=31mm,小徑d1=27mm,內(nèi)螺紋大徑D4=35mm。 四、螺桿強(qiáng)度校核千斤頂螺桿危險(xiǎn)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(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為 對(duì)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(N·mm),。 參考文獻(xiàn)1表5.9可以查得螺桿材料的許用應(yīng)力 =s35， s=355MPa，=71118MPa，取=100MPa 。 代入數(shù)據(jù)， d14×

4、;1.25×40KN×100MPa=25.23mm。而選擇d1=27mm,滿足螺桿強(qiáng)度要求。五、 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)，Z取10； b螺紋牙根部厚度(mm)，對(duì)于梯形螺紋b=0.65p。代入數(shù)據(jù)計(jì)算 =4000010××35×0.65×6=9.33MPa查參考文獻(xiàn)1表5.9螺母材料的許用切應(yīng)力=3040MPa，可取=30 MPa，則有<，即

5、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， l=D4-d22=35-282=3.5mm；其它參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)計(jì)算：b=3×40000×3.510××35×0.65×62=25.11MPa查參考文獻(xiàn)1表5.9螺母材料的許用彎曲應(yīng)力b=4060Mpa，可取b=40MPa，則b<b，即螺母螺紋牙滿足彎曲強(qiáng)度要求。六、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),查參考文獻(xiàn)1表5.

6、10，得=0.080.10,取=0.09; 螺紋副當(dāng)量摩擦角，而=arctan1×6×31=3.53°，因?yàn)椋詽M足螺紋副自鎖條件要求。七、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(zhǎng)度L=200+H螺母2+h1+l退刀槽 式中 螺母高度(mm)，=60mm;符號(hào)參見參考文獻(xiàn)3圖3.1；螺桿與手柄座相接處尺寸，查手冊(cè)知，=9mm。 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=48mm,則 L=200+30+48+9=287mm則螺桿的柔度 式中 長(zhǎng)度系數(shù)，對(duì)本千斤頂，看做一端固定、一端自

7、有，則可取=2； d1螺紋小徑，d1=27mm。 i螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑(mm),其中A為危險(xiǎn)截面的面積(mm2)。代入數(shù)據(jù)計(jì)算 =4×2×28727=85.04<90對(duì)于45鋼調(diào)制，此時(shí)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(duì)于鋼 E=2.07×105MPa； I螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩(mm4),；代入數(shù)據(jù)計(jì)算 Fc=3401+0.00013×85.042××2724=100337.8N那么，由壓桿穩(wěn)定條件 FcF=100337.840000=2.508>2.5故螺桿滿足穩(wěn)定性要求。八、螺母外徑及凸緣

8、設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，螺母外徑D21.5d=1.5×34=51mm; 螺母凸緣外徑D31.4D2=1.4×51=71.4mm，取72mm; 螺母凸緣厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)×60=1218mm，取b=15mm。九、手柄設(shè)計(jì)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=200N，手柄長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，則有F1 L1 = T1 + T2。對(duì)于T1和T2，有T1=Ftan+'d22=40000×tan3.53+5.14×312=94541Nmm公式中的符號(hào)見參考書3圖3.2和圖3.

9、3。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式， D=1.61.8d=1.61.8×34=54.461.2mm,取D=60mm; D1=0.60.8d=0.60.8×34=24.427.2mm，取D1=24mm。托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q235，摩擦因數(shù)f=0.12,則0.12×400003×563-263562-262=102790Nmm那么手柄長(zhǎng)度L1=T1+T2F1=94541+102790200=986.7mm，取=200mm,加套筒長(zhǎng)800mm。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)1,得，則=112.5150MPa,取=125MPa。則手柄直徑d

10、1應(yīng)滿足 ，轉(zhuǎn)化為： d1332×T1+T2b=332×94541+102790×125=25.24mm取手柄直徑d1=26mm。十、 底座設(shè)計(jì)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=15mm。各符號(hào)見參考書3圖3.1和圖3.2。D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，D5=108mm。D4=1.4D5=1.4x113=158mm，取D4 =152mm結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力： p=F4D42-D52=4000041522-1082=4.45MPa底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為10

11、20mm時(shí)，。顯然，底面強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。十一、其余各部分尺寸及參數(shù)（符號(hào)見參考書3圖3.2和圖3.3）DT=2.02.5d=2.02.5×34=6885mm，取=80mm；D=1.61.8d=1.61.8×34=54.461.2mm，取D=60mm；D1=0.60.8d=0.60.8×34=20.427.2mm，取=24mm;D2=1.5d=1.5×34=51mm，取=51mm;D3=1.4D2=1.4×51=71.4mm，取=72mm;，取=50mm；h1=1.82d1=1.82×26=46.852，取=48mm；，取=18mm；，取=6mm；，取=6mm；，取=6mm。固定托盤用的擋圈內(nèi)徑6.5mm，外徑30mm，厚6mm；螺釘GB/T5783-2000A M6×12螺桿底部擋圈內(nèi)徑8mm，外徑44mm，厚4mm；螺釘 GB/T5783-2000A M6×12;緊定螺釘 GB/