螺旋起重器的設(shè)計(jì)

1、 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目:螺 旋 起 重 器 院 系：能源科學(xué)與工程學(xué)院 班 號(hào)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 題目：設(shè)計(jì)螺旋起重器螺旋起重器是一種簡(jiǎn)單的起重裝置，用手推動(dòng)手柄即可起升重物。它一般由底座、螺桿、螺母、托杯、手柄或板手等零件組成。2. 已知條件： 表3.1 螺旋起重器的示意圖及已知數(shù)據(jù)題號(hào)起重器最大起重高度3.1.1301803.1.2402003.1.3501503.設(shè)計(jì)要求：（1） 繪制裝配圖一張，畫出起重器的全比結(jié)構(gòu)，按照比例裝配圖要求標(biāo)注尺寸、序號(hào)及填寫明細(xì)欄、標(biāo)題欄、編寫技術(shù)要求。（2） 撰寫設(shè)計(jì)說明書一份，主要包括起重器各

2、部分尺寸的計(jì)算，對(duì)螺桿和螺母螺紋牙強(qiáng)度、螺紋副自鎖性、螺桿的穩(wěn)定性的校核等。 目錄一、設(shè)計(jì)題目-3二、螺母、螺桿選材-3三、螺桿、螺母設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 耐磨性計(jì)算-33.2 螺桿強(qiáng)度校核-43.3 螺紋牙強(qiáng)度校核-43.4 螺紋副自鎖條件校核-53.5 螺桿穩(wěn)定性校核-5四、螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)-6五、手柄設(shè)計(jì)-6六、底座設(shè)計(jì)-7七、托杯及其他參數(shù)-8八、設(shè)計(jì)示意圖- - - 9 九、參考資料-10一、 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)起重重量FQ=40 000N， 最大起重高度H=200mm的螺旋起重器。二、 選擇螺桿、螺母的材料由于螺桿承受載荷較大，而且是小截面，故可選用45鋼調(diào)質(zhì)處理。查參考文獻(xiàn)2表10.2得

3、抗拉強(qiáng)度，。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，且適合低速重載情況的鑄鋁青銅（考慮速度低）。三、 螺桿、螺母設(shè)計(jì)計(jì)算3.1耐磨性計(jì)算螺桿選用45鋼，螺母選用鑄造鋁青銅，由參考文獻(xiàn)1查表5.8得螺母材料的,從表5.8的注釋中可以查得，人力驅(qū)動(dòng)時(shí)p的值可加大20%，則p=21.630Mpa,取p=25Mpa。按耐磨性條件設(shè)計(jì)螺紋中徑d2，選用梯形螺紋，則。由參考文獻(xiàn)1查得，對(duì)于整體式螺母系數(shù)，取。則式中F軸向載荷，N；螺紋中徑，mm;p材料的許用壓強(qiáng)，MPa;H螺母旋合高度，mm;d公稱直徑：查參考文獻(xiàn)3表11.5取公稱直徑d=32mm，螺距

4、P=3mm,中徑d2=30.5mm, 小徑d3(d1)=28.5mm,內(nèi)螺紋大徑D4=32.5mm。3.2螺桿強(qiáng)度校核千斤頂螺桿受軸向力F和扭轉(zhuǎn)力矩的作用，這里的扭轉(zhuǎn)力矩是螺紋副的摩擦轉(zhuǎn)矩。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為式中：螺桿所受的軸向載荷，N；螺桿螺紋的小徑，mm；螺桿所受轉(zhuǎn)矩，N·mm；，為螺紋升角，=arctannpd2=arctan1×3×30.5=1.7933°螺桿材料的許用應(yīng)力，MPa;查找參考文獻(xiàn)1表5.10得對(duì)青銅的當(dāng)量摩擦因數(shù)，取，螺紋副當(dāng)量摩擦角。把已知的值帶入的計(jì)算公式中，則得T1=40 000×30.52

5、tan1.7933°+5.1427°=74207Nmm e=4×40 000×28.522+3×16×74207×28.532=68.78MPa由參考文獻(xiàn)1表5.9可以查得螺桿的材料許用應(yīng)力，取=95MPa.顯然，e<，螺桿滿足強(qiáng)度條件。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: 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=0.65&#

6、215;3mm=1.95mm。代入數(shù)據(jù)計(jì)算=40 00010××32.5×1.95=20.1MPa查參考文獻(xiàn)1表5.9螺母材料的許用剪應(yīng)力，顯然。螺母螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為：式中：彎曲力臂，； 其它參數(shù)同上。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算 查參考文獻(xiàn)1表5.9得螺母材料許用彎曲應(yīng)力。顯然，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因此所以滿足螺紋副自鎖條件要求。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(jì)表5.10，得=0.080.10,取=0.0

7、9;3.5螺桿的穩(wěn)定性校核螺桿的柔度值式中：螺桿的最大工作長(zhǎng)度，取螺母中部到另一端支點(diǎn)間的距離，則其中：螺母高度(mm)，；符號(hào)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(cè)知，=9mm。假設(shè)手柄直徑為d1=20mm,由尺寸經(jīng)驗(yàn)公式，取h1=38mm,則 L=(200+15+38+9)=262mm長(zhǎng)度系數(shù)，對(duì)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。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算則螺桿的柔度對(duì)于45#調(diào)制鋼，當(dāng)時(shí)，螺桿穩(wěn)定的臨界載荷Fc為：那么，由壓桿穩(wěn)定條件因此螺桿滿足穩(wěn)定性要求。四、 螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，螺母外徑； 螺母凸緣外徑D31.4D2=1.4

8、×48=67.2mm;故D3=67mm； 螺母凸緣厚，取。五、 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和托杯支撐面間的摩擦力矩。設(shè)加在手柄上的力F=200N，手柄長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則有。對(duì)于，有公式中的符號(hào)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。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(zhǎng)度，取=300mm,加套筒長(zhǎng)600mm。設(shè)手柄所受最大彎曲應(yīng)力為，查參考文獻(xiàn)2表10.1,，。則手柄直徑d1應(yīng)滿足，查參考文獻(xiàn)3,得，則,取=110MPa。帶入數(shù)值計(jì)算得：取手柄直徑d1=26mm。六、 底座設(shè)計(jì)螺桿下落至底面，再留

9、2030mm的空間，底座鑄造起模斜度1:10，壁厚。由經(jīng)驗(yàn)公式，,取S=20mm。各符號(hào)見參考書1圖3.2和圖3.3。D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，D5=104mm。結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力：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時(shí)，。顯然，下表面強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。上表面校核：，查參考文獻(xiàn)4表10.3，得b=100MPa,因此故上表面滿足強(qiáng)度要求。七、 托杯的設(shè)計(jì) 據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式八、 設(shè)計(jì)示意圖： 九、參考資料1張豐，宋寶玉. 機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京：高等教育出版社，20063王黎欽