螺旋起重器設(shè)計(jì)說(shuō)明書92626

1、裝 訂線 螺旋起重器設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書班級(jí)：姓名： 學(xué)號(hào)：設(shè)計(jì)要求：題 號(hào)起重量Q（kN）起升高度(mm)211180設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明書計(jì)算結(jié)果1.選材 （1）螺桿材料（2）螺母材料2.由耐磨性計(jì)算螺紋中徑d2，旋合圈數(shù)z及螺母高度H3.自鎖性驗(yàn)算4.螺桿強(qiáng)度驗(yàn)算5.穩(wěn)定性驗(yàn)算6.螺母設(shè)計(jì)計(jì)算（1）螺紋牙強(qiáng)度計(jì)算a)螺紋牙剪切強(qiáng)度b)螺紋牙抗彎強(qiáng)度（2）計(jì)算螺母外徑D（3）凸緣尺寸計(jì)算a)計(jì)算凸緣直徑D1及厚度ab）凸緣支承面擠壓強(qiáng)度計(jì)算C)凸緣根部抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算d)凸緣根部抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算7.手柄尺寸的計(jì)算a)手柄長(zhǎng)度的計(jì)算b)手柄直徑的計(jì)算8.托杯、底座等結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)a)托杯設(shè)計(jì)b)底座設(shè)計(jì)9.

2、效率計(jì)算查表4-1，因?yàn)槭侵械染鹊囊话銈鲃?dòng)，所以螺桿材料選擇45鋼，正火處理。查表4-9，假設(shè)試件毛坯尺寸100mm,查得屈服強(qiáng)度s=295MPa ，取安全因數(shù)S=4，則許用拉應(yīng)力 =sS=295MPa4=73.75MPa查表4-3螺母材料為鑄錫青銅ZCuSn10P1查表4-7，低速許用壓強(qiáng)為1825MPa，取p=18MPa,有 d2FPhp選梯形螺紋h=0.5P,取=1.2，有 d211000×P×1.2×0.5P×18mm=18.01mm查表1-43，根據(jù)梯形螺紋的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)按中徑d2=19.00mm選擇外徑為20mm、螺距為2mm的梯形螺紋，但是外

3、徑為20mm的螺紋有兩種螺距:2mm、4mm。應(yīng)查表1-42梯形螺紋直徑與螺距的標(biāo)準(zhǔn)組合系列：外徑為20mm與螺距為4mm的是標(biāo)準(zhǔn)組合系列。又因?yàn)槁菥酁?mm、外徑為20mm的螺紋中徑為18mm，滿足不了本設(shè)計(jì)要求，即d218.01mm，因此：再查外徑為24mm的螺紋尺寸并優(yōu)先選擇標(biāo)準(zhǔn)組合外徑和螺距的梯形螺紋。選擇第一系列梯形螺紋：Tr24，螺距為P=5mm。查表1-51，旋合長(zhǎng)度63mm,L型，左旋用LH表示，又因起重器為一般用途，選中等精度。綜上所述，螺紋副表示為Tr24×5LH-7H/7e螺母旋合圈數(shù)為z=d2P=1.2×21.55=5.16取z=610，所以滿足要求

4、螺母高度H=zP=6×5mm=30mm查表4-4鋼對(duì)青銅的當(dāng)量摩擦因數(shù)fv=0.080.10取fv=0.10，則當(dāng)量摩擦角 v=arctanfv=arctan0.105.7106°螺紋升角=arctanPd2=arctan5×21.54.2336°，<v-1°，故自鎖螺桿受壓受扭，用第四強(qiáng)度理論，求總應(yīng)力ca=（FA）2+3（T10.2d13）2其中螺紋力矩為T1=Ftan+v×d22=11000×tan5.7106°+4.2336°×21.52=20.732 KNA=d124=×

5、;18.524mm2ca=(4×11000×18.52)2+3×(207320.2×18.53)249.79MPa<=73.75MPa所以螺桿強(qiáng)度滿足計(jì)算柔度=li查表4-6按下端固定，上端自由，取螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)=2，螺桿工作長(zhǎng)度l=H+B+t+H'2式中H為最大舉重升距，B為螺桿頭部長(zhǎng)度B=1.5d=36mm；t為退刀槽寬度t2P=10mm 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得:l=180+10+36+302=241mm慣性半徑i=IA=d14=18.54=4.625mm=2×2414.625=104.216>40應(yīng)驗(yàn)算穩(wěn)定性對(duì)不淬火螺桿，當(dāng)&

6、gt;90時(shí)Fcr=2EI(l)2Fcr=3×210×103×18.5464×(2×241)2=51295.8NS=FcrF=51295.811000=4.663>2.54所以滿足穩(wěn)定性要求查表4-8螺母和螺桿材料的許用應(yīng)力，螺母的許用切應(yīng)力=3040MPa，取=30MPa。梯形螺紋牙底寬為t1=0.634P=0.634×5mm=3.17mm剪切強(qiáng)度計(jì)算：=FDt1z=11000×24.5×3.17×6MPa=7.514MPa<=30MPa所以剪切強(qiáng)度足夠。查表4-8螺母和螺桿材料的許用應(yīng)力，

7、螺母的許用彎曲應(yīng)力為b=4060MPa，取b=40MPa，查表1-41梯形螺紋基本尺寸，梯形牙高h(yuǎn)=2.75mm螺母螺紋牙彎曲強(qiáng)度為b=3FhDt12z=3×11000×2.75×24.5×3.172×6MPa=19.56MPa<b=40MPa，所以螺母螺紋牙彎曲強(qiáng)度足夠。為了更好地將螺母固定在底座上，將螺母做成梯形，也稱異形螺母。螺母螺紋牙受拉和受扭，由第四強(qiáng)度理論可求螺紋牙的總應(yīng)力=1.3F4(D2-d'2)e從而可得異形螺母外徑為D5.2Fe+d'2式中螺母螺紋大徑d'=24.5mm，查表4-8螺母和螺桿材料

8、的許用應(yīng)力，螺母的許用彎曲應(yīng)力為b=4060MPa，取b=50MPa.由材料力學(xué)可知：許用拉應(yīng)力e=0.83b=0.83×50MPa=41.5MPa，所以異形螺母外徑為D5.2×11000×41.5+24.52mm=32.23mm圓整后取D=33mm。由經(jīng)驗(yàn)公式可求異形螺母各尺寸：D1（1.21.3）D,D1=1.3×33mm=42.9mm，圓整后取D1=43mm。由經(jīng)驗(yàn)公式求螺母厚度:a=H'3=303mm=10mm由經(jīng)驗(yàn)公式得許用擠壓應(yīng)力p=1.51.7×40MPa=(6068)MPa凸緣支承面擠壓強(qiáng)度為P=F（D12-D2）4=1

9、1000×4×（432-332）=18.43MPa<p所以凸緣支承面強(qiáng)度足夠。b=MW=F14(D1-D)Da26=1.5F(D1-D)Da2=1.5×11000×(43-33)×33×102MPa=15.92MPa<b=40MPa所以凸緣根部抗彎強(qiáng)度足夠。=FDa=11000×33×10MPa=10.61MPa<=30Mpa所以凸緣根部剪切強(qiáng)度足夠。令手柄的扳動(dòng)力為FH(通常取200N左右)，手柄長(zhǎng)為L(zhǎng)，扳手力矩為T，則手柄長(zhǎng)度為：L=TFH，T為螺紋力矩與托杯支承面的摩擦力矩之和T=T1+T2

10、=F×tan+v+13FD73-D03D72-D02查表4-3螺紋副的當(dāng)量摩擦因數(shù)：鋼對(duì)灰鑄鐵（托杯為HT200，螺桿頭為鋼）=0.120.15，取=0.12。D及其他結(jié)構(gòu)尺寸如圖，具體數(shù)值可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：D3=(0.60.7)dD6=(1.71.9)dD5=(2.42.5)dD7=D6-(24)D0=D3+(0.52)B=(1.41.6)d取托杯的厚度10mm,d為螺紋的公稱直徑，所以D7=D6-24=1.71.9×24-24=40.845.6-24D0=0.60.7×24+0.52=14.416.8+(0.52)圓整后取D7=45mm，D0=15mmT=

11、11000×tan4.2336°+5.7106°+13×1.2×11000×453-153452-152=42181.94N·mm所以手柄長(zhǎng)度為L(zhǎng)'=TFH=42181.94200mm=210.9mm取L=200mm，使用時(shí)加套管手柄材料：因?yàn)闆](méi)有特殊要求，因此選用普通碳素鋼Q235，查表4-11，假設(shè)手柄直徑在1640mm，查得s=225MPa，取安全系數(shù)為2，許用彎曲應(yīng)力為b=2252MPa=112.5MPa手柄直徑可按抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即b=MW=FHL'32dk3b所以dk3FHL'0.1b=32

12、00×210.90.1×112.5mm=15.53mm圓整后取dk=18mm選托杯材料：因?yàn)橥斜軌?，選擇灰鑄鐵HT200，由經(jīng)驗(yàn)公式P=0.40.5b=0.40.5×200MPa=(80100)MPa托杯結(jié)構(gòu)尺寸參看下圖由圖，托杯下端面擠壓強(qiáng)度為p壓=F(D72-D02)4=11000×4×(452-152)MPa=7.781MPa<P=80MPa所以托杯強(qiáng)度足夠因?yàn)橥斜軌?，選擇灰鑄鐵HT200，如圖所示，取底座斜度為1：10，則有12D1-DH1=110所以D2=2H110+D=2×20010+33mm=73mm圓整后取D

13、2=76mm直徑D8由底座擠壓強(qiáng)度確定p=F4(D82-D22)p如底面為混凝土和木材時(shí)，取p=2MPaD84Fp+D22=4×11000×2+762mm=113.04mm圓整后取D8=116mm其他尺寸可以用以下經(jīng)驗(yàn)公式確定：H1=H+1520=180+(1520),圓整后取H1=200mmD4=D+510=33+(510), 圓整后取D4=40mmD6=1.4D=1.4×33=46.2, 圓整后取D6=48mmH2=H'-a=30-10=20, 圓整后取H2=22mm=(810), 圓整后取=10mm=FP2T=11000×52×42182=20.75%螺桿材料選用45鋼螺母材料選用鑄錫青銅ZCuSn10P1選擇螺紋參數(shù)：d=24mmP=5mmd2=d2'=21.5mmd1=18.5mmd1'=19.00mmd'=24.50mmz=6H'=30mmv=5.7106°=4.2336°<v-1°，自鎖T1=20732Nca<符合強(qiáng)度條件穩(wěn)定性滿足：S=4.663<b<b螺母螺紋牙