機(jī)械設(shè)計(jì)螺旋千斤頂說(shuō)明書(shū)

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(shuō)明書(shū)題目一螺旋起重器（壬丘頂）系別機(jī)電學(xué)院班號(hào)09XXXX姓名XXX日期2011/9/16哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)任務(wù)書(shū)題目螺旋起重器（壬斤頂）設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：已知條件：螺旋起重器起重量JE）K、最大起重高度H=200mm。設(shè)計(jì)要求：1 .繪制裝配圖一張，畫(huà)出起重器的全部結(jié)構(gòu)，按照比例裝配圖要求注尺寸、序號(hào)及填寫(xiě)明細(xì)欄、標(biāo)題欄、編寫(xiě)技術(shù)要求。2 .撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，主要包括起重器各部分尺寸的計(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)題目二、螺母、螺桿選材三、螺桿、螺母設(shè)計(jì)計(jì)算耐磨性計(jì)算螺桿強(qiáng)度校核螺紋牙強(qiáng)度校核螺紋副自鎖

2、條件校核螺桿穩(wěn)定性校核四、螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)五、手柄設(shè)計(jì)六、底座設(shè)計(jì)七、其余各部分尺寸及參數(shù)八、參考文獻(xiàn)1、 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。2、 螺桿、螺母、托盤(pán)及底座選材工作特點(diǎn)：螺旋千斤頂一般為間歇性工作，每次工作時(shí)間較短、速度也不高、但是軸向力很大、需要自鎖，但不追求高效率。1 .螺桿選材：本千斤頂設(shè)計(jì)采用梯形螺紋螺旋傳動(dòng)。由于螺桿承受載荷較大，需要足夠的強(qiáng)度，且為小截面，故選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。查參考文獻(xiàn)2得（Ts=355MPa,6b=600MPa查機(jī)械設(shè)計(jì)課本表得s，?。╮=110MPa。352:螺母選材：千斤頂屬于低速重載

3、的情況，且螺母材料除要求有足夠的強(qiáng)度外，還要求與螺桿材料配副后摩擦因數(shù)小和耐磨損，故螺母采用強(qiáng)度高、耐磨、摩擦系數(shù)小的鑄造青銅ZCuAl10Fe3查表得螺母材料的許用切應(yīng)力3040MPa>=35MPa；許用彎曲應(yīng)力b=4060MPa故取（rb=50MPa。3:托盤(pán)和底座選材：托盤(pán)和底座均采用鑄鐵材料。3、 螺桿、螺母設(shè)計(jì)計(jì)算耐磨性計(jì)算由耐磨性條件公式（限制螺紋工作表面的壓強(qiáng)，按螺母材料計(jì)算）PsF P d2 h Hp對(duì)于梯形螺紋，有h=，那么耐磨性條件轉(zhuǎn)化為:d20.8p式中d2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/d2;p材料的許用壓強(qiáng)，MPa;查

4、機(jī)械設(shè)計(jì)表，得p=1825MPa,取p=20MPa,對(duì)于整體式螺母,40KN-1.22.5,取=,那么有d20.8125.3mm。綜合,2.0*20MPa查課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表，試取公稱直徑d=32mm,螺距p=6mm,中徑d2=29mm,外螺紋小徑di=25mm,內(nèi)螺紋大徑D4=33mm。螺母高度Hd22.0*2958mm,螺紋圈數(shù)z竺9.7,gz三10滿P6足要求。=20=30°。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Ti的作用，這里的扭轉(zhuǎn)力矩是螺紋副的摩擦轉(zhuǎn)矩Ti0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)于起重螺旋，因所受軸向力大，速度低，需要根據(jù)螺桿強(qiáng)度確定螺桿螺

5、紋小徑，故對(duì)于梯形螺紋該式可化為,4*1.25F1式中：di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）;deTi螺桿所受轉(zhuǎn)矩(Nmm),TiFtan(')彳。代入數(shù)據(jù),di4*I.25*40KN24.06mm*Ii0MPa而選擇di=25mm,滿足螺桿強(qiáng)度要求。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：FzD4b式中：F軸向載荷（N）;D4螺母螺紋大徑（mm）;Z螺紋旋合圈數(shù)；b螺紋牙根部厚度（mm）,對(duì)于梯形螺紋b二代入數(shù)據(jù)計(jì)算4000010.64M

6、Pa9.3*33*0.65*6即螺母滿足剪切強(qiáng)度要求。螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為：F h z 2 b 2D4b6式中：h螺紋牙的工作高度（對(duì)于梯形螺紋 h=3mm）;其它參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)計(jì)算3Fhz D4b2b24.55MPa b3*40000*3b9.3*33*(0.65*6)2b=50MP即螺母螺紋牙滿足彎曲強(qiáng)度要求0螺紋副自鎖條件校核由螺紋副自鎖條件：arctanf式中螺紋螺旋升角（° ）,arctan-np d2螺紋副的當(dāng)量摩擦角（°）;n螺紋線數(shù)，n=1;p螺紋導(dǎo)程（mm）;d2螺紋中徑（mm）;f =,f'螺紋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)表，得取f=;

7、代入數(shù)據(jù)arctan1*63.77* 29arctan0.09 5.14因?yàn)?amp;',所以滿足螺紋副自鎖條件要求螺桿的穩(wěn)定性校核千斤頂?shù)挠?jì)算長(zhǎng)度取為當(dāng)螺桿升到最高位置時(shí)由其頂端承力截面至螺母高度中點(diǎn)的距離。端部支撐情況可視為一端固定，一端自由。受壓螺桿的穩(wěn)定性條件式為：FcF千斤頂?shù)淖畲笊仙叨菻=200mm.則螺桿的最大工作長(zhǎng)度,cccH螺母，,L200hil退刀槽2式中H螺母一一螺母高度（mm）,H螺母=ZP=*6=;hi符號(hào)參見(jiàn)參考文獻(xiàn)1圖；1退刀槽一-螺桿與手柄座相接處額尺寸，查手冊(cè)知，1退刀槽=假設(shè)手柄直徑為di=25mm,由尺寸經(jīng)驗(yàn)公式hi=2）di=4550mm取hi

8、=50mm,則L=200+50+=則螺桿的柔度L4Lidi式中：一一長(zhǎng)度系數(shù)，一端固定、一端自由的=2;di螺紋小徑，di=25mm。i一一螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑（mm）,i寸，其中A為危險(xiǎn)截面的面積（mm2）代入數(shù)據(jù)計(jì)算4* 2* 289.52592.64 90屬于大柔度桿,對(duì)于45州制鋼，此時(shí)螺桿1I定的臨界載荷Fc為:Fc(L)22EI式中：L螺桿的最大工作長(zhǎng)度，mm。E一一螺桿材料的彈T生模量，對(duì)于鋼E=xI05MPa；d4I一螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩(mm4),I代入數(shù)據(jù)計(jì)算Fc2542 *2.07 105 4* 2542(2*289.5)264148782.9N那么，由壓桿穩(wěn)定條件F

9、c 148782.9工 400002.553227327299380 N mm那么手柄長(zhǎng)度Li90929.3 99380Fi300634.4mm ,取故螺桿滿足穩(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D2=x32=48mm;螺母凸緣外徑D3=X48=;螺母凸緣厚b=H=x=,取b=15mm。五、手柄設(shè)計(jì)加在手柄上的力需要克服螺紋副之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力矩Ti和托杯支撐面間的摩擦力矩T2o設(shè)加在手柄上的力F1=250N,手柄長(zhǎng)度為L(zhǎng)i,則有F1Li=T1+T20對(duì)于Ti和T2,有TiFtan(')與40000*tan(3.775.14)*弓mmfFD(24)3(Di2)3

10、T2_2_23D(24)2(Di2)2公式中的符號(hào)見(jiàn)參考書(shū)1圖和圖。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，D(1.61.8)d(1.61.8)3251.257.6mm,取D=55mm;D1(0.60.8)d(0.60.8)3219.226.6mm,取D=25mm。托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q215,摩擦因數(shù)f=，則fFD(24)3(Di2)3T2223D(24)2(Di2)230.12*40000*53*L1 =200mm,加套筒長(zhǎng) 500mm。設(shè)手柄所受最大彎曲應(yīng)力為(7 ,查參考文獻(xiàn)2表，s 205MPa ,查教材可知，得 b。，貝U b =，取 b =110MPa。1.52則手柄直徑di應(yīng)滿足, FL a 25

11、0 634.4 di 3. 3 0.1 b ' 0.1 110取手柄直徑d1=26mm。24.34mm六、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, 厚度為 10mm。由經(jīng)驗(yàn)公式，S=2) =1216mm,取S=16mm。各符號(hào)見(jiàn)參考書(shū)1圖和圖。D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，D5=128mm。D4=*128=。結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力：F_ 2_ 2二(D4D5 )440000 (179.22 1282)43.24MPa底面材料選擇鑄鐵HT100,查表得鑄鐵件壁厚為1020mm時(shí),b 100MPa , p (0.4 0.5) b (0.4 0.5) * 10

12、0 (40 50)MPa。顯然，p p,下表面強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。上表面校核：b1-A_2_2A(D3D2)44 * 40000* (67.22 482)23.03MPa ,查參考文獻(xiàn)4表，得(rb=195MPa,b1<(rb0故上表面也滿足強(qiáng)度要求七、其余各部分尺寸及參數(shù)(符號(hào)見(jiàn)參考書(shū)1圖和圖)DT(2.02.5)d(2.02.5)*326480mm,取DT=76mm；D(1.61.8)d(1.61.8)*3251.257.6mm,取D=55mm；D1(0.60.8)d(0.60.8)*3219.225.6mm,取口=24mm;h(0.81)D(0.81)*554455mm，取h=55mm；h1(1.82)d1(1.82)*2646.852mm，取h1=50mm；h2(0.60.8)D1(0.60.8)*2414.419.2mm，取h2=18mm；d3(0.250.3)D1(0.250.3)*2467.2mm，取d3=6mm；a68mm,取a=6mm；t68mm，取t=6mm。固定托盤(pán)用的擋圈內(nèi)徑9mm,外徑26mm,厚5mm；螺栓GB/T5783-2000AM8X10o螺桿底部擋圈內(nèi)徑7mm,外徑34mm,厚5mm；螺栓GB/T5783-2000AM6X16。緊定螺釘GB/T71-1985M6X16。其余鑄造圓角，取R=2mm。底座高度為284mm,裝配后