機(jī)械設(shè)計(jì)螺旋千斤頂說明書

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 螺旋起重器（千斤頂）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)書題目螺旋起重器（千斤頂）設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：已知條件：螺旋起重器起重量FQ=40KN;最大起重高度H=200mm。設(shè)計(jì)要求： 1. 繪制裝配圖一張，畫出起重器的全部結(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，主要包括起重器各部分尺寸的計(jì)算，對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 3.1耐磨性計(jì)算3

2、.2螺桿強(qiáng)度校核3.3螺紋牙強(qiáng)度校核3.4螺紋副自鎖條件校核3.5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)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、托盤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s=355MPa, b=600MPa。查機(jī)械設(shè)計(jì)課本

3、表8.12得,取=110MPa。2：螺母選材：千斤頂屬于低速重載的情況，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8.12得螺母材料的許用切應(yīng)力,取=35MPa；許用彎曲應(yīng)力 b=4060MPa,故取b=50MPa。3：托盤和底座選材：托盤和底座均采用鑄鐵材料。三、 螺桿、螺母設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 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）：對于梯形螺紋，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/

4、;p材料的許用壓強(qiáng)，MPa;查機(jī)械設(shè)計(jì)表8.11，得p=1825MPa，取p=20MPa，對于整體式螺母，取=2.0，那么有。綜合查課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表11.2/11.3/11.4,試取公稱直徑d=32mm,螺距p=6mm,中徑d2=29mm,外螺紋小徑d1=25mm,內(nèi)螺紋大徑D4=33mm。螺母高度，螺紋圈數(shù)，且z10滿足要求。=2=30°。3.2 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)度確定螺桿螺紋小徑，故對于梯形螺紋該式可化為

5、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),。代入數(shù)據(jù)，而選擇d1=25mm,滿足螺桿強(qiáng)度要求。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 ： 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)，對于梯形螺紋b=0.65p。代入數(shù)據(jù)計(jì)算即螺母滿足剪切強(qiáng)度要求。螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為：式中 : h螺紋牙的工作高度（對于梯形螺紋h=0.5P=3mm）；其它參數(shù)同

6、上。代入數(shù)據(jù)計(jì)算=50MP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：式中 螺紋螺旋升角（°），螺紋副的當(dāng)量摩擦角(°);螺紋線數(shù)，n=1;螺紋導(dǎo)程(mm);螺紋中徑(mm);螺紋副的當(dāng)量摩擦系數(shù),查機(jī)械設(shè)計(jì)表8.13，得=0.080.10,取=0.09;代入數(shù)據(jù) 因?yàn)椋詽M足螺紋副自鎖條件要求。3.5 螺桿的穩(wěn)定性校核千斤頂?shù)挠?jì)算長度取為當(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：2.5千斤頂?shù)淖畲笊仙叨菻=200mm.則螺桿的最大工作長度式中 螺母高度(mm)

7、，=ZP=9.7*6=58.2mm;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，查手冊知，=10.5mm。假設(shè)手柄直徑為d1=25mm,由尺寸經(jīng)驗(yàn)公式h1=(1.82)d1=4550mm取h1=50mm,則L=200+29.1+50+10.5=289.5mm則螺桿的柔度 式中： 長度系數(shù)，一端固定、一端自由的=2；d1螺紋小徑，d1=25mm。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)算屬于大柔度桿，對于45#調(diào)制鋼，此時(shí)螺桿穩(wěn)定的臨界載荷Fc為：式中 ： L螺桿的最大工作長度，mm。E螺桿材料的彈性模量，對于鋼 E=2.07×105MP

8、a；I螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩(mm4),；代入數(shù)據(jù)計(jì)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(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，螺母外徑D21.5d=1.5×32=48mm;螺母凸緣外徑D31.4D2=1.4×48=67.2mm;螺母凸緣厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)×58.2=11.617.5mm，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轉(zhuǎn)動(dòng)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=250N，手柄長度為L1，則有F1 L1 = T1 + T2。對于T1和T2，有90929.3N·mm

9、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=200mm,加套筒長500mm。設(shè)手柄所受最大彎曲應(yīng)力為，查參考文獻(xiàn)2表10.1,，查教材可知,得，則=102.5136.7MPa,取=110MPa。則手柄直徑d1應(yīng)滿足 取手柄直徑d1=26mm。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。由經(jīng)驗(yàn)公式，S=(1.52)=1216mm,取S=16mm。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=128mm。

10、D4=1.4D5=1.4*128=179.2mm。結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力：MPa底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為1020mm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B.4，得b=195MPa, <b。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)見參考書1圖3.2和圖3.3），取=76mm；，取D=55mm；，取=24mm;，取=55mm；，取=50mm；，取=18mm；，取=6mm；，取=6mm；，取=6mm。固定托盤用的擋圈內(nèi)徑9mm，外徑26mm，厚5mm；螺栓。螺桿底部擋圈內(nèi)徑7mm，外徑34mm，厚5mm；螺栓。緊定螺釘 GB/T71-1985 M6×16。其余鑄造圓角，取R=2mm。底座高度為284mm，裝配后千斤頂?shù)纳捣秶鸀?14614mm。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(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)指導(dǎo)書.