哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)——螺旋起重器(DOC)

1、Harbin Institute of Technology機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)說明書設(shè)計(jì)題目： 螺旋起重器 院 系： 能源科學(xué)與工程學(xué)院 班 級(jí)： 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 張鋒 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2015.10.18 目錄一、設(shè)計(jì)題目- 1 -二、螺桿、螺母選材- 2 -三、螺桿、螺母設(shè)計(jì)計(jì)算- 2 -3.1 耐磨性計(jì)算- 2 -3.2 螺桿強(qiáng)度校核- 3 -3.3螺母螺紋牙的強(qiáng)度校核- 4 -3.4 螺紋副自鎖條件校核- 5 -3.5螺桿的穩(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 -5.1手柄長(zhǎng)度- 6 -5.2手柄直徑- 7 -六、底座設(shè)計(jì)- 7 -七、其余

2、各部分尺寸及參數(shù)- 8 -八、參考文獻(xiàn)- 8 -哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目螺旋起重器是一種簡(jiǎn)單的起重裝置，用手推動(dòng)手柄即可提升重物。它一般由底座、螺桿、螺母、托杯、手柄、或扳手等零件所組成。已知條件：題號(hào)起重量FQ/kN最大起重高度H/mm3.1.240200二、螺桿、螺母選材千斤頂采用梯形螺紋螺旋傳動(dòng)，由于螺桿承受載荷較大，且是小截面，故選用45#調(diào)質(zhì)鋼。查參考文獻(xiàn)2表10.2得，。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。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)算螺

3、桿選用45# 鋼，螺母選用鑄造鋁青銅ZCuAll0Fe3，由參考文獻(xiàn)1表 5.8 查得p=1825MPa從表 5.8 的注釋中可以查得，人力驅(qū)動(dòng)時(shí)值可以加大20%，則p=21.630MPa取。按耐磨性條件設(shè)計(jì)螺紋中徑d2，選用梯形螺紋對(duì)于整體式螺母，取=2.0 式中： 螺紋中徑，mm;FQ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)2表11.5,試取公稱直徑d=32mm,螺距p=3mm,中徑d2=30.5mm,小徑d3=28.5mm,內(nèi)螺紋大徑D4=32.5mm。 3.2 螺桿強(qiáng)度校核千斤頂螺桿危險(xiǎn)截面受軸向力FQ和扭轉(zhuǎn)力矩T1的作用，這里

4、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 式中: d3螺桿螺紋的小徑(mm)；螺桿材料的許用應(yīng)力(MPa);FQ 螺桿所受的軸向載荷(N)；T1螺桿所受轉(zhuǎn)矩(N·mm)。其中螺紋副摩擦力矩 式中：軸向載荷，N；螺紋升角，；螺紋副當(dāng)量摩擦角,度；螺紋中徑，mm。查參考文獻(xiàn)1表5.10得鋼對(duì)青銅的當(dāng)量摩擦因數(shù)，螺紋副當(dāng)量摩擦角，?。ㄓ杀?.10的注釋知，大值用于啟動(dòng)時(shí)，人力驅(qū)動(dòng)屬于間歇式，故應(yīng)取用大值）。代入式中，得由參考文獻(xiàn)1表5.9可以查得螺桿材料的許用應(yīng)力其中，則取。顯然，螺桿滿足強(qiáng)度條件。3.3螺母螺紋牙的強(qiáng)度校核螺母螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度條件為

5、式中：軸向載荷，N；螺母螺紋大徑，mm；螺紋旋合圈數(shù)，??；螺紋牙根部厚度，梯形螺紋；螺母材料的許用切應(yīng)力。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得查參考文獻(xiàn)1表5.9螺母材料的許用切應(yīng)力，顯然,滿足要求。螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為式中：軸向載荷，N；彎曲力臂，螺母螺紋大徑，mm；螺紋旋合圈數(shù)，??；螺紋牙根部厚度，mm；螺母材料的許用彎曲應(yīng)力。數(shù)據(jù)代入式（6）得查參考文獻(xiàn)1表5.9螺母材料的許用切應(yīng)力。顯然，即滿足螺紋牙的強(qiáng)度條件。3.4 螺紋副自鎖條件校核因螺紋升角，螺紋副當(dāng)量摩擦角所以滿足自鎖條件。3.5螺桿的穩(wěn)定性校核螺桿的柔度值 式中：長(zhǎng)度系數(shù)，對(duì)千斤頂，可看作一端固定、一端自由，取；d3螺紋小徑，mm；螺桿的最

6、大工作長(zhǎng)度，取螺母中部到另一端支點(diǎn)間的距離，則 指螺桿與手柄座相接處的尺寸，查手冊(cè)知，。 取手柄直徑，由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式，取，則數(shù)據(jù)代入式（12），得對(duì)于45調(diào)質(zhì)鋼，當(dāng)時(shí)：因此，滿足穩(wěn)定性要求。四、螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)公式知，螺紋外徑。螺紋凸緣外徑，取。螺紋凸緣厚,取b=8mm。五、手柄設(shè)計(jì)5.1手柄長(zhǎng)度加在手柄上的力需要克服螺紋副之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩和托杯支承面間的摩擦力矩。設(shè)為加在手柄上的力，取F=250N，為手柄長(zhǎng)度，則式中：螺紋副摩擦力矩，；托杯支承面間的摩擦力矩，。其中，式中：托杯支承面間摩擦因數(shù)；軸向載荷，N；，取D=54mm，取D1=20mm代入得：取=200mm,加套筒長(zhǎng)5

7、00mm。5.2手柄直徑手柄直徑d手柄應(yīng)滿足 手柄材料的許用彎曲應(yīng)力其中，則=102.5137MPa,取=130MPa。取手柄直徑六、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，壁厚。由經(jīng)驗(yàn)公式，,取S=16mm。 ，取，取結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力：底座選擇鑄鐵HT200，查GB/T 94391988知 S=16mm的鑄鐵的。底座滿足設(shè)計(jì)要求。七、其余各部分尺寸及參數(shù)h1=(1.82)d1=43.248mm取h1=46mm；，取=16mm；，取D=54mm；，取=24mm;D2 =1.5d = 1.5*32mm = 48mm；D3=1.4D2= 1.4*48mm = 67.2mm，取D3=70mm，取=6mm；，取=8mm；，取=8mm；固定托盤用的擋圈內(nèi)徑8mm，外徑28mm，厚5mm；螺釘；螺桿底部擋圈內(nèi)徑8mm，外