哈工大機械設計大作業(yè)螺旋傳動設計(千斤頂)

1、Harbin Institute of Technology機械設計大作業(yè)說明書大作業(yè)名稱： 機械設計大作業(yè) 設計題目： 螺旋傳動設計 班 級： 設 計 者： 學 號： 指導教師： 宋寶玉 設計時間： 2014·10·03 哈爾濱工業(yè)大學目 錄1設計題目-32螺母、螺桿選材-33耐磨性計算-34螺桿強度校核-35螺紋牙強度校核-46螺紋副自鎖條件校核-57螺桿穩(wěn)定性校核-58螺母外徑及凸緣設計-69手柄設計-610底座設計-711各部分尺寸及參數(shù)-712參考資料-81、設計題目螺旋起重器（千斤頂）已知條件：起重量=40KN，最大起重高度H=200mm。2、 螺桿、螺母選材螺

2、桿選用45鋼調(diào)質(zhì)。查參考文獻2表10.2得=355MPa,=600MPa。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磨損，故螺母采用強度高且耐磨的鋁青銅ZCuAl10Fe3。托盤和底座均采用鑄鐵材料。3、 耐磨性計算查參考文獻1表8.11得p=1825MPa。取p=22MPa。按耐磨性條件選擇螺紋中徑，起重器需要螺紋有較高的承載能力，螺紋根部強度較高，所以選用梯形螺紋。查參考文獻1得，取 =2。由梯形螺紋耐磨性條件公式： 式中螺紋中徑，mm;F螺旋的軸向載荷，N； p材料的許用壓強，MPa; 引入系數(shù)，=H/; H螺母旋合高度，mm;代入數(shù)值后有。查參考文獻2表11.4，取公稱直徑

3、d=32mm，螺距p=6mm，中徑d2=29mm，小徑d4=25mm，內(nèi)螺紋大徑D4=33mm，內(nèi)螺紋小徑D1=26mm。則螺母高度H=*=2*29=58mm，螺紋圈數(shù)z=H/P=9.7，=2=30°。4、螺桿強度校核 千斤頂螺桿危險截面受軸向力F和扭轉(zhuǎn)力矩T的作用，這里的扭轉(zhuǎn)力矩是螺紋副的摩擦轉(zhuǎn)矩T。根據(jù)第四強度理論，螺桿危險截面的強度條件為： 式中 螺桿螺紋的小徑(mm)； 螺桿材料的許用應力(MPa); F螺桿所受的軸向載荷(N)； T螺桿所受轉(zhuǎn)矩(N·mm), 。 螺紋升角（°）查參考文獻1表8.13得鋼對青銅的當量摩擦因數(shù)=0.080.10,取=0.09

4、。則=arctan=5.143°=arctan=arctan=3.7679°將已知數(shù)據(jù)帶入公式得T=40000tan(3.7679°+5.143°)30/2=94074N·mm=97.27MPa查參考文獻1表8.12得螺桿的許用應力=，而=355MPa，則=71118MPa,取=100MPa>97.27MPa=。即<，螺桿滿足強度條件。5、螺母螺紋牙強度校核 因為螺母材料強度低于螺桿 ，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度。查參考文獻1表8.12得螺母材料的許用切應力,取=35MPa；許用彎曲應力b=

5、4060MPa, 取b=50MPa。螺母螺紋牙根部剪切強度條件為： 式中 F軸向載荷(N)； D4螺母螺紋大徑(mm); z螺紋旋合圈數(shù)，z取10； b螺紋牙根部厚度(mm)，對于梯形螺紋b=0.65P=3.9mm。代入數(shù)據(jù)計算：MPa 即螺母滿足剪切強度要求。螺母螺紋牙根部的彎曲強度條件為： 式中 l彎曲力臂，l=2mm 其它參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)計算：MPab即螺母螺紋牙滿足彎曲強度要求。6、螺紋副自鎖條件校核由螺紋副自鎖條件其中=arctan 螺紋升角，=arctan=arctan=3.768°當量摩擦因數(shù)，取=0.09。當量摩擦角（°）帶入數(shù)據(jù)計算得=arctan=ar

6、ctan0.09=5.143°；所以滿足螺紋副自鎖條件。7、螺桿的穩(wěn)定性校核千斤頂?shù)淖畲笊仙叨?00mm，則螺桿的最大工作長度L為式中 螺母高度(mm)，=58mm;=（1.82）；螺桿與手柄座相接處尺寸，查手冊知，=9mm。假設手柄直徑為d1=30mm，由尺寸經(jīng)驗公式h1=(1.82)d1=5460mm取h1=54mm，則： L=200+29+54+9=292mm則螺桿的柔度： 長度系數(shù)，對本千斤頂，看做一端固定、一端自有，則取=2； d4螺紋小徑，d4=25mm。 i螺桿危險截面的慣性半徑(mm),，其中A為危險截面的面積(mm2)。代入數(shù)據(jù)計算： 對于45#調(diào)制鋼，此時螺桿穩(wěn)

7、定的臨界載荷Fc為： （）代入數(shù)據(jù)計算得：N那么，由壓桿穩(wěn)定條件故螺桿滿足穩(wěn)定性要求。8、螺母外徑及凸緣設計根據(jù)經(jīng)驗公式，螺母外徑D21.5d=1.5×32=48mm，取D2=50mm; 螺母凸緣外徑D31.4D2=1.4×50=70mm; 螺母凸緣厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)×58=11.617.4mm，取b=15mm。9、手柄設計加在手柄上的力需要克服螺紋副之間的摩擦阻力矩T1和托杯支撐面間的摩擦力矩T2。設加在手柄上的力F1=300N，手柄長度為L，則有F1 L = T1 + T2。對于T1和T2，有T1=40000tan(3.768°

8、;+5.143°)30/2=94074N·mm公式中的符號見參考書3。根據(jù)經(jīng)驗公式，D=（1.61.8）d=（1.61.8）32=51.257.6mm，取D=55mm;D1=（0.60.8）d=（0.60.8）32=19.225.6mm；取D1=24mm;托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q235，取摩擦因數(shù)f=0.12,則那么手柄長度，L=637.1mm，取L=300mm,加套筒長400mm。設手柄所受最大彎曲應力為，則=112.5150MPa,取=125MPa。則手柄直徑d1應滿足轉(zhuǎn)化為 =24.97mm;取手柄直徑d1=25mm。10、底座設計螺桿下落至底面，再留10mm左右

9、的空間，底座鑄造起模斜度1:10，壁厚。由經(jīng)驗公式，S=(1.52)=1520mm,取S=20mm。各符號見參考書3。D5由結構設計確定，D5=120mm；D4=1.4D5=1.4*120=168mm。結構確定后校核下底面的擠壓應力： =底面材料選擇鑄鐵HT100，查參考資料2表10.3得鑄鐵， 。顯然，底面強度滿足設計要求。11、各部分尺寸及參數(shù)（符號見參考資料3）mm，取=70mmmm，取D=55mmmm，取D1=24mm=50mm，=70mm，=168mm，=120mm=10mmmm，取h=50mm=mm，取=45mm=mm，取=15mm=25mmmm，取=6mm;，取=7mm；，取=7mm。d=32mm，=29mm，=25mmH=58mm，b=15mm，P=6mm，S=20mm固定托盤用的擋圈內(nèi)徑8mm，外徑32mm，厚5mm；螺釘。螺桿底部擋圈內(nèi)徑8mm，外徑50mm，厚5mm；螺釘 。緊定螺釘 GB/T71-1985