螺旋舉重器設計計算說明書

1、螺旋舉重器設計計算內容結果1螺桿的設計與計算1.1螺桿螺紋類型的選擇螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角=30º，梯形螺紋的內外螺紋以錐面貼緊不易松動。故選梯形螺紋，它的基本尺寸按GB5796.3-86的規(guī)定，確定螺桿的標準中徑d2，大徑d，小徑d3，螺母的標準中徑D2（= d2），大徑D4，小徑D1以及螺距P。1.2選取螺桿材料螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。1.3確定螺桿直徑按螺母螺紋牙面耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標準選取相應公稱直徑d、螺距P及其它尺寸。有d2根據國家規(guī)定=2.53.5，取=3（梯形螺紋）

2、；h=0.5p；查1表7-1，p取7Mpa。故，d2 = 0.8=41.5mm查機械設計課程設計手冊，d取46mm，P=12mm，d2= D2=40mm，D4=47mm，d3=33mm，D1=34mm。1.4自鎖驗算自鎖條件是yrv，式中：y為螺紋中徑處升角；rv為當量摩擦角（當量摩擦角rv=arctan（f/cos），但為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當量摩擦角小1°。）查教材表14-2，f取0.12y =arctan(P /p d2)=arctan 12/(3.14×40) =5.46°rv=arctan（f/cos）=arctan 0.12/cos(30&

3、#176;/2)=7.08°則y=5.46°<rv-1°= 6.08°滿足自鎖條件1.5螺桿強度計算對受力較大的螺桿應根據第四強度理論校核螺桿的強度。強度計算方法參閱教材公式(5-47)，sca= s其中扭矩=51.5×103×tan(5.46°+7.08°) ×40/2N·mm =229.10 N·mm查表8-1得知，對45鋼，=294MPa由表7-2，s=98MPa，D3=33mm，故，sc=81.64MPas=98MPa滿足強度條件1.7穩(wěn)定性計算細長的螺桿工作時受到較大的

4、軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性。Fc/F³ S=3.5 5螺桿的臨界載荷Fc與柔度有關，=ml/i，m為螺桿的長度系數，與螺桿的端部結構有關，l為螺桿的最大工作長度，按螺桿升至最高位置時托杯底面到螺母中部的高度計算，可近似取lL+B+H/2，i為螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積A=pd32/4，則(I為螺桿危險截面的慣性矩)當螺桿的柔度40時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。計算時應注意正確確定。當³ N，式中E為螺桿材料的彈性模量，對于鋼E=2.06MPa。對于 ³470MPa的優(yōu)質碳素鋼，取Fc=（461-2.57）1.7.1計算柔度（1）

5、計算螺桿危險截面的軸慣性矩I和iI=58213.76mm4=8.25mm（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度lL=L+B+H/2 =220+69+135/2=356.5mm（3）計算柔度查表7-3，取2(一端固定，一端自由)=ml/i=86.42>40，所以需要進行穩(wěn)定性校核。1.7.2計算穩(wěn)定性（1）計算臨界載荷Fc查表8-1得知，=588MPa>470MPa，所以Fc=（461-2.57）=204331.35N(2) 穩(wěn)定性計算=3.97³ 3.5 5滿足穩(wěn)定性條件。2螺母設計與計算2.1選取螺母材料耐磨性較好的螺母材料有鑄錫青銅ZCuSn10Pb1，鑄造錫鋅鉛青

6、銅ZCuSn5Pb5Zn5和鑄造鋁鐵青銅ZCuAl10Fe3，低速、輕載或不經常使用時，也可選用耐磨鑄鐵或鑄鐵。2.1.2螺紋工作圈數u螺紋牙工作圈數z根據耐磨性計算，由1式（7-1）z³10，式中h為螺紋牙工作高度，對于梯形和矩形螺紋，h=0.5P如果z>10，應增大螺紋直徑或改選螺母材料?？紤]螺桿退刀槽的影響，螺母螺紋牙的實際圈數應取u¢=z+1.5。2.1.3螺母實際高度H¢H¢= z¢P=11.26×12=135mm2.2校核螺紋牙強度一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。螺母的其它尺寸見圖13。必要時還

7、應對螺母外徑D4進行強度驗算。查教材公式7-4,7-5，螺紋牙根部剪切強度和根部彎曲強度條件分別為：；式中：b為螺紋牙根部的厚度，對于梯形螺紋，b=0.65P; h為螺紋牙工作高度，=6mm;查機械設計課程設計手冊表3-8，D=d+1=49mm, D2 =44mm查表7-2，取30Mpa, 取50Mpa故，= =3.97MPa<30 Mpa=9.16Mpa<40Mpa滿足強度條件2.3 結構要求螺母壓入底座上的孔內，圓柱接觸面問的配合常采用或等配合。為了安裝簡便，需在螺母下端（圖13）和底座孔上端（圖17）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉動，還應裝置緊定螺釘（圖11），緊定螺釘直徑

8、常根據舉重量選取，一般為612mm。螺母的相關尺寸計算 D³=45mm螺母凸緣尺寸按一下經驗公式初步確定：D¢1=（1.3-1.4）D=1.4 120=168mma H/3=135/3=45mm3托杯的設計與計算托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，其結構尺寸見圖14。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現相對滑動，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應裝有擋板。當螺桿轉動時，托杯和重物都不作相對轉動。因此在起重時，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度

9、。 托杯主要尺寸按經驗公式計算并圓整：D5=(2.42.5)d=2.446=110.4mm圓整為110mmD3=(0.60.7）d=0.646=27.6mm圓整為28mmD6=(1.71.9)d=1.846=82.8mm圓整為83mmD7= D6-(24)=83-3=80mmD0= D3+0.5mm=28.5圓整為29mmB=（1.41.6）dmm=1.546=69mm故 =11.8Mpa<20Mpa4手柄設計與計算4.1手柄材料常用Q235和Q215。4.2手柄長度Lp板動手柄的力矩：Lp=T1+T2則（式1-2）式中：加于手柄上一個工人的臂力，約為150200N，T1螺旋副間的摩擦阻

10、力矩，=51.5×103×tan(5.46°+7.08°) ×=229.1N·mmT2托杯與軸端支承面的摩擦力矩，T2 = (查表14-2，f=0.12) = =179.46N·mm則 (取200) =2042.8mm手柄計算長度Lp是螺桿中心到人手施力點的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實際長度還應加上+（50150）mm。手柄實際長度不應超過千斤頂，使用時可在手柄上另加套管。因此，手柄實際長度=+100=2042.8+41.4+50=2134.2mm4.3手柄直徑dp把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑

11、dp，其強度條件為 sb（式1-3）故dp=28mm式中：sF手柄材料許用彎曲應力，當手柄材料為Q215和Q235時，sF=183Mpa。5 底座設計底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200），鑄件的壁厚不應小于812mm，為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應大些，因此將其外形制成110的斜度。底座結構及尺寸如右圖圖中取19mmH1=L+（1520）mm =220+20=240mmD8=D+（510）mm =120+12=130mmD9=D8+2 =130+2 =178mmD10=258mm式中：sp接觸面材料的許用擠壓應力。查1表2-46螺旋起重器的效率螺桿旋轉一圈，輸入功W1=，舉起重物的輸出功W2=FS，故 式中S為螺紋導程。 =24%。選梯形螺紋選45鋼d=46mmP=12mmd2= D2=40mmD4=47mmd3=33mmD1=34mmy=5.46°rv=7.08°y<rv-1°滿足自鎖條件T=229.10N·mm=294Mpas=98MPasc=81.64MPascs滿足強度條件I=113560mm4i=9.75mml=356.5mms=72.2Fc=204331.35N =3.97³ 3.5 5滿足穩(wěn)定性條件選鑄鐵H¢=135mmz=9.76z¢=11.263.97Mpa 9.16M