螺旋起重器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

重慶大學(xué)螺旋起重器設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)題目： 螺旋起重器學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院班級(jí)： 機(jī)自04班姓名： xxx學(xué)號(hào)： xxxxxxxx題目：設(shè)計(jì)螺旋起重器設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：起重量F30kN,最大起重高度L=200mm。工作內(nèi)容:1、 詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算（參考8.1.5節(jié)）；2、 完成全部零件的3維實(shí)體建模和裝配;3、 繪制裝配圖一張。目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3\o"CurrentDocument"1-1螺桿螺紋類(lèi)型的選擇 3\o"CurrentDocument"1-2選取螺桿材料 3\o"CurrentDocument"1-3確定螺桿直徑 34自鎖驗(yàn)算 4\o"CurrentDocument"1-5結(jié)構(gòu) 41-6螺桿強(qiáng)度校核 5\o"CurrentDocument"7穩(wěn)定性計(jì)算 5\o"CurrentDocument"第二章螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算 7\o"CurrentDocument"1選取螺母材料 7\o"CurrentDocument"2-2確定螺母高度H及螺紋工作圈數(shù)u 8\o"CurrentDocument"2-3校核螺紋牙強(qiáng)度 8\o"CurrentDocument"4安裝要求 9\o"CurrentDocument"第三章托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算 9\o"CurrentDocument"1托杯的尺寸計(jì)算 9\o"CurrentDocument"第四章手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算 10\o"CurrentDocument"1手柄材料 10\o"CurrentDocument"4-2 手柄長(zhǎng)度Lp 11\o"CurrentDocument"3 手柄直徑d 11第五章底座設(shè)計(jì) 12\o"CurrentDocument"1底座設(shè)計(jì)與計(jì)算 12第一章螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算1-1螺桿螺紋類(lèi)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a=30，梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不0易松動(dòng)。矩形螺紋牙根強(qiáng)度低，鋸齒形螺紋牙型不為等腰梯形，加工成本高。從實(shí)用性考慮，故選梯形螺紋，它的基本牙型按GB5796.3-86的規(guī)定。1-2選取螺桿材料考慮到千斤頂轉(zhuǎn)速較低，單個(gè)作用面受力不大，螺桿材料常用Q235、Q275、40、45、55等。此處選最常用的45鋼。1-3確定螺桿直徑按耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)公稱(chēng)直徑d、螺距P及其它尺寸。根據(jù)規(guī)定，對(duì)于整體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過(guò)多，故取中=1.2?2.5，此處4=2。螺桿一一螺母材料分別為鋼一—青銅，滑動(dòng)速度為低速，得許用應(yīng)力［p］為18?25MPa。取［p］=20MPa。摩擦系數(shù)起動(dòng)時(shí)取大值，校核是為安全起見(jiàn)，應(yīng)以起動(dòng)時(shí)為準(zhǔn)，由f值0.08口0.1，□應(yīng)取f=0.1。代入F=30kNd>0.8：'上=0.8：30kN=21.91mm2 、聽(tīng)［p］ \2x20MPa得d>21.91mm查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表14-2，根據(jù)梯形螺紋的標(biāo)準(zhǔn)GB5796.3—86，取螺紋公稱(chēng)直徑d=28mm，螺距為P=5.00mm

其它尺寸：螺桿小徑：二；二22.5mm，螺桿螺母中徑：二i=D?=25.5mm螺母大徑：二r=28.5mm，螺母小徑：^；=23mm螺母高度：H*°、：=2x25.5=51mm。1-4自鎖驗(yàn)算自鎖條件是w<^v，式中：w為螺紋中徑處升角；中v為當(dāng)量摩擦角（當(dāng)量摩擦角%=arctan壽，為保證自鎖，螺紋中徑處升角至少要比當(dāng)量摩擦角小1）。f 尸WV中=arctan p=arctanf查《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表5-12,得f=0.10（取啟動(dòng)時(shí)計(jì)算用的最大值）W二三1二二三】［—=MmEn于二三1：1三］】tt2― =3.57°中=arctan=arctan0.10=5.91。v cosp cos15。故，W=3.87°W中-1°=4.91°所以自鎖性可以保證。1-5結(jié)構(gòu)如右圖一：孔徑dk的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，孔徑dk的大小根據(jù)手柄直徑dp決定，幺>d+0.5mm。為了便于切制螺紋，螺紋上端應(yīng)設(shè)有退刀槽。退刀槽的直徑d4應(yīng)比螺桿

小徑d3約小°.2~°.5mm,□：r=*—0.5mm=22.5mm—0.5mm=22mm。退刀槽的寬度可取為1.5P。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應(yīng)有倒角或制成稍小于d的圓柱體。為了防止工3作時(shí)螺桿從螺母中脫出，在螺桿下端必須安置擋圈(GB892-86)，擋圈用緊定螺釘固定在螺桿端部。其中：退刀槽寬度為1.5P=7.5mm二二=(1.7?1.9)d=1.8x28=50.4mm^50mm(1.4~1.6)d=1.5d=42mm螺栓外徑為：0.25d=0.25x28=7mmD】3=(1.7T.9)d1-6螺桿強(qiáng)度校核D】3=(1.7T.9)d1-6螺桿強(qiáng)度校核對(duì)受力較大的螺桿應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論校核螺桿的強(qiáng)度。得bca其中扭矩"2T=Ftan(v+中)y=30x1。3tan(3.57°+5.91°)號(hào)x10一3=63.87N.m式中：w為螺紋中徑處升角，中為當(dāng)量摩擦角。查手冊(cè)，45鋼的b=355Mpa，教材表5-13，安全系數(shù)3~5，取3。[』=二=至=128.33Mpa，故，3 3乙=-S.FM.<[b]=128.33MPa滿足要求。

1-7穩(wěn)定性計(jì)算細(xì)長(zhǎng)的螺桿工作時(shí)受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗(yàn)算螺桿的穩(wěn)定性。:N2.5~4螺桿的臨界載荷七與柔度氣有關(guān)，氣=岑，日為螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，i為舉起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取l=?+L+(1.4?1.6)d，i為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，危險(xiǎn)截面面積A=苧，則i=「Z=烏(I為螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩)VA4當(dāng)螺桿的柔度人＜40時(shí)，可以不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。計(jì)算時(shí)應(yīng)注意正確確s定。1-7-1計(jì)算柔度計(jì)算螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩I和i3.14XC22.5XlD-:>1二一二 : =12.57"fl'64 6+22.5x1022.5x10-34=5.625x10-3mm求起重物后托杯底面到螺母中部的高度il=H/2+L+(1.8~2)d=51/2+200+2X28=267.5mm計(jì)算柔度查教材，日取2(一端固定，一端自由)氣=Wi=95.11〉90所以需要校核。

1-7-2穩(wěn)定性計(jì)算(1)計(jì)算臨界載荷Fcr「 1T2E[3.142X21DXlD-gX12.57XlD-gF二.二—^= =—=90.93KN(^r (2X267.5X10-3)(2)穩(wěn)定性計(jì)算M二三1=3.031處于2.5?4.0之間F三:所以，穩(wěn)定性滿足要求。1-7-3擋圈參數(shù)選擇①底端擋圈：根據(jù)GB/T892-198645,由d=28mm,得D=35mm，H=5mm，L-10mm，d=6.6mm，dr=3.2mm，c=1mm，螺栓GB5783(推薦)M6x20，圓柱銷(xiāo)GB119(推薦)A3x12，墊圈GB93(推薦)6mm。②頂端擋圈：根據(jù)GB/T892-198645,由D”=18.2mm，得，c-0.5mm，。D=28mm，H=4mm，L-7.5mm，di'=5.5，c-0.5mm，。螺栓GB5783（推薦）M5x16，圓柱銷(xiāo)GB119（推薦）A2x10，墊圈GB93（推薦）5薦）5mm。第二章螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算2-1選取螺母材料螺母材料一般可選用青銅，對(duì)于尺寸較大的螺母可采用鋼或鑄鐵制造，其內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金。此處選青銅ZCuSn10PI。2-2確定螺母高度H，及螺紋工作圈數(shù)u螺母高度H=51mm，螺紋工作圈數(shù)u=H/P=51/5=10.2，考慮退刀槽的影響，實(shí)際螺紋圈數(shù)u'=u+1.5（u'應(yīng)圓整）?？紤]到螺紋圈數(shù)u越多，載荷分布越不均，故u不宜大于10。2-2-1求螺母高度H'H=51mm2-2-2螺紋工作圈數(shù)uu=10.2u'=u+1.5=12.1u'應(yīng)圓整，u'取12。2-2-3螺母實(shí)際高度H'H'=uuP=12x5=60mm2-3校核螺紋牙強(qiáng)度一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。螺母的其它尺寸見(jiàn)圖。必要時(shí)還應(yīng)對(duì)螺母外徑D3進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。2.3.1螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計(jì)算螺紋牙的剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度條件分別為：螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪切強(qiáng)度條件為T(mén)=-^<t]；冗Dbu螺紋牙危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件為c=-^Lb]（b——螺紋牙根的厚度，且b=0.65P；D——螺母的螺紋大徑；l 彎曲力，l=D-D2）2

查表，b=0.65P(梯形螺紋)，h=0.5P口取30-40Mpa,In「取40-60Mpa故，T=—^= 30*103 =10.88MPa<tu]兀Dbu3.142x27x0.65x5x1027一23.56Fl兀Db2u6x30x103x 2 =35.15MPa<[b]3.142x27x(0.65x5)2x10 b6Fl兀Db2u皆滿足要求。2-4安裝要求見(jiàn)圖1-2螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面間的配合常采用旦8或旦8等配合。5 %為了安裝簡(jiǎn)便，需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，還應(yīng)裝置緊定螺釘，緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為6?12mm。2-4-1螺母的相關(guān)尺寸已得：D=d+1=28+1=29mm內(nèi)螺紋小徑D1=23mmD3=1.5d=1.5x28=42mmD4=1-4D3=1-4x42=58-8-59mmH'=60mma=(0.2?0.3)H'=0.25x60=15mm第三章托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算1托杯的尺寸計(jì)算托杯用來(lái)承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，取材料為Q235。其結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)右圖。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，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(yīng)裝有擋板。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，托杯和重物都不作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此在起重時(shí)，托杯底部與螺桿和接觸面間有相對(duì)滑動(dòng)，為了避免過(guò)快磨損，一方面需要潤(rùn)滑，另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度。p=―F—<[p]兀(D2-D2)124式中：[p]——許用壓強(qiáng)，應(yīng)取托杯與螺桿材料[p]的小者。Q235:[p]、=225Mpa；45鋼：[p]桿=570Mpa，取[p]杯。D1O=(2.4?2.5)d=2.5x28=70mmD]]=(0.6~0.8)d=0.7x28=19.6mm^20mmD13=(1.7?1.9)d=1.8x28=50.4mm^50mmDi2=Di3一(2?4)=50.4-3=47.4mm-47mmh1=(1.8~2)d=2x28=56mm故p= <[p]兀(D?-D?)124~~P=20.52M密[P]5托杯厚度0=&12mm此處取6=10mm；杯底厚度為1.36=13mm；溝紋寬度為1.56=15mm；6溝紋深度為—=5mm；托杯高度為1.8d=1.8x28=50.4mm^50mmo2為保證托杯可以轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿頂端的墊片與托杯底部留有間隙，間隙值為3~4mm，因承受力不大，故取值為3mm。第四章手柄設(shè)計(jì)與計(jì)算1手柄材料常用Q235和Q215。選擇Q235。4-2手柄長(zhǎng)度Lp板動(dòng)手柄的力矩：KxLp=T1+—?jiǎng)tl=epK式中：K——加于手柄上一個(gè)工人的臂力，間歇工作時(shí)，約為150?250N，

工作時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)為100?150N?？紤]一般為間歇工作，工作時(shí)間較長(zhǎng)機(jī)會(huì)不多，故取為200N。T——螺旋副間的摩擦阻力矩，1dT=Ftan叩+p)了- 一3T=30X—-tan(3.57°+5.91°) x10=63.87N.mT2——托杯與軸端支承面的摩擦力矩，T2=（D2+氣）fF/4o（f查手冊(cè)取0.06）T2=（47.4+19.6）x10-3x0.06x30x1