机械设计大作业二.doc

机械设计大作业二说明书课程名称： 机械设计设计题目： 螺旋起重器的设计院 系： 机电工程学院班 级： 1008301设 计 者： 丁烨学 号： 1100801020指导教师： 张锋设计时间： 2012 年 9月 16日设计题目：第三章 螺纹传动设计表3.1 螺旋起重器的示意图及已知数据题号起重器最大起重高度 3.1.1301803.1.2402003.1.350150 设计要求：绘制装配图一张，画出起重器的全比结构，按照比例装配图要求标注尺寸、序号及填写明细栏、标题栏、编写技术要求。撰写设计说明书一份，主要包括起重器各部分尺寸的计算，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性的校核等。目录一、设计任务书-1二、螺母、螺杆选用材料-1三、千斤顶设计和数据计算3.1 耐磨性计算-13.2 螺杆强度校核-23.3 螺纹牙强度校核-33.4 螺纹副自锁条件校核-43.5 螺杆稳定性校核-43.6螺母外径及凸缘设-53.7手柄设计-53.8底座设计-6四、参考资料-7一、设计任务书螺旋起重器是一种简单的起重装置，用手推动手柄即可起升重物。它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄或扳手所组成。已知条件：题号起重量FQ/kN最大起重高度H/mm 3.1.240200二、螺杆、螺母选用材料本设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45钢调质处理。查参考文献2表10.2得，。由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铝青铜（考虑速度低）此外，托盘和底座均采用铸铁材料。三、千斤顶设计及数据计算3.1 耐磨性计算螺杆选用45钢，螺母选用铸造铝青铜，由参考文献1查表8.11得螺母材料的,从表8.11的注释可以查得，人力驱动时p的值可加大20%，则p=21.630Mpa,取p=25Mpa。按耐磨性条件设计螺纹中径d2，选用梯形螺纹，则d20.8F qp。由参考文献1查得，对于整体式螺母系数，取。则d20.8F qp=0.8400002x25=22.63mm式中 Fq轴向载荷，N；螺纹中径，mm;p材料的许用压强，MPa;式中，H螺母旋合高度，mm; 引入系数查参考文献3表11.3取公称直径d=32mm，螺距P=6mm,查参考文献3表11.4取中径d2=29mm,小径d3(d1)=25mm,内螺纹大径D4=33mm。由以上数据可以推算出螺母高度，螺纹圈数z=Hp=586=9.67，牙型角。3.2 螺杆强度校核螺杆的危险截面受轴向力Fq和扭转力矩的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为 式中 : Fq 螺杆所受的轴向载荷，N；螺杆螺纹的小径，mm； 螺杆材料的许用应力，MPa; 螺杆副摩擦力矩，Nmm，为螺纹升角，；查找参考文献1表8.13得钢对青铜的当量摩擦因数，取，螺纹副当量摩擦角。把已知的值带入的计算公式中，则得由参考文献1表5.9可以查得螺杆材料的许用应力，则相应的，取。显然，螺杆满足强度条件。3.3 螺纹牙强度校核螺母螺纹牙根部剪切强度条件为： 式中：Fq轴向载荷，N； D4螺母螺纹大径，mm; Z螺纹旋合圈数，Z取10； b螺纹牙根部厚度，mm，梯形螺纹b=0.65P=0.656mm=3.9mm。代入数值计算得 查参考文献1表8.12滑动螺旋副材料的许用剪应力，显然。螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为： 式中：弯曲力臂；其它参数同上。代入数值计算得 查参考文献1表8.12得螺母材料许用弯曲应力。显然，即满足螺纹牙的强度条件。3.4 螺纹副自锁条件校核螺纹副自锁条件为： 其中， 因为，所以满足螺纹副满足自锁条件。3.5 螺杆的稳定性校核 千斤顶的最大上升高度H=200mm.则螺杆的最大工作长度 式中 : 螺母高度, mm，=Z*P=60mm 符号参见参考文献1图3.3；螺杆与手柄座相接处的尺寸，查手册知，=9mm。 假设手柄直径为d1=24mm,由尺寸经验公式h1=(1.82)d1=43.248mm取h1=48mm,则 L=(200+30+48+9)=287mm则螺杆的柔度 式中： 长度系数，对千斤顶，看做一端固定、一端自由，则可取=2； d1螺纹小径，d1=25mm。 i螺杆危险截面的惯性半径，mm,其中A为危险截面的面积，mm2代入数据计算 对于45钢调制，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为：故螺杆满足稳定性要求。3、6螺母外径及凸缘设计根据经验公式：螺母外径D21.5d=1.532=48mm;螺母凸缘外径D31.4D2=1.448=67.2mm;取D3=67mm；螺母凸缘厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)60=1218mm，取b=16mm。3、7手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间相对转动的阻力矩T1和托杯支承面间的摩擦力矩T2。设加在手柄上的力F1=200N，L为手柄长度1，则有F1 L1 = T1 + T2。对于T1和T2，有90936Nmm公式中的符号见参考书3图3.2和图3.3。并且，mm,取D=55mm; mm，取D1=20mm。托杯选铸铁，手柄选择Q215，摩擦因数f=0.12,则 93665N.mm那么手柄长度，取=300mm,加套筒长700mm。设手柄所受最大弯曲应力为，查参考文献2表10.1,，查参考文献3,得，则经计算可知=102.5136.7MPa,取=120MPa。则手柄直径d1应满足 ， 取手柄直径d1=25mm。3.8底座设计螺杆下落到底面，再留2030mm的空间，底座铸造起模斜度1:10，壁厚。D5由结构设计确定，D5=110mm。D4=1.4D5=1.4*113=154mm。结构确定后校核下底面的挤压应力：底面材料选择铸铁HT100，查表得铸铁件壁厚为1020mm时，。显然，所以