哈工大机械设计千斤顶大作业.

1、哈尔滨工业大学机械课程哈尔滨工业大学机械课程设计计算说明书设计计算说明书题目：题目：设计螺旋起重器设计螺旋起重器院系：院系：机电工程学院机电工程学院班号：班号：姓名：姓名：日期：日期： 2014 2014 年年 1010 月月 5 5 日日机械设计课程设计说明书机械设计课程设计说明书设计题目：设计螺纹起重机设计者：班号:设计数据及要求：起重量：f=30kn；起重高度：h=180mm, 手动驱动；工作环境：自然环境简图如下：题目题目: :设计螺旋起重器设计螺旋起重器( (千斤顶千斤顶) )设计要求：起重量f=30kn,最大起重高度h=180mm,手动驱动。说明螺旋起重器的结构见图,其组成零件有托

2、杯，螺钉，手柄，挡圈，螺母，紧定螺钉，螺杆，底座。螺母用紧定螺钉固定在底座上。转动手柄时，螺杆即转动并上下运动；托杯直接顶住重物，不随螺杆转动；挡圈防止螺杆由螺母中全部脱出。对这一装置主要的要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。对于螺钉，挡环等零件，属于标准件， 可以根据要求，选取适当的型号。其他尺寸可以由经验数据、结构需要和工艺要求来确定，必要时还需要经过相关验算。目录目录一、选择螺杆、螺母的材料. 5二、螺杆强度计算及螺纹参数确定. 5三、耐磨性校核.5四、螺纹牙的强度校核.6五、自锁条件校核.7六、手柄设计. .8七、螺杆的稳定性校核. .9八、螺母外径及凸缘设计

3、.10九、底座设计. .11十、各部分尺寸及参数.11十一、参考资料.12一选择螺杆、螺母的材料一选择螺杆、螺母的材料螺杆：滑动螺旋传动中的摩擦较严重，要求螺旋传动材料要有较好的的耐磨性能和抗弯性能。一般情况下可用45、50钢。本设计中，螺杆材料选45钢，调质处理。螺纹类型：梯形螺纹。螺母：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、摩擦系数小的铸铝青铜 zcual10fe3。二螺杆强度计算及螺纹参数确定二螺杆强度计算及螺纹参数确定螺杆采用 45 号调制钢，查找材料力学表 4-1，查得抗拉强度： b=600mpa， s=360 mpa。梯形螺纹校核条件：d1

4、41.25f式中：d1 螺杆螺纹的小径，mm螺杆材料的需用应力,mpaf 螺杆材料所受的轴向载荷，30kn据机械设计教材表8.12，=d1s3 5，取=s4 90mpa41.2530kn=23.0mm90mpa查参考文献表11-5,选择公称直径d=32mm，中径d2=d-3=29mm，外螺纹小径d1=d-7=25mm，螺距p=6mm三耐磨性校核三耐磨性校核螺母选用铸造铝青铜zcual10fe3，传动螺纹选用梯形螺纹，滑动螺旋副为钢铝青铜，查找文献表8-11，得p=1825mpa，由于人力驱动，p可提高约20%，则p=21.630mpa。取p=25mpa。耐磨性条件为：ps式中：f轴向载荷，30

5、knd2螺纹中径，29mmp许用压强，25mpap螺距, 6mmfppd2hhh螺纹的工作高度，梯形螺纹，则此时h=0.5p=3mmh螺母旋合高度，mm代入数据得：h fp 26.3mmd2hp由于z h10p，所以z=6,则h=48mm，满足耐磨性要求。四螺纹牙的强度校核四螺纹牙的强度校核螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为式中：fqzdbfq轴向载荷，30kn；d螺母螺纹大径，32mm；z螺纹旋合圈数，z=8；b螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b 0.65p 0.656 mm 3.90 mm；螺母材料的许用切应力。查表8-12，许用切应力 30 40 mpa代入数据计算得30000mpa 9.6mpa

6、323.908 p arctan 3.7682d2 arctanf 5.14280显然，满足剪切强度条件。螺纹牙根部的弯曲强度条件为b式中：3fhbdzb2fq轴向载荷，30kn；h螺纹牙工作高度，h 0.5p 3mmd螺母螺纹大径，32mm；z螺纹旋合圈数，z 8；b螺纹牙根部厚度，b 0.65p 0.656 mm 3.90 mmb螺母材料的许用弯曲应力。查表 8-12,b 40 60 mpa代入数据计算得b显然3300003mpa 22.1mpa23283.90bb，满足螺纹牙强度要求。五自锁条件校核五自锁条件校核螺纹自锁条件为：式中: 为螺纹升角 当量摩擦角p螺纹导程, 6mmd2螺纹中

7、径, 29mmf当量摩擦系数,查表8.13，取f=0.09代入数据计算得 arctannp16 arctan 3.7682d229 arctanf 5.14280显然 , 满足自锁性条件。六手柄设计六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和托杯支承面间的摩擦力矩。设f为加在手柄上的力，l为手柄长度。取f=200 n，则fl t1t2式中：t1螺纹副摩擦力矩，nmm；t2托杯支承面间的摩擦力矩，nmm。其中螺纹副摩擦力矩t1 fqtan()式中：d22fq轴向载荷，30kn；螺纹升角， arctannp16 arctan 3.7682d229； 螺纹副当量摩擦角， arctan

8、f 5.14280d2螺纹中径，29mm。代入数据计算得：t1 30000tan(3.7682 5.14280)29 68205n mm2另外，托杯支承面间的摩擦力矩d(2 4)3(d12)31t2ffq3d(2 4)2(d12)2d=(1.61.8)d=51.257.6，取d=55mmd1=(0.60.8)d=19.225.6，取d1=24mm托杯选铸铁，手柄选q215,由表8.13得托杯支承面间摩擦系数f=0.12，则：d(2 4)3(d12)31t2ffq 70416nmm223d(2 4) (d12)所以，l t1t26820570416mm 693.1 mmf200取l 250 mm

9、，套筒加长500 mm。对于手柄直径：d手柄3bfl0.1bs1.5 2手柄材料的许用弯曲应力其中s 205 mpa，则取b110mpa。代入数据，计算得d手柄3所以，取手柄直径200693.1 23.3mm0.1110。d手柄 25 mm七七. .螺杆的稳定性校核螺杆的稳定性校核螺杆的柔度值li4ld1式中：长度系数，对千斤顶，可看作一端固定、一端自由，取 2；d1螺纹小径，25mm；l螺杆的最大工作长度，取螺母中部到另一端支点间的距离，则h螺母l 200h1l退刀槽2h螺母 zp 86 mm 48 mml退刀槽指螺杆与手柄座相接处的尺寸，查手册知，l退刀槽9mm。由结构尺寸经验公式：h1

10、(1.8 2)d手柄 45 50 mm则，取h1 48 mml (18024489)mm 261 mm代入数据计算得：4l4226183.52 90d325对于45钢，当 90时：d12340340252fc 92140n10.000132410.0001383.5224fc92140 3.07 2.5f30000显然，满足稳定性要求。八螺母外径及凸缘设计八螺母外径及凸缘设计由经验公式，螺纹外径d21.5d 1.532mm 48mmd31.4d21.448mm 67.2mm,取d3 68mm。螺纹凸缘外径48mm 9.614.4mm，取b 12mm。螺纹凸缘厚b=（0.20.3）h=（0.20

11、.3）九底座设计九底座设计螺杆下落到底面，再留20 mm空间，底座铸造起模斜度1:10，厚度为10 mm。d5由结构设计确定，d5112mm。d41.4d51.4112 mm 156.8 mm，取 158mm校核底面的挤压应力：pfq430000(d42 d52)4 3.12 mpa(15821122)底面材料选择铸铁ht100，查表得铸件壁厚s=(1.52)15 20 mm时，b100 mpa，故p (0.4 0.5)b (0.4 0.5)100 mpa (40 50)mpa。显然，pp，满足设计要求。十各部分尺寸及参数十各部分尺寸及参数由经验公式可得数据如下：d (1.61.8)d (1.

12、61.8) 32mm=(51.257.6) mm， 取55mm。d1 (0.6 0.8)d (0.6 0.8)32 mm (19.2 25.6) mm，取24mm。h (0.8 1)d (0.8 1)55 mm (44 55)mm，取50mm。h2 (0.6 0.8)d1 (0.6 0.8)24 mm (14.419.2)mm，取17mm。dt (2.0 2.5)d (2.0 2.5)32 mm (64 80)mm， 取72mm。s=(1.52)15 20 mm,取 20mm110 mm，a 7 mm，t 7 mm固定挡圈用的螺栓gb/t5783-2000 m620螺杆顶部固定螺栓gb/t5783-2000 m620紧定螺钉gb/t71-