机械大作业2任务书

1、哈尔滨工业大学大作业说明书Harbin Institute of Technology机械设计大作业说明书大作业名称： 螺旋传动设计 设计题目： 设计螺旋起重器（千斤顶） 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 张锋 设计时间： 2014/10/1 哈尔滨工业大学目录1.任务书11.1设计内容11.2设计要求12.设计过程22.1选择螺杆螺母材料22.2耐磨性计算22.3螺杆强度计算22.4螺母螺纹牙的强度校核32.5自锁条件校核32.6螺杆的稳定性校核42.7螺母外径和凸缘设计42.8手柄设计42.9底座设计53.结论：各部分尺寸汇总6参考文献71.任务书1.1设计内容设计一个螺旋起重

2、器，起重量为50000N，最大起重高度150mm。1.2设计要求计算起重器各部分尺寸，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性进行校核。2.设计过程2.1选择螺杆螺母材料螺杆采用45钢调制，由参考文献2表10.2查得抗拉强度b=600MPa，s=355MPa。螺母材料用铝青铜ZCuA110Fe3（考虑速度低）。2.2耐磨性计算螺杆采用45钢，螺母选用铸造铝青铜ZCuA110Fe3，按耐磨性条件设计螺纹中径d2，选用梯形螺纹。则 d20.8FQp （1）式中：d2-螺纹中径，mm；FQ-轴向载荷，N，由设计要求知，FQ=50000Np-许用压强，MPa，由参考文献1表8.11查得，p=

3、1825MPa,取p=25MPa。-整体式螺母系数，1，由参考文献1查得，对于整体式螺母系数=1.22.5，取=2。将数值代入（1），得d20.8FQp=0.8500002x25mm=25.3mm查参考文献2表11.3，取公称直径d=36mm，螺距P=6mm，中径d2=33mm，小径d3=29mm，内螺纹大径D4=37mm。说明：此处如果取公称直径d=28mm，螺距P=5mm，中径d2=25.5mm，小径d3=22.5mm，内螺纹大径D4=28.5mm，螺杆强度校核不满足要求。取公称直径d=32mm，螺距P=6mm，中径d2=29mm，小径d3=25mm，内螺纹大径D4=33mm，螺杆稳定性校

4、核不满足要求。2.3螺杆强度计算螺杆危险截面的强度条件为 e=(4FQd32)2+3(16T1d33)2 （2）式中：d3-螺纹小径，mm，由2.2知，d3=29mm。T1-螺纹副摩擦力矩，N·mm；-螺杆材料的许用应力，MPa。由参考文献1表8.12可以查得螺杆材料的许用应力=S35，S=355MPa，=71118MPa，取=95MPa。其中T1=FQtan+'d22 （3）式中：-螺纹升角，°，=arctannpd2=arctan1x6x33=3.3123°；'-螺纹副当量摩擦角，°，'=arctanf'，查参考文献1

5、表5.10得钢对青铜的当量摩擦因数f'=0.080.10，取f'=0.09，'=arctanf'=5.1427°。将上述各值代入（3），得T1=50000tan+'d22=50000x332xtan5.1427°+3.3123°=122634.7N·mm将上述各值代入（2），得e=(4x50000292)2+3(16x122634.7293)2=87.74MPa=95MPa，e=87.74MPa显然，e<，螺杆满足强度条件。2.4螺母螺纹牙的强度校核螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为=FQZD4b （4）式中：D

6、4-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=0.65x6mm=3.9mm。-螺母材料的许用剪应力，MPa，查参考文献1表8.12，=3040MPa，取=35MPa.将上述数值代入（4），得=500001037x3.9MPa=11.03MPa =35MPa，=11.03MPa显然，<，螺母螺纹牙根部满足剪切强度要求。螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为b=3FQlZD4b2b （5）式中：l-弯曲力臂，l=D4-d22=37-332mm=2mm。b-螺母材料的许用弯曲应力，MPa，查参考文献1，b=4060MPa，取b=50MPa.其它参

7、数同上。将上述数值代入（5），得b=3x50000x21037x3.92=16.97MPab=50MPa，b=16.97MPa显然，b<b，螺母螺纹牙根部满足弯曲强度要求。2.5自锁条件校核螺纹副自锁要求因=3.3123°，'=5.1427°，<'因此满足自锁条件。2.6螺杆的稳定性校核螺杆的柔度值=li=4ld3 （6）式中：l-螺杆的最大工作强度，取螺母中部到另一端支点的距离；-长度系数，对千斤顶，可看做一端固定、一端自由，取=2。其中l>150+H螺母2+h1+l退刀槽 （7）式中：l退刀槽-螺杆与手柄座相连接处的尺寸，mm，查手册知

8、，l退刀槽=18mm； H螺母符号见参考文献3图3.1，mm，H螺母=ZP=10x6mm=60mm；h1符号见参考文献3图3.1，mm，由结构尺寸经验公式h1=1.82d手柄，假设手柄直径为d手柄=30mm，h1=1.82d手柄=5460mm，取h1=58mm。将上述数值代入（7），得l>150+H螺母2+h1+l退刀槽=150+602+58+18=256mm。将上述数值代入（6），得=4ld3=4x2x25629=70.62对于45钢调制，当<90时：FC=3401+0.000132d324=3401+0.00013x70.6222924=136245NFCF=136245500

9、00=2.72>2.5因此，满足稳定性要求。2.7螺母外径和凸缘设计螺纹外径D21.5d=1.5x36=54mm。螺纹凸缘外径D31.4D2=1.4x54=75.6mm。取D3=76mm。螺纹凸缘厚b=0.20.3H=0.20.3x60=1218mm,取b=16mm。2.8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撑面间的摩擦力矩。FL=T1+T2 （8）式中：F-加在手柄上的力，N，取F=300N；L-手柄长度，mm；T2-托杯支撑面间的摩擦力矩，MPa。其中T2=13fFQD-243-(D1+2)3D-242-(D1+2)2 （9）式中D符号见参考文献3图3.1

10、,mm，D=1.61.8d=1.61.8x36=57.664.8mm，取D=60mm.D1符号见参考文献3图3.1,mm，D1=0.60.8d=0.60.8x36=21.628.8mm，取D1=25mmf-摩擦系数，托杯选铸铁，手柄选Q215，取 f=0.12。将上述数值代入（9），得T2=13fFQD-243-(D1+2)3D-242-(D1+2)2=13x0.12x50000(60-3)3-(25+2)3(60-3)2-(25+2)2=131357.1N·mm将上述数值代入（8），得L=T1+T2F=122634.7+131357.1300=846.6mm，取L=400mm，加套

11、筒长500mm。手柄直径d手柄3FL0.1bb=S1.52，查参考文献1表10.1，S=205MPa,则b=102.5136.7MPa，取b=110MPa。d手柄3FL0.1b=3300x846.60.1x110=28.5mm取手柄直径d=30mm。2.9底座设计螺杆下落到底面，再留2030mm空间，底座铸造起模斜度1:10，厚度为10mm。D5由结构设计决定，D5=120mm。D4=1.4D5=168mm。结构确定后校核底面的挤压应力：pFQ4D42-D52=5000041682-1202=4.6052MPa底面材料选择铸铁HT100，查表得铸件壁厚=1020mm时，b100MPa, p=0.40.5b=0.40.5x100MPa=(4050)MPa。显然，p<p，满足设计要求。3.结论：各部分尺寸汇总DT=80mm,D=60mm, D1=25mm, D2=54mm, D3=76mm, D4=168mm, D5=120mm, 1=8mm，=10mm， h=50mm, h1=58mm, h2=16mm, a=6mm,