螺旋起重器的设计

1、 哈尔滨工业大学机械设计作业设计说明书题 目:螺 旋 起 重 器 院 系：能源科学与工程学院 班 号： 学 号： 姓 名： 哈尔滨工业大学机械设计任务书1. 题目：设计螺旋起重器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、手柄或板手等零件组成。2. 已知条件： 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3.1.1301803.1.2402003.1.3501503.设计要求：（1） 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。（2） 撰写设计说明书一份，主要包括起重器各

2、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、设计题目-3二、螺母、螺杆选材-3三、螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算-33.2 螺杆强度校核-43.3 螺纹牙强度校核-43.4 螺纹副自锁条件校核-53.5 螺杆稳定性校核-5四、螺母外径及凸缘设计-6五、手柄设计-6六、底座设计-7七、托杯及其他参数-8八、设计示意图- - - 9 九、参考资料-10一、 设计题目 设计起重重量FQ=40 000N， 最大起重高度H=200mm的螺旋起重器。二、 选择螺杆、螺母的材料由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故可选用45钢调质处理。查参考文献2表10.2得

3、抗拉强度，。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，且适合低速重载情况的铸铝青铜（考虑速度低）。三、 螺杆、螺母设计计算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5.8得螺母材料的,从表5.8的注释中可以查得，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。由参考文献1查得，对于整体式螺母系数，取。则式中F轴向载荷，N；螺纹中径，mm;p材料的许用压强，MPa;H螺母旋合高度，mm;d公称直径：查参考文献3表11.5取公称直径d=32mm，螺距

4、P=3mm,中径d2=30.5mm, 小径d3(d1)=28.5mm,内螺纹大径D4=32.5mm。3.2螺杆强度校核千斤顶螺杆受轴向力F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：螺杆所受的轴向载荷，N；螺杆螺纹的小径，mm；螺杆所受转矩，N·mm；，为螺纹升角，=arctannpd2=arctan1×3×30.5=1.7933°螺杆材料的许用应力，MPa;查找参考文献1表5.10得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T1=40 000×30.52

5、tan1.7933°+5.1427°=74207Nmm e=4×40 000×28.522+3×16×74207×28.532=68.78MPa由参考文献1表5.9可以查得螺杆的材料许用应力，取=95MPa.显然，e<，螺杆满足强度条件。3.3螺纹牙强度校核因为螺母材料强度低于螺杆，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：式中: 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，对于梯形螺纹b=0.65P=0.65&#

6、215;3mm=1.95mm。代入数据计算=40 00010××32.5×1.95=20.1MPa查参考文献1表5.9螺母材料的许用剪应力，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。 代入数据计算 查参考文献1表5.9得螺母材料许用弯曲应力。显然，即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。3.4 螺纹副自锁条件校核由螺纹副自锁条件因此所以满足螺纹副自锁条件要求。式中：螺纹螺旋升角（°），当量摩擦角(°);螺纹线数，n=1;螺纹导程(mm); 螺纹中径(mm);当量摩擦系数,查机械设计表5.10，得=0.080.10,取=0.0

7、9;3.5螺杆的稳定性校核螺杆的柔度值式中：螺杆的最大工作长度，取螺母中部到另一端支点间的距离，则其中：螺母高度(mm)，；符号参见参考文献1图3.1；螺杆与手柄座相接处额尺寸，查手册知，=9mm。假设手柄直径为d1=20mm,由尺寸经验公式，取h1=38mm,则 L=(200+15+38+9)=262mm长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，则可取=2；d1螺纹小径，d1=25mm。 代入数据计算则螺杆的柔度对于45#调制钢，当时，螺杆稳定的临界载荷Fc为：那么，由压杆稳定条件因此螺杆满足稳定性要求。四、 螺母外径及凸缘设计根据经验公式，螺母外径； 螺母凸缘外径D31.4D2=1.4

8、×48=67.2mm;故D3=67mm； 螺母凸缘厚，取。五、 手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩和托杯支撑面间的摩擦力矩。设加在手柄上的力F=200N，手柄长度为L，则有。对于，有公式中的符号见参考书1图3.2和图3.3。根据经验公式，mm,取D=55mm;mm，取。托杯材料选择铸铁，手柄选择Q215，摩擦因数f=0.12,则那么手柄长度，取=300mm,加套筒长600mm。设手柄所受最大弯曲应力为，查参考文献2表10.1,，。则手柄直径d1应满足，查参考文献3,得，则,取=110MPa。带入数值计算得：取手柄直径d1=26mm。六、 底座设计螺杆下落至底面，再留

9、2030mm的空间，底座铸造起模斜度1:10，壁厚。由经验公式，,取S=20mm。各符号见参考书1图3.2和图3.3。D5由结构设计确定，D5=104mm。结构确定后校核下底面的挤压应力：有结果可知，千斤顶在最大载荷下，可以在木材上使用。底面材料选择铸铁HT100，查表得铸铁件壁厚为时，。显然，下表面强度满足设计要求。上表面校核：，查参考文献4表10.3，得b=100MPa,因此故上表面满足强度要求。七、 托杯的设计 据结构尺寸经验公式八、 设计示意图： 九、参考资料1张丰，宋宝玉. 机械设计大作业指导书.北京：高等教育出版社，2009.102宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社，20063王黎钦