哈尔滨工业大学机械设计大作业螺旋起重器(千斤顶)

1、哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书题目：螺旋起重器 院系： 班号： 姓名： 日期： 哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目：螺旋起重器设计原始数据：螺旋起重器是一种简单的起重装置，用手推动手柄即可提升重物。它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄、或扳手等零件所组成。已知数据：起重量：50kN 最大起重高度：150mm。 目 录一、设计题目-2二、螺母、螺杆选材-4三、螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算-43.2 螺杆强度校核-43.3 螺纹牙强度校核-53.4 螺纹副自锁条件校核-53.5 螺杆稳定性校核-6四、螺母外径及凸缘设计-7五、手柄设计-7六、

2、底座设计-8七、其余各部分尺寸及参数-8八、参考资料-9二、螺杆、螺母选材本千斤顶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s=355MPa, b=600MPa。查参考文献3表8.12得,取=110MPa; b=600MPa。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、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3，查参考文献3表8.12得螺母材料的许用切应力。,取=35MPa；许用弯曲应力b=4060MPa, 取b=50MPa。托盘和底座均采用铸铁材料。三、螺杆、螺母设计计算3.1、耐磨性

3、计算螺杆采用45钢，螺母选用螺母选用铸造铝青铜ZCUAl10Fe3。由耐磨性条件公式： 对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为： 式中：d2螺纹中径，mm； F螺旋的轴向载荷，N； H螺母旋合高度，mm； 引入系数，； p材料的许用压强，MPa；查机械设计表8.11，得p=1825MPa，人力驱动p值可增大20%，则p=1825MPa。取p=25MPa，对于整体式螺母，取=2.0，那么有。查参考文献2表11.3，11.4,试取公称直径d=36mm,螺距p=6mm,中径d2=33mm,小径d1=29mm,内螺纹大径D4=37。 3.2、螺杆强度校核千斤顶螺杆危险截面受轴向力F和扭转力

4、矩T1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为 对于梯形螺纹该式可化为 式中：螺杆螺纹的小径(mm)； 螺杆材料的许用应力(MPa)； F 螺杆所受的轴向载荷(N)； T1螺杆所受转矩(Nmm),。代入数据，而选择d1=29mm，满足螺杆强度要求。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：F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=3.9mm。代入

5、数据计算 即螺母满足剪切强度要求。螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为： 式中l弯曲力臂，；其它参数同上。代入数据计算 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： 式中：螺纹螺旋升角（）， 当量摩擦角()； n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=0.09;代入数据 因为，所以满足螺纹副自锁条件要求。3.5、螺杆的稳定性校核千斤顶的最大上升高度H=150mm。则螺杆的最大工作长度 式中 螺母高度(mm)，=60mm；符号参见参考文献1图3.1；螺杆与手柄座相接处尺寸，查手册知，=18m

6、m。假设手柄直径为d1=26mm,由尺寸经验公式h1=(1.82)d1=46.854mm取h1=50mm,则 L=150+30+50+18=248mm则螺杆的柔度 式中长度系数，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=29mm。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钢调质，当时，螺杆稳定的临界载荷Fc为： 代入数据计算 那么，由压杆稳定条件 故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D21.5d=1.536=54mm；螺母凸缘外径D31.4D2=1.454=75.6mm；螺母凸缘厚b=(0.

7、20.3)H=(0.20.3)60=1218mm，取b=15mm。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T1和托杯支撑面间的摩擦力矩T2。设加在手柄上的力F=250N，手柄长度为L，则有FL = T1 + T2。对于T1和T2，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=60mm；mm，取D1=25mm。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L=300mm,加套筒长800mm。手柄直径查参考文献2表10.1,，查参考文献3,得，则=102.5136.7MPa,取=110MPa。取手柄直径d=28mm。六、底座设计

8、螺杆下落至底面，再留2030mm的空间，底座铸造起模斜度1:10，壁厚。由经验公式，S=(1.52)=1216mm,取S=16mm。各符号见参考书1图3.1和图3.2。D5由结构设计确定，D5=121.5mm，取D5=122mm。D4=1.4D5=1.4*121.5=170.8mm，取D4 =171mm。结构确定后校核下底面的挤压应力：MPa底面材料选择铸铁HT100，查表得铸铁件壁厚为1020mm时，。显然，底面强度满足设计要求。七、其余各部分尺寸及参数其余各部分尺寸及参数（符号见参考书1图3.2和图3.3），取D=60mm；，取=24mm；，取=54mm；,取=75.6mm；。，取=56mm；，取=54mm；，取=18mm；，取=6mm；，取=8mm；，取t=8mm。固定托盘用的挡圈内径8mm，外径38mm，厚5mm；螺钉 GB/T5783-2000A M816；螺杆底部挡圈内径8mm，外径38mm，厚5mm；螺钉 GB/T5783-2000A M816；紧定螺钉 GB/T71-1985 M820；其余铸造圆角，取R=4mm。底座高度为215mm。螺旋起重器（千斤顶）装配图见A2图纸。8、 参考资料1张锋，宋宝玉. 机械设计大作