机械设计相关作业

三、螺杆、螺母设计计算3.1耐磨性计算----------------------------------------------------------23.2螺杆强度校核--------------------------------------------------------33.3螺纹牙强度校核-----------------------------------------------3.4螺纹副自锁条件校核-------------------------------------------3.5螺杆稳定性校核-----------------------------------------------一、设计题目螺旋起重器(千斤顶)已知条件：起重量Fa=40KN,最大起重高度H=200mm。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]得σs=355MPa,查机械设计表5.9采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3,查表5.9得螺母材料的许用切应力[t]=30～40MPa,取[r]=35MPa;许用弯曲应力[o.]=40~60MPa,三、螺杆、螺母设计计算3.1耐磨性计算对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为：3.2螺杆强度校核千斤顶螺杆危险截面受轴向力F和扭转力矩T: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：b——螺纹牙根部厚度(mm),对于梯形螺纹b=0.65p。代入数据计算式中arctanf'φ——螺纹螺旋升角(°),f'——当量摩擦系数，查机械设计表5.10,得f'=0.08~0.10,取代入数据因为φ≤p',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=200mm.则螺杆的最大工作长度式中H——螺母高度(mm),H=58mm。假设手柄直径为d₁=26mm,由尺寸经验公式h₁=(1.8~2)d₁=46.8~54mm取则螺杆的柔度式中μ——长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，则可取i——螺杆危险截面的惯性半径(mm)代入数据计算,其中A为危险对于45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为：式中E——螺杆材料的弹性模量，对于钢E=2.07×10MPa;I——螺杆危险截面的轴惯性矩(mm'),;则手柄直径d₁应满足,转化为：取手柄直径d₁=26mm。螺杆下落至底面，再留20~30mm的空间，底座铸造起模斜度1:10,壁厚图3.2和图3.3。有结果可知，千斤顶在最大载荷下，可以在木材上使用。底面材料选择铸铁显然，σ,<[σ,],下表面强度满足设计要求。D₁=(0.6～0.8)d=(0.6～0.8)*32=19.2～25.6mm,取D₁=24mm。h=(0.8～1)D=(0.8～1)*55=44～55mm,取h=55mm;h₁=(1.8～2)d₁=(1.8～2)*26=46.8～52mm,取h₁=50mm;h₂=(0.6～0.8)D₁=(0.6～0.8)*24=14.4～19.2mm,取h₂=18mm;a≈6～8mm,取a=6mm;