螺旋舉重器設計計算說明書

1、螺旋舉重器設計計算內(nèi)容1螺桿的設計與計算結(jié)果1.1 螺桿螺紋類型的選擇螺紋有矩形、梯形與鋸齒形，常用的是梯形螺紋。梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙形角a =30°,梯形螺紋的內(nèi)外選梯形螺紋螺紋以錐面貼緊不易松動。故選梯形螺紋，它的基本尺寸按 GB5796.3-86的規(guī)定，確定螺桿的標準中徑 d2,大徑d,小徑d3, 螺母的標準中徑D2 (=d2),大徑D4,小徑D1以及螺距P。1.2 選取螺桿材料選45鋼螺桿材料常用 Q235、Q275、40、45、55等。1.3 確定螺桿直徑按螺母螺紋牙面耐磨性條件確定螺桿中徑d2。求出d2后，按標準選取相應公稱直徑d、螺距P及其它尺寸。有d2既.8 ;

2、. Pd=46mmP=12mmd2= D2=40mmD4=47mmd3=33mmD1=34mm根據(jù)國家規(guī)定e=2.53.5,取4=3 (梯形螺紋)；h=0.5p；查1表 7-1, p取 7Mpa。故，d2>ii = 0.81y=41.5mmhpl p查機械設計課程設計手冊，d取46mm, P=12mm, d2= D2=40mm, D4=47mm, d3=33mm, D二34mm。1.4 自鎖驗算自鎖條件是中碼，式中：中為螺紋中徑處開角；Pv為當量摩 擦角(當量摩擦角1?v=arctan (f/cos0 ),但為保證自鎖，螺紋中徑處開角至少要比當量摩擦角小100)中=5.46 0Pv=7.

3、08 0W<Pv-1滿足自鎖條件查教材表14-2, f取0.12=arctan(P 反 d2)=arctan 12/(3.14x 40) =5.46°Pv=arctan (f/cos0 ) =arctan 0.12/cos(30° /2)=7.08°則中=5.46<Pv-1 = 6.08°滿足自鎖條件1.5 螺桿強度計算對受力較大的螺桿應根據(jù)第四強度理論校核螺桿的強度。強 度計算方法參閱教材公式(5-47),2 24F -T 一口Oca=-2 +3 3 0回d dd； )10.2d； )其中扭矩doQ0°T =Ftan件 +0)萬

4、=51.5 103xtan(5.46 +7.08) 40/2N mm=229.10 N mm查表8-1得知，對45鋼，乜=294MPa由表 7-2, 。= = = =98MPa, D3=33mm,故, 3 5 33；c二451. 5 1033. 1433 2'2+ 3 M、2229. 100.2 父(33)=81.64MPaC c=98MPa滿足強度條件1.7穩(wěn)定性計算細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應按 穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性。Fc/F- S=3.5 5T=229.10N mm螺桿的臨界載荷Fc與柔度人有關，入為/i, N為螺桿的長度系 數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關，

5、l為螺桿的最大工作長度，按螺桿升至最高位置時托杯底面到螺母中部的高度計算，可近似取l=L+B+H/2 , i為螺桿危險截面的慣性半徑，若危險截面面積A= nd32/4,則d3 (I為螺桿危險截面的慣性矩當螺桿的柔度 點40時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。計算時 應注意正確確定。- 2EI當信2 N,式中E為螺桿材料的彈性模量，對于鋼5E=2.06 10 MPad2對于 與之470MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼，取Fc= (461-2.57X)-341.7.1計算柔度(1)計算螺桿危險截面的軸慣性矩I和i二d；36443. 14334:-=58213.76mm464rd3_33A 一 4 一 4=8.25mmr

6、s =294Mpac=98MPa二 c=81.64MPa<ic< CT滿足強度條件(2)求起重物后托杯底面到螺母中部的高度lL=L+B+H/2=220+69+135/2=356.5mm(3)計算柔度查表7-3,以取2(一端固定，一端自由)2356. 5入l/i= ?！?86.42.40,所以需要進行穩(wěn)定性校4I=113560mm8. 25核。1.7.2計算穩(wěn)定性(1)計算臨界載荷Fcl=356.5mm查表 8-1 得知,<iB=588MPa >470MPa,所以22_d.二 33Fc= (461-257 X)3= (461-2.57)父=204331.35N44(2)穩(wěn)

7、定性計算FcrV204331.3551500=3.97. 3.5 滿足穩(wěn)定性條件。2螺母設計與計算2.1選取螺母材料耐磨性較好的螺母材料有鑄錫青銅 ZCuSn10Pb 1鑄造錫鋅鉛 青銅ZCuSn5Pb5Zn5口鑄造鋁鐵青銅ZCuAl10Fe3,低速、輕載或不 經(jīng)常使用時，也可選用耐磨鑄鐵或鑄鐵。2.1.2 螺紋工作圈數(shù)u螺紋牙工作圈數(shù)z根據(jù)耐磨性計算，由1式(7-1)z之二三二司0,式中h為螺紋牙工作高度，對于梯形和矩形螺紋, 二dzh ph=0.5P如果z>10,應增大螺紋直徑或改選螺母材料?？紤]螺桿退刀槽的影響，螺母螺紋牙的實際圈數(shù)應取 u=z+1.5o2.1.3 螺母實際高度HH

8、 = zP=11.26 12=135mm2.2校核螺紋牙強度一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。 螺母的其它尺寸見圖13。必要時還應對螺母外徑D4進行強度驗查教材公式7-4,7-5，螺紋牙根部剪切強度和根部彎曲強度條 件分別為：%=72.2Fc=204331.35NFcF =3.97一 3.5 5滿足穩(wěn)定性條件選鑄鐵H =135mm3FhD4b2zz=9.76式中：b為螺紋牙根部的厚度，對于梯形螺紋，b=0.65P;h為螺紋牙工作高度，l =6mm;查機械設計課程設計手冊表3-8, D=d+1=49mm, D 2 =44mmz =11.26查表7-2,卜】取30Mpa, kb

9、颯50Mpa故，F(xiàn)=二 D4bz51, 51033. 14 一父 47 屋（。65 M-12）一11. 26=3.97MPa<30 Mpa_3Fh、-b2-二二D4b z3351. 5103623. 14470.65 1211. 26=9.16Mpa<40Mpa滿足強度條件2.3結(jié)構(gòu)要求H8螺母壓入底座上的孔內(nèi)，圓柱接觸面問的配合常米用r或 h7H11= 3.97Mpa等配合。為了安裝簡便，需在螺母下端（圖13）和底座孔h11上端（圖17）做出倒角。為了更可靠地防止螺母轉(zhuǎn)動，還應裝置緊定螺釘（圖1 1）,緊定螺釘直徑常根據(jù)舉重量選取，一般為；-9.16Mpa6 12mm。螺母的相關

10、尺寸計算D,1.66FD21.66 51.5 “ ：47 =45mm41.5滿足強度條件螺母凸緣尺寸按一下經(jīng)驗公式初步確定:Dl=(1.3-1.4 )D=1.4 x120=168mma ： H/3=135/3=45mm3托杯的設計與計算托杯用來承托重物，可用鑄鋼鑄成，也可用Q235鋼模鍛制成，其結(jié) 構(gòu)尺寸見圖14。為了使其與重物 接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相 對滑動，在托杯上表面制有切口的溝 紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落， 在螺桿上端應裝有擋板。Dia" (2.421 %£= %于(2-4)畋D=120mm當螺桿轉(zhuǎn)動時，托杯和重物都不作相對轉(zhuǎn)動。因此在起重時，托杯底部與

11、螺桿和接觸面間有相對滑動，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗算接觸面間的壓力強度。a=45mmFp p 二 2二2耳仃 p 二(Di2 - D1)4托杯主要尺寸按經(jīng)驗公式計算并圓整：D5=(2.42.5)d=2.4 父 46=110.4mm 圓整為 110mmD3=(0.60.7) d=0.6x46=27.6mm 圓整為 28mmD6=(1.71.9)d=1.8 父 46=82.8mm 圓整為 83mmD7= D6-(24)=83-3=80mmDo= D3+0.5mm=28.5 圓整為 29mmB= (1.41.6) dmm=1.5x46=69mm故=2Lp二(D12 -D11

12、)451.51033. 14 (802 一 292)=11.8Mpa<20Mpa4手柄設計與計算4.1手柄材料常用Q235和Q2154.2手柄長度Lp板動手柄的力矩:FpLp=T1+T2WJLp = T1 j T2 (式 1-2) Fp式中：Fp加于手柄上一個工人的臂力，約為 150200N, pT1螺旋副間的摩擦阻力矩,1=Ftan促 +P)=51.5 X03Xan(5.46 +7.08) 40=229.1N mmT2托杯與軸端支承面的摩擦力矩,_ 3 _ 3 AD3-D；_ 2 _ 2D7-D0 J(查表 14-2, f=0.12)1I, 0.083-0.0293=-M0.12M51

13、500Ml22310.082-0.0292 )=179.46N mm則 Lp = T1T2Fp(Fp 取 200)生19mmD5=110mmD3=32mmD6=83mmD7=80mmD0=29mmp=11.8MPa<p滿足壓力強度條件選 Q235229. 1179. 46 “ c c=2042.8mm200手柄計算長度Lp是螺桿中心到人手施力點的距離，考慮螺桿頭部尺寸及工人握手距離，手柄實際長度還應加上D6+ (50150)mm。手柄實際長度不應超過千斤頂，使用時可在手柄上另加套管。因此，手柄實際長度87Lp =Ld + +100=2042.8+41.4+50=2134.2mmp p 2

14、4.3手柄直徑dp把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑 dp,其強 度條件為KL 、<Tb =聿仃 b式 1-3)0. 1dpp故 dp*FpL10. 1二 b200 2042. 8 =28mm0. 1183式中：gf 手柄材料許 用彎曲應力，當手柄材料為Q215和Q235 時，；:F=183Mpa。5底座設計底座材料常用鑄鐵(HT150及HT20。，鑄件的 壁厚6不應小于812mm 為了增加底座的穩(wěn)定性，底 部尺寸應大些，因此將其外 形制成1 ： 10的斜度。底座Ti=229.1N mmT2=179.46N mLd =1976.5mm pLd =2042.8mm p結(jié)構(gòu)及尺寸如右圖圖中6取19mmHi=L+ (1520) mm =220+20=240mmD8=D+ (510) mm =120+12=130mmHi240D9=D8+2 父 而=130+2 x