哈爾濱工業(yè)大學(xué)機械設(shè)計大作業(yè)螺旋起重器(千斤頂)

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書（論文）哈爾濱工業(yè)大學(xué)機械設(shè)計作業(yè)設(shè)計計算說明書題目：螺旋起重器 院系： 班號： 姓名： 日期： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機械設(shè)計作業(yè)任務(wù)書題目：螺旋起重器設(shè)計原始數(shù)據(jù)：螺旋起重器是一種簡單的起重裝置，用手推動手柄即可提升重物。它一般由底座、螺桿、螺母、托杯、手柄、或扳手等零件所組成。已知數(shù)據(jù)：起重量：50kN 最大起重高度：150mm。 目 錄一、設(shè)計題目-2二、螺母、螺桿選材-4三、螺桿、螺母設(shè)計計算3.1 耐磨性計算-43.2 螺桿強度校核-43.3 螺紋牙強度校核-53.4 螺紋副自鎖條件校核-53.5 螺桿穩(wěn)定性校核-6四、螺母外徑及凸緣設(shè)計-7五、手柄設(shè)計-7六、

2、底座設(shè)計-8七、其余各部分尺寸及參數(shù)-8八、參考資料-9二、螺桿、螺母選材本千斤頂設(shè)計采用梯形螺紋螺旋傳動。由于螺桿承受載荷較大，而且是小截面，故選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。查參考文獻2表10.2得s=355MPa, b=600MPa。查參考文獻3表8.12得,取=110MPa; b=600MPa。由于千斤頂屬于低速重載的情況，且螺母與螺桿之間存在滑動磨損，故螺母采用強度高、耐磨、摩擦系數(shù)小的鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3，查參考文獻3表8.12得螺母材料的許用切應(yīng)力。,取=35MPa；許用彎曲應(yīng)力b=4060MPa, 取b=50MPa。托盤和底座均采用鑄鐵材料。三、螺桿、螺母設(shè)計計算3.1、耐磨性

3、計算螺桿采用45鋼，螺母選用螺母選用鑄造鋁青銅ZCUAl10Fe3。由耐磨性條件公式： 對于梯形螺紋，有h=0.5p,那么耐磨性條件轉(zhuǎn)化為： 式中：d2螺紋中徑，mm； F螺旋的軸向載荷，N； H螺母旋合高度，mm； 引入系數(shù)，； p材料的許用壓強，MPa；查機械設(shè)計表8.11，得p=1825MPa，人力驅(qū)動p值可增大20%，則p=1825MPa。取p=25MPa，對于整體式螺母，取=2.0，那么有。查參考文獻2表11.3，11.4,試取公稱直徑d=36mm,螺距p=6mm,中徑d2=33mm,小徑d1=29mm,內(nèi)螺紋大徑D4=37。 3.2、螺桿強度校核千斤頂螺桿危險截面受軸向力F和扭轉(zhuǎn)力

4、矩T1的作用，這里的扭轉(zhuǎn)力矩是螺紋副的摩擦轉(zhuǎn)矩T1。根據(jù)第四強度理論，螺桿危險截面的強度條件為 對于梯形螺紋該式可化為 式中：螺桿螺紋的小徑(mm)； 螺桿材料的許用應(yīng)力(MPa)； F 螺桿所受的軸向載荷(N)； T1螺桿所受轉(zhuǎn)矩(Nmm),。代入數(shù)據(jù)，而選擇d1=29mm，滿足螺桿強度要求。3.3、螺紋牙強度校核因為螺母材料強度低于螺桿 ，所以螺紋牙的剪切和彎曲破壞大多發(fā)生在螺母上，故可只校核螺母螺紋牙強度。螺母螺紋牙根部剪切強度條件為： 式中：F軸向載荷(N)； D4螺母螺紋大徑(mm)； Z螺紋旋合圈數(shù)，Z取10； b螺紋牙根部厚度(mm)，對于梯形螺紋b=0.65p=3.9mm。代入

5、數(shù)據(jù)計算 即螺母滿足剪切強度要求。螺母螺紋牙根部的彎曲強度條件為： 式中l(wèi)彎曲力臂，；其它參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)計算 即螺母螺紋牙滿足彎曲強度要求。3.4、螺紋副自鎖條件校核由螺紋副自鎖條件： 式中：螺紋螺旋升角（）， 當(dāng)量摩擦角()； n螺紋線數(shù)，n=1； 螺紋導(dǎo)程(mm)； 螺紋中徑(mm)； 當(dāng)量摩擦系數(shù),查機械設(shè)計表5.10，得=0.080.10,取=0.09;代入數(shù)據(jù) 因為，所以滿足螺紋副自鎖條件要求。3.5、螺桿的穩(wěn)定性校核千斤頂?shù)淖畲笊仙叨菻=150mm。則螺桿的最大工作長度 式中 螺母高度(mm)，=60mm；符號參見參考文獻1圖3.1；螺桿與手柄座相接處尺寸，查手冊知，=18m

6、m。假設(shè)手柄直徑為d1=26mm,由尺寸經(jīng)驗公式h1=(1.82)d1=46.854mm取h1=50mm,則 L=150+30+50+18=248mm則螺桿的柔度 式中長度系數(shù)，對本千斤頂，看做一端固定、一端自有，則可取=2；d1螺紋小徑，d1=29mm。i螺桿危險截面的慣性半徑(mm),其中A為危險截面的面積(mm2)。代入數(shù)據(jù)計算 對于45鋼調(diào)質(zhì)，當(dāng)時，螺桿穩(wěn)定的臨界載荷Fc為： 代入數(shù)據(jù)計算 那么，由壓桿穩(wěn)定條件 故螺桿滿足穩(wěn)定性要求。四、螺母外徑及凸緣設(shè)計根據(jù)經(jīng)驗公式，螺母外徑D21.5d=1.536=54mm；螺母凸緣外徑D31.4D2=1.454=75.6mm；螺母凸緣厚b=(0.

7、20.3)H=(0.20.3)60=1218mm，取b=15mm。五、手柄設(shè)計加在手柄上的力需要克服螺紋副之間的摩擦阻力矩T1和托杯支撐面間的摩擦力矩T2。設(shè)加在手柄上的力F=250N，手柄長度為L，則有FL = T1 + T2。對于T1和T2，有公式中的符號見參考書1圖3.2和圖3.3。根據(jù)經(jīng)驗公式，mm,取D=60mm；mm，取D1=25mm。托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q215，摩擦因數(shù)f=0.12,則那么手柄長度，取L=300mm,加套筒長800mm。手柄直徑查參考文獻2表10.1,，查參考文獻3,得，則=102.5136.7MPa,取=110MPa。取手柄直徑d=28mm。六、底座設(shè)計

8、螺桿下落至底面，再留2030mm的空間，底座鑄造起模斜度1:10，壁厚。由經(jīng)驗公式，S=(1.52)=1216mm,取S=16mm。各符號見參考書1圖3.1和圖3.2。D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計確定，D5=121.5mm，取D5=122mm。D4=1.4D5=1.4*121.5=170.8mm，取D4 =171mm。結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力：MPa底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為1020mm時，。顯然，底面強度滿足設(shè)計要求。七、其余各部分尺寸及參數(shù)其余各部分尺寸及參數(shù)（符號見參考書1圖3.2和圖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。固定托盤用的擋圈內(nèi)徑8mm，外徑38mm，厚5mm；螺釘 GB/T5783-2000A M816；螺桿底部擋圈內(nèi)徑8mm，外徑38mm，厚5mm；螺釘 GB/T5783-2000A M816；緊定螺釘 GB/T71-1985 M820；其余鑄造圓角，取R=4mm。底座高度為215mm。螺旋起重器（千斤頂）裝配圖見A2圖紙。8、 參考資料1張鋒，宋寶玉. 機械設(shè)計大作