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1、,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（千斤顶） 系别 机电工程学院 班号 0908103 姓名 孟子航 学号 1090810314 日期 2011年9月13日 哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目 螺旋起重器（千斤顶）设计原始数据：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 3.1.1301803.1.2402003.1.350150 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，主要包括起重器各部分尺寸的计算，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、
2、螺杆的稳定性的校核等。目录一、设计题目-2二、螺母、螺杆选材-2三、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-33.4 螺纹副自锁条件校核-43.5 螺杆稳定性校核-4四、螺母外径及凸缘设计-5五、手柄设计-5六、底座设计-6七、参考资料-8一、 设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：3.1.2 起重量，最大起重高度。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10.5得，。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
3、的铸铝青铜（考虑速度低）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; 引入系数查参考文献3表11.3取公称直径d=32mm，螺距P=6mm,中径d2=29mm,小径d3(d1)=25mm,内螺纹大径D4=33mm。那么螺母高度
4、，螺纹圈数，。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； 螺杆材料的许用应力，MPa; 螺杆所受转矩，Nmm；，为螺纹升角，；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，则得由参考文献1表5.9可以查得螺杆的材料许用应力，取。显然，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
5、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=0.656mm=3.9mm。代入数据计算 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 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
6、9;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=200mm.则螺杆的最大工作长度 式中 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=24mm,由尺寸经验公式h1=(1.82)d1=43.248mm取h1=48mm,则 L=(200+30+48+9)=287mm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=25mm。 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#调制钢，此时螺
7、杆稳定的临界载荷Fc为：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=1.532=48mm; 螺母凸缘外径D31.4D2=1.448=67.2mm;故D3=67mm； 螺母凸缘厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)60=1218mm，取b=16mm。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F1=200N，手柄长度为L1，则有F1 L1 = T1 + T2。对于T1和T2，有90936Nmm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;
8、 mm，取D1=20mm。托杯材料选择铸铁，手柄选择Q215，摩擦因数f=0.12,则 93665N.mm那么手柄长度，取=300mm,加套筒长700mm。设手柄所受最大弯曲应力为，查参考文献2表10.1,，查参考文献3,得，则=102.5136.7MPa,取=110MPa。则手柄直径d1应满足 ，转化为： 取手柄直径d1=26mm。六、 底座设计螺杆下落至底面，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3.2和图3.3。D5由结构设计确定，D5=113mm。D4=1.4D5=1.4*113=158mm
9、。结构确定后校核下底面的挤压应力： MPa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1020mm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B.4，得b=195MPa, b。故上表面满足强度要求。七、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，陈铁鸣.机械设计.5版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.14于慧力，张春宜.机械设计课程设计.北京：科学出版社，20075刘莹，吴宗泽.机械设计教程.2版.北京：机械工业出版社，2007.96金铃，刘玉光，李立群.画法几何及机械制图.哈尔滨：黑龙江人民出版社，2003.7