哈工大螺旋起重機

1、哈爾濱工業(yè)大學大作業(yè)說明書Harbin Institute of Technology機械設(shè)計大作業(yè)說明書大作業(yè)名稱： 機械設(shè)計大作業(yè) 設(shè)計題目： 螺旋起重器 班 級： xxxxx 設(shè) 計 者： xxxxx 學 號： xxxxxxxxx 指導教師： xxxxxxxx 設(shè)計時間： xxxxxxxxxx 哈爾濱工業(yè)大學目錄1.設(shè)計任務(wù)11.1任務(wù)說明11.2已知條件11.3設(shè)計要求12.設(shè)計說明書12.1螺母、螺桿選材12.2耐磨性計算12.3螺紋強度校核22.4螺紋牙強度校核32.5螺紋副自鎖條件校核32.6螺桿穩(wěn)定性校核42.7螺母外徑及凸緣設(shè)計42.8手柄設(shè)計52.9底座設(shè)計52.10其他各

2、部分尺寸及參數(shù)63.參考文獻6哈爾濱工業(yè)大學大作業(yè)說明書6哈爾濱工業(yè)大學大作業(yè)說明書1.設(shè)計任務(wù)1.1任務(wù)說明 螺旋起重器是一種簡單的起重裝置，用手推動手柄即可起升重物。它一般由底座、螺桿、螺母、托杯、手柄或扳手等零件組成。1.2已知條件（表1）表1題號起重量FQ/kN最大起重高度H/mm3.1.1301801.3設(shè)計要求 （1）繪制裝配圖一張，畫出起重器的全部結(jié)構(gòu)，按照尺寸要求標注尺寸、序號及填寫明細欄、標題欄，編寫技術(shù)要求。 （2）撰寫設(shè)計說明書一份，要求包括起重器的各部分尺寸計算，對螺桿和螺母螺紋牙強度、螺紋副自鎖性、螺桿的穩(wěn)定性校核。2設(shè)計說明書2.1選擇螺桿、螺母的材料本千斤頂設(shè)計采

3、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1得s=355MPa, 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。托盤和底座均采用鑄鐵材料。2.2耐磨性計算查參考文獻2得p=1825MPa。人力驅(qū)動p值可增大20%，則p=21.630 MPa。取p=25MPa。按耐磨性條件選擇螺紋中徑，選用梯形螺紋。由參考文獻1查得，取 =1.5。由耐磨性條件公式： 式中螺紋中徑，mm;F螺旋的軸向載荷，N； H螺母旋合高度，mm;引入系數(shù)，=H/ ;代入數(shù)值后有。

4、查參考文獻1，試取公稱直徑d=32mm，螺距p=3mm，中徑d2=30.5mm，小徑d1=28.5mm，內(nèi)螺紋大徑D4=32.5mm。2.3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： 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(N·mm),。由參考文獻1查得鋼對青銅的當量摩擦因數(shù)=0.080.10,取=0.09。代入數(shù)據(jù)計算得到：=arctan0.09=5.1427°；=arctan=1.7933°

5、;。由得=55655N·mm，代入公式得=51.9MPa。查表可得， 得，取，顯然符合條件。2.4螺母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。查參考文獻1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。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=1.95mm。代入數(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彎曲力臂，

6、 l= =1mm。 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。2.5螺紋副自鎖條件校核由螺紋副自鎖條件： 又：=arctan0.09=5.1427°；=arctan=1.7933°。得到： 滿足自鎖條件。2.6螺桿的穩(wěn)定性校核千斤頂?shù)淖畲笊仙叨菻=180mm，則螺桿的最大工作長度式中 螺母高度(mm)，=3*10=30mm;螺桿與手柄座相接處尺寸，查手冊知，=5 mm。假設(shè)手柄直徑為d=26mm,由尺寸經(jīng)驗公式h1=(1.82)d1=46.852mm取h1=52mm,則： L=180+15+52+5=252mm則螺桿的柔度： 式中長度系數(shù)，對本千斤頂，看

7、做一端固定、一端自有，則可取=2； d1螺紋小徑，d1=24.5mm。 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： = =70.7對于45#調(diào)制鋼，此時螺桿穩(wěn)定的臨界載荷Fc為： 代入數(shù)據(jù)計算： = 131031N。那么，由壓桿穩(wěn)定條件 故螺桿滿足穩(wěn)定性要求。2.7螺母外徑及凸緣設(shè)計根據(jù)經(jīng)驗公式，螺母外徑D21.5d=1.5×32=48mm; 螺母凸緣外徑D31.4D2=1.4×48=67.2mm，取D3=68mm； 螺母凸緣厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)×30=1015mm，取b=8mm。2.8手柄設(shè)計加在手柄

8、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F1=300N，手柄長度為L，則有F1 L = T1 + T2。對于T1和T2，有N·mm公式中的符號見參考書3。根據(jù)經(jīng)驗公式，mm,取D=55mm; mm，取D1=23mm。托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q215，摩擦因數(shù)f=0.12,則 代入數(shù)據(jù)得： 那么手柄長度 ，取=200mm 套筒長300mm。設(shè)手柄所受最大彎曲應(yīng)力為，查參考文獻2,，查參考文獻3,得，則=112.5150MPa,取=120MPa。則手柄直徑d應(yīng)滿足=22.1mm。取手柄直徑d=24mm。2.9底座設(shè)計螺桿下落至底面，再留25

9、mm左右的空間，底座鑄造起模斜度1:10，壁厚=8mm由經(jīng)驗公式，S=(1.52)=1216mm,取S=16mm。各符號見參考書3。D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計確定，D5=90mm；D4=1.4D5=1.4*90=126mm。結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力： 4.91MPa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。2.10其余各部分尺寸及參數(shù)（符號見參考書3），取=64mm；，取D=51.2mm；，取=19.2mm;，取=68mm;，取=40.96mm；43.248mm，取h1=43.2mm；11.5215.36mm，取h2=11.52mm;，取=6mm；，取=6mm；，取=6mm。固定托盤用的擋圈內(nèi)徑8mm，外徑22mm，厚5mm；螺釘GB/T5783-2000A M8 x 12。螺桿底部擋圈內(nèi)徑8mm，外徑40mm，厚5mm；螺釘GB/T5783-2000A M8 x 12。緊定螺釘 GB/T71-1985 M6