哈工大機械設(shè)計大作業(yè)千斤頂40千牛200毫米

1、Harbin Institute of Technology機械設(shè)計大作業(yè)說明書設(shè)計題目： 螺旋起重器 院 系： 能源科學(xué)與工程學(xué)院 班 級： 設(shè) 計 者： 學(xué) 號： 11 指導(dǎo)教師： 張峰 設(shè)計時間： 2015.10.18 目 錄一、設(shè)計任務(wù)書-2二、螺母、螺桿選材-3三、螺桿、螺母設(shè)計計算3.1 耐磨性計算-33.2 螺桿強度校核-33.3 螺紋牙強度校核-43.4 螺紋副自鎖條件校核-53.5 螺桿穩(wěn)定性校核-5四、螺母外徑及凸緣設(shè)計-6五、手柄設(shè)計-7六、底座設(shè)計-7七、其余各部分尺寸及參數(shù)-8八、參考資料-9哈爾濱工業(yè)大學(xué)機械設(shè)計作業(yè)任務(wù)書設(shè)計題目：螺旋起重器是一種簡單的起重裝置，用

2、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：40kN 最大起重高度：200mm。一、設(shè)計題目螺旋起重器（千斤頂）已知條件：起重量FQ=40KN，最大起重高度H=200mm。二、螺桿、螺母選材本千斤頂設(shè)計選用梯形螺紋螺旋傳動。由于螺桿承受載荷較大，且為小截面，故選用45#鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理。查參考文獻(xiàn)2表10.2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。托盤和底座均選用鑄鐵材料。三、螺桿、螺母設(shè)計計算3.1 耐磨性計算

3、螺桿選用45鋼，螺母選用鑄造鋁青銅ZCuAl10Fe3，有參考文獻(xiàn)1表5.8，查得p=1825MPa，從表5.8的注釋中可以查得，人力驅(qū)動時p值可增大20%，則p=21.630MPa，取p=26MPa。按耐磨性條件設(shè)計螺紋中徑d2，選用梯形螺紋，,對于整體式螺母，取=2.0 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/;p材料的許用壓強，MPa;代入數(shù)據(jù)，那么有d20.8= 0.8× = 22.2mm。查參考文獻(xiàn)2表11.5,試取公稱直徑d=32mm,螺距p=3mm,中徑d2=30.5mm,小徑d3=28.5mm,內(nèi)螺紋大徑D4=32.5。

4、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: d3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)。查閱參考文獻(xiàn)1表5.10得鋼對青銅的當(dāng)量摩擦系數(shù)f=0.080.10，取f=0.09，螺紋副當(dāng)量摩擦角=arctanf=arctan0.09=5.1427=40000*tan(2.0+5.1427)*15.25=76441(Nmm)查參考文獻(xiàn)15.9可以查得螺桿材料的許用應(yīng)力，=355MPa, =7111

5、8MPa，取=90MPa。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。代入數(shù)據(jù)計算由參考文獻(xiàn)1表8.12可以查得螺桿材料的許用剪切應(yīng)力，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，；其它參數(shù)同上。代入數(shù)據(jù)計算由參考文獻(xiàn)1表5.9，可以查得螺母材料的許用彎曲應(yīng)力。根據(jù)計算結(jié)果可知 ，螺母螺紋牙滿足強度條件。

6、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(°)； 螺紋線數(shù)，n=1； 螺紋螺距(mm)； 螺紋中徑(mm)；當(dāng)量摩擦系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表8.13可知，得=0.080.10，取=0.09；代入數(shù)據(jù)由計算可知 ，螺紋副滿足自鎖條件要求。3.5 螺桿的穩(wěn)定性校核 千斤頂?shù)淖畲笊仙叨菻=200mm.則螺桿的最大工作長度 式中 螺母高度(mm)，=ZP=10*3mm=30mm螺桿與手柄座相接處尺寸，查手冊知，=9mm。 假設(shè)手柄直徑為d1=26mm,由尺寸經(jīng)驗公式h1=(1.82)d1=46.852mm取h1=

7、48mm,則 L=200+15+42+9=272mm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； d3螺紋小徑，d3=28.5mm。 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)計算對于45#調(diào)制鋼，此時螺桿穩(wěn)定的臨界載荷Fc為： 式中 E螺桿材料的彈性模量； I螺桿危險截面的軸慣性矩(mm4),；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=1.5×32=48mm;螺母凸緣外徑D31.4D2=1.4×48=67.2mm;取D3=68 螺母凸

8、緣厚b=(0.20.3)H=(0.20.3)×30=69mm，取b=8mm。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F1=300N，手柄長度為L1，則有F1 L1 = T1 + T2。對于T1和T2，根據(jù)經(jīng)驗公式，D=（1.61.8）*32mm=51.257.6mm，取D=55mmD1=（0.60.8）*32mm=19.225.6mm，取D1=22mm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=200mm,加套筒長400mm。設(shè)手柄所受最大彎曲應(yīng)力為，查參考文獻(xiàn)2表10.1,，查參考

9、文獻(xiàn)2,得，則=102.5137MPa,取=110MPa。則手柄直徑d1應(yīng)滿足 ，轉(zhuǎn)化為： 取手柄直徑d1=26mm。六、底座設(shè)計螺桿下落至底面，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=15mm。D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計確定，D5=125mm。D4=1.4D5=1.4*110=175mm結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力： =40000*4/3.14*(15421042)=4.38MPa底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為2.520mm，。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)。，取=75mm；，取D=55mm；，取=

10、24mm;D2 =1.5d = 1.5*32mm = 48mm；D3=1.4D2= 1.4*48mm = 67.2mm，取D3 = 68mm；，取=45mm；h1=(1.82)d1=46.852mm取h1=48mm；，取=19mm；，取=8mm；，取=8mm；，取=8mm。固定托盤用的擋圈內(nèi)徑8mm，外徑38mm，厚5mm；螺釘GB/T5783-2000A M8×16。螺桿底部擋圈內(nèi)徑8mm，外徑38mm，厚5mm；螺釘 。緊定螺釘 GB/T71-1985 M8×20。其余鑄造圓角，取R=4mm。底座高度為240mm螺旋起重器（千斤頂）裝配圖見A2圖紙。八、參考資料1王黎欽，陳鐵鳴.機械設(shè)計.5版.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2010.12宋寶玉.機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書.