螺旋起重器設計要點說明

1、螺旋起重器設計要點作者: 日期：螺旋起重器設計一、螺旋起重器（千斤頂）簡介螺旋起重器是一種簡單的起重裝置，用手推動手柄即可升起重物。它一般由底座、螺桿、螺母、托杯、手柄或扳手等零件所組成。二、螺旋起重器（千斤頂）結構與功能螺旋起重器結構示意圖如右圖所示。零件1為托杯，當千斤頂承受重載時，由 1直接托住重物。螺母5與螺桿7組成螺旋副，同時，螺母5又與底座8固定聯(lián)接，當轉動手柄4時，托杯便會隨著螺桿而上下移動，從而將重物托起。緊定螺釘6主要是為了提高了聯(lián)接可靠性。三、設計題目設計起重量F = 50 000 N,最大起重高度 H =150 mm的螺旋起重器（千斤頂）。四、題目解答1 .選擇螺桿、螺母

2、材料螺桿采用45鋼調質，由參考文獻2表10.2查得抗拉強度 cb=600Mpa ,os=355Mpa 。由于速度較低，螺母材料用鋁青銅 ZCuAll0Fe3。2 .耐磨性計算按耐磨性性條件設計螺紋中徑d2,對于梯形螺紋，一 一 J F d 2 0.82Hip螺桿選用45鋼，螺母用鋁青銅ZCuAll0Fe3 ,由參考文獻3表5.8查得p 1825MPa,從表5.8注釋中可以查得，人力驅動可提高約 20% ,則p 21.6 30MPa ,取p 25MPa。由參考文獻3查得，對于整體式螺母系數(shù)=1.21.5 ,取=2。則代入數(shù)據(jù)，得F d2 0.8 0.8 =25.3 mmV ”p式中：F螺桿所受軸

3、向載荷，N;d2螺紋中徑，mm ;p螺旋副材料的許用壓力，MPa。查參考文獻4表11.5取公稱直徑d =32 mm,螺距P=3 mm,中徑d2 =30.5mm,小徑 d3 (di) =28. 5 mm,內螺紋大徑 D4=32.5 mm3 .螺桿強度校核螺桿危險截面的強度條件為:8式中：F螺桿所受軸向載荷，F(xiàn) =50 000 N ;d3 (di)螺紋小徑，mm d3 (di) =28. 5 mm ;Ti螺紋副摩擦力矩，Ti=Ftan (+'),為螺紋開角，=arctan =arctan =1.7942 ；聞螺桿材料的許用應力，MPa查參考文獻1表5.10 .得鋼對青銅的當量摩擦因數(shù)f&#

4、39; =0.08 0.10,取f' = 0.09 ,螺紋副當量摩擦角'=arctan f' = arctan0.09 = 5.1428。把已知的值代入T1的計算公式中，則得305X -匕口(L7942。4- 514270)T1 = 50 000= 92 771 Nmmx 50 000,/16 x 92 771V=86.02Mpa3 ti x 2QS2 ) ttx 285，/ce =由參考文獻3表5.9可以查得螺桿材料的許用應力d=, s=355 Mpa,=71118 Mpa ,取=95 Mpa 。顯然，國口，螺桿滿足強度條件。4 .螺母螺紋牙的強度校核螺母螺紋牙根部的

5、剪切強度為：< 口式中：F螺桿所受軸向載荷，N,F =50 000 N ;D4螺母螺紋大徑， mm, D4 =32.5 mm ;Z螺紋旋合圈數(shù)，Z取10 ;b螺紋牙根部厚度，梯形螺紋 b=0.65 P=0.65 mm=1.95 mm代入數(shù)值計算得50 000=10 X n X 32.5 X 1.95 Mpa =25.13 Mpa查參考文獻3表5.9螺母材料的許用剪應力=3040 Mpa ,顯然,<O滿足剪切強度條件。螺母螺紋牙根部的彎曲強度條件為：cb=< cb式中：l彎曲力臂，l = mm =1 mm 。其他參數(shù)同上。代入數(shù)值計算得3 x 50 000 x 12M=10n

6、X 32.5 X L95 Mpa =38.66 Mpa < 冽查參考文獻1表5.9得螺母材料的許用彎曲應力同=4060 Mpa 。取同=50 Mpa 。顯然，05 <，即滿足螺紋牙強度條件。5 .自鎖條件校核因巾= 1.7942 , ' =5.1427 ,因此滿足自鎖條件。6 .螺桿的穩(wěn)定性校核螺桿的柔度值入=式中：l螺桿的最大工作長度，取螺母中部到另一端支點間的距離，則l =150 + + h i + 1 退刀槽。1退刀槽指螺桿與手柄座相接觸處的尺寸，查手冊知1退刀槽=9 mmH 螺母=ZP=10=30 mm假設手柄直徑為di=20 mm,由結構尺寸經(jīng)驗公式hi=(1.8

7、2) d =3640mm,取 h i=38 mm ,則1 = 150+15+38+9=212 mm長度系數(shù)，對千斤頂，可看作一端固定、一端自由，取=2;d1螺紋小徑， mm, d1=28. 5 mm ;代入以上數(shù)值得= = 59.5對于45鋼正火，當入90時：340 n/Fc=口1 =2340 n x 285 =148 462 N貝U=2.969 > 2.5因此，滿足穩(wěn)定性要求。7 .螺母外徑及凸緣設計螺紋外徑 D21.5d=1.532 mm=48 mm 。螺紋凸緣外徑 D 31.4 D 2 mm=67.2 mm, 取 D 3=68 mm。螺紋凸緣厚 b=(0.20.3) H=(0.20

8、.3)30 mm = 69 mm ,取 b=8 mm 。8 .手柄設計加在手柄上的力需要克服螺紋副之間相對轉動的阻力矩和托杯支撐面間的 摩擦力矩。設F'為加在手柄上的力，取F' =300N , L為手柄長度，則F' L= Ti + T2式中：Ti 螺旋副螺紋牙問的摩擦力矩，Nmm , Ti= 92 771 Nmm ;T2螺桿與托杯底面間的摩擦力矩，Nmm ;D - (2、4)E-S + 2)377T2=fF- I -)D=(1.61.8) d = (1.61.8)x 32 mm = 51.257,6 mm,取 D = 54 mmD1=(0.60.8) d = (0.60

9、.8) 尸？ =:一：上，6 壯 壬二,=F螺桿所受軸向載荷，NL手柄白長度，mm 。托杯選鑄鐵，手柄選Q215 ,摩擦因數(shù)f = 0.12 ,代入計算得154 - 3r -(22 + 2)”-X 0. 12 X SO 000 XT2 =117 360354-3?-(22 + 2 )N - mm92 771 十 117 360L=、nnmm = 700.44 mm取L=200 mm ,加套筒長500 mm 。手柄直徑d手柄查教材可得：b=,查參考文獻2表10.1 ,對于45鋼，s = 205 Mpa貝Ub=102.5136.7 MPa ,取b=110 MPa 。300 x 700.44>

10、3代入數(shù)值計算得d手柄40.1 X 110 mm = 26.73 mm取手柄直徑d=28 mm 。9 .底座設計螺桿下落到地面，再留2030 mm 的空間，底座鑄造起模斜度1:10 ,厚度為10 mm 。D5有結構設計確定，D5=103 mm 。D4=1.4 D 5=1.4103 = 144.2 mm,取 D5 = 144 mm 。結構確定后校核地面的擠壓應力：50 000-(144 -103 )p= =6.29 MPa底面材料選擇鑄鐵HT100 ,由參考文獻2表10.3可知，當鑄件壁厚=3050 mm 時，b80 MPa, p=(0.40.5) x 80 Mp甘=(3240)MPn顯然，pp,滿足設計要求10. 繪制螺旋起