螺旋起重器設(shè)計要點說明

1、螺旋起重器設(shè)計要點作者: 日期：螺旋起重器設(shè)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(jié)構(gòu)與功能螺旋起重器結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示。零件1為托杯，當(dāng)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(dāng)轉(zhuǎn)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(shè)計題目設(shè)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(diào)質(zhì)，由參考文獻(xiàn)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(shè)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(xiàn)3表5.8查得p 1825MPa,從表5.8注釋中可以查得，人力驅(qū)動可提高約 20% ,則p 21.6 30MPa ,取p 25MPa。由參考文獻(xiàn)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(xiàn)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(nèi)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(yīng)力，MPa查參考文獻(xiàn)1表5.10 .得鋼對青銅的當(dāng)量摩擦因數(shù)f&#

4、39; =0.08 0.10,取f' = 0.09 ,螺紋副當(dāng)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(xiàn)3表5.9可以查得螺桿材料的許用應(yīng)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(xiàn)3表5.9螺母材料的許用剪應(yīng)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(xiàn)1表5.9得螺母材料的許用彎曲應(yīng)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(shè)手柄直徑為di=20 mm,由結(jié)構(gòu)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(dāng)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(shè)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(shè)計加在手柄上的力需要克服螺紋副之間相對轉(zhuǎn)動的阻力矩和托杯支撐面間的 摩擦力矩。設(shè)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(xiàn)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(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計確定，D5=103 mm 。D4=1.4 D 5=1.4103 = 144.2 mm,取 D5 = 144 mm 。結(jié)構(gòu)確定后校核地面的擠壓應(yīng)力：50 000-(144 -103 )p= =6.29 MPa底面材料選擇鑄鐵HT100 ,由參考文獻(xiàn)2表10.3可知，當(dāng)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(shè)計要求10. 繪制螺旋起