螺旋起重器(千斤頂)設(shè)計(jì)

螺旋起重器(千斤頂)設(shè)計(jì),螺旋,起重器,千斤頂,設(shè)計(jì) 1目錄1 螺旋起重器的結(jié)構(gòu) .........................................................................................................22 選擇螺桿、螺母的材料 ..................................................................................................23 螺桿強(qiáng)度計(jì)算 .................................................................................................................24 校核耐磨性條件 .............................................................................................................35 校核螺桿自鎖能力 .........................................................................................................46 校核螺母的螺紋強(qiáng)度 ......................................................................................................47 螺桿的穩(wěn)定性校核 ..........................................................................................................48 螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì) ......................................................................................................59 手柄的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..............................................................................................................510 螺旋傳動(dòng)效率計(jì)算 ........................................................................................................611 底座主要尺寸設(shè)計(jì) .......................................................................................................612 其他尺寸的確定…………………………………………………………………………6參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………721 螺旋起重器的結(jié)構(gòu)螺桿 7 和螺桿 6 是它的主要零件。螺母 6 用緊定螺釘 5 固定在底座8 上。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄 4 時(shí)，螺桿即轉(zhuǎn)動(dòng)并上下運(yùn)動(dòng)。托杯 1 直接頂住重物，不隨螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。安全板 3 防止托杯脫落，安全板 9 防止螺桿由螺母中全部脫出。對(duì)這一裝置的主要要求是:保證各零件有足夠的強(qiáng)度、耐磨性、能自鎖、穩(wěn)定性合格等。2 選擇螺桿、螺母的材料螺桿采用 45 號(hào)鋼正火，由手冊(cè)查得抗拉強(qiáng)度 ， ????=600??????屈服強(qiáng)度 。 .????=355??????螺母材料用鋁青銅 ZCuAl10Fe3（考慮速度低）3 螺桿強(qiáng)度計(jì)算考慮到螺桿對(duì)中精度要求不高，采用矩形螺紋 =??1≥4×1.2????[??]= 4×1.2×50000??×118.33 25.4????3式中 螺桿螺紋小徑，mm ；1d螺桿材料的許用應(yīng)力,MPa，本題中???；[??]=13????=13×355=118.33??????Q 螺桿所受軸向力，N；取螺距 P=d1/4=25.4/4mm=6.35mm.為了加工方便,矩形螺紋螺距應(yīng)取整數(shù),取 P=6mm,小徑 d1=26mm,大徑 d= mm 取54??1=54×26=32.5d=33mm,中徑 d2=29.5mm。4 校核耐磨性條件對(duì)整體式螺母，矩形螺紋??2=29.5????≥0.8????[??]=0.8500002×20=28.3????式中系數(shù)，對(duì)整體式螺母，磨損后間隙不能調(diào)整，取 =2 ? ?滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)許用壓強(qiáng)，取 =20MPa；??p ??p根據(jù)上式可知，螺母與螺桿滿足耐磨性條件同時(shí) 螺母旋合高度 H= mm ??×??2=2×29.5=59螺紋旋合圈數(shù) 9.832.5穩(wěn)定性校核合格 8 螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)??2≈1.5??=1.5×33=49.5≈50??????3≈1.4??=1.4×49.5=69.3≈ 70??????=0.22??=0.22×59=12.9≈ 13????9 手柄的設(shè)計(jì)計(jì)算fQ(????=??+??'=??22????????(??+??)+13 ??30???30??20???20)L=1124.5mm,取 L=1200mm按彎曲強(qiáng)度求手柄直徑 ????解得: 23.8mm 取 mmbkb dFLWFL ][1.0 3 ?? ??? ????≥ ????=24610 螺旋傳動(dòng)效率計(jì)算19.92 ??? ?? LF QP11 底座主要尺寸設(shè)計(jì)對(duì)底座選用 HT200 灰鑄鐵，戶抗壓強(qiáng)度 [????]≥220??????螺桿落到底面后，再留 5~10mm,斜度 1:10,厚度 8m??由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) D5=127????D4≈1.4D5=1.4×127=178????校核底面的擠壓應(yīng)力，????= ????4(??24???25)= 50000??4(1782?1272)=4.09??????<[????]12 其他尺寸的確定參考設(shè)計(jì)實(shí)踐指導(dǎo)書的經(jīng)驗(yàn)公式得： DT=82mm， D=57mm， D1=28mm， D2=50mm， D3=70mm， e =e1=8mm， h=57mm， h1=52mm， h2=17mm， a=8mm， t=6mm， d3=8.4mm， b=13m擋圈 3 GB/T 891-1986 B30，擋圈 9 GB/T 891-1986 B55六角螺栓 2（ ） GB/T 5782-2000 M8×25兩個(gè)緊定螺釘 GB/T 71-1985 M8 25?%7參考文獻(xiàn)[1] 宋寶玉主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006.[2] 王連明，宋寶玉主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2008. [3] 王黎欽，陳鐵鳴主編.機(jī)械設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008.8齊 齊 哈 爾 大 學(xué) 普 通 高 等 教 育機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題 目： 螺旋起重器 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械 083 學(xué)生姓名： 尹洪石 指導(dǎo)教師： 王銀彪 學(xué) 號(hào)： 2008111047 成 績(jī)： 2010 年 10 月齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙- 1 -機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)閱表題目評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分項(xiàng)目 分值 A 級(jí)（系數(shù) 1.0） C 級(jí)（系數(shù) 0.6） 評(píng)價(jià) 得分選題合理性題目新穎性 20課題符合本專業(yè)的培養(yǎng)要求、新穎、有創(chuàng)新基本符合，新穎性一般內(nèi)容和方案技術(shù)先進(jìn)性20設(shè)計(jì)內(nèi)容符合本學(xué)科理論與實(shí)踐發(fā)展趨勢(shì)，科學(xué)性強(qiáng)。方案確定合理，技術(shù)方法正確有一定的科學(xué)性。方案及技術(shù)一般文字與圖紙質(zhì)量30設(shè)計(jì)說明書結(jié)構(gòu)完整，層次清楚，語言流暢。設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量高，錯(cuò)誤較少。設(shè)計(jì)說明書結(jié)構(gòu)一般，層次較清楚，無重大語法錯(cuò)誤。圖紙質(zhì)量一般，有較多錯(cuò)誤獨(dú)立工作及創(chuàng)造性 10完全獨(dú)立工作，有一定創(chuàng)造性獨(dú)立工作及創(chuàng)造性一般工作態(tài)度10遵守紀(jì)律，工作認(rèn)真，勤奮好學(xué)工作態(tài)度一般答辯情況10介紹、發(fā)言準(zhǔn)確、清晰，回答問題正確介紹、發(fā)言情況一般，回答問題有較多錯(cuò)誤。評(píng)價(jià)總分總體評(píng)價(jià)齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙2目 錄1、設(shè)計(jì)任務(wù)....................................................................................42、設(shè)計(jì)內(nèi)容................................................................................... 41..螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算........................................................41.1.螺桿螺紋類型的選擇..................................................41.2.選取螺桿材料..............................................................41.3.確定螺桿直徑..............................................................4 1.4.自鎖驗(yàn)算......................................................................51.5.螺桿強(qiáng)度計(jì)算..............................................................61.6.穩(wěn)定性計(jì)算..................................................................62.螺母設(shè)計(jì)與計(jì)算.............................................................82.1 選取螺母材料...............................................................82.2.確定螺母高度及螺紋工作圈數(shù)..................................82.3 校核螺紋牙強(qiáng)度...........................................................93.托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算.......................................................114.手柄的設(shè)計(jì)與計(jì)算.......................................................13齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙34.1.選取手柄材料............................................................134.2.手柄長(zhǎng)度....................................................................144.3.手柄直徑....................................................................155.底座的設(shè)計(jì)與計(jì)算.......................................................156.其他...............................................................................177.畫裝備圖.......................................................................18齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙4一設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)起重器 Q=38KN，最大起重高度 L=160 mm 螺旋起重器。 二設(shè)計(jì)內(nèi)容1.螺桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.1 螺桿螺紋類型的選擇由于梯形螺紋的工藝性能好，牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好，故選用梯形螺紋較好。1.2 選取螺桿材料螺桿材料選取 45 號(hào)鋼， 選取s?355MPa。1.3.確定螺桿直徑1.3.1.按耐磨性計(jì)算初選螺紋的內(nèi)徑，因選用梯形螺紋螺母兼作支承，故取 =2.5；螺?母材料為鑄鋁青銅，故取 =15MPa。??p根據(jù) 0.8 =0.8 mm2d???PF?25.471.380??1.3.2 根據(jù)螺桿抗壓強(qiáng)度初選螺紋的內(nèi)徑，根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出威危險(xiǎn)截面的應(yīng)力， ??????????2ca3備注：齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙5但對(duì)于中小尺寸的螺桿可以近似地認(rèn)為????，， 對(duì) 于 傳 力 螺 旋為 螺 桿 穩(wěn) 定 性 安 全 系 數(shù) 面 面 積 。為 螺 桿 螺 紋 段 的 危 險(xiǎn) 截式 中 ， ， 所 以 上 式 可 簡(jiǎn) 化 為 0.5~3.4AAQ3.1.36.021 s2ca ????????SSmdS??????對(duì)于傳動(dòng)螺旋，S=2.5~4.0，對(duì)于精密螺桿或水平螺桿，S>4,故可以選用 S=5。m7.293514.80SQ3.14ds1 ???????根據(jù)以上因素綜合考慮，確定螺桿直徑，比較耐磨性計(jì)算和抗壓強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果可知，確定直徑的選定應(yīng)與抗壓強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果為準(zhǔn)，按國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T5796-2005 選定螺桿尺寸參數(shù)，螺桿外徑 d=38mm；螺紋內(nèi)徑=30mm；螺紋中徑 =34.5mm。螺母大徑1d2d=39mm,小徑 mm，中徑 mm。4D31?D5.342?D螺紋線數(shù) n=1；螺距 P=7mm。1.4 自鎖驗(yàn)算對(duì)于傳力螺旋傳動(dòng)來說，一般應(yīng)確保自鎖性要求，以避免事故，由于螺桿的材料為鋼，螺母的材料為銅，故鋼與青銅的摩擦系數(shù)選取 f=0.09，因?yàn)樘菪温菁y牙型角 ，??30?備注:d=38mm=30mm1d=34.5mm2=39mm4Dmm31?mm 5.42Dn=1P=7mm齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙6所以牙側(cè)角 。??152??螺旋升角 /2 735.41.arctndParct ?????當(dāng)量摩擦角 /vv 195cos0.artncosfartnrctf ??????滿足自鎖要求。1.5 螺桿的強(qiáng)度計(jì)算螺桿工作時(shí)承受軸向力 F 和扭矩 T 的作用，螺桿危險(xiǎn)截面上既有壓縮應(yīng)力，又有切應(yīng)力。因此，校核螺桿強(qiáng)度時(shí)應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論，求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力 ??????5~3 MPa9.64103.8dF.13.s 222a????? ?????滿足強(qiáng)度要求。1.6 穩(wěn)定性計(jì)算備注:齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙7圖（1）當(dāng)軸向力大于某一臨界值時(shí)，螺桿會(huì)發(fā)生側(cè)向彎曲，喪失穩(wěn)定性取 B=60mm,則螺桿的工作長(zhǎng)度 mHBL2536012l ????螺桿危險(xiǎn)面的慣性半徑.7m43di1螺桿的長(zhǎng)度系數(shù)，按一端自由，一端固定考慮取 ，螺桿的柔度2??備注：齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙8m685.72s ???il??因此螺桿 40< <100，為中柔度壓桿，s?其失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷按歐拉公式計(jì)算的，????KNlEIc 3.1025644.310..3F22 ?????.~7.8.10QSc ???S滿足穩(wěn)定性要求。2..螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1.選取螺母材料螺母材料選用 ZCuAl10Fe3。2.2.確定螺母高度及螺紋工作圈數(shù)因?yàn)檫x取 =2.5，所以?H= =2.5 34.5=86.5mm，取整數(shù)?2d?H=87mm，螺紋工作圈數(shù)計(jì)算u= = =12.3。 PH78螺紋圈數(shù)最好不要超過 10 圈，因此宜作調(diào)整，一般手段是在不影響自鎖性要求的前提下，可適當(dāng)增大螺距，而本螺桿直徑的選備注：齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙9定以抗壓強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果為準(zhǔn)，而耐磨性已相當(dāng)富裕了，所以可適當(dāng)降低螺母高度?，F(xiàn)取螺母高度 H=70mm，則螺紋圈數(shù)u=10，滿足要求。 2.3.校核螺紋牙強(qiáng)度螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋的強(qiáng)度。由螺紋牙危險(xiǎn)面的剪切強(qiáng)度條件為???????buDF4????MPa40~3Pa82.61075.3914.8???????螺紋牙危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件為 ??????a60~4MPa23.0175.391..48ubDFl6 b2b24MP??????????上式中，b—螺紋牙根部的厚度，對(duì)于梯形螺紋，b=0.65P，l — 彎曲力臂，。2Dl14??2.4.螺母外徑的計(jì)算螺母的外徑 D，按螺母懸置部分抗拉強(qiáng)度備注：H=70mmu=10齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙10計(jì)算，考慮螺旋副中摩擦轉(zhuǎn)矩的存在，將軸向載荷增大 30%，則拉伸強(qiáng)度校核公式為??????2424DF6.13.???????因 此式中， 為螺母材料的許用拉應(yīng)力，查表，選取 =21MPa。??求得，D 67.3mm,圓整之后取 D=70mm.?螺母凸緣尺寸按以下經(jīng)驗(yàn)公式初步確定。??D4.1~31?取 92mm，a= = mm 23mm。3H70?備注：D=70mm=92mm1Da=23mm齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙11圖（2）3.托杯的設(shè)計(jì)與計(jì)算托杯用來承托重物，可用鑄鐵鑄成，也可用 Q235 鋼模鍛成，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，托杯和重物都不作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，在起重時(shí)托杯底部與螺桿和接觸面間有相對(duì)滑動(dòng)，為了避免過快磨損，一方面需要潤滑，另一方面還需要驗(yàn)算接觸面間的壓力強(qiáng)度，托杯的主要尺寸按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算并圓整。備注:齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙12備注： mSmDDm5.1026d0B5.246810724 /p7563??????齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙13????????。這 里 取 。取 。取 。取 。取 。取 。取 圖10m~826d30.Bd1~4m5.268D4~95d.2m70.~4Dd.6 3 /p/30763?????????S=1.5P=10.5mm。以上各式，d 為螺紋公稱直徑，托杯下端面的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足 ????p207pDF4?????????pMPa????03.1245.68.1.32p4.手柄的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1.手柄材料常選用碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235 或Q275。備注: mdLp2410/?齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙144.2.手柄長(zhǎng)度由圖（1）可見，扳動(dòng)手柄的力矩應(yīng)與阻力矩平衡，即21pTLF??式中， 為扳動(dòng)手柄的里，通常取p150~200N 之間； 分別為螺旋副，螺桿21T，端面與托杯之間的摩擦阻力矩，按下式計(jì)算????mN96 mN1025.34973tan802dFtanT 3//v1?? ??????? ???57 45.68.06.1Df3L 22332073p?? ???則 m1549p??考慮螺桿頭部直徑及手握的長(zhǎng)度，手柄的實(shí)際長(zhǎng)度為 ??。取 m10L150~2D/p6/??為了減少起重器的存放空間，一般取實(shí)際手柄長(zhǎng)度不大于起重器的高度，當(dāng)起重量較大時(shí)，可在手柄上套一長(zhǎng)套管以增大力臂，達(dá)到省力的目的。備注:齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙154.3.手柄直徑 手柄直徑 按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即pd??3pp1.0LF??式中， 為手柄材料的許用彎曲應(yīng)力，按下式計(jì)算??2~5.1sp??取 150MPa。因此， 。， 圓 整 之 后 取 m24m6.23150.8d3p???5.底座的設(shè)計(jì)及計(jì)算備注:齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙16圖（4）底座材料選用 HT150，鑄鐵壁厚其主要尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得。。m10??備注: m20D185H.92913??15.2齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙17??。。。取 。取 。 m5.1220m5.9D87H220~15Lm8Dm5.92.01218113 ????????直徑 由底面的擠壓強(qiáng)度確定0??力 ， 對(duì) 于 木 材 取為 接 觸 面 材 料 的 許 用 應(yīng)式 中 ， p2910F4????????????。MPa5.2~p?。， 取 m207.195814.30D210???6.其他6.1.螺母與底座的配合常用 。17hH或6.2.為防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)設(shè)緊定螺釘。6.3.為防止托杯脫落和螺桿旋出螺母，備注:齊齊哈爾大學(xué)普通高等教育課程設(shè)計(jì)（論文）用紙18在螺桿上，下兩端安裝安全擋圈。6.4.為了減少摩擦，磨損及托杯工作時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋副及托杯與螺桿的接觸面均需潤滑。7.畫裝備圖 裝備圖用 A3 圖畫。參考文獻(xiàn).大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室。??1《 機(jī)械制圖》 。6 版。北京: 高等教育出版社，2007。.濮良貴，紀(jì)名剛。 《機(jī)械設(shè)計(jì) 》 。八??2版。北京：高等教育出版社，2006。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目 螺旋起重器機(jī)電工程院（系） 機(jī)械設(shè)計(jì)制造化及其自動(dòng)化 專業(yè)班級(jí) 10 機(jī)制 5 班 學(xué)號(hào) 502設(shè)計(jì)人 吳迎輝 指導(dǎo)老師 完成日期 2012 年 10 月 日華東交通大學(xué)理工學(xué)院螺旋起重器設(shè)計(jì)一．螺旋起重器（千斤頂）簡(jiǎn)介螺旋起重器是一種簡(jiǎn)單的起重裝置，用手推動(dòng)手柄即可升起重物。它一般由底座。螺桿。螺母。托杯。手柄和扳手等零件組成。二·螺旋起重器的結(jié)構(gòu)與功能如圖 1---1 所示，螺旋起重器是用人力推動(dòng)手柄 6 使螺桿 3 旋轉(zhuǎn)上升舉起重物的簡(jiǎn)單機(jī)械。螺母 4 用緊定螺釘 5 固定于底座 2 上，托杯 9 承受重物壓力，他它與重物之間無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。托杯與螺旋 3 有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿 3 下端裝有保安擋片 1，以防止螺桿全部旋出螺母。螺旋起重器主要零件是螺桿和螺母，為自鎖性好，宜采用滑動(dòng)螺旋；最常用的是梯形螺紋。為降低螺旋副磨損又保證必要的強(qiáng)度，螺桿常用碳鋼制造，如Q275.35.45.50 等，對(duì)于重要傳動(dòng)也可用合金鋼，如 40Cr。65Mn.18CrMnTi 等，螺母材料則常用鑄造青銅，如 ZcuSn10Pb1.ZcuAl10Fe3 等，載荷不大時(shí)也可采用鑄鐵。三。設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)起重量 F=25KN,最大起重高度 H=160mm 的螺旋起重器（千斤頂） 。四。選擇螺母。螺桿材料 螺桿采用 45 鋼調(diào)質(zhì)，由參考文獻(xiàn)（1）查表 7---2 查得抗拉強(qiáng)度 σb=600Mpa，屈服強(qiáng)度 σs=355Mpa。由于速度較低，螺母材料用鋁青銅 ZCuAll0Fe3。五。設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算及其說明 結(jié)果1.耐磨性計(jì)算按耐磨性性條件設(shè)計(jì)螺紋中徑 d2，對(duì)于梯形螺紋，d2≥0.8√F/螺桿選用 45 鋼，螺母用鋁青銅 ZCuAll0Fe3，由參考文獻(xiàn)[1]表 17--7 查得[p]=18~25MPa ，從表 17---7 注釋中可以查得，人力驅(qū)動(dòng)可提高約 20%，則[p]=21.6 ~30MPa，取[p]=25MPa。由參考文獻(xiàn)[1]查得，對(duì)于整體式螺母系數(shù) =1.2~1.5，取 =2 則代入數(shù)據(jù)，可得[p]=20Mpa=2d2=25.5mm計(jì)算及其說明 結(jié)果式中：F──螺桿所受軸向載荷， 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)[1]表 9---2 和表 9---3 取公稱直徑 d =28mm,螺距 P=5 mm, 中徑 d2=25.5 mm, 小徑 d3（d1）=22.5mm,內(nèi)螺紋大徑 D4=106mm。2. 螺桿強(qiáng)度校核螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為：σe=式中：F──螺桿所受軸向載荷，F(xiàn) =25 000 N ； d3（d1）──螺紋小徑，mm d3（d1）=22.5 mm ；T1──螺紋副摩擦力矩[σe ]——螺桿材料的許用應(yīng)力， Mpa查參考文獻(xiàn)[1]表 17---2 .得鋼對(duì)青銅的當(dāng)量摩擦因數(shù) f’=0.08~0.10, 取 f ’= 0.09， 螺紋副當(dāng)量摩擦角’ = arctanf’ = arctan0.09 = 5.1428 。把已知的值代入 T1 的計(jì)算公式中，則得T1=σe=由參考文獻(xiàn)[2]表 5---13 可以查得螺桿材料的許用應(yīng)力[σ]= , =355 Mpa, [ ]=71~118 Mpa，取[ ]=95 Mpa。顯然，σe<[ ]，螺桿滿足強(qiáng)度條件。d=28mmp=5mmd2=25.5mmd1=22.5mmD4=106mm計(jì)算及其說明 結(jié)果3.螺母螺紋牙的強(qiáng)度校核螺母螺紋牙剪切強(qiáng)度為：(公式 ) 式中： F──螺桿所受軸向載荷，N, F =25 000 N；d=28;b──螺紋牙根部厚度，梯形螺紋b=0.65P=0.65×5mm=3.25 mm 代入數(shù)值計(jì)算得 查參考文獻(xiàn)[2]表 5--13 螺母材料的[ t ]=30~40 Mpa,顯然， t <[ t ] 。 滿足剪切度條件。螺母螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度條件為： σb=式中：l──彎曲力臂，l=其他參數(shù)同上。 代入數(shù)值計(jì)算得σb=查參考文獻(xiàn) 21]表 5--13 得螺母材料的許用彎曲應(yīng)力 [σ b]= 40~60 Mpa.取 [σb]=50 Mpa.4.自鎖條件校核因 ψ=3.57 ， p =4.74 ，因此 ψ< 滿足自鎖條件。5.螺桿的穩(wěn)定性校核螺桿的柔度值λ=式中：l──螺桿的最大工作長(zhǎng)度，取螺母中部到另一端支點(diǎn)間的距離，則 l= l 退刀槽指螺桿與手柄座相接觸處的尺寸，查手冊(cè)知 l 退刀槽 = 9 mmH 螺母= =1.9*25.5mm=48.45mm假設(shè)手柄直徑為 ds=16.4 mm,由結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式 h1=(1.8~2)ds =29.52—32mm,取 h1=32 mm，則 l = 160+25+32+10=227 mm ──長(zhǎng)度系數(shù)，對(duì)千斤頂，可看作一端固定、一端自由，取d1──螺紋小徑，mm, d1=22. 5 mm；代入以上數(shù)值得Λs=ul/p p=d1/4因此,滿足穩(wěn)定性要求。 6.螺母外徑及凸緣設(shè)計(jì)螺紋外徑 D≈1.5d=1. 5×28 mm=42 mm。螺紋凸緣外徑 D1≈1.4 D2 mm=67mm,取 D1=67 mm。 螺紋凸緣厚 a=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3)×48.4 mm =9.68—14.52mm，取 a=10 mm 。7. 手柄設(shè)計(jì)加在手柄上的力需要克服螺紋副之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩和托杯支撐面間的摩擦力矩。設(shè) p1 為加在手柄上的力，取 p1=230N，L 為手柄長(zhǎng)度，則 P1L= T1 + T2 式中：T1 ──螺旋副螺紋牙間的摩擦力矩， Nmm，T1= ； T2──螺桿與托杯底面間的摩擦力矩， Nmm T2= D2=(1.6~1.8) d = (1.6~1.8)×28mm=47.6mm,取D2=50mm;D3=(0.6~0.8) d = (0.6~0.8)×28mm=10.08—22.4mm,取 D3=20mm;h1=38mmλ=59.5Fc=145計(jì)算及其說明 結(jié)果F──螺桿所受軸向載荷，N L──手柄的長(zhǎng)度，mm。托杯選鑄鐵，手柄選 Q215，摩擦因數(shù) f＝0.08，代入計(jì)算得T2=L=d 手柄≥查教材可得：[ ]= ，查參考文獻(xiàn)[1]表 10.1，對(duì)于 45 鋼， = 205 Mpa 則[ ]=102.5~136.7 MPa,取 [ ]=110 MPa。代入數(shù)值計(jì)算得 d 手柄 ≥取手柄直徑 d=28 mm 。8.底座設(shè)計(jì)螺桿下落到地面，再留 20~30 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(jì)確定，D5=103 mm。D4=1.4 D5=1.4 ×103 = 144.2 mm，取 D4 = 144 mm。結(jié)構(gòu)確定后校核地面的擠壓應(yīng)力：底面材料選擇鑄鐵 HT100，由參考文獻(xiàn) [1]表 7---6 可知，當(dāng)鑄件壁厚=30~50 mm 時(shí)， =80 MPa,[ ]=(0.4~0.5)×80Mpa=(32～40)Mpa.顯然， ，滿足設(shè)計(jì)要求。六。設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次機(jī)械課程設(shè)計(jì)，我知道了螺旋起重器（千斤頂）的構(gòu)成與工作原理。學(xué)到了許多關(guān)于機(jī)械方面的知識(shí)，使我以后的學(xué)習(xí)方便與輕松，提高我們學(xué)習(xí)應(yīng)變能力，使我們以后工作更輕松。。七。繪制螺旋起重器（千斤頂）的零件圖。 （見 3 號(hào)圖紙）參考文獻(xiàn)【1】洪家娣 ，李明，黃興元主編 機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。 南昌：江西高校出版社，2006.7【2】 濮良貴，紀(jì)名剛主編，機(jī)械設(shè)計(jì)，西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室 編著2006.5 螺旋起重器設(shè)計(jì)默認(rèn)分類 2010-07-23 23:51:09 閱讀 403 評(píng)論 0 字號(hào)：大中小 訂閱 一．螺旋起重器設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)目的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的課程設(shè)計(jì)是上完機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程后的一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)期望能達(dá)到如下幾個(gè)目的：1、 培養(yǎng)綜合運(yùn)用課程所學(xué)知識(shí)的能力；2、 了解機(jī)械設(shè)計(jì)的基本過程和方法；3、 培養(yǎng)使用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的能力；4、 進(jìn)一步鞏固和強(qiáng)化機(jī)械制圖的能力。二、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1、設(shè)計(jì)題目：螺旋起重器的設(shè)計(jì)（每位同學(xué)按照自己學(xué)號(hào)的末尾數(shù)字從《螺旋起重器設(shè)計(jì)指導(dǎo)材料》第 4 頁數(shù)據(jù)表的序號(hào)中選擇對(duì)應(yīng)的序號(hào)，學(xué)號(hào)末尾為 0 的選序號(hào) 10）。2、已知參數(shù)：序號(hào) 起重力 F / kN 起升高度 H / mm27 20 2503、設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份；（2）螺旋起重器總裝配圖一張（A2 紙）。三、時(shí)間安排1、6 月 25 日中午 13:30 在 A2-214 集中布置設(shè)計(jì)任務(wù)和要求；2、7 月 5 日~7 月 6 日 設(shè)計(jì)計(jì)算，確定尺寸和參數(shù)；3、7 月 7 日~7 月 9 日 繪圖；4、7 月 10 日~7 月 11 日 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；5、7 月 12 日上交設(shè)計(jì)計(jì)算說明書及圖紙。注：答疑時(shí)間為：7 月 5 日~7 月 9 日下午 13:30~15:30地點(diǎn)：C2-604。四、設(shè)計(jì)要求1、 獨(dú)立、按時(shí)、保質(zhì)量完成設(shè)計(jì)任務(wù)；2、 計(jì)算說明書格式要求統(tǒng)一規(guī)范（詳細(xì)參照計(jì)算說明書格式說明）。 二． 螺旋起重器設(shè)計(jì)1、螺旋起重器的結(jié)構(gòu)和功能螺旋起重器（千斤頂）是一種人力起重的簡(jiǎn)單機(jī)械，主要用于起升重物。圖示為采用滑動(dòng)螺旋的起重器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，螺桿 7 與螺母 5 組成螺旋副，螺母 5 與底座 8 固定聯(lián)接，緊定螺釘 6 提高了聯(lián)接可靠性。托杯 1 直接頂住重物，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄 4 時(shí)，螺桿 7 一邊轉(zhuǎn)動(dòng)一邊上下移動(dòng)，使托杯 1 托起重物上下移動(dòng)，達(dá)到起升重物的目的。這種螺旋起重器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，易于自鎖，其主要缺點(diǎn)是摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低（一般為30％～ 40％），磨損快，壽命低，傳動(dòng)精度低。螺旋起重器一般垂直布置，在起重時(shí)螺桿 7 受壓，因此都做成短而粗，起升高度不宜太大。螺母 5作為起升時(shí)的支承件，常做成整體結(jié)構(gòu)。螺旋起重器應(yīng)有可靠的自鎖性能，以保證螺桿 7 和重物在上升下降過程中能可靠地停留在任一位置而不自行下降。螺桿一般采用梯形牙、右旋、單線螺紋。當(dāng)起重量較大時(shí)，為減小摩擦阻力，操作省力，可在托杯 1 的下部安放一推力軸承。2、螺桿和螺母材料螺桿材料要有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，一般用 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度 220～250HBS。螺母材料除要有足夠的強(qiáng)度外，還要求在與螺桿材料配合時(shí)摩擦因數(shù)小和耐磨，可用ZCuAl10Fe3、ZCuAl10Fe3Mn2 等。3、滑動(dòng)螺旋起重器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1. 耐磨性計(jì)算 滑動(dòng)螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動(dòng)速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關(guān)，其中最主要的是螺紋工作表面上的壓力，壓力愈大，螺旋副間愈容易形成過度磨損。因此，滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)算，主要是限制螺紋工作表面上的壓力 p，使其小于材料的許用壓力 [p]。計(jì)算時(shí)，一般假設(shè)：螺桿上的軸向載荷 F 作用于螺紋工作承壓表面 A 上。耐磨性條件校核計(jì)算式為：p＝ 式中，F(xiàn)──螺桿所受軸向載荷，/N；d2──螺紋中徑，/mm ；h──螺紋工作高度，/mmh＝0.5(d－D1)，d 為螺桿大徑，D1 為螺母小徑；u──螺紋工作圈數(shù)，一般最大不宜超過 10 圈。u ＝ ，H 為螺母高度，P 為螺紋螺距。[ p] ──螺旋副材料的許用壓力， /MPa?？扇?[ p] ＝18～25 MPa。對(duì)梯形螺紋，h＝0.5P ，式（1）可演化為設(shè)計(jì)計(jì)算式： d2 ≥ 0.8 式中 φ──螺母高度因數(shù)， φ ＝ H / d2 ,一般可取 φ ＝ 2.5～3.5。計(jì)算：d2 ≥ 0.8 =0.8 =16.8mm 取 d2=18mm 公稱尺寸 d 螺距 p 螺紋中徑d2、 D2內(nèi)螺紋大徑 D4外螺紋小徑d3內(nèi)螺紋小徑 D120 4 18 20.5 17.5 18H =φ×d2=2.5×18=45mmu ＝ ＝ =11.25p＝ = =15.7 滿足耐磨性條件3.2 自鎖性校核計(jì)算滑動(dòng)螺旋起重器必須保證可靠的自鎖性，自鎖的條件為：ψ ≤φv ， φv ＝arctan 式中 ψ──螺紋升角；f──螺旋副材料的摩擦因數(shù)，一般可取 f ＝0.08～0.1 ；β 牙型半角（牙側(cè)角），梯形螺紋 β＝α/2 ＝15o。計(jì)算：取 f ＝0.1 = =4.05°φv ＝arctan =arctan =5.91°因此滿足自鎖的條件：ψ ≤φv3.3 螺桿強(qiáng)度計(jì)算起重時(shí)螺桿受壓和受扭，按第四強(qiáng)度理論計(jì)算： σca＝ ＝ ＝ ≤ [ σ ] 式中 A──螺桿螺紋段的危險(xiǎn)截面面積，A＝ ，/mm2 ; WT ──螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)，WT ＝ ，/mm3 ;d1──螺桿螺紋小徑，mm；F ──起升載荷，/N；T1 ──螺桿所受扭矩，T1 ＝F tan(ψ ＋φv) ，/N?mm；[ σ ] ──螺桿材料的許用應(yīng)力，/MPa。[ σ ] ＝σS/(3～5) ，可取 σS＝352MPa。計(jì)算：T1 ＝F tan(ψ ＋φv) =20000*tan(4.05+5.91)*18.000/2=31609.3 N?mmσca＝ ＝ ＝ =98MPa≤ [ σ ] 故螺桿強(qiáng)度基本符合要求3.4 螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算 螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，因此，需進(jìn)行螺紋牙剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度計(jì)算。 如圖所示，如將一圈螺紋牙沿螺母的大徑 D 展開，則可看作寬度為 πD 的懸臂梁。螺母每圈螺紋所受的平均壓力為 F / u，并作用在以螺紋中徑D2 為直徑的圓周上，則螺紋牙危險(xiǎn)截面 a－a 上的剪切強(qiáng)度條件為：τ＝ ≤ [τ] 螺紋牙危險(xiǎn)截面 a－a 上的彎曲強(qiáng)度條件為：σb＝ ≤ [σb] 式中 b──螺紋牙根部的厚度， /mm。b ＝0.65P ，P 為螺紋螺距，/mm;l──彎曲力臂，/mm 。l＝(D－D2）/ 2；[τ] ──螺母材料的許用切應(yīng)力， /MPa；可取[τ]＝ 30～40MPa；[σb] ──螺母材料的許用彎曲應(yīng)力， /MPa；可取[σb]＝40 ～60MPa。計(jì)算：剪切強(qiáng)度條件為：b ＝0.65P ＝0.65*4=2.6l＝ (D－D2 ）/ 2＝（33-30）/2＝1.5mmτ＝ ＝ ＝6.6Mpa＜[τ]σb＝ ＝ ＝22.84Mpa＜ [σb]故螺母螺紋牙的強(qiáng)度符合要求3.5 螺母外徑與凸緣的強(qiáng)度計(jì)算螺母結(jié)構(gòu)如圖所示，在起重載荷 F 作用下，螺母下段懸置部分有拉伸應(yīng)力，螺母凸緣與底座的接觸面上會(huì)產(chǎn)生擠壓壓力，凸緣根部則有彎曲及剪切應(yīng)力。它們的強(qiáng)度條件計(jì)算式分別為： 螺母下段懸置部分的抗拉強(qiáng)度條件為： σ＝ ≤ [σ] 螺母凸緣的擠壓強(qiáng)度條件為：σP＝ ≤ [σP] 螺母凸緣根部的彎曲強(qiáng)度條件為：σb＝ ≤[σb] 螺母凸緣根部的剪斷很少發(fā)生，強(qiáng)度計(jì)算可從略。式中 [σ] ──螺母材料的許用拉伸應(yīng)力， /MPa。可取[σ]＝0.83[σb]；[σP]──螺母材料的許用擠壓應(yīng)力，/MPa?？扇σ]＝（ 1.5～1.7）[σb]。計(jì)算：[σ]＝0.83[σb]=0.83*(40～60)MPa=(33.2～49.8)MPaσ＝ ＝ ＝（45.3～49.1）Mpa ＜ [σ][σP]＝（1.5～1.7 ）[σb]=（1.5～1.7）*(40～60)MPa=(60～102) MPaσP＝ ＝ ＝1.68Mpa＜[σP]因此螺母下段懸置部分的抗拉強(qiáng)度、螺母凸緣的擠壓強(qiáng)度均符合要求3.6 手柄設(shè)計(jì)計(jì)算操作力矩 T ：T ＝ T1 ＋ T2 ＝ Fh Lh 式中 T1 ──螺旋副螺紋牙間的摩擦力矩，即螺桿所受扭矩，/N?m 。T2──螺桿與托杯底面間的摩擦力矩， /N?m。 T2＝ F ──起升力，/N；f c──螺桿與托杯底面間的摩擦因數(shù)，可取 f c＝0.1 ；D0──螺桿與托杯底面接觸環(huán)面的外徑，/m ；d0──螺桿與托杯底面接觸環(huán)面的內(nèi)徑， /m；Fh──扳動(dòng)手柄的操作力，/N。一般可取 Fh ＝250 N；Lh──手柄的長(zhǎng)度，/m。計(jì)算手柄彎曲強(qiáng)度由手柄彎曲強(qiáng)度條件σb ＝ 可得手柄直徑計(jì)算式：式中 [σb] ──手柄材料的許用彎曲應(yīng)力，/MPa。一般可選 Q235，其[σb] ＝125MPa。計(jì)算：T1=31609.3 N?mm=31.6 N?mT2＝ = =24780 N?mm=24.8 N?mT ＝ T1 ＋ T2 =31.6 N?m+24.8 N?m=56.4 N?mT= Lh FhLh =T/ Fh=56.4/250=22.5mm= =16.52mm取 dh=17mm,σb ＝