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螺旋
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螺旋起重器(千斤顶)设计,螺旋,起重器,千斤顶,设计
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螺旋起重器设计默认分类 2010-07-23 23:51:09 阅读 403 评论 0 字号：大中小 订阅 一螺旋起重器设计任务书一、课程设计目的机械设计基础的课程设计是上完机械设计基础课程后的一个实践性教学环节，通过课程设计期望能达到如下几个目的：1、 培养综合运用课程所学知识的能力；2、 了解机械设计的基本过程和方法；3、 培养使用机械设计手册的能力；4、 进一步巩固和强化机械制图的能力。二、课程设计的任务1、设计题目：螺旋起重器的设计（每位同学按照自己学号的末尾数字从螺旋起重器设计指导材料第 4 页数据表的序号中选择对应的序号，学号末尾为 0 的选序号 10）。2、已知参数：序号 起重力 F / kN 起升高度 H / mm27 20 2503、设计任务：（1）编写设计计算说明书一份；（2）螺旋起重器总装配图一张（A2 纸）。三、时间安排1、6 月 25 日中午 13:30 在 A2-214 集中布置设计任务和要求；2、7 月 5 日7 月 6 日 设计计算，确定尺寸和参数；3、7 月 7 日7 月 9 日 绘图；4、7 月 10 日7 月 11 日 编写设计计算说明书；5、7 月 12 日上交设计计算说明书及图纸。注：答疑时间为：7 月 5 日7 月 9 日下午 13:3015:30地点：C2-604。四、设计要求1、 独立、按时、保质量完成设计任务；2、 计算说明书格式要求统一规范（详细参照计算说明书格式说明）。二 螺旋起重器设计1、螺旋起重器的结构和功能螺旋起重器（千斤顶）是一种人力起重的简单机械，主要用于起升重物。图示为采用滑动螺旋的起重器结构示意图。图中，螺杆 7 与螺母 5 组成螺旋副，螺母 5 与底座 8 固定联接，紧定螺钉 6 提高了联接可靠性。托杯 1 直接顶住重物，当转动手柄 4 时，螺杆 7 一边转动一边上下移动，使托杯 1 托起重物上下移动，达到起升重物的目的。这种螺旋起重器结构简单，制造容易，易于自锁，其主要缺点是摩擦阻力大，传动效率低（一般为30 40），磨损快，寿命低，传动精度低。螺旋起重器一般垂直布置，在起重时螺杆 7 受压，因此都做成短而粗，起升高度不宜太大。螺母 5作为起升时的支承件，常做成整体结构。螺旋起重器应有可靠的自锁性能，以保证螺杆 7 和重物在上升下降过程中能可靠地停留在任一位置而不自行下降。螺杆一般采用梯形牙、右旋、单线螺纹。当起重量较大时，为减小摩擦阻力，操作省力，可在托杯 1 的下部安放一推力轴承。2、螺杆和螺母材料螺杆材料要有足够的强度和耐磨性，一般用 45 钢，经调质处理，硬度 220250HBS。螺母材料除要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦因数小和耐磨，可用ZCuAl10Fe3、ZCuAl10Fe3Mn2 等。3、滑动螺旋起重器的设计计算3.1. 耐磨性计算 滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关，其中最主要的是螺纹工作表面上的压力，压力愈大，螺旋副间愈容易形成过度磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作表面上的压力 p，使其小于材料的许用压力 p。计算时，一般假设：螺杆上的轴向载荷 F 作用于螺纹工作承压表面 A 上。耐磨性条件校核计算式为：p 式中，F螺杆所受轴向载荷，/N；d2螺纹中径，/mm ；h螺纹工作高度，/mmh0.5(dD1)，d 为螺杆大径，D1 为螺母小径；u螺纹工作圈数，一般最大不宜超过 10 圈。u ，H 为螺母高度，P 为螺纹螺距。 p 螺旋副材料的许用压力， /MPa。可取 p 1825 MPa。对梯形螺纹，h0.5P ，式（1）可演化为设计计算式： d2 0.8 式中 螺母高度因数， H / d2 ,一般可取 2.53.5。计算：d2 0.8 =0.8 =16.8mm 取 d2=18mm 公称尺寸 d 螺距 p 螺纹中径d2、 D2内螺纹大径 D4外螺纹小径d3内螺纹小径 D120 4 18 20.5 17.5 18H =d2=2.518=45mmu =11.25p = =15.7 满足耐磨性条件3.2 自锁性校核计算滑动螺旋起重器必须保证可靠的自锁性，自锁的条件为： v ， v arctan 式中 螺纹升角；f螺旋副材料的摩擦因数，一般可取 f 0.080.1 ； 牙型半角（牙侧角），梯形螺纹 /2 15o。计算：取 f 0.1 = =4.05v arctan =arctan =5.91因此满足自锁的条件： v3.3 螺杆强度计算起重时螺杆受压和受扭，按第四强度理论计算： ca 式中 A螺杆螺纹段的危险截面面积，A ，/mm2 ;WT 螺杆螺纹段的抗扭截面系数，WT ，/mm3 ;d1螺杆螺纹小径，mm；F 起升载荷，/N；T1 螺杆所受扭矩，T1 F tan( v) ，/N?mm； 螺杆材料的许用应力，/MPa。 S/(35) ，可取 S352MPa。计算：T1 F tan( v) =20000*tan(4.05+5.91)*18.000/2=31609.3 N?mmca =98MPa 故螺杆强度基本符合要求3.4 螺母螺纹牙的强度计算 螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，因此，需进行螺纹牙剪切强度和挤压强度计算。 如图所示，如将一圈螺纹牙沿螺母的大径 D 展开，则可看作宽度为 D 的悬臂梁。螺母每圈螺纹所受的平均压力为 F / u，并作用在以螺纹中径D2 为直径的圆周上，则螺纹牙危险截面 aa 上的剪切强度条件为： 螺纹牙危险截面 aa 上的弯曲强度条件为：b b 式中 b螺纹牙根部的厚度， /mm。b 0.65P ，P 为螺纹螺距，/mm;l弯曲力臂，/mm 。l(DD2）/ 2； 螺母材料的许用切应力， /MPa；可取 3040MPa；b 螺母材料的许用弯曲应力， /MPa；可取b40 60MPa。计算：剪切强度条件为：b 0.65P 0.65*4=2.6l (DD2 ）/ 2（33-30）/21.5mm 6.6Mpab 22.84Mpa b故螺母螺纹牙的强度符合要求3.5 螺母外径与凸缘的强度计算螺母结构如图所示，在起重载荷 F 作用下，螺母下段悬置部分有拉伸应力，螺母凸缘与底座的接触面上会产生挤压压力，凸缘根部则有弯曲及剪切应力。它们的强度条件计算式分别为： 螺母下段悬置部分的抗拉强度条件为： 螺母凸缘的挤压强度条件为：P P 螺母凸缘根部的弯曲强度条件为：b b 螺母凸缘根部的剪断很少发生，强度计算可从略。式中 螺母材料的许用拉伸应力， /MPa。可取0.83b；P螺母材料的许用挤压应力，/MPa。可取（ 1.51.7）b。计算：0.83b=0.83*(4060)MPa=(33.249.8)MPa （45.349.1）Mpa P（1.51.7 ）b=（1.51.7）*(4060)MPa=(60102) MPaP 1.68MpaP因此螺母下段悬置部分的抗拉强度、螺母凸缘的挤压强度均符合要求3.6 手柄设计计算操作力矩 T ：T T1 T2 Fh Lh 式中 T1 螺旋副螺纹牙间的摩擦力矩，即螺杆所受扭矩，/N?m 。T2螺杆与托杯底面间的摩擦力矩， /N?m。 T2 F 起升力，/N；f c螺杆与托杯底面间的摩擦因数，可取 f c0.1 ；D0螺杆与托杯底面接触环面的外径，/m ；d0螺杆与托杯底面接触环面的内径， /m；Fh扳动手柄的操作力，/N。一般可取 Fh 250 N；Lh手柄的长度，/m。计算手柄弯曲强度由手柄弯曲强度条件b 可得手柄直径计算式：式中 b 手柄材料的许用弯曲应力，/M
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