哈工大机械设计大作业-螺旋起重器设计.docx

harbin institute of technology机械设计大作业课程名称：机械设计 设计题目：螺旋起重器设计 院 系：能源科学与工程学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 哈尔滨工业大学目录一设计题目1二螺杆、螺母选材1三螺纹传动设计13.1耐磨性计算13.2螺杆强度校核23.3螺母螺纹牙强度校核23.4螺纹副自锁条件校核33.5螺杆的稳定性校核43.6螺母外径及凸缘设计5四其他零件设计64.1手柄设计64.2底座设计74.3托杯设计（符号见参考书3）84.4其他尺寸计算8五设计示意图9六参考资料10一 设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：起重量fq=50kn，最大起重高度h=150mm。二 螺杆、螺母选材千斤顶螺旋滑动速度低，但是载荷较大，故采用钢对青铜的螺杆与螺母。千斤顶螺杆对齿牙强度要求较高，采用梯形螺纹螺旋传动，选用45钢。 千斤顶螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜zcual10fe3。托盘和底座均采用铸铁材料。三 螺纹传动设计3.1 耐磨性计算由于螺杆采用45钢，螺母采用铸铝青铜zcual10fe3查参考文献1得p=18-25mpa。人力驱动p值可增大20%，则p=21.6-30mpa。取p=24mpa。按耐磨性条件选择螺纹中径d2，选用梯形螺纹。由参考文献1查得对于整体式螺母系数，取 =1.5。由耐磨性条件公式：式中:d2螺纹中径，mm；fq螺旋的轴向载荷，n； h螺母旋合高度，mm；引入系数，=h/d；p材料的许用压强，mpa。查参考文献1，取公称直径d=36mm，螺距p=3mm，中径d2=34.5mm，小径d3=32.5mm，内螺纹大径d4=36.5mm。3.2 螺杆强度校核千斤顶螺杆危险截面受轴向力f和扭转力矩t1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩t1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为:e=(4fqd32)2+3(16t1d33)2式中：螺杆螺纹的小径，mm；螺杆材料的许用应力，mpa； fq螺杆所受的轴向载荷(n)； t1螺纹副摩擦力矩，nmm；，为螺纹升角，=arctannpd2=arctan1334.5=1.5855。由参考文献2查得钢对青铜的当量摩擦因数=0.080.10,取=0.09。代入数据计算得到：。把数据带入公式中可得：t1=3000034.52tan1.5855+5.1427nmm=61059nmme=(45000032.52)2+3(166105932.53)2mpa=62.28mpa，取=100mpa。e 式中：螺纹螺旋升角我，；当量摩擦角，；螺纹线数，n=1；螺纹导程，mm； 螺纹中径(mm)；当量摩擦系数,查机械设计表5.10，得=0.080.10,取=0.09。代入数据得：=arctan0.09=5.1427 =arctan1334.5=1.5855得到： 满足自锁条件。3.5 螺杆的稳定性校核螺杆的柔度值式中：螺杆的最大工作长度，取螺母中部到另一端支点间的距离，则；其中：螺母高度(mm)，； 螺杆与手柄座相接处的尺寸，查手册知，=9mm。假设手柄直径为d手柄=20mm,由尺寸经验公式取h1=37mm,则 =150+15+37+9mm=211mm长度系数，对本千斤顶，看作一端固定、一端自有，则可取=2；d3螺纹小径，mm。带入数值得对于45调制钢，当时，螺杆稳定的临界载荷为：那么，由压杆稳定条件因此，满足稳定性条件。3.6 螺母外径及凸缘设计根据经验公式，螺母外径d21.5d=1.536=54mm； 螺母凸缘外径d31.4d2=1.454=75.6mm，取d3=76mm； 螺母凸缘厚b=(0.2-0.3)h=(0.2-0.3)30=6-9mm，取b=8mm。四 其他零件设计4.1 手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩t1和托杯支撑面间的摩擦力矩t2。取加在手柄上的力f=300n，手柄长度为l，则有fl = t1 + t2。对于t1和t2，有公式中的符号见参考书3。根据经验公式，,取d=60mm; ,取d1=26mm。托杯材料选择铸铁，手柄选择q215，摩擦因数f=0.12,则代入数据得：t2=0.12500003(60-3)-(26+2)(60-3)-(26+2)=132447nmm那么手柄长度l=t1+t2f1=61059+132447300mm=645mm取=200mm,加套筒长500mm。手柄直径，查参考文献2得：，查参考文献1得，取带入计算得取4.2 底座设计螺杆下落至底面，再留20-30mm的空间，底座铸造起模斜度1:10，壳厚。d5由结构设计确定，d5=125mm；d4=1.4d5=1.41125=175mm。结构确定后校核下底面的挤压应力： p=fq4(d42-d52)=500004(1542-1102)=3.43mpa底面材料选择铸铁ht100，查表得铸铁件壁厚为1020mm时，p=0.40.5b=0.40.5100mpa=4050mpa显然，底面强度满足设计要求。根据经验公式s=1.52=1.5210mm=1520mm取s=18mm4.3 托杯设计根据经验公式，取=75mm；，取d=60mm；，取=28mm；，取=55mm；h2=0.60.8d1=0.60.825=1520mm，取=16mm；，取=7mm；，取=7mm。4.4 其他尺寸计算固定托盘用的挡圈内径10mm，外径36mm，厚5mm；螺杆底部挡圈内径10mm，外径50mm，厚5mm； d3=0.250.3d1=0.250.328=78.4mm，取=8mm；因此采用 。紧定螺钉 gb/t71-1985 m620。固定手柄的套筒直径h1=1.82d1=1.8228=50.556mm取h1=