螺旋起重器设计.doc

机械设计 课程设计说明书 设计题目 螺旋起重器机电工程院（系） 机械设计制造化及其自动化 专业 班级 10机制5班 学号502 设计人 吴迎辉 指导老师 完成日期 2012 年 10 月 日 华东交通大学理工学院螺旋起重器设计一螺旋起重器（千斤顶）简介 螺旋起重器是一种简单的起重装置，用手推动手柄即可升起重物。它一般由底座。螺杆。螺母。托杯。手柄和扳手等零件组成。二螺旋起重器的结构与功能 如图1-1所示，螺旋起重器是用人力推动手柄6使螺杆3旋转上升举起重物的简单机械。螺母4用紧定螺钉5固定于底座2上，托杯9承受重物压力，他它与重物之间无相对转动。托杯与螺旋3有相对转动，螺杆3下端装有保安挡片1，以防止螺杆全部旋出螺母。 螺旋起重器主要零件是螺杆和螺母，为自锁性好，宜采用滑动螺旋；最常用的是梯形螺纹。为降低螺旋副磨损又保证必要的强度，螺杆常用碳钢制造，如Q275.35.45.50等，对于重要传动也可用合金钢，如40Cr。65Mn.18CrMnTi等，螺母材料则常用铸造青铜，如ZcuSn10Pb1.ZcuAl10Fe3等，载荷不大时也可采用铸铁。三。设计题目设计起重量F=25KN,最大起重高度H=160mm的螺旋起重器（千斤顶）。四。选择螺母。螺杆材料 螺杆采用45钢调质，由参考文献（1）查表7-2查得抗拉强度b=600Mpa，屈服强度s=355Mpa。由于速度较低，螺母材料用铝青铜ZCuAll0Fe3。五。设计计算 计算及其说明结果1.耐磨性计算按耐磨性性条件设计螺纹中径d2，对于梯形螺纹， d20.8F/ 螺杆选用45钢，螺母用铝青铜ZCuAll0Fe3，由参考文献1表 17-7 查得p=1825MPa，从表17-7注释中可以查得，人力驱动可提高约20%，则p=21.6 30MPa，取p=25MPa。由参考文献1查得，对于整体式螺母系数 =1.21.5，取 =2则代入数据，可得 p=20Mpa =2d2=25.5mm计算及其说明结果式中：F螺杆所受轴向载荷， N; d2螺纹中径，mm； p螺旋副材料的许用压力，MPa。 查参考文献1表 9-2和表9-3 取公称直径d =28mm, 螺距P=5 mm, 中径d2=25.5 mm, 小径d3（d1）=22.5 mm,内螺纹大径D4=106mm。2. 螺杆强度校核螺杆危险截面的强度条件为：e=式中：F螺杆所受轴向载荷，F =25 000 N； d3（d1）螺纹小径，mm d3（d1）=22.5 mm；T1螺纹副摩擦力矩e 螺杆材料的许用应力， Mpa查参考文献1表 17-2 .得钢对青铜的当量摩擦因数 f=0.080.10, 取f = 0.09， 螺纹副当量摩擦角 = arctanf = arctan0.09 = 5.1428 。把已知的值代入T1的计算公式中，则得T1=e=由参考文献2表 5-13 可以查得螺杆材料的许用应力= , =355 Mpa, =71118 Mpa，取 =95 Mpa。显然，e ，螺杆满足强度条件。d=28mmp=5mmd2=25.5mmd1=22.5mmD4=106mm计算及其说明结果3.螺母螺纹牙的强度校核螺母螺纹牙剪切强度为：(公式) 式中： F螺杆所受轴向载荷，N, F =25 000 N； d=28; b螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b=0.65P=0.655mm=3.25 mm 代入数值计算得 查参考文献2表 5-13 螺母材料的 t =3040 Mpa,显然， t t 。 满足剪切度条件。螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为： b=式中：l弯曲力臂，l=其他参数同上。 代入数值计算得b=查参考文献21表 5-13 得螺母材料的许用弯曲应力 b= 4060 Mpa.取 b=50 Mpa.4.自锁条件校核因 =3.57 ， p =4.74 ，因此 满足自锁条件。5.螺杆的稳定性校核螺杆的柔度值=式中：l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l= l退刀槽指螺杆与手柄座相接触处的尺寸，查手册知l退刀槽 = 9 mmH螺母= =1.9*25.5mm=48.45mm假设手柄直径为ds=16.4 mm,由结构尺寸经验公式 h1=(1.82)ds =29.5232mm,取h1=32 mm，则 l = 160+25+32+10=227 mm 长度系数，对千斤顶，可看作一端固定、一端自由，取 d1螺纹小径，mm, d1=22. 5 mm；代入以上数值得s=ul/p p=d1/4因此,满足稳定性要求。 6.螺母外径及凸缘设计螺纹外径 D1.5d=1.528 mm=42 mm。 螺纹凸缘外径D11.4 D2 mm=67mm,取D1=67 mm。 螺纹凸缘厚a=(0.20.3)H=(0.20.3)48.4 mm =9.6814.52mm，取 a=10 mm 。7. 手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间相对转动的阻力矩和托杯支撑面间的摩擦力矩。设p1为加在手柄上的力，取p1=230N，L为手柄长度，则 P1L= T1 + T2 式中：T1 螺旋副螺纹牙间的摩擦力矩，Nmm，T1= ； T2螺杆与托杯底面间的摩擦力矩，Nmm T2= D2=(1.61.8) d = (1.61.8)28mm=47.6mm,取D2=50mm;D3=(0.60.8) d = (0.60.8)28mm=10.0822.4mm,取D3=20mm;h1=38mm=59.5Fc=145计算及其说明结果F螺杆所受轴向载荷，N L手柄的长度，mm。 托杯选铸铁，手柄选Q215，摩擦因数f0.08，代入计算得T2=L=d手柄查教材可得： = ，查参考文献1表10.1，对于45钢， = 205 Mpa则 =102.5136.7 MPa,取 =110 MPa。代入数值计算得d手柄 取手柄直径 d=28 mm 。8.底座设计螺杆下落到地面，再留2030 mm的空间，底座铸造起模斜度1:10，厚度为10 mm。 D5有结构设计确定，D5=103 mm。 D4=1.4 D5=1.4 103 = 144.2 mm，取D4 = 144 mm。结构确定后校核地面的挤压应力：底面材料选择铸铁HT100，由参考文献1表 7-6 可知，当铸件壁厚=3050 mm时， =80 MPa, =(0.40.5)80Mpa=(3240)Mpa.显然， ，满足设计要求。六。设计总结 通过这次机械课程设计，我知道了螺旋起重器（千斤顶）的构成与工作原理。学到了许多关于机械方面的知识，使我以后的学习方便与轻松，提