哈工大机械设计大作业千斤顶

哈工大机械设计大作业千斤顶 Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学 机械设计作业设计计算说明书 题目：设计螺旋起重器（千斤顶） 系别： 班号： 姓名： 日期： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学 机械设计作业任务书 题 目：设计螺旋起重器 设计原始数据：题号3.1.1起重量Fq=30 kN最大起重高度H=180mm 一 选择螺杆、螺母的材料 螺杆采用45#调制钢，由 _2表10.2查得抗拉强度?b?600 MPa，?s?355 MPa。 螺母材料用铝黄铜ZCuAl10Fe3。 二 耐磨性计算 螺杆选用45# 钢，螺母选用铸造铝黄铜ZCuAl10Fe3，由 _1表 5.8 查得p=1825MPa 从表 5.8 的注释中可以查得，人力驱动时p值可以加大20%，则p=21.630MPa 取p?25 MPa。 按耐磨性条件设计螺纹中径d2，选用梯形螺纹，则 d2? ?22.5，取?2。 由 _1查得，对于整体式螺母系数?=1.2则 d2?19.6mm 式中：FQ轴向载荷，N； d2螺纹中径，mm； p许用压强，MPa； 查 _2表11.5取公称直径d?28mm，螺距P?3mm，中径d2?26.5mm，小径 d3?24.5mm，内螺纹大径D4?28.5mm。 三 螺杆强度校核 螺杆危险截面的强度条件为： ?e?(2) 式中：FQ轴向载荷，N； d3螺纹小径，mm； T1螺纹副摩擦力矩，T1?FQtan(?) np 13 2 d2 (3) 2 ?为螺纹升角，?=arctan=arctan?26.5=2.0637； ?螺杆材料的许用应力，MPa。 查 _1表5.10得钢对青铜的当量摩擦因数f?0.080.10，螺纹副当量摩擦角取?5?arctanf?arctan0.08arctan0.10?4.57395.7106，.7106 （由表5.10的注 释知，大值用于启动时，人力驱动属于间歇式，故应取用大值）。把数据代入(3)式中，得 26.5 T1?30000?tan(2.0637?5.1427?)? 50261N?mm 2 把数据代入(2)式中，得 ?e?70.4MPa 由 _1表5.9可以查得螺杆材料的许用应力 ?s 4其中?s?355 MPa，则 （4） ?88.75MPa 显然，?e?，螺杆满足强度条件。 四 螺母螺牙强度校核 螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为 ? FQZ?D4b ?（5） 式中：FQ轴向载荷，N； D4螺母螺纹大径，mm； Z螺纹旋合圈数，取Z?10； b螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b?0.65p?0.65?3 mm?1.95 mm； ?螺母材料的许用切应力。 代入数据计算得 30000 MPa?17.2MPa 10?28.5?19.5 ? 查 _1表5.9螺母材料的许用切应力?3040 MPa，显然?。 螺纹牙根部的弯曲强度条件为 ?3FQl b? ?D?b 4Zb2 ?式中：FQ轴向载荷，N； l? D4?d2l弯曲力臂， 2?28.5?26.5 2mm?1mm； D4螺母螺纹大径，mm； Z螺纹旋合圈数，取Z?10； b螺纹牙根部厚度，mm； ?b螺母材料的许用弯曲应力。 数据代入式（6）得 ?3?30000?1 b? 10?28.5?1.952 MPa?26.435MPa 查 _1表5.9螺母材料的许用切应力?b?4060 MPa。 显然?b?b，即满足螺纹牙的强度条件。 五 自锁条件校核 因螺纹升角?2.0637?，螺纹副当量摩擦角?5.1427? ? 所以满足自锁条件。 六 螺母外径及凸缘设计 6） （ 机械设计作业设计计算说明书 题目：设计螺旋起重器班号： 姓名： 日期： 机械设计作业任务书 题目：设计螺旋起重器 设计原始数据： 螺旋起重器是一种简单的起重装置，用手推动手柄即可提升重物。它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄、或扳手等零件所组成。已知数据：起重量：50kN 最大起重高度：150mm。 目 录 一、设计题目-2 二、螺母、螺杆选材-2 三、螺杆、螺母设计计算 3.1 耐磨性计算-2 3.2 螺杆强度校核-3 3.3 螺纹牙强度校核-3 3.4 螺纹副自锁条件校核-4 3.5 螺杆稳定性校核-4 四、螺母外径及凸缘设计-5 五、手柄设计-5 六、底座设计-6 七、其余各部分尺寸及参数-7 八、参考资料-8 一、 设计题目 螺旋起重器（千斤顶） 已知条件：起重量FQ=50KN（38kN），最大起重高度H=150mm(220mm)。 二、 螺杆、螺母选材 本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故选用45#钢，调质处理。查 _2表（机械设计表5.1）10.2得s=355MPa, ?s,取=110MPa; b=600MPa。查 _1表5.9(机械设计表5.9)得?35 b=600MPa。 由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3，查 _1表5.9(机械设计表5.9)得螺母材料的许用切应力?3040MPa,取?=35MPa；许用弯曲应力b=4060MPa, 取b=50MPa。 托盘和底座均采用铸铁材料。 三、 螺杆、螺母设计计算 3.1 耐磨性计算 由耐磨性条件公式： Ps?FF?p?p A?d2?h?H 对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为： d2?式中d2螺纹中径，mm; F螺旋的轴向载荷，N； H螺母旋合高度，mm; ? 引入系数，?=H/d2; p材料的许用压强，MPa; 查机械设计表5.8，得p=1825MPa，人力驱动p值可增大20%，则p=1825MPa。取p=25MPa，对于整体式螺母，?1.22.5，取?=2.0，那么 有d2?25.3mm。查 _4表H.5,试取公称直径d=36mm,螺距p=6mm,中径d2=33mm,小径d1=29mm,内螺纹大径D4=37。 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?(4F ?d12)?3(216T1?d13)? 对于梯形螺纹该式可化为 d1? 式中 d1螺杆螺纹的小径(mm)； ?螺杆材料的许用应力(MPa);F 螺杆所受的轴向载荷(N)； d2。 2 T1螺杆所受转矩(Nmm),T1?Ftan(?) ?26.90mm 代入数据，d1? 而选择d1=29mm,满足螺杆强度要求。 3.3 螺纹牙强度校核 因为螺母材料强度低于螺杆 ，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为： ?F? z?D4b 式中 F轴向载荷(N)； D4螺母螺纹大径(mm); Z螺纹旋合圈数，Z取10； b螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p。 代入数据计算 50000?11.03MPa? 10*?*37*0.65*6 即螺母满足剪切强度要求。 螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为：? ?b? 式中l弯曲力臂，l? 其它参数同上。 代入数据计算 ?b?3Fl?b z?D4b2D4?d237?30?3.5mm； 223*50000*3.5?29.7MPa0?b 210*?*37*(0.65*6) 即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。 3.4 螺纹副自锁条件校核 由螺纹副自锁条件： fn ?,?arcta Harbin Institute of Technology 机械设计大作业说明书 大作业名称：班 级：设 计 者：学 号：指导教师：设计时间： 哈尔滨工业大学 目录 一、设计任务书1 二、各部分尺寸计算及校核 1、选择螺杆、螺母的材料2 2、耐磨性计算2 3、螺杆各部分尺寸计算2 4、螺杆强度校核2 5、螺母螺纹牙强度计算3 6、螺纹副自锁条件校核4 7、手柄设计4 8、螺杆的稳定性校核5 9、螺 母外经及凸缘设 计6 10、底座设计6 11、其他零件相关尺寸7 三、 _8 一、设计任务书 设计螺旋起重器，简图如下 1、螺旋起重器已知数据： 起重量FQ=30kN， 最大起重高度Ho=180mm（题号3.1.1）。 2、设计要求： (1) 绘制装配图一张，画出起重器的全部结构，按照装配图要求标注尺寸、序号及填写明细栏、标题栏，编写技术要求。 (2) 对起重器各部分尺寸进行计算，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性进行校核。 - 1 - 二、各部分尺寸计算及校核 1、选择螺杆、螺母的材料 螺杆采用45号钢，由 _3查得抗拉强度?b?600MPa，?s?355MPa。 螺母材料用铝青铜ZCuAl10Fe3（考虑速度低）。 2、耐磨性计算 根据螺纹的耐磨性条件 ps? 螺纹，h=0.5p，因此得 HFP?p?，引进系数?以消去H，并且对于梯形d2?d2hH F30?103 d2?0.8?0.8?23.4mm ?p1.6?22 式中d2螺杆螺纹中径，mm； F螺杆所受轴向力，即起重量，kN； ?根据螺母结构选定，对于整体式螺母取?=1.22.5，此处取?=1.6； ?p?滑动螺旋副材料的许用压强，根据 _2中表8.11，当螺杆和螺母副材料分别是钢和青铜且低速滑动时，许用压强?p?=1825，此处取?p?=22 。 3、螺杆各部分尺寸计算 按照耐磨性计算求出d2=23.4mm，根据 _