螺旋起重器机械设计大说明书

HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY机械设计大作业机械设计大作业说明书说明书设计题目螺旋起重器院系能源科学与工程学院班级设计者学号11指导教师张峰设计时间20151018目录一、设计任务书2二、螺母、螺杆选材3三、螺杆、螺母设计计算31耐磨性计算332螺杆强度校核333螺纹牙强度校核434螺纹副自锁条件校核535螺杆稳定性校核5四、螺母外径及凸缘设计6五、手柄设计7六、底座设计7七、其余各部分尺寸及参数8八、参考资料9哈尔滨工业大学机械设计作业任务书设计题目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40KN最大起重高度200MM。一、设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件起重量FQ40KN，最大起重高度H200MM。二、螺杆、螺母选材本千斤顶设计选用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，且为小截面，故选用45钢，并进行调质处理。查参考文献2表102得S355MPA,B600MPA。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。托盘和底座均选用铸铁材料。三、螺杆、螺母设计计算31耐磨性计算螺杆选用45钢，螺母选用铸造铝青铜ZCUAL10FE3，有参考文献1表58，查得P1825MPA，从表58的注释中可以查得，人力驱动时P值可增大20，则P21630MPA，取P26MPA。按耐磨性条件设计螺纹中径D2，选用梯形螺纹，,对于整体式螺母，取20208FDP521208FDP式中螺纹中径，MM2DF螺旋的轴向载荷，N；H螺母旋合高度，MM引入系数，H/2DP材料的许用压强，MPA代入数据，那么有D20808222MM。查参考文献2表PF2640115,试取公称直径D32MM,螺距P3MM,中径D2305MM,小径D3285MM,内螺纹大径D4325。32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16342DT式中D3螺杆螺纹的小径MM；螺杆材料的许用应力MPAF螺杆所受的轴向载荷N；T1螺杆所受转矩NMM。查阅参考文献1表510得钢对青铜的当量摩擦系数F008010，取F009，螺纹副当量摩擦角ARCTANFARCTAN0095142740000TAN2051427152576441NMM2TAN1DFT查参考文献159可以查得螺杆材料的许用应力，355MPA,53S71118MPA，取90MPA。MPA90PA16952874163528403满足螺杆强度要求。33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4BDZF式中F轴向载荷N；D4螺母螺纹大径MMZ螺纹旋合圈数，Z取10；B螺纹牙根部厚度MM，对于梯形螺纹B065P。代入数据计算MPA120953104由参考文献1表812可以查得螺杆材料的许用剪切应力，,403MPA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324BBDZFL式中L弯曲力臂，；M150DL4其它参数同上。代入数据计算MPA90351321042B由参考文献1表59，可以查得螺母材料的许用弯曲应力。根据MPA604B计算结果可知，螺母螺纹牙满足强度条件。即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。B34螺纹副自锁条件校核由螺纹副自锁条件FARCTN,式中螺纹螺旋升角（），2ARCTNDP当量摩擦角；螺纹线数，N1；N螺纹螺距MM；P螺纹中径MM；2D当量摩擦系数，由参考文献1表813可知，得008010，取009；代入数据861530ARCTN439RTAF由计算可知，螺纹副满足自锁条件要求。35螺杆的稳定性校核千斤顶的最大上升高度H200MM则螺杆的最大工作长度LHH120退刀槽螺母L式中螺母高度MM，ZP103MM30MM螺母螺母H螺杆与手柄座相接处尺寸，查手册知，9MM。退刀槽L退刀槽L假设手柄直径为D126MM,由尺寸经验公式H1182D146852MM取H148MM,则L20015429272MM则螺杆的柔度14DLI式中长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，则可取2；D3螺纹小径，D3285MM。I螺杆危险截面的惯性半径MM,43DAII其中A为危险截面的面积MM2。代入数据计算4765284对于45调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷FC为401323DFC式中E螺杆材料的弹性模量；I螺杆危险截面的轴惯性矩MM4,；643DI代入数据计算120784576013440132232DFC那么，由压杆稳定条件54078C故螺杆满足稳定性要求。四、螺母外径及凸缘设计根据经验公式，螺母外径D215D153248MM螺母凸缘外径D314D21448672MM取D368螺母凸缘厚B0203H02033069MM，取B8MM。五、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。设加在手柄上的力F1300N，手柄长度为L1，则有F1L1T1T2。对于T1和T2，M7641N5214TAN2042TAN1DFT21233243DFFT根据经验公式，D（1618）32MM512576MM，取D55MMD1（0608）32MM192256MM，取D122MM托杯材料选择铸铁，手柄选择Q215，摩擦因数F012,则24231332DFFT95326452403那么手柄长度，取200MM,加套筒长400MM。673095761TL1L设手柄所受最大弯曲应力为，查参考文献2表101,，查参考MPAS205文献2,得，则1025137MPA,取110MPA。251SBBB则手柄直径D1应满足，转化为BZDTWT312215096743321DB手柄取手柄直径D126MM。六、底座设计螺杆下落至底面，再留2030MM的空间，底座铸造起模斜度110，壁厚。M8由经验公式，S1521216MM,取S15MM。D5由结构设计确定，D5125MM。D414D514110175MM结构确定后校核下底面的挤压应力400004/31415421042438MPAP底面材料选择铸铁HT100，查表得铸铁件壁厚为2520MM，MPAB130。显然，MPABP652130540540P底面强度满足设计要求。七、其余各部分尺寸及参数。，取75MM；M806432502B502DTTD，取D55MM；571816D816，取24MMM6251932816D806D11DD215D1532MM48MM；D314D21448MM672MM，取D368MM；，取45MM；M526415280D180HHH1182D146852MM取H148MM；，取19MM；96622，取8MM；D7624305305133D，取8MM；MA8A，取8MM。T6T固定托盘用的挡圈内径8MM，外径38MM，厚5MM；螺钉GB/T57832000AM816。螺杆底部挡圈内径8MM，外径38MM，厚5MM；螺钉。16M820AGB/T5783紧定螺钉GB/T711985M820。其余铸造圆角，取R4MM。底座高度为240MM螺旋起重器（千斤顶）装配图见A2图纸。八、参考资料1王黎钦，陈铁鸣机械设计5版哈尔滨哈尔滨工业大学