课程设计螺旋举重器设计计算说明书

1、设计任务书设计课题螺旋举重器设计方案第17号方案【最大起重量：F=44KN； 最大提升高度：L=200mm 】 设计要求（1）、装配图一张（2）、设计计算说明书一份教学目的（1）、熟悉螺旋传动的工作原理，掌握螺旋传动的设计过程和方法，培养结构设计能力，初步了解机械设计的一般程序；（2）、学会综合运用所学的知识，培养独立解决工程实际问题的能力；（3）、培养查阅机械零件设计手册及有关技术资料和正确使用国家标准、规范的能力。螺旋起重器主要零件螺杆、螺母、螺钉、螺栓、托杯、底座、手柄参考资料（1）、【1】机械设计 东北大学出版社（2）、【2】机械设计习题及解题分析 东北大学出版社（3）、【3】机械零件

2、手册 高等教育出版社螺旋举重器设计计算说明书设计计算步骤及说明数据结果一、确定螺纹牙型及螺纹基本尺寸1、选择螺纹牙型：梯形螺纹依据：梯形螺纹的工艺性能好，牙根强度高，对中性好。2、螺纹基本尺寸计算：由基本数据知：F=44KN，取，查阅【1】P160表7-1：取 MPa MPa 查阅【2】P110得：d2=30.28mm查阅【3】P67的GB/5796.3-1986：取P=6mm d=34mm则：d2=D2=d-3d3=d-7D1=d-6D4=d+1二、螺杆的设计计算1、选择螺杆材料:45钢2、螺杆头部结构：见附图一3、螺杆的强度校核：螺杆既受轴向力F又受转矩T的作用，在螺杆危险剖面上存在拉应力

3、和扭转应力。根据第四强度理论计算： 查阅【2】P110：取摩擦系数f=0.08 半角其中： =4.735 =44000=99007N=80.859 MPa查阅【1】P48表2-6及P161表7-2取：MPa 则 故 安全4、螺杆稳定性校核:【图一】-受力分析图螺纹升至最高位置时，可视为直径为d3的下端固定，上端自由的压杆，为防止失稳，按下式进行校核其稳定性：查阅【1】P162得：=3.55其中： 查阅【1】P162表7-3及【2】P111-113：取 =51mm =6.75mm 5、自锁性能校核：查阅【1】P163可得：自锁条件为：由可得满足自锁条件。三、螺母的设计计算1、选择螺母材料：铸锡青

4、铜2、螺纹牙圈数计算：螺纹牙工作圈数z根据耐磨性计算查阅【1】P160得： 则z=10又考虑螺杆退刀槽的影响螺母螺纹牙的实际齿数应取 （1）、螺母结构的确定：、螺母高度H、螺母外径D按螺母悬置部分抗拉强度计算，考虑螺纹副中摩擦转矩的存在，将轴向载荷增大30%查阅【2】P112得：拉伸强度校核公式为 【图二】-螺母结构图设计公式为：其中：查阅【1】P161表7-2：取=55MPa、螺母凸缘尺寸查阅【2】P112得凸缘尺寸按以下经验公式初步确定： 取 其中、螺母拉伸强度校核 =45.541MP45.65MPa= 安全（2）、螺母强度校核：查阅【1】P161得：梯形螺纹中、螺纹牙根部弯曲强度校核式如

5、下： =23.690MPa 55MPa =、根部剪切强度校核式如下： =10.266MPa 40MPa=、凸缘支撑面的挤压强度校核： 其中 取=24.124MPa 88 MPa =、凸缘根部弯曲强度校核： =13.906MPa 55MPa=、根部剪切强度应满足： =11.462MPa 40 MPa= 安全四、托杯的设计计算1、选择托杯材料：铸铁、铸钢或Q2352、托杯结构：查阅【2】P113得托杯主要尺寸按以下经验公式计算并圆整： 取 取 取 取 取 取【图三】-托杯及螺杆端部结构图3、托杯下端面挤压强度校核：查阅【2】P113得 挤压强度校核计算式如下： =19.486MPa 88 MPa

6、=五、底座设计计算1、选择底座材料：常选用铸铁HT150，GT200,当举重量大时可选用铸钢。2、底座结构： 取 取 底座的挤压强度确定其中 查阅【1】P50表2-9得： 查阅【1】P48表2-6取： 考虑到起重器的稳定性， 取【图四】-底座结构图3、危险截面强度校核:查阅【2】P113得危险截面强度校核按压缩强度校核则危险截面强度校核计算式为 =33.977 88 MPa = 故 安全六、手柄设计计算1、选择手柄材料：碳素结构钢Q235或Q2752、手柄长度设计：【图五】-手柄结构图 由【图一】受力分析得：扳动手柄的力矩应与阻力矩平衡 即： 则 其中 取、分别为螺纹副的摩擦力矩、螺杆端面与托

7、杯之间的摩擦阻力矩。查阅【2】P110：取摩擦系数f=0.08考虑螺杆头部直径及手握长度，手柄的实际长度为： 取为减小举重器的存放空间，一般取实际手柄长度 不大于举重器的高度。当举重器较大时可以在手柄上套一长套管，以增大力臂达到省力的目的。3、手柄直径设计：由【2】P114得：手柄直径按弯曲强度计算弯曲强度计算式为 其中 取查阅【1】P48表2-6：取=21mm七、螺旋起重器的效率计算螺杆旋转一圈，输入功率，举起重物的输出功率，故 18=21.20825 设计合格八、其它设计内容1、螺母与底座的配合：通常用或。2、为防止螺母转动，应设紧定螺钉，其值常取M6M12 根据举重量大小决定。 紧定螺钉

8、结构图3、防止托杯脱落和螺杆旋出螺母，在螺杆上、下两端安装安全挡圈。 挡圈结构图4、连接螺钉、挡圈、手球等的规格尺寸按结构需要选取或设计。 螺钉、挡圈结构图 手球结构图5、为了减少摩擦、磨损及托杯工作时不转动，螺旋副及托杯与螺杆的接触面均需润滑。P=MPaP=6mm d=34mmd3=27mmd2=31mmD2=31mmD4=35mmD1=28mmf=0.08 =4.735=99007N80.859 MPaI=26074=51mm =6.75mm=4.735=3.525h=3mmz=10=11.5H=69mm=55MPa=45.65MPaD=53.151mm=71.753mm=23mm=45.541MPa=3.9mm=23.690MPa=1