哈工大机械设计大作业螺旋传动设计千斤顶

1、word文档整理分享诡络嚼If矣求衣孝Har bi n I nst i t ut e of Technol ogy机械设计大作业说明书大作业名称：机械设计大作业设计题目：螺旋传动设计班 级：设计者：学 号：指导教师：设计时间：2014 10 03哈尔滨工业大学目录1设计题目32螺母、螺杆选材33耐磨性计算34螺杆强度校核35螺纹牙强度校核46螺纹副自锁条件校核7螺杆稳定性校核58螺母外径及凸缘设计69手柄设计610底座设计711各部分尺寸及参数712参考资料8参考资料word文档整理分享1、设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：3.1.2起重量Fq=40KN最大起重高度H=200mm2、螺杆、

2、螺母选材螺杆选用45钢调质。查参考文献2表10.2得二s=355MPa,d=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 采用强度高且耐磨的铝青铜ZCuAHOFed托盘和底座均采用铸铁材料。3、耐磨性计算查参考文献1表 8.11 得p=1825MPa。取p=22MPa。按耐磨性条件选择螺纹中径，起重器需要螺纹有较高的承载能力，螺纹根部 强度较高，所以选用梯形螺纹。查参考文献1得-1.2 2.5，取匸=2由梯形螺纹耐磨性条件公式:d2O.8 F2p式中 d2螺纹中径，mm;F螺旋的轴向载荷，N;p材料的许用压强，MPa;引入系数，=H/d2；H螺母旋合高度，mm

3、;代入数值后有d2 -O.8 40000 = 24.12mm。查参考文献2表11.4，取公称V 2*22直径d=32mm螺距p=6mm中径d2=29mm小径d4=25mm内螺纹大径 D4=33mm 内螺纹小径D仁26mm则螺母高度 H= * d2 =2*29=58mm 螺纹圈数 z=H/P=9.7，=2=30。4、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T的作用，这里的扭转力矩是螺 纹副的摩擦转矩T。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为：4F二 d42)2 3(16T二 d：)士式中d4螺杆螺纹的小径（mm）；门一一螺杆材料的许用应力（MPa）;F螺杆所受的轴向载荷（N）;螺

4、杆所受转矩（N mm）.d 2T=Ftan（）：。螺纹升角（）查参考文献1表8.13得钢对青铜的当量摩擦因数f=0.080.10,取f =0.09贝U二arctan f =5.143nP1X6=arctan =arctan =3.7679 兀d2兀汇29将已知数据带入公式得T=40000tan(3.7679 +5.143 )30/2=94074N mm二(4 40000)2 .16 94.074)2 =97.27MPa八兀疋 0.025兀 x 0.0253查参考文献1表8.12得螺杆的许用应力匚= 匚，而二s=355MPa则35二=71118MPa取匚=100MPa97.27MPa=。即匚 匚

5、,螺杆满足强度条件。5、螺母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。查参考文献1表8.12得螺母材料的许用切应力叮=30 40MPa ,取可=35MPa许用弯曲应力c b=4060MPa,取c b=50MPa螺母螺纹牙根部剪切强度条件为:FzD4b汀式中F 轴向载荷（N）;D 4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=3.9mm参考资料代入数据计算:= 9.89MPa40000T =10 :：:： 33 3.9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

6、:3FIzD4b2l=2mm2式中I弯曲力臂,其它参数同上。代入数据计算：3 40000 2= 15.22 MPa (T b即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。6、螺纹副自锁条件校核由螺纹副自锁条件其中 ?=arctan f，螺纹升角，-=arctan =arctan =3.768 叱2兀沃29f，当量摩擦因数，取f，=0.09。二一一当量摩擦角（）带入数据计算得，=arctan f，=arctan0.09=5.143 ;所以I-:，满足螺纹副自锁条件。7、螺杆的稳定性校核千斤顶的最大上升高度200mm则螺杆的最大工作长度L为H螺母2式中 H螺母螺母高度(mm), H螺母=58mm;hi= (1.8

7、2) di ;l退刀槽螺杆与手柄座相接处尺寸，查手册知，I退刀槽=9mm假设手柄直径为di=30mm由尺寸经验公式hi=(1.82)d i=5460mr取hi=54mm则：L=200+29+54+9=292mm则螺杆的柔度：吟吃J长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，则取J =2；d 4螺纹小径，d4=25mm螺杆危险截面的惯性半径(mm),i =.丨=虫其中A为危险截面V A 4_ _ 2的面积(mm)。代入数据计算：4 2 292 = 93.4425二2E对于45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷Fc为：Fc =(叫)2 64血( .90)代入数据计算得:Fc =114860N那么，

8、由压杆稳定条件旦=2.872.5F故螺杆满足稳定性要求。&螺母外径及凸缘设计根据经验公式，螺母外径 D 1.5d=1.5 X32=48mm取Cb=50mm;螺母凸缘外径 D3 1.4D2=1.4 X 50=70mm;螺母 凸缘厚 b=(0.20.3)H=(0.20.3) X 58=11.617.4mm，取b=15mm9、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Ti和托杯支撑面间的摩擦力矩T2。设加在手柄上的力Fi=300N手柄长度为L,则有Fi L = T i+T2。对 于Ti和T2，有Ti=40000tan(3.768 +5.143 )30/2=94074N mmfF D -(2

9、4)3 _(D2)31223 D -(24)2 _(D2)2公式中的符号见参考书3。根据经验公式，D= (1.61.8 ) d= (1.61.8 ) 32=51.257.6mm 取 D=55mm;D= (0.60.8 ) d= (0.60.8 ) 32=19.225.6mm 取 D=24mm;托杯材料选择铸铁，手柄选择 Q235取摩擦因数f=0.12,贝U-97067NfF (D _3)3 _(D2)3 2 23 (D -3)2 _(D2)2那么手柄长度，L=T2=637.1mm取L=300mm加套筒长400mm F1设手柄所受最大弯曲应力为1.5 2tb l=112.5150MPa取匚b=1

10、25MPa则手柄直径d1应满足转化为Wz32(T1T2) .心32冒)=24.97mm;取手柄直径d1=25mm10、底座设计螺杆下落至底面，再留10mm左右的空间，底座铸造起模斜度 1:10，壁厚 、=10mm。由经验公式，S=(1.52) =1520mm取 S=20mm各符号见参考书3。D5 由结构设计确定，D5=120mm D4=1.4Ds=1.4*120=168mm结构确定后校核下底面的挤压应力：-3.68MPaF 二 4000022心22-(D： -Df)匚(1682 -1202) 44底面材料选择铸铁HT10Q查参考资料2表10.3得铸铁二b _100MPa，二p =(0.40.5

11、kb =(04 0.5)*100 = (4050)MPa。显然，二p :二p，底面强度满足设计要求。11、 各部分尺寸及参数(符号见参考资料3)Dt =(2.0 2.5)d =(2.0 2.5)汉32 = 64 80 mm 取 DT =70mmD =(1.61.8)d =(1.6 1.8) 32 = 51.2 57.6 mm 取 D=55mmD1 =(0.60.8)d = (0.6 0.8) 32 = 19.2 25.6mrp 取 D=24mmD2 =50mm D3=70mm D4=168mm D5=120mmr 二、=10mmh =(0.8 1)D = (0.8 1) 55 = 44 55

12、mm 取 h=50mmh1 =(1.8 2)d1 = 45 50mm 取 h1 =45mmh2=(0.6 0.8)D1=14.419.2mrp 取 h2=15mmd1 =25mmd3 = (0.250.3” =(0.25 0.3)24 = 6 7.2mm 取 d3=6mm;a : 6 8mm 取 a=7mmt : 6 8mm 取 t =7mmd=32mm d2=29mm d4=25mmH=58mm b=15mm P=6mm S=20mm固定托盘用的挡圈内径8mm外径32mm厚5mm螺钉M6 X20。GB/T5783 - 2000A M6 X16。螺杆底部挡圈内径8mm外径50mm厚 5mm螺钉