螺旋起重器设计计算说明书

1、螺旋起重器设计计算说明书 专业班级 学生姓名 学 号 指导教师 目录1、数据-32、螺旋副设计-33、旋副自锁性验算和传动效率计算-54、螺强度校核-55、螺杆稳定性校核-66、螺母设计-77、托杯设计-88、手柄设计计算-89、底座设计-910、参考文献-10设计题目及要求一、设计题目：螺旋起重器二、原始数据：题号起重量F（kN）最大升距Hmax（mm）题号起重量F（kN）最大升距Hmax（mm）131309151502414010201603515011251704616012301805717013351906818014402007919015452108112051650220三、设

2、计步骤1、选择螺杆、螺母、托杯等各零件材料。2、计算螺杆、螺母的主要参数及其他尺寸。3、检验稳定性和自锁性。4、计算手柄的截面尺寸和长度。5、绘制装配图，标注有关尺寸，填写标题栏、零件明细表及技术要求。四、设计要求：1、设计计算说明书一份（2）计算说明书用计算机打印（A4纸）。（3）章节编号要规范，表格要有表号和表名，图要有图号与图名，公式 要有标号。（4）文字力求通顺，叙述简明扼要，字体端正。2、装配图一张，零件图两张。图纸规格为3号图纸，其中：计算机绘制装配图和零件图各一张，尺规零件图一张。要求栏目完整，尺寸齐全。3、设计计算说明书装订成册，装配图和零件图附在说明书后面。4、时间：一周五、

3、起重器的结构（参见封面图）1、6用紧定螺钉5固定在底座8上，转动手柄4时，螺杆7一面转动，一面上下移动，以举起或放下重物，托杯1直接顶住重物，不随螺杆转动。螺杆下端安装有挡环9，以防止螺杆全部旋出螺母。2、少螺杆与螺母、托杯与螺杆支撑面之间的摩擦与磨损，应在滑动表面之间加入润滑剂。3、螺旋应有足够自锁性，保证重物不会自行下滑。螺旋起重器设计计算说明书图2 螺旋起重器机构简图1、数据起重量：F=11KN最大升距：Hmax=205mm 人工单手操作力：P=150N（附螺旋起重器机构简图2）2.螺旋副设计2.1选用螺旋副类型与螺杆、螺母材料由于梯形螺纹的工艺性能好，牙根强度高，对中性好，故选用梯形螺

4、纹较好。螺杆采用45号钢正火，由手册查得抗拉强度 ， 屈服强度 。 .螺母材料用铝青铜ZCuAl10Fe3（考虑人工操作，速度低）2.2耐磨性计算（1）确定螺纹中径d2根据国家规定=1.22.5，取=1.4（梯形螺纹）；螺纹牙的工作高度h=0.5P；查教材表2-4-9，p取21Mpa故，d2 = =23.8mm（2）确定螺纹标准尺寸（列表注明螺旋尺寸参数，如直径d、d1、d2、螺距P等，标明螺杆代号），确定螺母高度h，螺纹工作圈数n。（附螺纹副参数图3）图3 螺纹副参数根据螺杆抗压强度初选螺纹的内径，根据第四强度理论求出威危险截面的应力,但对于中小尺寸的螺杆可以近似地认为0.36，所以上式可简

5、化为=式中A为危险截面面积，S为螺杆稳定性安全系数，对于载荷较大，要求寿命长时，取S=5，固有式中：F-工作拉力，N; d1-螺栓危险截面直径，mm;-螺栓材料的许用拉应力，MPa. 上因素综合考虑，确定螺杆直径，比较耐磨性计算和抗压强度计算的结果可知，确定直径的选定应与抗压强度计算的结果为准，按国家标准GB/5796.2-1886选定螺杆尺寸参数，螺杆外径d=28mm；螺纹内径d1=22.5mm；螺纹中径d2=25.5mm。螺母大径D4=28.5mm,小径D1=23mm，中径D2=25.5mm。螺纹线数n=1；螺距P=5mm.因为选取=1.4，所以H=d2=1.422.5=31.5mm，螺纹

6、工作圈数计算u=7.875。 现取螺母高度H=32mm，则螺纹圈数u=8，满足要求。3、螺旋副自锁性验算和传动效率计算（1） 自锁性验算：自锁条件（2） 对于传力螺旋传动来说，一般应确保自锁性要求，以避免事故，由于螺杆的材料为钢，螺母的材料为铜，故钢与青铜的摩擦系数选取f=0.09，因为梯形螺纹牙型角，所以牙侧角。螺旋升角arctan0.06=3.6当量摩擦角满足自锁要求。（3） 传动效率计算：传动效率=tg/tg(+)= =tg3.6/tg18.6=0.19=19%4.螺杆强度校核（附螺杆强度校核图4）图4 螺杆强度校核图螺杆工作时承受轴向力F和扭矩T的作用，螺杆危险截面上既有压缩应力，又有

7、切应力。因此，校核螺杆强度时应根据第四强度理论，求出危险截面的应力，应力计算为故螺杆的强度合格。5.螺纹牙强度校核（附螺纹牙强度校核图5）螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹的强度。图5 螺纹牙强度校核图 由螺纹牙危险面的剪切强度条件为 螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为 上式中，b螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹，b=0.65P，l 弯曲力臂，5.螺杆稳定性校核（附螺杆受力图6） 图6 螺杆受力图(1)螺杆上升到最高位置，受压螺杆长度l为： ， l=32/2+205+1.5*28=263mm (2)起重螺旋可视为一端固定，一端自由的压杆,取。螺杆的柔度值 28

8、2.54/25.5263=ilml且对于优质碳素钢45号钢，螺杆的临界载荷图7 螺母稳定性计算故稳定性可以。 6.螺母设计螺母材料，螺纹圈数，高度已确定,现确定螺母结构尺寸。螺母的基本参数螺母外径，取48mm螺母凸缘外径，取68mm高度，取11mm为防止螺母在底座中转动，选用1个M6的紧定螺钉，将螺母固定的底座中。6.1螺母凸缘挤压强度校核（与底座接触的支撑面） ， 许用挤压应力。代入数值得p=6.04MPap=0.8s = 284MPa 螺母凸缘挤压强度校核合格。 6.2螺母凸缘剪切强度校核剪切强度校核 代入数值有=6.6MPa3040 MPa, 所以缘剪切强度合格。7、托杯设计图8 托杯结

9、构图 7.1托杯及结构托杯是承受重物的零件,材料可用铸钢或Q235制造。7.2托杯主要尺寸托杯的主要尺寸根据经验公式确定:=0.5d=0.525=14mm;=1.828=50.4mm；=28.5-3=25.5mm；=2.528=70mm；=1.528=42mm；=10mm7.3托杯支承面挤压强度计算代入数值有P3MPap=1520MPa,强度合格。8、手柄设计计算8.1旋动手柄的力矩 图9 手柄受力图（附手柄受力图9）其中：螺纹副摩擦阻力矩，托杯支撑面阻力矩， 代入数值得T31.45Nm8.2手柄长度L 手柄长度210mm8.3手柄直径图10 底座结构图一般手柄材料用Q235，取。按弯曲强度计算，由于弯曲应力 ，因此有51.2mm所以取dp=52mm.9底座设计座由灰铸铁制造（HT150，HT200），壁厚，下底面通常放在木板上或硬地面上，其许用压强，可以确定底座的底面积：由：，可得：D1=D3+(510)mm=14+6=20mm代入数值得D286.1mm 参考文献1孙桓，陈作模.机械原理 高等教育出版社 2001