1、机械设计大作业二说明书课程名称： 机械设计设计题目： 螺旋起重器的设计院 系： 机电工程学院班 级： 设 计 者：学 号： 指导教师： 设计时间： 2012 年 9 月 16 日设计题目：第三章 螺纹传动设计表 3.1 螺旋起重器的示意图及已知数据题号 起重器 /QFkN最大起重高度 /Hm3.1.1 30 1803.1.2 40 2003.1.3 50 1500F设计要求：绘制装配图一张，画出起重器的全比结构，按照比例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。撰写设计说明书一份，主要包括起重器各部分尺寸的计算，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性的校核等。目录
2、一、设计任务书-1二、螺母、螺杆选用材料-1三、千斤顶设计和数据计算3.1 耐磨性计算-13.2 螺杆强度校核-23.3 螺纹牙强度校核-33.4 螺纹副自锁条件校核-43.5 螺杆稳定性校核-43.6 螺母外径及凸缘设-53.7 手柄设计-53.8 底座设计-6四、参考资料-7一、设计任务书螺旋起重器是一种简单的起重装置，用手推动手柄即可起升重物。它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄或扳手所组成。已知条件：题号 起重量 FQ/kN 最大起重高度 H/mm3.1.2 40 200二、螺杆、螺母选用材料本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。查参
3、考文献2表 10.2 得 ，60bMpa。35sMpa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、摩擦系数小的铝青铜 （考虑速度低）103ZCuAFe此外，托盘和底座均采用铸铁材料。三、千斤顶设计及数据计算3.1 耐磨性计算螺杆选用 45 钢，螺母选用铸造铝青铜 ，由参考文献1查表103ZCuAFe8.11 得螺母材料的 ,从表 8.11 的注释可以查得，人力驱动时pMPap2518的值可加大 20%，则p=21.630Mpa,取p=25Mpa。按耐磨性条件设计螺纹中径 ，选用梯形螺纹，则 d2 。由参考文献1查得，对于整体式螺20.8 母系数 ，取 。
4、则1.5d2 =0.8 =22.63mm0.8 40000225式中 Fq轴向载荷，N；螺纹中径，mm;2dp材料的许用压强，MPa; Hd式中，H 螺母旋合高度， mm;引入系数查参考文献3表 11.3 取公称直径 d=32mm，螺距 P=6mm,查参考文献3表 11.4 取中径 d2=29mm,小径 d3(d1)=25mm,内螺纹大径 D4=33mm。由以上数据可以推算出螺母高度 ，螺纹圈数mH58290.2z= =9.67，牙型角 。=586 03.2 螺杆强度校核螺杆的危险截面受轴向力 Fq 和扭转力矩 的作用，这里的扭转力矩是螺纹1T副的摩擦转矩 。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强
5、度条件为1T2213346()()QeFd式中 : Fq 螺杆所受的轴向载荷， N；螺杆螺纹的小径，mm；3d螺杆材料的许用应力，MPa;螺杆副摩擦力矩，Nmm， ， 为螺1T 2)tan(1dFTQ纹升角， ；216arctnarct3.792pd查找参考文献1表 8.13 得钢对青铜的当量摩擦因数 ，取0.8.1f，螺纹副当量摩擦角 。把已知的值0.9f arctnrta.95427f带入 的计算公式中，则得1T12940tan(3.765.1427)9036T Nm230().5e Mpa由参考文献1表 5.9 可以查得螺杆材料的许用应力， ，则相应的 ，取 。35s3sMpa718pa
6、10pa显然， ，螺杆满足强度条件。e3.3 螺纹牙强度校核螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：4bDZFq式中： Fq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 ，梯形螺纹b=0.65P=0.656mm=3.9mm。代入数值计算得 409.13.65MPa查参考文献1表 8.12 滑动螺旋副材料的许用剪应力 ，显然304Pa。螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为：324bQbDZlF式中： 弯曲力臂l；4239Ddm其它参数同上。代入数值计算得 234015.01(.6)b MPa查参考文献1表 8.12 得螺母材料许用弯曲应力 。显然，46bp，即满足螺
7、纹牙的强度条件。b3.4 螺纹副自锁条件校核螺纹副自锁条件为：arctn,f其中， 216arctnarct3.792pd4.509.t因为 ，所以满足螺纹副满足自锁条件。3.5 螺杆的稳定性校核千斤顶的最大上升高度 H=200mm.则螺杆的最大工作长度 退 刀 槽lHL1h20式中 : 螺母高度, mm， =Z*P=60mm H符号参见参考文献1图 3.3；1h螺杆与手柄座相接处的尺寸，查手册知， =9mm。退 刀 槽l 退 刀 槽l假设手柄直径为 d1=24mm,由尺寸经验公式 h1=(1.82)d1=43.248mm 取h1=48mm,则L=(200+30+48+9)=287mm则螺杆的
8、柔度 14dLi式中： 长度系数，对千斤顶，看做一端固定、一端自由，则可取=2；d1螺纹小径，d 1=25mm。i螺杆危险截面的惯性半径，mm, ,其中 A 为危险截41dIi面的面积，mm 2代入数据计算48791.05对于 45 钢调制，此时螺杆稳定的临界载荷 Fc 为：421()6cdEFNL89.72.540c故螺杆满足稳定性要求。3、6 螺母外径及凸缘设计根据经验公式：螺母外径 D21.5d=1.532=48mm;螺母凸缘外径 D31.4D 2=1.448=67.2mm;取 D3=67mm；螺母凸缘厚 b=(0.20.3)H=(0.20.3)60=1218mm，取 b=16mm。3、
9、7 手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间相对转动的阻力矩 T1和托杯支承面间的摩擦力矩 T2。设加在手柄上的力 F1=200N，L 为手柄长度 1，则有 F1 L1 = T1 + T2。对于 T1和 T2，有90936Nmm2 29tan()40*tan(3.7695.4)*dF21232 )()(3DfqT公式中的符号见参考书3图 3.2 和图 3.3。并且， mm,取 D=55mm;(1.68)(.68)35.7.6Ddmm，取 D1=20mm。00.219托杯选铸铁，手柄选择 Q215，摩擦因数 f=0.12,则93665N.mm212332 )()4(3DfFT那么手柄长度 ，取
10、=300mm,加套筒长1290365923TLmF1L700mm。设手柄所受最大弯曲应力为 ，查参考文献2表 10.1, ，查参MPas25考文献3,得 ，则经计算可知 =102.5136.7MPa,取25.1sbb=120MPa。b则手柄直径 d1 应满足， bzTWT31221)(取手柄直径 d1=25mm。3.8 底座设计螺杆下落到底面，再留 2030mm 的空间，底座铸造起模斜度 1:10，壁厚。D 5 由结构设计确定，m10D5=110mm。D4=1.4D5=1.4*113=154mm。结构确定后校核下底面的挤压应力：底面材料选择铸铁 HT100，查表得铸铁件壁厚为 1020mm 时， 。显然，MPab10 MPabp )504(1*)5.04()5.04( ，所以底座设计满足设计要求。 p四、参考资料1 宋宝玉，王黎钦. 机械设计. 北京：高等教育出版社，2010.2张峰，宋宝玉. 机械设计大作业指导书 北京：高等教育出版社，2009.3宋宝玉，吴宗泽. 机械设计课程设计指导书 . 北京：高等教育出版社，2006.
