螺旋起重器设计.doc

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1、螺旋起重器设计计算说明书 院 系 机电工程学院 专业年级 机自11班 设 计 者 学 号 指导教师 201年12月 01日目录一 螺旋起重器设计任务书 3二 螺旋起重器的构造和功能 4三 螺旋起重器设计计算和说明 51.螺杆的设计与计算 52. 螺母设计与计算 63.手柄设计与计算 84. 螺杆稳定性计算 95.托杯的设计与计算 106.其它构造尺寸 107.螺钉螺栓选择设计 118. 底座设计11参考图1 12参考文献 12一 螺旋起重器设计任务书学生专业年级设计题目：设计螺旋起重器设计条件：1、最大起重量F = 20kN；2、最大升距H =220 mm。设计工作：（一） 螺旋副设计1 材

2、料及牙型选择：参考主教材，要求选择梯形牙。2 设计计算：参考主教材。（二） 壳体设计参考图1推荐的经历公式。（三） 各个螺钉选择设计参考现有构造进展选择，以大小协调并符合标准为原则。指导教师签名：二 螺旋起重器的构造和功能螺旋起重器千斤顶是一种人力起重的简单机械，主要用于起升重物。图示为采用滑动螺旋的起重器构造示意图。图中，螺杆7与螺母5组成螺旋副，螺母5与底座8固定联接，紧定螺钉6提高了联接可靠性。托杯1直接顶住重物，当转动手柄4时，螺杆7一边转动一边上下移动，使托杯1托起重物上下移动，到达起升重物的目的。这种螺旋起重器构造简单，制造容易，易于自锁，其主要缺点是摩擦阻力大，传动效率低一般为3

3、040，磨损快，寿命低，传动精度低。螺旋起重器一般垂直布置，在起重时螺杆7受压，因此都做成短而粗，起升高度不宜太大。螺母5作为起升时的支承件，常做成整体构造。螺旋起重器应有可靠的自锁性能，以保证螺杆7和重物在上升下降过程中能可靠地停留在任一位置而不自行下降。螺杆一般采用梯形牙、右旋、单线螺纹。当起重量较大时，为减小摩擦阻力，操作省力，可在托杯1的下部安放一推力轴承。三 螺旋起重器设计计算和说明计 算 及 说 明结 果1.螺杆的设计与计算1.1 螺杆螺纹类型的选择 螺纹用梯形螺纹。 1.2 选取螺杆材料 螺杆材料选45钢，性能等级4.8级。 查表5-8得 查表5-10得平安系数s=41.3 确定

4、螺杆直径1.3.1 滑动螺旋的磨损与螺纹工作面 上的压力、滑动速度、螺纹外表粗糙度以及润滑状态等因素有关，其中最主要的是螺纹工作外表上的压力，压力愈大，螺旋副间愈容易形成过度磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作外表上的压力p，使其小于材料的许用压力p。计算时，一般假设：螺杆上的轴向载荷F作用于螺纹工作承压外表A上。按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出d2后，按标准选取应公称直径d、螺距p及其它尺寸。 1.3.2参数计算： 1. 对整体式螺母=1.21.5，取=1.4梯形螺纹； 2. 查表5-12得许用压强p=1825Mpa 故取p=21Mpa 对于矩形螺纹h=0.5p 故由式5-

5、43得查机械设计手册，取d=28mm，P=5mm则 d1=d-20.5p+)=22.5mm 其中p=25，则d2=d-0.5p=25.5mm20.87mm满足要求。1.4 自锁验算 查表5-12得 钢对青铜的摩擦系数f为0.080.10此处 f 取0.09采用单线螺纹，故线数n=1螺纹梯形螺纹牙型角= 牙侧角当量摩擦角满足自锁条件1.5 螺杆强度计算对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。强度计算公式:1）2） 扭矩查表5-13得取满足要求2. 螺母设计与计算2.1 选取螺母材料选青铜2.2 确定螺母高度H及螺纹工作圈数u1求螺母高度H螺母高度H=35.7mm2螺纹工作圈数u = u

6、1.5u应圆整, u取9螺母实际高度H=up=mm=45mm2.3 螺纹牙的剪切强度和弯曲强度计算一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。螺纹牙的剪切强度和弯曲强度条件分别为：；其中对于梯形螺纹b=0.65P=3.25mm，且l=(DD2/ 2其中：查表5-13取3040Mpa, 取4060Mpa故，满足要求3.手柄设计与计算3.1 手柄材料用Q235,查表得235MPa。3.2手柄长度 板动手柄的力矩： T1 T2 =T式中：K加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为200N(150250N)，工作时间较长时为(100150N)。T1螺旋副间的摩擦阻力矩 T2托杯与轴端支承

7、面的摩擦力矩， =18.48查手册f=0.06综上：m手柄实际长度3.3计算手柄直径由手柄弯曲强度条件可得手柄直径计算式取4. 螺杆稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。对于传力螺杆，螺杆的临界载荷与柔度有关，为螺杆的长度系数，与螺杆的端部构造有关，为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，为螺杆危险截面的惯性半径。假设危险截面面积，则1计算螺杆危险截面的轴惯性矩II=2求起重物后托杯底面到螺母中部的高度h=(0.81)D=0.947.6 mm=42.84mmh1=(1.82)=1.915mm=28.5mm1计算临界载荷E=210GPa2) 稳定

8、性计算满足稳定性要求。5. 托杯的设计与计算5.1托杯的尺寸计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，其构造尺寸见下列图。为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上外表制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。因此在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了防止过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。6.其它构造尺寸 为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。退刀槽的直径应比螺杆小径d1约小0.20.5mm。退刀槽的宽度可取为1.5P。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端

9、应有倒角或制成稍小于d1的圆柱体。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈。其中：1.5P=7.5mm D=(1.61.8)d=1.728=47.6mmD1=(0.60.8)d=0.728=19.6mmD2= 1.5d=1.528=42mmD3= 1.4D2=1.442=58.8 mm; h=(0.81)D=0.947.6=42.84 mmh1=(1.82)D=1.922.5=42.75 mmb=(0.20.3)H=0.2545=11.25mm7.螺钉螺栓选择设计7.1 紧定螺钉 查机械手册，选取紧定螺钉GB/T711985 M107.2钢制挡圈及开槽沉头螺钉由(GB/T89

10、1-1986)直径D=35,厚度H=5，挡圈用开槽沉头螺钉(GB/T682000)M616固定在螺杆底端部。由(GB/T891-1986)直径D=28厚度H=4，挡圈用开槽沉头螺钉(GB/T682000)M512固定在螺杆顶端部。8. 底座设计底座材料常用铸铁HT150及HT200，铸件的壁厚不应小于812mm，为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成110的斜度。 D4=1.4 D5=173.6 厚度S=(1.52)=1.89=16.2mm选45钢=1.4p=21Mpad=28mmP=5mmd1=22.5 mmd2=25.5mm满足自锁条件满足要求u=9H=45mm=28.5m

11、m25.5mm7.64Mpa21.15Mpa满足要求选Q235T1=39.9NmT2=18.48NmmI=h=42.84 mmh1=28.5mm93.84mmE=210GPau=2D=47.6mmD1=19.6mmD2=42mmD3=58.8 mm; h=42.84 mmh1=42.75mmb=11.25mm紧定螺钉GB/T711985 M10钢制挡圈GB/T891-1986 D=35 D=28开槽沉头螺钉(GB/T68-2000M616 M512)S=16.2mm参考图1参考文献1濮良贵 纪名刚 机械设计第八版 高等教育,2021.2程志红 唐大放.机械设计课程上机与设计. :东南大学,2007. 3爱军 国平.画法几何及机械制图.:中国矿业大学,2007. z.