哈工大机械设计大作业螺旋起重器
哈尔滨工业大学---螺旋起重器(千斤顶)课程设计说明书
拟定所选材料为 Q235, 查机械设计手机得: max [ ]b 225MPa ;所 以手柄的具体参数如下：材料 Q235 直径 d=25mm 。 10.底座设计 上表面校核 下表面校核
b1
F 4*40 KN 40.3MPa A1 *(632 522 )mm2 F 4*40 KN 2.7 MPa A2 *(1832 1202 )mm2
1*6 ) 3.53 *31
' arctan(0.09) 5.14
所以
' ,满足自锁性条件。
7.螺杆稳定性校核 千斤顶上升的最大限度高度为 H=200mm； L=200+H/2+50+h 退刀槽 =200+56/2+47+5=280mm
4 L d1
式中 螺杆的柔度； 螺杆长度系数； L 螺杆螺纹的中径，mm; 查机械设计表 5.11 得： =2.0
; 所以螺纹牙强度
满足要求。 6.螺纹自锁性校核 根据: ' , 式中:
' arctan( f ' )
为螺纹升角,度; ' 螺纹导程,mm; d2
当量摩擦角,度; n 螺纹线数; p 螺纹中径,mm; f ' 当量摩擦系数,
查机械设计表 5.10 得了 0.09;
arctan(
长度
L=450mm
b2
选 定 底 座 材 料 为 HT200 ； GB/T9439-1988
查 机 械 设 计 课 程 设 计 表 P104
得 b =195Mpa；
所以上下两表面均满足挤压要求。 显然底座稳定性无需校核。 11.参考文献 1 陈铁鸣主编.机械设计.第 3 版.哈尔滨：哈尔滨工 业大学出版社，2003 2 王连明，宋宝玉主编.机械设计课程设计.修订版. 哈尔滨：哈 尔滨工业大学出版社，2003 3 成大先主编.机械设计手册.第一版.化学工业出版社，2000
哈工大机械设计大作业螺旋传动设计千斤顶.
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y机械设计大作业说明书大作业名称：螺旋传动设计设计题目：设计螺旋起重器（千斤顶）班级：1215102设计者：张紫薇学号：1121510208指导教师：张锋设计时间：2014年10月6日哈尔滨工业大学目录一、设计任务书 (1)二、各部分尺寸计算及校核1、选择螺杆、螺母的材料 (2)2、耐磨性计算 (2)3、螺杆各部分尺寸计算 (2)4、螺杆强度校核 (2)5、螺母螺纹牙强度计算 (3)6、螺纹副自锁条件校核 (4)7、手柄设计…………………………………………………………………………………………… (4)8、螺杆的稳定性校核 (5)9、螺母外经及凸缘设10、底座设计………………………………………………………………………………………………611、其他零件相关尺寸 (7)三、参考文献 (8)一、设计任务书设计螺旋起重器，简图如下1、螺旋起重器已知数据：起重量F Q=30kN，最大起重高度H o=180mm（题号3.1.1）。
2、设计要求：(1) 绘制装配图一张，画出起重器的全部结构，按照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。
(2) 对起重器各部分尺寸进行计算，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性进行校核。
二、各部分尺寸计算及校核1、选择螺杆、螺母的材料螺杆采用45号钢，由参考文献[3]查得抗拉强度MPa 600b =σ，MPa 355s =σ。
螺母材料用铝青铜ZCuAl10Fe3（考虑速度低）。
2、耐磨性计算根据螺纹的耐磨性条件 []p hHd FPp s ≤=2π，引进系数2d H =ψ以消去H ，并且对于梯形螺纹，h =0.5p ，因此得[]mm 4.23226.110308.08.032=⨯⨯=≥p F d ψ式中2d ——螺杆螺纹中径，mm ；F ——螺杆所受轴向力，即起重量，kN ；ψ——根据螺母结构选定，对于整体式螺母取ψ=1.2~2.5，此处取ψ=1.6；[]p ——滑动螺旋副材料的许用压强，根据参考文献[2]中表8.11，当螺杆和螺母副材料分别是钢和青铜且低速滑动时，许用压强[]p =18~25，此处取[]p =22 。
(机械制造行业)哈工大机械设计大作业——螺旋起重器
（机械制造行业）哈工大机械设计大作业——螺旋起重器哈工大机械设计大作业——螺旋起重器一、概述本次大作业的主题是设计一款螺旋起重器，旨在为机械制造行业提供一种高效、稳定、实用的起重设备。
螺旋起重器是一种通过旋转螺旋轴来提升或降低重物的机械设备，具有结构简单、操作方便、承载能力强等优点。
二、设计要求1.提升能力：最大提升重量为2吨，且在提升过程中不得出现明显的晃动或倾斜现象。
2.旋转速度：旋转速度应可调节，以便根据实际需要调整提升速度。
3.稳定性：设备应具备较高的稳定性，以保证在提升重物时不会发生明显的晃动或倾斜。
4.结构紧凑：设备结构应尽量紧凑，以减少占地面积和重量。
5.操作简便：设备应易于操作，控制精度高，以便实现高效准确的提升。
三、设计方案1.总体结构：螺旋起重器主要由旋转轴、螺旋杆、支撑架、电机和控制系统组成。
旋转轴通过轴承与支撑架连接，支撑架起到稳定和支撑整个设备的作用。
螺旋杆与旋转轴连接，通过旋转轴的旋转实现重物的升降。
电机和控制系统负责驱动旋转轴和调节旋转速度。
2.旋转轴设计：旋转轴是螺旋起重器的核心部件，它需要承受重物的重量和旋转时的扭矩。
因此，我们选择高强度钢材作为旋转轴的材料，并对其进行优化设计以提高其强度和刚度。
此外，我们在旋转轴上设置了一些加强肋和凸起，以提高其抗扭强度。
3.螺旋杆设计：螺旋杆是直接与重物接触的部件，其设计对设备的稳定性和提升能力有重要影响。
我们选择优质钢材作为螺旋杆的材料，并对其进行抛光和强化处理以提高其耐磨性和抗拉强度。
螺旋杆的长度和直径根据实际需要进行了优化设计，使其既能保证设备的稳定性，又能满足最大提升重量的要求。
4.支撑架设计：支撑架是整个设备的支撑结构，其稳定性直接关系到设备的性能。
我们采用高强度钢材制作支撑架，并对其进行优化设计以提高其抗弯强度和抗扭强度。
此外，我们还设置了多个支撑腿以增加设备的稳定性。
5.电机和控制系统设计：电机和控制系统是整个设备的驱动和控制中心。
哈工大机械设计大作业千斤顶
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y机械设计大作业说明书大作业名称：螺纹传动设计设计题目：千斤顶班级：1202201设计者：设计时间：2014.10.20哈尔滨工业大学目录1任务书-----------------------------------------------------------------------------------------------------------1 2螺母、螺杆选材----------------------------------------------------------------------------------------------2 3耐磨性计算-----------------------------------------------------------------------------------------------------2 4螺杆强度校核-------------------------------------------------------------------------------------------------2 5螺纹牙强度校核----------------------------------------------------------------------------------------------3 6螺纹副自锁条件校核---------------------------------------------------------------------------------------4 7螺杆稳定性校核----------------------------------------------------------------------------------------------4 8螺母外径及凸缘设计---------------------------------------------------------------------------------------5 9手柄设计--------------------------------------------------------------------------------------------------------5 10底座设计-------------------------------------------------------------------------------------------------------6 11其余各部分尺寸及参数-----------------------------------------------------------------------------------6 12参考资料-------------------------------------------------------------------------------------------------------71、任务书2、螺杆、螺母选材本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。
哈工大机械设计大作业螺旋传动设计(千斤顶)(DOC)
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y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：宋宝玉设计时间：2014·10·03哈尔滨工业大学目录1设计题目-------------------------------------------------------------------------------------------------------3 2螺母、螺杆选材----------------------------------------------------------------------------------------------3 3耐磨性计算-----------------------------------------------------------------------------------------------------3 4螺杆强度校核-------------------------------------------------------------------------------------------------3 5螺纹牙强度校核----------------------------------------------------------------------------------------------4 6螺纹副自锁条件校核---------------------------------------------------------------------------------------5 7螺杆稳定性校核----------------------------------------------------------------------------------------------5 8螺母外径及凸缘设计---------------------------------------------------------------------------------------6 9手柄设计--------------------------------------------------------------------------------------------------------6 10底座设计-------------------------------------------------------------------------------------------------------7 11各部分尺寸及参数-----------------------------------------------------------------------------------712参考资料-------------------------------------------------------------------------------------------------------81、设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：3.1.2起重量Q F =40KN ，最大起重高度H=200mm 。
机械设计大作业螺旋起重器说明书
2.2 螺母设计............................................................................................................................6 2.2.1 螺母的高度............................................................................................................6 2.2.2 螺纹牙强度计算....................................................................................................6 2.2.3 螺母的结构尺寸....................................................................................................7 2.2.4 螺母悬置部分强度和螺母凸缘强度校核............................................................7
机械设计大作业二设计螺旋起重器(千斤顶)
机械设计大作业二-设计螺旋起重器（千斤顶）机械设计大作业报告二：设计螺旋起重器（千斤顶）一、设计题目：螺旋起重器（千斤顶）的设计二、设计背景与目的在工程领域，起重器是必不可少的设备之一，用于进行物体的提升、降落和搬运。
螺旋起重器作为一种常见的起重器，具有结构简单、操作方便、稳定性好等优点。
本次设计的目的是设计一款结构合理、性能稳定的螺旋起重器（千斤顶），以满足实际工程应用的需求。
三、设计要求与参数1.设计要求（1）最大起重量：1000kg（2）最大起重高度：100mm（3）螺旋直径：16mm（4）螺旋长度：根据实际需要确定（5）设备应具有足够的强度和稳定性，能够承受较大的载荷和冲击。
2.设计参数（1）材料选择：优质碳素结构钢（如Q235）（2）驱动方式：手动操作（3）传动方式：螺旋传动（4）结构形式：采用紧凑型设计，便于携带和使用。
四、设计步骤与方案1.确定总体方案根据设计要求和参数，确定螺旋起重器的总体方案。
主要包括传动方式、结构形式、操作方式等。
考虑到手动操作的特点，设计时应注重设备的便携性和易用性。
2.结构设计根据总体方案，进行结构设计。
主要包括螺旋部分的长度、直径和材质选择，以及支撑部分的材料和结构形式等。
在设计过程中，应考虑到设备的强度、刚度和稳定性要求。
3.传动系统设计根据总体方案和结构设计，进行传动系统的设计。
主要包括传动轴的直径、长度和材质选择，以及齿轮或蜗轮蜗杆等传动元件的选择和设计。
在设计过程中，应考虑到传动效率、平稳性和使用寿命等因素。
4.操作系统设计根据总体方案和结构设计，进行操作系统的设计。
主要包括操作手柄的形状、长度和材质选择，以及操作机构的运动方式和结构设计等。
在设计过程中，应考虑到操作简便、省力和安全等因素。
5.校核与分析对所设计的螺旋起重器进行校核与分析，主要包括强度校核、刚度校核和稳定性分析等。
确保设备能够满足实际工程应用的要求，具有较高的安全性和可靠性。
6.图纸绘制与说明根据所设计的螺旋起重器，绘制相关图纸，包括总装图、部件图和零件图等。
机械设计大作业二汇总
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程设计说明书（论文）课程名称：机械设计设计题目：螺旋起重器（千斤顶）院系：能源学院班级：1302201设计者：吴有训学号：1130220129指导教师：张锋设计时间：2015年10月17日哈尔滨工业大学目录设计任务书 (1)一．设计题目 (3)二．材料选取 (3)三．耐磨性计算 (3)四．螺杆强度校核 (4)五．螺母螺纹牙的强度校核 (4)六．自锁条件校核 (5)七．螺杆的稳定性校核 (6)八．螺母外径及凸缘设计 (6)九．手柄设计 (7)十．底座设计 (8)十一．部分参数 (8)十二．参考文献 (9)哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名：院（系）：专业：班号：任务起至日期：年月日至年月日课程设计题目：已知技术参数和设计要求：工作量：工作计划安排：同组设计者及分工：指导教师签字___________________年月日教研室主任意见：教研室主任签字___________________年月日*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
一．设计题目设计起重量F Q =50KN ，最大起重高度H=150mm 的螺旋起重器（千斤顶）。
二．材料选取考虑梯形螺纹有标准化（参见GB/T 13576.3-1992），易于加工生产，且具有较好的自锁性能，故本千斤顶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。
查参考文献[2]表10.2得抗拉强度s σ=355MPa, b σ=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、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl 10Fe 3。
托盘和底座性能要求不高，均采用可铸性能较好的铸铁材料。
三．耐磨性计算螺杆采用45#钢，螺母选用铸造铝青铜ZCuAl 10Fe 3，查参考文献[1]表5.8得MPa p 25~18][=，从表5.8的注释中可以查得，人力驱动时[p]值可增大20%，则MPa p 30~6.21][=。
机械设计课程设计--螺杆起重器
机械设计课程设计课程名称：机械设计设计题目：设计螺杆起重器院系：机电工程学院班级：A09机械（2）班姓名：学号：指导教师：浙江海洋学院课程设计题目：设计螺旋起重器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、扳手等零件组成。
已知技术参数和设计要求：1. 梯形螺纹标准 GB/T5796.1～GB/T5796.4—19862. 锯齿螺纹标准 GB/T13576.1～GB/T13576.4—19923. 六角螺栓标准 GB/T5780—20004. 紧钉螺钉标准 GB/T71—1985工作量：1.设计计算说明书一份，主要保罗起重器各部分尺寸的计算，强度、自锁性、稳定性校核等。
2.形装配图一张，画出起重器的全部结构，标注出必要尺寸与零件编号，填写标题栏与明细表。
目录一、螺旋起重器的结构和功能 (3)二、螺杆和螺母材料 (3)三、滑动螺旋起重器的设计计算 (3)3.1 耐磨性计算 (3)3.2 自锁性校核计算 (4)3.3 螺杆强度校核计算 (5)3.4 螺母螺纹牙的强度校核计算 (6)3.5 稳定性校核计算 (6)3.6 螺母外径与凸缘的强度校核计算 (7)3.7 手柄设计 (8)3.8 底座设计 (9)四、设计图纸 (11)五、附表 (12)一、螺旋起重器的结构和功能螺旋起重器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结构示意图。
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，达到起升重物的目的。
这种螺旋起重器结构简单，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30％～40％），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。
设计螺旋起重器(千斤顶)
哈尔滨工业大学机械设计作业设计说明书题目：设计螺旋起重器（千斤顶）姓名：柳成林系别：机电工程学院班号：0608109学号：1060810928日期：2009年10月5日哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目:设计螺旋起重器(千斤顶)设计原始数据：起重量Q=50kN, 最大起重高度H=150mm,用力F在250N与500N之间.说明螺旋起重器的结构见图,螺杆7和螺母6是它的主要零件。
螺母6用紧定螺钉5固定在底座8上。
转动手柄4时，螺杆即转动并上下运动。
托杯1直接顶住重物，不随螺杆转动。
安全板3防止托杯脱落，安全板9防止螺杆由螺母中全部脱出。
对这一装置主要的要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。
工作量1.设计计算说明书一份，主要包括起重器各部分尺寸的计算，强度，自锁性，稳定性校核等。
2.装配图一张，画出起重器的全部结构，标注出必要的尺寸与零件编号，填写标题栏与明细表。
目录一、强度校核- 3 -1.耐磨性计算-3-2.螺杆强度校核-3-3.螺纹牙的强度校核-4-4.自锁条件校核-5-5.螺杆的稳定性校核-5-6.螺母外径及凸缘设计-6-7.手柄设计-6-8.底座设计-7-二、主要部件尺寸- 8 -三、设计总结- 8 -参考文献- 9 -一、强度校核1.耐磨性计算螺杆选用45号钢正火，螺母选用铸造铝青铜ZCUAl10Fe3，选用梯形螺纹，0.5h p=228.3d m m ≥==式中2d ——梯形螺纹的中径（mm ） F——起重载荷（N ）ψ——系数，整体式螺母，取2ψ=[]p ——螺旋副的许用压强（MPa ），由参考文献[1]表5.8，钢对青铜，人力驱动，取[]20p MPa =2.螺杆强度校核[]σσ=≤对于梯形螺纹122.3d m m ≥==1d ——螺杆螺纹小径（mm ）[]σ——螺杆材料的需用应力（MPa ），这里取[]1603sM P a σσ==F——螺杆所受轴向力（N ）综合1、2的计算结果，保守考虑，由参考文献[2]表11.5得到，选用第二系列127d m m =，231d m m =，34d m m =，6p mm = 又由2tan npd ψπ=式中 n ——线数，这里1n =p——螺距得到16tan 0.0616313.525ψπψ⨯==⨯=3.螺纹牙的强度校核a)螺纹牙危险截面处的剪切强度式：[]Fd bzττπ=≤'式中F——轴向载荷(N)'d——螺母螺纹大径(mm)z——螺纹旋合圈数H z p=，其中262H d m m ψ== ，则62106z ==b——螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b=0.65p=0.656=3.9mm ⨯[]τ—螺母材料的许用剪应力，由参考文献[1]查表5.9得到MPa 35][=τ5011.66035 3.910kM P aτπ==⨯⨯⨯显然满足][ττ≤ b)弯曲强度条件式：23[]b bF hd zbσσπ=≤'式中h——螺纹牙的工作高度(mm)，梯形螺纹0.50.563h p mm ==⨯= []bσ—螺母材料的许用弯曲应力，由参考文献[1]查表 5.9得到[]60b M P a σ=其它如上2350326.9073510 3.9b k M P aσπ⨯⨯==⨯⨯⨯显然满足[]b bσσ≤综上所述，螺纹牙的强度满足条件4.自锁条件校核由参考文献[1]表5.10得到当量摩擦系数，钢对青铜：0.08~0.10f =(运转时~启动时)得到4.574'5.710ρ≤≤而3.525ψ=显然满足ψρ'≤，故满足自锁条件5.螺杆的稳定性校核受压螺杆的稳定性条件式为2.5~4c F F≥式中c F ——螺杆稳定的临界载荷(N)螺杆的柔度值14l d μλ=式中 μ——螺杆长度系数，由参考文献[1]查表5.11得到2μ=l ——螺杆最大工作长度，取l 为螺母中部到另一支点间的距离11502H l h l =+++退刀槽初选手柄直径为26d m m =手柄，1(1.8~2)46.8~52h d m m ==手柄，取147h m m =、62m mH =，查参考文献[2]表11.25得7.5m m l =退刀槽，则62150477.5235.52l m m=+++=1d ——螺杆螺纹小径（mm ）此时有1442235.569.825l d μλ⨯⨯===对于淬火钢螺杆85λ<21249010.00024c d F πλ=+式中 λ——螺杆的柔度值1d ——螺杆螺纹小径（mm ）此时有2249027142.110.000269.84c F kN π==+142.1 2.8450c F F ==满足稳定性条件6.螺母外径及凸缘设计2321.5 1.534511.4 1.44871.4(0.2~0.3)(0.2~0.3)6212.4~18.6D d m m D D m mb H m m≈=⨯=≈=⨯===⨯=取15b m m =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和托杯支承面间的摩擦力矩设s F 为加在手柄上的力，取250s F N =，'L 为手柄长度。
哈尔滨工业大学 机械设计 课程 大作业 螺旋起重机的设计 千斤顶 哈工大
哈尔滨工业大学机械设计课程大作业螺旋起重机的设计（最终版）设计人：段泽军学号： 1120810810院系：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级： 1208108目录机械设计大作业任务书.................................. - 1 -一，螺杆、螺母材料的选择 .............................. - 2 -二，耐磨性设计........................................ - 2 -三，螺杆强度设计...................................... - 2 -四，螺母螺纹牙强度校核................................ - 2 -五，自锁条件校核...................................... - 3 -六，螺杆的稳定性校核.................................. - 3 -七，螺母外径及凸缘设计................................ - 4 -八，手柄设计.......................................... - 4 -九，底座设计.......................................... - 6 -十，其他配件设计...................................... - 7 -十一，参考文献........................................ - 7 -哈尔滨工业大学机械设计大作业任务书题目：螺旋起重器的设计设计原始数据：题号起重量F Q/kN最大起重高度H/mm3.1. 130180F一，螺杆、螺母材料的选择螺杆采用45钢调质，参考GB/T 699知其抗拉强度=600MPa，屈服点=355MPa；考虑到速度低并且要求耐磨，参考GB/T 1176，螺母材料选用10-3铝青铜 ZCuAl10Fe3。
机械设计大作业——千斤顶
机械设计大作业螺旋起重器设计说明书一、 设计题目（3.1.3）螺旋起重器（千斤顶）已知条件：起重量F Q =50KN ，最大起重高度H=150mm 。
二、 螺杆、螺母选材本千斤顶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。
查参考文献[2]表10.2得σs=355MPa,5~3][s σσ=,取[σ]=110MPa; σb =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、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3(考虑速度低)，查表得螺母材料的许用切应力M P a 40~30][=τ,取][τ=35MPa ；许用弯曲应力 [σb ]=40~60MPa, 取[σb ]=50MPa 。
托杯和底座均采用铸铁材料。
三、 螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算由耐磨性条件公式：][2p Hh d pF A F Ps ≤⋅⋅⋅⋅==π对于梯形螺纹，有h=0.5p,那么耐磨性条件转化为： 20.8[]Fd p ψ≥式中 2d ——螺纹中径，mm;F ——螺旋的轴向载荷，N ； H ——螺母旋合高度，mm;ψ ——引入系数，ψ=H/2d ;[p]——材料的许用压强，MPa;查机械设计表 5.8，得[p]=18~25MPa ，取[p]=20MPa ，对于整体式螺母，5.2~2.1=ψ，取ψ=2.0，那么有mm MPaKN d 3.2820*0.2508.02=≥。
查参考文献[4]表H.5,试取公称直径d=36mm,螺距p=6mm,中径d 2=33mm,小径d 1=29mm,内螺纹大径D 4=37mm 。
那么螺母高度mm d H 6633*0.22==⋅=ψ，螺纹圈数11666===pH z ，按要求取10，α=2β=30°。
3.2 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 1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T 1。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
哈尔滨工业大学
机械设计大作业设计说明书
题目：螺旋起重器的设计
专业：
学号：
姓名：
日期：
题目:设计起重质量F Q =30kN ，最大起重高度为180mm 的千斤顶.
解:
1. 选择螺杆、螺母材料
螺杆由45#钢调质，由参考文献查得抗拉强度为600,355b s MPa MPa σσ==。
螺母材料用铝青铜ZCuAl 11Fe 3制作。
2. 耐磨性计算
螺杆选用45钢，螺母选用铸造铝青铜ZCuAl 11Fe 3，由参考文献查得
[p ]=10~25MPa,查得人力驱动时[p ]值可加大20%，则[p ]=21.6~30MPa ，不妨取
[p ]=25MPa.按照耐磨性条件设计螺纹中径d 2（文中出现的尺寸见附图）,选用梯
形螺纹则2d ≥ 1.2~2.5ψ=，
取2ψ=。
则有
219.6d mm ≥== 式中：F Q ——轴向载荷，单位N ；
d 2 ——螺纹中径，单位mm ；
[p ]——许用压强，单位MPa 。
H
d
ψ=
查阅参考文献,取公称直径d =28 mm ，螺距P =3 mm ，中径d 2=26.5 mm ，小径d 3=24.5 mm ，内螺纹大径D 4=28.5 mm 。
3螺杆强度校核
螺杆危险截面的强度条件为：
[]e σσ=≤ 式中：F Q ——轴向载荷，单位N ；
d 3 ——螺纹小径，单位mm ；
T 1——螺纹副摩擦力矩，21tan(')
,2Q d T F ψρψ=+为螺旋升角，213arctan
arctan 2.063726.5np d ψππ⨯===⨯；
[]σ——螺杆材料的许用应力，单位MPa 。
查参考文献得钢对青铜的当量摩擦系数'0.08~0.10f =，取'0.09f =，螺纹副当量摩擦角'arctan 'arctan 0.09 5.1427f ρ===。
把已知的值带入T 1的计算公式中，则得
130000tan(2.0637 5.1427)28.50.554054T N mm =⨯︒+︒⨯⨯=⋅
70.4e MPa σ== 查参考文献[1]表5.9可以查得螺杆材料的许用应力[]3~5s
σσ=,
355s MPa σ=,[]71~118MPa σ=,取[]95MPa σ=。
显然，[]e σσ<，螺杆满足强度条件。
3. 螺母螺纹牙的强度校核
螺母螺纹牙根部剪切强度条件为
4[]Q
F Z D b ττπ=≤
式中：F Q ——轴向载荷，单位N ；
D 4——螺母螺纹大径，单位mm ；
Z ——螺纹旋合圈数，Z 取10；
b ——螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b = 0.65 P =0.65×3mm=1.95mm 。
代入数值计算得
3000017.21028.5 1.95
MPa MPa τπ==⨯⨯⨯ 查参考文献[1]表5.9螺母材料的许用剪应力[]30~40MPa τ=，显然[]ττ<。
螺纹牙根部的弯曲强度条件为
243[]Q b b F l Z D b σσπ=
≤ 式中：l ——弯曲力臂，4228.526.5122
D d l mm mm --=
==。
其它参数同上。
代入数值计算得 2
330000126.4351028.5 1.95b MPa MPa σπ⨯⨯==⨯⨯ 查参考文献[1]表5.9螺母材料的许用弯曲应力[]40~60b MPa σ=。
显然，[]b b σσ<，即满足螺纹牙的强度条件。
5. 自锁条件校核
因 2.0637,' 5.1427ψρ==，因此
'ψρ<
满足自锁条件。
6. 螺杆的稳定性校核
螺杆的柔度值
1
4l
l i d μμλ== 式中：l ——螺杆的最大工作长度，取螺母中部到另一端支点间的距离，则1180+2
H l h l =++螺母退刀槽。
1H h 螺母、符号参见附录图1，l 退刀槽指螺杆与手柄座相接处的尺寸，查手册知，
9l mm =退刀槽。
10330H ZP mm mm ==⨯=螺母
假设手柄直径为=20d mm 手柄，由结构尺寸经验公式
1(1.8~2)36~40h d mm ==手柄，取138h mm =，则
(18015389)242l mm mm =+++=
μ——长度系数，对千斤顶，可看作一端固定、一端自由，取2μ=。
代入以上数值得
14422427924.5l d μλ⨯⨯=
== 对于45钢调质，当90λ<时；
22
12234034024.58847110.00013410.00013794
c d F N ππλ⨯===++⨯ 88471 2.95 2.530000
c F F ==>
因此，满足稳定性要求。
7. 螺母外径及凸缘设计（参见附录图1）
螺纹外径D 2≈1.5d=1.5*28 mm=42 mm 。
螺纹凸缘外径D 3≈1.4D 2=1.4*42 mm=58.8 mm,取D 3=60mm 。
8. 手柄设计
加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的相对转动的阻力矩和托杯支撑面间的摩擦力矩。
设F 为加在手柄上的力，取F=200 N, L 为手柄长度，则FL=T 1+T 2。
有
T 1=54054N ·mm
T 2=13
fF Q [D −(2~4)]3−(D 1+2)3[D −(2~4)]2−(D 1+2)2 D =(1.6~1.8)d =(1.6~1.8)∗28 mm =44.8~50.4 mm 取D=48 mm 。
D 1=(0.6~0.8)d =(0.6~0.8)∗28 mm =16.8~22.4 mm ，取D 1=20 mm 。
托杯选铸铁，手柄选Q215，摩擦系数f=0.12，则
()[]()()[]()2123
13224~224~231+--+--=D D D D fF T Q =63741 N ·mm L=T 1
+T 2F =
54054+63741200 mm =588.975 mm ，取L=280 mm ，加套筒长500 mm 。
手柄直径3][1.0b FL d σ≥手柄，查教材可知：2
~5.1][s b σσ=，查参考文献可知MPa s 205=σ，则MPa b 7.136~5.102][=σ，取MPa b 110][=σ。
代入数值计算得：
mm mm FL d b 4.22110
1.02.613200][1.033=⨯⨯=≥σ手柄 取手柄直径d=24mm.
9．底座设计
螺杆下落到地面，再留20~30mm 空间，底座铸造起模斜度1:10，厚度为10mm. D 5由结构设计，确定D 5=104mm 。
D 4=1.4D 5=146mm 。
结构确定后校核地面的挤压应力：
MPa D D F Q
64.3)
104146(430000)(4222524b =-=-=π
π
σ 地面材料选择铸铁HT100,查表得到铸件壁厚mm 50~30=δ时，MPa b 80≥σ，有
MPa MPa b p )40~32(80)5.0~4.0()5.0~4.0(][=⨯==σσ
显然，][p p σσ<，满足设计要求。
10．其余参数确定
根据经验公式，以下参数选择的尺寸为：
D T =60mm;
h=48mm;
h 1=48mm;
h 2=15mm;
a=8mm;
t=7mm;
H=30mm;
S=16mm;
mm 81==δδ
参考文献：
[1] 王黎钦，陈铁鸣. 机械设计.4版.哈尔滨：高等教育出版社，2010.
[2] 宋宝玉. 机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社，2006.
[3] 王连明，宋宝玉. 机械设计课程设计.3版.哈尔滨：高等教育出版社，2009.。