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：

F

螺旋起重器的示意图及已知数据

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σb =600MPa ，屈服点σs =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。

二，耐磨性设计

根据选用的螺杆螺母材料，参考参考文献[3]表8.11，可知许用压强[p]=18~25MPa ，取[p]=20MPa 。选用梯形螺纹，根据耐磨性条件，螺纹中径d 2≥0.8√F

Q ψ[p ]

。选用整体式螺母，根据参考文献[3]P184内容，ψ=1.2~2.5，此处取ψ=2。则

d 2≥0.8√F Q ψ[p ]

=22.0mm 三，螺杆强度设计

根据第四强度理论，考虑到本设计属于起重螺旋的情况，选取梯形螺纹，可知螺杆螺纹小径d 1≥√4×1.25F

π[σ]。参考参考文献[3]表8.12，[σ]=σ

s 3~5=71~118MPa ，取[σ]=80MPa ，F=F Q ，则 d 1≥√4×1.25F Q

π[σ]=24.5mm

根据耐磨性条件及强度条件，参考GB/T 5796.2及GB/T 5796.3，选择公称直径d=32mm ，螺杆螺纹螺距P=6mm 。则螺杆螺纹中径d 2=29mm ，小径d 1=25mm ，均满足上述条件。该组螺纹其他数据为：内螺纹大径D 4=33mm ，小径D 1=26mm 。

四，螺母螺纹牙强度校核

螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：

τ=F Z πd ′b ≤[τ]

上式中，F 取F Q ；d ’取D 4=33mm ；ψ=H d 2=2，旋合高度 H=58mm ，则旋合圈数 Z =H P ≈10；螺纹牙根部厚b=0.65P=3.9mm ，则

τ=F Q Z πD 4b

=7.42MPa

根据参考文献[3]表8.11，螺母材料的许用剪切应力[τ]=30~40MPa，显然τ＜[τ]。螺母螺纹牙根部弯曲强度条件为：

σb=

3Fl

πd′Zb2

≤[σ]b

上式中，F取F Q；弯曲力臂l=D4−d2

2

=2mm；d’取D4；Z≈10；b=3.9mm，则

σb=

3F Q l

πD4Zb2

=11.42MPa

根据参考文献[3]表8.11，螺母材料的需用弯曲应力[σ]b=40~60MPa，显然σb＜[σ]b。

综合以上两点，本设计满足螺母螺纹牙强度条件

五，自锁条件校核

螺旋的自锁条件为

λ≤ρ‘

上式中，λ取螺杆螺纹升角ψ=tan−1np

πd2

=3.7679°；根据参考文献[3]表8.13，螺杆螺母螺纹副当量摩擦因数f’=0.08~0.10，则螺纹副当量摩擦角ρ,=tan−1f′=(4.5739~5.7106)°。显然

ψ＜ρ’

满足自锁条件。

六，螺杆的稳定性校核

螺杆的柔度值

λ=4μl d1

上式中，螺杆最大工作长度l=180+H

螺母

2

+h1+l

退刀槽

；其中，根据手册，l

退刀槽

=9mm；H

螺

母=ZP=60mm；假设手柄直径d

手柄

=20mm，根据经验h1=（1.8~2.0）d手柄=36~40mm，取h1=38mm，

则

l=180+H

螺母

2

+h1+l

退刀槽

=257mm