螺旋起重器设计说明书

浙江大学

螺旋起重器设计计算说明书

姓名：方涛涛

学号：3080104191

专业：机械工程及其自动化

螺旋起重器设计任务

设计题目：螺旋起重器

设计条件：最大起重Q=20KN

最大升距150mm

设计工作量：

绘制总装配图一张，标注主要尺寸，填写标题栏及零件明

细表。

编写设计说明书一份。

目录

1螺杆的设计与计算 (4)

1.1螺杆螺纹类型的选择 (4)

1.2选择螺杆材料 (4)

1.3确定螺杆直径 (4)

1.4自锁验算 (4)

1.5 螺杆强度计算 (5)

1.6稳定性计算 (5)

1.7 螺杆设计 (7)

2 螺母设计与计算 (9)

2.1 选取螺母材料 (9)

2.2 确定螺母高度H及螺纹工作圈数u (9)

2.2.1 螺母高度 (9)

2.2.2 螺纹工作圈数 (9)

2.2.3 螺母实际高度 (9)

2.3 校核螺纹强度 (9)

2.4 安装要求 (10)

3手柄设计 (11)

3.1手柄材料选择 (11)

3.2手柄直径的确定 (11)

4 底座设计 (11)

参考文献 (13)

起重器设计计算和说明

1螺杆的设计与计算

1.1螺杆螺纹类型的选择

选择梯形螺纹，单线GB5796—86规定。

1.2选择螺杆材料

此处选用45#。

1.3确定螺杆直径

按耐磨性条件计算螺杆中径d2。

≥2d []p πϕφQ

(mm)

根据国家规定，ψ=1.2-1.5，这里取：1.4（梯形螺纹），ϕ=0.5即

h=0.5p ；p 取18Mpa 。

故，≥2d []p πϕφQ =6

1814.34.15.03

20

1010⨯⨯⨯⨯⨯m=22.3mm

查机械设计手册，d 取27mm

则p=3，1d =23.75mm

2d =25mm

1.4自锁验算

自锁条件是

ρλ≤

其中前者为中径出升角，后者为当量摩擦角。

查表取 09.0=μ

=λarctan(np/π2d )=arctan(1*3/3.14*25)=2.2

=ρarctan0.09=5.14

故 14.52.2=<=ρλ

1.5 螺杆强度计算

受力较大的螺杆需进行强度计算，螺杆工作时承受轴向力Q ， 又承受扭矩T 的作用，使得螺杆危险截面上有正应力和剪应力。因此，螺杆强度校核时按照第四强度理论计算。即

c σ=[]σππ≤⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡2212211634

d T d Q

其中扭矩T=Qtan （ρλ+）2d =32010⨯tan

（5.14+2.2）25/2310-⨯=32N.m 查手册，45钢 s σ=335Mpa

[]σ=s σ/(3-5)=335/3Mpa=111Mpa

而 c σ=71Mpa<[]σ

1.6稳定性计算

螺杆受压不失稳的条件为

S Q Qc

≥

其中：S 为保证螺杆不失稳的最小安全系数，对于传力螺旋传动S=3.5-5。

根据材料力学，失稳时的临界载荷c Q 与螺杆的柔度i L

c μλ=的值有

关，此处L 为螺杆承受压力的一段长度，mm ；i 为螺杆危险截面的惯性半径，mm ，此处i=4

1d ，mm ；μ为螺杆的长度系数，取决于螺杆支撑情况，对于螺旋千斤可视为一端固定，一端自由，取μ=2。

1.6.1计算柔度

（1）计算螺杆危险截面的轴惯性矩I 和i I=64d 41π=64

4

14.3375.2310-⨯⨯=6.5810-⨯ i=4d 1=3310641075.23--⨯=⨯

（2）求承受压力的螺杆长度：其中后托盘底部到螺母中部的高度l

l=H+7p+1.5d=275.137150⨯+⨯+=211.5mm

（3）计算柔度

l s μλ=/i=70.5

1.6.2稳定性计算

（1） 临界载荷 E=2.06510⨯Mpa 2=μ

()22l I

E Qc μπ==74KN

（2） 稳定性校核

==20

74Q c Q 3.7>3.5 所以满足稳定性条件

1.7 螺杆设计

螺杆上端用于支撑托杯并安装手柄，因此需要大大直径。手柄孔径的大小要根据手柄直径决定p d =28mm ，≥k d p d +0.5mm 。为了便于切制螺纹，螺纹上端应该有退刀槽，其宽度取1.5t,其直径比螺杆小径小0.2-0.5mm 。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须 安装钢制挡圈，挡圈用紧钉螺钉固定在螺杆顶端。

其中，1.5t=10mm

0.25d=6.75mm

Dp=1.8d=48.6mm 取48mm 1.5d=40.5mm 取40mm H1+H=170mm+39mm=209mm

2 螺母设计与计算

2.1 选取螺母材料

此处选择青铜。

2.2 确定螺母高度H 及螺纹工作圈数u

2.2.1 螺母高度

H=2d ⨯ψ=1.4⨯25mm=35

2.2.2 螺纹工作圈数

u=H/p=35/3=11.6

u`=u+1.5=13.1 取整数 13

2.2.3 螺母实际高度

H`=u`p=13*3=39

2.3 校核螺纹强度

由于螺杆材料强度一般远大于螺母材料强度，因此，只需校核螺母螺纹的牙根强度。

螺母螺纹的根部的剪切强度计算式为：

[]τππτ≤≈=dbz

Q DbZ Q （Mpa ）