哈工大机械设计螺纹传动千斤顶设计说明书完整

哈尔滨工业大学

机械设计作业设计计算说明书

题目：设计螺旋起重器

院系：机电工程学院

班号：0808109

姓名：**

日期：2010-10-04

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

设计原始数据：

螺旋起重器的示意图及已知数据

题号起重量F Q/kN 最大起重高度H/mm 3.1.1 30 180

Q

F

F

1. 选择螺杆、螺母的材料

螺杆采用45#调制钢，由参考文献[2]表10.2查得抗拉强度b 600 MPa σ=，s 355 MPa σ=。 螺母材料用铝黄铜Cu25Al6Fe3Mn3Z 。 2. 耐磨性计算

螺杆选用45# 钢，螺母选用铸造铝黄铜Cu25Al6Fe3Mn3Z ，由参考文献[1]表 5.8 查得

[p]=18~25MPa

从表 5.8 的注释中可以查得，人力驱动时[]p 值可以加大20%，则

[p]=21.6~30MPa

取[]25MPa p = 。

按耐磨性条件设计螺纹中径2d ，选用梯形螺纹，则

2d ≥ (1)

由参考文献[1]查得，对于整体式螺母系数

Ψ=1.2 – 2.5 取2ψ=。 则

219.6d mm ≥==

式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ；

2d －－－－－螺纹中径，mm ；

[]p －－－－－许用压强，MPa ；

查参考文献[2]表11.5取公称直径28d =mm ，螺距3P =mm ，中径226.5d =mm ，小径324.5d =mm ，内螺纹大径428.5D =mm ，。 3. 螺杆强度校核

螺杆危险截面的强度条件为

e []σσ=≤ (2)

式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ；

3d －－－－－螺纹小径，mm ；

1T －－－－－螺纹副摩擦力矩，N mm ⋅；

[]σ－－－－－螺杆材料的许用应力，MPa 。

其中螺纹副摩擦力矩

2

1tan(')

2

Q d T F ψρ=+ (3)

式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ；

ψ－－－－－螺纹升角，213

arctan

arctan 1.793330.5

np d ψππ⨯===⨯； 'ρ－－－－－螺纹副当量摩擦角，度；

2d －－－－－螺纹中径，mm 。

查参考文献[1]表5.10得钢对青铜的当量摩擦因数'0.08~0.10f =，螺纹副当量摩擦角

'arctan 'arctan 0.08~arctan 0.10 4.5739~5.7106f ρ===，取' 5.7106ρ=（由表5.10的注释

知，大值用于启动时，人力驱动属于间歇式，故应取用大值）。把数据代入(3)式中，得

126.5

30000tan(2.0637 5.1427)502612T N mm =⨯

︒+︒=•

把数据代入(2)式中，得

70.4e MPa σ==

由参考文献[1]表5.9可以查得螺杆材料的许用应力

s

[]3~5

σσ=

（4）

其中s 355 MPa σ=，则

[]71~118 MPa σ=

取[]80 MPa σ=。

显然，e []σσ<，螺杆满足强度条件。 4. 螺母螺牙是我强度校核

螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为

4[]Q F Z D b

ττπ=

≤

（5）

式中：F －－－－－轴向载荷，N ；

4D －－－－－螺母螺纹大径，mm ；

Z －－－－－螺纹旋合圈数，取10Z =；

b －－－－－螺纹牙根部厚度，梯形螺纹0.650.65 3 mm 1.95 mm b p ==⨯=；

[]τ－－－－－螺母材料的许用切应力。

代入数据计算得

30000

17.21028.519.5MPa MPa

τπ=

=⨯⨯⨯

查参考文献[1]表5.9螺母材料的许用切应力[]30~40 MPa τ=，显然[]ττ<。 螺纹牙根部的弯曲强度条件为

b b 2

43[]Q F l

D Zb

σσπ=

≤

（6）

式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ；

l －－－－－弯曲力臂，

4228.526.5

122D d l mm mm --=

==；

4D －－－－－螺母螺纹大径，mm ；

Z －－－－－螺纹旋合圈数，取10Z =；

b －－－－－螺纹牙根部厚度，mm ；

b []σ－－－－－螺母材料的许用弯曲应力。

数据代入式（6）得

23300001

26.4351028.5 1.95b MPa MPa

σπ⨯⨯=

=⨯⨯

查参考文献[1]表5.9螺母材料的许用切应力b []40~60 MPa σ=。 显然b b []σσ<，即满足螺纹牙的强度条件。 5. 自锁条件

因螺纹升角 2.0637ψ=︒，螺纹副当量摩擦角' 5.1427ρ=︒

'ψρ<

所以满足自锁条件。

6. 螺母外径及凸缘设计 由经验公式知，

螺纹外径 1.5 1.52mm 42mm D d ≈=⨯=