螺旋起重器设计说明书

l i
，
为螺杆的长度系数，与螺杆
的端部结构有关， l 为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度，可近似取
l H L (1.4 ~ 1.6)d ，i 为螺杆危险截面的惯性半径，危险截面面积 A d12 ，
2
4
则
i I d1 (I 为螺杆危险截面的轴惯性矩)
A4
当螺杆的柔度 s 40 时，可以不必进行稳定性校核。计算时应注意正确确
定。
1-7-1 计算柔度
（1）计算螺杆危险截面的轴惯性矩 I 和 i
I= =
=
i=
=
22.5 10 3 =
5.625 10 3 mm
4
（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度 l l=H/2+L+（~2）d=51/2+200+2X28=
(3) 计算柔度 查教材， 取 2(一端固定，一端自由)
s l /i=＞90
7
2-2 确定螺母高度 H 及螺纹工作圈数 u 螺母高度 H=51mm，
螺纹工作圈数 u=H/P=51/5=，考虑退刀槽的影响，实际螺纹圈数
u u 1.5 （ u 应圆整)。考虑到螺纹圈数 u 越多，载荷分布越不均，故 u 不 宜大于 10。
2-2-1 求螺母高度 H H=51mm
2-2-2 螺纹工作圈数 u
螺栓外径为：= =7mm （此处设计所用数据为后面校核后的数据）
1-6 螺杆强度校核 对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。得
2
2
ca
2 3 2
4F
d32
3
T 0.2d33
其中扭矩
T=Ftan（ +v ） =30 升角，v 为当量摩擦角。
tan（°+°）
3
10 =式中： 为螺纹中径处
第二章 螺母设计与计算 ......................................... 7 2-1 选取螺母材料 ............................................ 7
2-2 确定螺母高度 H 及螺纹工作圈数 u .............................. 8 2-3 校核螺纹牙强度.............................................. 8 2-4 安装要求.................................................... 9
4-2 手柄长度 Lp ................................................ 11 4-3 手柄直径 d p ................................................ 11
第五章 底座设计 .............................................. 12 5-1 底座设计与计算 ......................................... 12
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，为了避免过快磨损，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。
p
F
p
(D122 D121 )
4
式中： p ——许用压强，应取托杯与螺杆材料 p 的小者。
Q235: p杯 225Mpa ； 45 钢： p杆 570Mpa ，取 p杯 。
故， F
30 103
10.88MPa
Dbu 3.142 27 0.65510
6Fl Db2u
6 30103 27 23.5 2
3.142 27 (0.65 5)2 10
35.15MPa
b
8
皆满足要求。
2-4 安装要求
见图 1-2 螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面间的配合常采用 H8 或 H8 等
重庆大学 螺旋起重器设计计算说明书
题目: 学院: 班级: 姓名: 学号:
螺旋起重器 机械工程学院 机自 04 班 王正
0
题目:设计螺旋起重器
设计原始数据：
起重量 F 30kN , 最大起重高度 L=200mm。
工作内容：
1、详细设计计算（参考节）； 2、完成全部零件的 3 维实体建模和装配； 3、绘制装配图一张。
所以需要校核。 1-7-2 稳定性计算
（1） 计算临界载荷 Fcr
==
=
(2) 稳定性计算
6
= =处于~之间
所以，稳定性满足要求。 1-7-3 挡圈参数选择
○1 底端挡圈：
根据 GB/T892-1986 45,由 d=28mm，得
D2
35mm
，H 2
5mm
，L2
10mm
，d
¡' 2
6.6mm
，d
¡' 12
—青铜，滑动速度为低速，得许用应力 p 为 18~25MPa。取 p 20MPa 。摩擦
系数起动时取大值，校核是为安全起见，应以起动时为准，由 f 值 0.08 0.1，
应取 f 0.1。
代入 F 30kN
F
30kN
d2 0.8
0.8 [ p]
21.91mm 2 20MPa
得 d2 21.91mm 查《机械设计课程设计》表 14-2，根据梯形螺纹的标准—86，取 螺纹公称直径 d=28mm，螺距为 P 5.00mm
3.2mm
，c2
1mm
，
螺栓 GB5783（推荐）M 6 20，圆柱销 GB119（推荐） A312，垫圈 GB93（推
荐） 6mm 。
○2 顶端挡圈：
根据 GB/T892-1986 45,由 D11 18.2mm ，得
D3
28mm
，
H3
4mm
，
L3
7.5mm
，
d3¡'
5.5mm
，
d
¡' 13
2.1mmFra Baidu bibliotek
，
c3 0.5mm ，。螺栓 GB5783（推荐） M516 ，圆柱销 GB119（推荐） A210 ，
垫圈 GB93（推荐） 5mm 。
第二章 螺母设计与计算
2-1 选取螺母材料 螺母材料一般可选用青铜，对于尺寸较大的螺母可采用钢或铸铁制造，
其内孔浇注青铜或巴氏合金。
此处选青铜 ZCuSn10 Pl 。
1-2 选取螺杆材料 考虑到千斤顶转速较低，单个作用面受力不大，螺杆材料常用 Q235、Q275、 40、45、55 等。此处选最常用的 45 钢。 1-3 确定螺杆直径 按耐磨性条件确定螺杆中径 d2 。求出 d2 后，按标准选取相应公称直径 d 、 螺距 P 及其它尺寸。 根据规定，对于整体螺母，由于磨损后不能调整间隙，为使受力比较均匀， 螺纹工作圈数不宜过多，故取 =~，此处 2 。螺杆——螺母材料分别为钢—
第三章 托杯的设计与计算 ....................................... 9 3-1 托杯的尺寸计算 .......................................... 9
第四章 手柄设计与计算 ........................................ 10 4-1 手柄材料................................................ 10
a=（~） H = =15mm
第三章 托杯的设计与计算
3-1 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，取材料为 Q235。 其结构尺寸见右图。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， 在托杯上表面制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装 有挡板。
2 为保证托杯可以转动，螺杆顶端的垫片与托杯底部留有间隙，间
1
目录
第一章 螺杆的设计与计算 ....................................... 3 1-1 螺杆螺纹类型的选择 ...................................... 3 1-2 选取螺杆材料 ............................................ 3 1-3 确定螺杆直径 ............................................ 3 1-4 自锁验算 ................................................ 4 1-5 结构 .................................................... 4 1-6 螺杆强度校核 ............................................ 5 1-7 稳定性计算 .............................................. 5
r7
n7
配合。为了安装简便，需在螺母下端和底座孔上端做出倒角。为了更可靠地防止
螺母转动，还应装置紧定螺钉，紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为 6~12mm。
2-4-1 螺母的相关尺寸
已得：D=d+1=28+1=29mm
内螺纹小径 D1=23mm
D3== =42mm
D4== =≈59mm
H =60mm
3
其它尺寸：螺杆小径： =，螺杆螺母中径： = = 螺母大径： =，螺母小径： =23mm 螺母高度：H= = =51mm。
1-4 自锁验算
自锁条件是 v ，式中： 为螺纹中径处升角；v 为当量摩擦角（当量摩
擦角 v
arctan
f cos
，为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1
）。
v
9
D10=~d= =70mm D11=~d= =≈20mm D13=~d= =≈50mm
D12=D13－（2~4）=－3=≈47mm
h1=（~2）d=2 28=56mm
故
p
F (D122 D121)
p
4
P=≤[P]δ
托杯厚度δ=8~12mm，此处取 10mm；
杯底厚度为 1.3 13mm ；沟纹宽度为1.5 15mm ； 沟纹深度为 5mm ；托杯高度为= =≈50mm。
4
= －=－=22mm。退刀槽的宽度可取为1.5P 。为了便于螺杆旋入螺母，
螺杆下端应有倒角或制成稍小于 d3 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挡圈(GB892-86)，挡圈用紧定螺钉固定在螺杆 端部。 其中：退刀槽宽度为1.5P 7.5mm
=~d= =≈50mm
（~）d==42mm
螺纹牙危险截面的剪切强度条件为 螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为
F ；
Dbu
6Fl Db2u
b
（b——螺纹牙根的厚度，且 b 0.65P ；D——螺母的螺纹大径；
l ——弯曲力, l D D2 ） 2
查表， b 0.65P （梯形螺纹）， h 0.5P
取 30 40Mpa , b 取 40 60Mpa
查手册，45 钢的 s 355Mpa ，教材表 5-13，安全系数 3~5，取 3。
s 355 128.33Mpa ，故，
33 [ ]=
满足要求。
1-7 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。
5
≥~4
螺杆的临界载荷
Fcr
与柔度 s
有关，s
2
第一章 螺杆的设计与计算
1-1 螺杆螺纹类型的选择 螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。
梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角 30 ，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴 紧不易松动。矩形螺纹牙根强度低，锯齿形螺纹牙型不为等腰梯形，加工成本高。 从实用性考虑，故选梯形螺纹，它的基本牙型按—86 的规定。
arctan f cos
arctan
fv
查《机械设计》教材表 5-12， 得 f = (取启动时计算用的最大值)
=
=
=
=°
v
arctan f cos
arctan 0.10 cos15
5.91
故， =°≤v －1°=° 所以自锁性可以保证。 1-5 结构 如右图一: 螺杆上端用于支承托杯 10 并在其中插装手柄 7，因此需要加大直径。手柄 孔径 dk 的大小根据手柄直径 d p 决定， dk d p 0.5mm 。为了便于切制螺纹，螺纹上 端应设有退刀槽。退刀槽的直径 d4 应比螺杆 小径 d3 约小~，
u=
u =u+=
u 应圆整, u 取 12。 2-2-3 螺母实际高度 H
H = u P=12 5=60mm
2-3 校核螺纹牙强度
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。螺母的其它尺
寸见图。必要时还应对螺母外径 D3 进行强度验算。 2.3.1 螺纹牙的剪切强度和弯曲强度计算
螺纹牙的剪切强度和弯曲强度条件分别为：