哈工大机械设计大作业二说明书完美版

手 柄 直 径 d手柄 3
FL s ， 查 教 材 可 得 ： [b ] ， 参 考 文 献 [2] 表 1 .5 ~ 2 0.1[b ]
10.1, s 205 MPa ，则 b 则手柄直径 d手柄 应满足
d手柄 3
s ，则 b =102.5~136.7MPa,取 b =110MPa。 1 .5 ~ 2
代入数据计算：
30000 =17.2 MPa 10 π 28.5 1.95 查阅参考文献[1]表 5.9 螺母材料的许用剪应力[τ]=30~40 MPa,显然τ<[τ]。即 螺母满足剪切强度要求。 螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为：

b
式中 l——弯曲力臂， l
3Fl [ b ] zD4 b 2
T1 = 30000 26.5 tan( 2.0637 5.1427) 50261 N mm 2
2 2
4 30000 16 50261 3 = 2 3 π 24.5 π 24.5
70.4 MPa
由参考文献[1]表 5.9 可以查到螺杆材料的许用应力[σ]= [σ]=71~118 MPa,取[σ]=95 MPa。 显然σ<[σ]，螺杆满足强度条件。
l退刀槽 ——螺杆与手柄座相接处的尺寸，查手册知， l退刀槽 =9 mm。
假设手柄直径为 d手柄 =20 mm, 由尺寸经验公式 h1=(1.8~2) d手柄 =36~40 mm 取 h1=38 mm,则： l=(180+15+38+9) mm=242 mm 则螺杆的柔度：

l 4 l i d1
为螺纹升角， arctan
np 1 3 arctan 2.0637 ； πd 2 π 26.5
d2Байду номын сангаас2
由参考文献[1]5.10 查得钢对青铜的当量摩擦因数 f ' =0.08~0.10,取 f ' =0.09， 螺纹副当量摩擦角 p = arctan f arctan 0.09 5.1427 。代入数据计算得到：
1 [50 (2 ~ 4)]3 (20 2) 3 T 2 0.12 30000 64817 N mm 3 [50 (2 ~ 4)]2 (20 2) 2 T 1 T 2 50261 64817 mm 575.4 mm F 200 取 L =200 mm,加套筒长 400 mm。 L
d 2 0.8
式中
F [ p]
d2 ——螺纹中径，mm; F——螺旋的轴向载荷，N； H——螺母旋合高度，mm;
——引入系数， = H / d ;
[p]——材料的许用压强，MPa; 代入数值后有 d2 0.8
F 30000 0 .8 mm 19.6 mm 。查参考文献[3]表 p 2 25
式中 ——长度系数， 对本千斤顶， 可看作一端固定、 一端自由， 则可取 =2； d1——螺纹小径，d1=24.5 mm。 i ——螺杆危险截面的惯性半径(mm), i 的面积(mm2)。 代入数据计算：
d I 1 , 其中 A 为危险截面 A 4

4 l 4 2 242 79 d1 24.5
FL 200 575.4 3 mm 21.87 mm 0.1[b ] 0.1 110
6
取手柄直径 d手柄 =24mm。
10、底座设计
螺杆下落至底面，再留 20~30 mm 的空间，底座铸造起模斜度 1:10，壁厚 10 mm 。D5 由结构设计确定，D5=104 mm；D4=1.4D5=1.4×104=146 mm。 结构确定后校核下底面的挤压应力： FQ 30000 p 3.64 MPa π 2 π 2 2 2 ( D 4 D 5) (146 104 ) 4 4 底面材料选择铸铁 HT100， 查表得铸铁件壁厚为 30~50mm 时， b 80 MPa ，
3、耐磨性计算
查 参 考 文 献 [1] 表 5.8 得 [p]=18~25 MPa 。 人 力 驱 动 [p] 值 可 增 大 20% ， 则 [p]=21.6~30 MPa。取[p]=25 MPa。按耐磨性条件选择螺纹中径，选用梯形螺纹。 由参考文献[1]查得 1.2 ~ 2.5 ，取 =2.0。 由耐磨性条件公式：
s s ~ , s =355 MPa, 3 5
5、螺母螺纹牙强度校核
因为螺母材料强度低于螺杆 ，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺 母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：

式中
F [ ] ZD4b
F——轴向载荷(N)； D4——螺母螺纹大径(mm); Z——螺纹旋合圈数，Z 取 10； b——螺纹牙根部厚度(mm)， 梯形螺纹 b=0.65P=0.65×3 mm=1.95 mm。
对于 45#调制钢，当 90 时，螺杆稳定的临界载荷 Fc 为：
5
Fc
d12 340 1 0.00013 2 4
代入数据计算： Fc
340 π 24.5 2 88471 N 1 0.00013 79 2 4
Fc 88471 2.95 2.5 F 30000 故螺杆满足稳定性要求。
(
式中
4F 2 16T ) 3( 1 ) [ ] 2 3 d 3 d 3
d 3 ——螺杆螺纹的小径(mm)；
3
[ ] ——螺杆材料的许用应力(MPa);
F——螺杆所受的轴向载荷(N)； T1 — — 螺 杆 所 受 转 矩 (N · mm), T1 F tan( ' )
11.5， 试取公称直径 d=28 mm， 螺距 P=3 mm， 中径 d2=26.5 mm， 小径 d 3 =24.5 mm， 内螺纹大径 D4 =28.5 mm。
4、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 T1 的作用， 这里的扭转力矩是螺 纹副的摩擦转矩 T1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为：
Harbin Institute of Technology
机械设计大作业 说明书
设计题目： 螺旋起重器（千斤顶） 院 班 学 系： 机电学院 级： 号：
设 计 者： 指导教师： 设计时间： 2015.10.03~2015.10.07
1
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 其余各部分尺寸及参数-----------------------------------------------------------------------------------7 12 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------------------8
T2 fFQ [ D (2 ~ 4)]3 ( D1 2) 3 3 [ D (2 ~ 4)]2 ( D1 2) 2
公式中的符号见参考文献[4]。 根据经验公式， D=(1.6~1.8)d=(1.6~1.8)×28 mm=44.8~50.4 mm,取 D=50 mm； D1 =(0.6~0.8)d=(0.6~0.8)×28 mm=16.8~22.4 mm， 取 D1 =20 mm。 托杯材料选择铸铁，手柄选择 Q215，摩擦因数 f=0.12,则