设计螺旋起重器设计

哈尔滨工业大学机械课程设计计算说明书

题目：设计螺旋起重器

院系：机电工程学院

班号：

姓名：

日期： 2014年10月5日

机械设计课程设计说明书

设计题目：设计螺纹起重机

设计者：班号:

设计数据及要求：

起重量：F=30kN；起重高度：H=180mm, 手动驱动；

工作环境：自然环境

简图如下：

题目:设计螺旋起重器(千斤顶)

设计要求：

起重量F=30kN, 最大起重高度H=180mm,手动驱动。

说明

螺旋起重器的结构见图,其组成零件有

托杯，螺钉，手柄，挡圈，螺母，紧定

螺钉，螺杆，底座。螺母用紧定螺钉固

定在底座上。

转动手柄时，螺杆即转动并上下运动；

托杯直接顶住重物，不随螺杆转动；挡圈

防止螺杆由螺母中全部脱出。

对这一装置主要的要求是:保证各零件

有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。

对于螺钉，挡环等零件，属于标准件，可以根据要求，选取适当的型号。其他尺寸可以由经验数据、结构需要和工艺要求来确定，必要时还需要经过相关验算。

目录

一、选择螺杆、螺母的材料 (5)

二、螺杆强度计算及螺纹参数确定 (5)

三、耐磨性校核 (5)

四、螺纹牙的强度校核 (6)

五、自锁条件校核 (7)

六、手柄设计................................................. .. (8)

七、螺杆的稳定性校核................................................ .. (9)

八、螺母外径及凸缘设计 (10)

九、底座设计.................................................................... (11)

十、各部分尺寸及参数 (11)

十一、参考资料 (12)

一．选择螺杆、螺母的材料

螺杆：滑动螺旋传动中的摩擦较严重，要求螺旋传动材料要有较好的的耐磨性能和抗弯性能。一般情况下可用45、50钢。本设计中，螺杆材料选45钢，调质处理。

螺纹类型：梯形螺纹。

螺母：千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3。

二．螺杆强度计算及螺纹参数确定

螺杆采用45号调制钢，查找材料力学表4-1，查得抗拉强度：

σb =600MPa ， σs =360 MPa 。

梯形螺纹校核条件：

[]

14 1.25F d πσ⨯⨯≥

⨯

式中：d1 螺杆螺纹的小径，mm

[σ]螺杆材料的需用应力,MPa F 螺杆材料所受的轴向载荷，30KN 据机械设计教材表8.12，

[]s

=

3~5σσ，取

[]s

=

904

MPa

σσ=

14 1.253090KN

d MPa π⨯⨯≥

⨯

查参考文献表11-5,选择公称直径d=32mm ，中径d2=d-3=29mm ，外螺纹小径d1=d-7=25mm ，

螺距P=6mm

三．耐磨性校核

螺母选用铸造铝青铜ZCuAl10Fe3，传动螺纹选用梯形螺纹，滑动螺旋副为钢—铝青铜，查找文献表8-11，得[P]=18～25MPa ，由于人力驱动，[p]可提高约20%，则[p]=21.6~30MPa 。取[p]=25MPa 。耐磨性条件为：

[]2s FP

p p d hH π=

≤

式中：

F —轴向载荷，30KN d2—螺纹中径，29mm [p]—许用压强，25MPa P —螺距, 6mm

h —螺纹的工作高度，梯形螺纹，则此时h=0.5P=3mm H —螺母旋合高度，mm 代入数据得：

[]

226.3FP

H mm

d h p π≥

=

由于

10H

z P =

≤，所以Z=6,则H=48mm ，满足耐磨性要求。

四．螺纹牙的强度校核

螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为

[]

Q F Z db

ττπ=

≤

式中：

Q

F －轴向载荷，30KN ；

d －螺母螺纹大径，32mm ；

Z －螺纹旋合圈数，Z=8；

b －螺纹牙根部厚度，梯形螺纹0.650.65 6 mm 3.90 mm b p ==⨯=；

[]τ－螺母材料的许用切应力。查表8-12，许用切应力[]30~40 MPa τ= 代入数据计算得

20

30000

9.6[]

32 3.908

3.7682

5.1428P arct MP an d arctanf a MPa ττλππρ=

=⎛⎫

== ⎪⎝⎭

==≤⨯⨯⨯＇

显然[]ττ<，满足剪切强度条件。 螺纹牙根部的弯曲强度条件为

b b 2

3[]Fh

dzb σσπ=

≤

式中：

Q

F －轴向载荷，30KN ；

h －螺纹牙工作高度，0.53h P mm == d －螺母螺纹大径，32mm ；

Z －螺纹旋合圈数，8Z =；

b －螺纹牙根部厚度，0.650.65 6 mm 3.90 mm b p ==⨯=

b

[]σ－螺母材料的许用弯曲应力。查表8-12,

b []40~60 MPa

σ=

代入数据计算得

b 2

3300003

22.1328 3.90MPa MPa σπ⨯⨯=

=⨯⨯⨯

显然b b []σσ<，满足螺纹牙强度要求。

五．自锁条件校核

螺纹自锁条件为：

λ≤ρ

式中: λ 为螺纹升角 ρ 当量摩擦角