螺旋起重機設(shè)計

機械設(shè)計大作業(yè)設(shè)計題目： 螺旋起重機 機械與自動控制院（系） 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 班級： 學(xué)號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 目 錄1. 設(shè)計條件12. 螺旋起重器的工作原理及其結(jié)構(gòu)13. 螺桿螺紋類型的選擇24. 螺桿和螺母材料25. 螺桿設(shè)計與計算35.1 確定螺桿直徑35.2 自鎖驗算35.3 螺桿強度計算45.4 穩(wěn)定性計算46. 螺母設(shè)計與計算56.1 選取螺母材料56.2 確定螺母高度及螺紋工作圈數(shù)56.3 校核螺紋牙強度66.4 螺母外徑計算76.5 螺母凸緣設(shè)計77. 手柄設(shè)計與計算77.1 手柄材料77.2 手柄長度77.3 手柄直徑88. 托杯設(shè)計89. 底座設(shè)計9參考文獻101. 設(shè)計條件起重量FQ=30kN最大起重高度H=180mm2. 螺旋起重器的工作原理及其結(jié)構(gòu)螺旋起重器（千斤頂）是一種人力起重的簡單機械，主要用于起升重物。千斤頂一般由底座、螺桿、螺母、托杯、手柄等零件所組成。螺桿在固定螺母中旋轉(zhuǎn)，并上下升降，將托杯上的重物舉起或放落。圖 21螺旋起重器結(jié)構(gòu)3. 螺桿螺紋類型的選擇梯形螺紋的內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動，工藝性好，牙根強度高，對中性好，所以選擇梯形螺紋。4. 螺桿和螺母材料螺桿材料要有足夠的強度和耐磨性，一般用45鋼，再經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。查【2】，GB/T699-1999標準規(guī)定 =355 MPa，由，得。螺母材料除要有足夠的強度外，還要求在與螺桿材料配合時摩擦系數(shù)小和耐磨，故選用ZCuSn10Pb1。因螺桿螺母材料為鋼青銅,查表 41和表 42得，滑動螺旋副的摩擦系數(shù)，選用；許用壓力，選用。表 41 滑動螺旋副材料的許用壓力螺桿螺母的材料 滑動速度 許用壓力 鋼青銅 低速 1825 3.0 1118 612 710 >15 12 淬火鋼青銅 612 1013 鋼鑄鐵 <2.4 1318 612 47 表 42 滑動螺旋副材料的摩擦系數(shù)螺桿螺母的材料 摩擦系數(shù)f 鋼青銅 0.080.10 淬火鋼青銅 0.060.08 鋼鋼 0.110.17 鋼鑄鐵 0.120.15 5. 螺桿設(shè)計與計算5.1 確定螺桿直徑滑動螺旋的磨損與許多因素有關(guān)，其中最主要的是螺紋工作表面上的壓力，壓力愈大，螺旋副間越容易形成過度磨損。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作表面上的壓力，使其小于材料的許用壓力。對于梯形螺紋，耐磨性設(shè)計計算式為：式中：F螺桿所受軸向載荷，N；螺紋中徑，mm； p螺旋副材料的許用壓力，MPa。對于整體螺母，由于磨損后不能調(diào)整間隙，為使受力分布比較均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過多，故取，選用，=30kN，得。根據(jù)GB/T 5796.3-1986標準，螺桿中徑取，選取螺桿的公稱直徑，小徑，螺距；螺母螺紋大徑D=28.5mm，螺母螺紋中徑，梯形螺紋牙型角為305.2 自鎖驗算校核螺旋副是否滿足自鎖條件，自鎖條件， 式中：為螺紋升角；為當量摩擦角；n為線數(shù)；。滿足自鎖條件。5.3 螺桿強度計算螺桿所受扭矩：根據(jù)第四強度理論校核螺桿的強度：其中該螺桿滿足強度要求。5.4 穩(wěn)定性計算細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能失穩(wěn)，為此應(yīng)按穩(wěn)定性條件驗算螺桿的穩(wěn)定性。螺桿危險截面的慣性半徑：對起重器螺桿，可看作一端固定、一端自由，長度系數(shù)取螺桿的工作長度：為螺母高度，H為最大起重高度螺桿的柔度，需要進行穩(wěn)定性校核 ， E為螺桿材料的拉壓彈性模量，； 螺桿的穩(wěn)定性條件為：F=30kN，計算得=3.48=0.57%5%螺桿滿足穩(wěn)定性要求。6. 螺母設(shè)計與計算6.1 選取螺母材料螺母選用青銅ZCuSn10Pb1，材料的許用切應(yīng)力，許用應(yīng)力為。6.2 確定螺母高度及螺紋工作圈數(shù)螺母高度：=51mm螺紋工作圈數(shù)： 螺紋工作圈數(shù)不宜超過10圈，=2%5%螺紋圈數(shù)滿足工程要求。6.3 校核螺紋牙強度一般螺母的材料強度低于螺桿，故只校核螺母螺紋牙的強度。查表 61，青銅螺母=4060，取=40MPa，。表 61 滑動螺旋副材料螺旋副材料 許用應(yīng)力(MPa) b 螺桿 鋼 s/(35) 螺母 青銅 4060 3040 鑄鐵 4055 40 鋼 (1.01.2) 0.6 注：1）s為材料屈服極限。 2）載荷穩(wěn)定時，許用應(yīng)力取大值。螺紋牙危險截面的剪切應(yīng)力為：滿足要求螺紋牙危險截面的彎曲強度條件為滿足要求式中：l為彎曲力臂, l=(D-D2)/2；b為螺紋牙根部的厚度,對于梯形螺紋，b=0.65P；D為螺母螺紋大徑。6.4 螺母外徑計算由經(jīng)驗公式得，螺母外徑 D21.5d=1.528 mm=42mm6.5 螺母凸緣設(shè)計由經(jīng)驗公式，螺母凸緣外徑D31.4 D2 =58.8 mm,取D3=59mm。螺母凸緣厚b=(0.20.3)=(0.20.3) 51mm =10.215.3 mm，取 b=12 mm 。螺母凸緣根部抗剪切強度較大，剪斷很少發(fā)生，強度計算可從略。7. 手柄設(shè)計與計算7.1 手柄材料手柄材料選用Q235鋼。7.2 手柄長度加在手柄上的力需要克服螺紋副之間相對轉(zhuǎn)動的阻力矩和托杯支撐面間的摩擦力矩。L為手柄長度，則FL= T1 + T2式中：T1 螺旋副螺紋牙間的摩擦力矩，； T2螺桿與托杯底面間的摩擦力矩，Nmm； F為加于手柄上一個人的臂力，間歇工作時，約為150250N，工作時間較長時為100150N，選。 由經(jīng)驗公式，D=(1.61.8) d = (1.61.8)28mm=44.850.4mm。取D=45mmD1=(0.60.8) d = (0.60.8)28mm=16.822.4mm 。取D1=20mm式中：F為螺桿所受軸向載荷，N 托杯材料選鑄鐵，手柄材料選Q235，摩擦因數(shù)f0.12，計算得L=T1+T2 F = mm = 477.392 mm取L=500 mm。7.3 手柄直徑 把手柄看成一個懸臂梁，按彎曲強度確定手柄直徑dp，其強度條件為 ：故 可以取 。 8. 托杯設(shè)計托杯用來承托重物，可用鑄鐵HT200鑄成。為了使其與重物接觸良好和防止與重物之間出現(xiàn)相對滑動，在托杯上表面制有切口的溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，在螺桿上端應(yīng)裝有擋板。由經(jīng)驗公式， 9. 底座設(shè)計底座材料常用鑄鐵（HT150及HT200），鑄件的壁厚不應(yīng)小于812mm， 為了增加底座的穩(wěn)定性，底部尺寸應(yīng)大些，因此將其外形制成110的斜度。螺桿下落到地面，再留2030 mm的空間。D5由結(jié)構(gòu)設(shè)計確定取D5 = 100mm。D4=1.4D5=1.4100 = 140mm， 結(jié)構(gòu)確定后校核地面的擠壓應(yīng)力:底座材料選擇鑄鐵HT150，查【2】，當鑄件壁厚 =1020 mm時，b145MPa， p=(0.40.5) 145MPa=5872.5MPap< p，滿足設(shè)計要求。由經(jīng)驗公式，S取20mm。參考文獻【1】 濮良貴、紀名剛.機械設(shè)計M.8版.北京:高等教育出版社，2006.【2】 機械設(shè)計手冊10