哈工大机械设计大作业螺旋传动设计千斤顶.doc

哈尔滨工业大学大作业说明书Harbin Institute of Technology机械设计大作业说明书大作业名称： 螺旋传动设计 设计题目：设计螺旋起重器（千斤顶）班 级： 1215102 设 计 者： 张紫薇 学 号： 1121510208 指导教师： 张锋 设计时间： 2014年10月6日 哈尔滨工业大学 目录一、 设计任务书1二、 各部分尺寸计算及校核1、 选择螺杆、螺母的材料22、耐磨性计算23、螺杆各部分尺寸计算24、螺杆强度校核25、螺母螺纹牙强度计算36、螺纹副自锁条件校核47、 手柄设计48、螺杆的稳定性校核59、 螺母外经及凸缘设计610、 底座设计611、其他零件相关尺寸7三、 参考文献8一、设计任务书设计螺旋起重器，简图如下1、螺旋起重器已知数据： 起重量FQ=30kN， 最大起重高度Ho=180mm（题号3.1.1）。2、设计要求： (1) 绘制装配图一张，画出起重器的全部结构，按照装配图要求标注尺寸、序号及填写明细栏、标题栏，编写技术要求。(2) 对起重器各部分尺寸进行计算，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性进行校核。二、各部分尺寸计算及校核1、选择螺杆、螺母的材料螺杆采用45号钢，由参考文献3查得抗拉强度，。螺母材料用铝青铜ZCuAl10Fe3（考虑速度低）。2、耐磨性计算根据螺纹的耐磨性条件 ，引进系数以消去H，并且对于梯形螺纹，h=0.5p，因此得式中螺杆螺纹中径，mm；F螺杆所受轴向力，即起重量，；根据螺母结构选定，对于整体式螺母取=1.22.5，此处取=1.6；滑动螺旋副材料的许用压强，根据参考文献2中表8.11，当螺杆和螺母副材料分别是钢和青铜且低速滑动时，许用压强=1825，此处取=22 。3、螺杆各部分尺寸计算按照耐磨性计算求出=23.4mm，根据参考文献3中表11.3，选取适当的公称直径d=28mm，以及相应的螺距P=5mm。则螺纹牙的工作高度h=0.5P=2.5mm。再根据参考文献3表11.4，当螺距P=5mm时，外螺纹小径即螺杆小径=d-5.5=22.5mm；内外螺纹中径=d-2.5=25.5mm。因此mm。螺纹旋合圈数。4、螺杆强度校核螺杆断面承受轴向力F和转矩T的作用，其中F=30kN。螺杆所受转矩 其中 螺纹升角，。 当量摩擦角，。将与代入转矩公式得式中 螺纹副的当量摩擦系数，根据参考文献2中表8.13，钢与青铜间当量摩擦系数界限为0.080.10，此处取=0.10。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为式中 螺杆许用应力。根据参考文献2中表8.12，钢材许用应力， 此处取。其中屈服极限可由机参考文献3中表10.2查得45号 钢=355MPa，则118.3MPa。由已有数据得经验证，螺杆强度合格。5、螺母螺纹牙强度计算螺母螺纹牙根部的剪切强度为螺纹牙根部的弯曲强度为式中 d螺母螺纹大径，mm； h螺纹牙工作高度，mm； b螺纹牙根部厚，梯形螺纹的，mm； 、许用切应力，根据参考文献2中表8.12，青铜的许用应力范围为=4060，=3040。经验证，螺纹牙强度合格。6、螺纹副自锁条件校核对于有自锁要求的螺旋，要满足条件。在螺杆强度校核过程中，已得； ；因此螺纹副自锁条件合格。7、手柄设计加在手柄上的力分为螺纹副之间相对转动的阻力矩和托杯支承面间的摩擦力矩。设加在手柄上的力，手柄长度为L，则。有其中mm，mm ；摩擦因数取 f =0.12。，取，加套筒长300mm。选择45号钢为手柄材料，其受弯曲应力为 式中 ； M=T=62347.5； 。因此 。则选取=18mm。8、螺杆的稳定性校核对于细长的受压螺杆，当轴向压力F大于某一临界值时，螺杆会发生横向弯曲而失去稳定。受压螺杆的稳定性条件式为 式中为螺杆稳定的临界载荷。临界载荷与螺杆材料及长径比（柔度）有关。l为螺杆最大工作长度，对于起重器来说，其中可由参考文献3中表11.20根据螺距P=5查得=6.5；=18mm，则固定手柄的孔的最外部直径。由以上结果可求得 式中 长度系数，端部支承情况可视为一端固定，一端自由。根据参考文献2中 表8.14查得，。 i螺杆危险面的惯性半径，其中A为危险截面的面积，mm。选用淬火钢，则当时，临界载荷则有，因此螺杆稳定性合格。式中I螺杆危险截面的轴惯性矩，； E螺杆材料的弹性模量，对于钢。9、螺母外经及凸缘设计螺纹外径mm 螺纹凸缘外径mm螺纹凸缘厚10、底座设计螺杆下落到底面，再留2030mm空间，底座铸造起模斜度1:10。厚度，。由结构设计确定，=110mm。校核底面挤压应力：底面材料选择铸铁HT100，查参考文献3中表10.3得，。显然，满足设计要求。11、其他零件相关尺寸螺杆：mm mm 托杯：mm 螺栓：三、参考文献1 张锋, 宋宝玉. 机械设计大作业指导书M. 北京: 高等教育出版社, 2009.2 宋宝玉, 王黎钦. 机械设计M. 北京: 高等教育出版社, 2010.3 宋宝玉. 机械设计课程设计指导书M. 北京: 高等教育出版社, 2006.- 7 -