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哈尔滨工业大学
机械设计大作业设计说明书
题目：螺旋起重器的设计
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题目:设计起重质量FQ=30kN，最大起重高度为180mm的千斤顶.
解:
1. 选择螺杆、螺母材料
螺杆由45#钢调质，由参考文献查得抗拉强度为。
螺母材料用铝青铜ZCuAl11Fe3制作。
2. 耐磨性计算
螺杆选用45钢，螺母选用铸造铝青铜ZCuAl11Fe3，由参考文献查得[p]=10~25MPa,查得人力驱动时[p]值可加大20%，则[p]=21.6~30MPa，不妨取[p]=25MPa.按
2、照耐磨性条件设计螺纹中径d2（文中出现的尺寸见附图）,选用梯形螺纹则。由参考文献查得，对于整体式螺母系数，取。则有
式中：FQ——轴向载荷，单位N；
d2 ——螺纹中径，单位mm；
[p]——许用压强，单位MPa。
查阅参考文献,取公称直径d=28 mm，螺距P=3 mm，中径d2=26.5 mm，小径d3=24.5 mm，内螺纹大径D4=28.5 mm。
3螺杆强度校核
螺杆危险截面的强度条件为：
式中：FQ——轴向载荷，单位N；
d3 ——螺纹小径，单位mm；
T1——螺纹副摩擦力矩，为螺旋升角，；
——螺杆材料的许用应力，单位MPa。
3、查参考文献得钢对青铜的当量摩擦系数，取，螺纹副当量摩擦角。把已知的值带入T1的计算公式中，则得
查参考文献[1]表5.9可以查得螺杆材料的许用应力, ,,取。
显然，，螺杆满足强度条件。
3. 螺母螺纹牙的强度校核
螺母螺纹牙根部剪切强度条件为
式中：FQ——轴向载荷，单位N；
D4——螺母螺纹大径，单位mm；
Z ——螺纹旋合圈数，Z取10；
b ——螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b =0.65 P=0.653mm=1.95mm。
代入数值计算得
查参考文献[1]表5.9螺母材料的许用剪应力，显然。螺纹牙根部的弯曲强度条件为
式中：——弯曲力臂，
4、
其它参数同上。
代入数值计算得
查参考文献[1]表5.9螺母材料的许用弯曲应力。
显然，，即满足螺纹牙的强度条件。
5. 自锁条件校核
因，因此
满足自锁条件。
6. 螺杆的稳定性校核
螺杆的柔度值
式中： ——螺杆的最大工作长度，取螺母中部到另一端支点间的距离，则。
符号参见附录图1，指螺杆与手柄座相接处的尺寸，查手册知，。
假设手柄直径为，由结构尺寸经验公式，取，则
——长度系数，对千斤顶，可看作一端固定、一端自由，取。
代入以上数值得
对于45钢调质，当时；
因此，满足稳定性要求。
7. 螺母外径及凸缘设计（参见附
5、录图1）
螺纹外径≈1.5d=1.5*28 mm=42 mm。
螺纹凸缘外径≈1.4=1.4*42 mm=58.8 mm,取=60mm。
8. 手柄设计
加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的相对转动的阻力矩和托杯支撑面间的摩擦力矩。
设F为加在手柄上的力，取F=200 N, L为手柄长度，则FL=。有
取D=48 mm。
，取=20 mm。
托杯选铸铁，手柄选Q215，摩擦系数f=0.12，则
=63741
L=，取L=280 mm，加套筒长500 mm。
手柄直径，查教材可知：，查参考文献可知，则，取。
代入数值计算得：
取手柄直径d=24mm.
9
6、．底座设计
螺杆下落到地面，再留20~30mm空间，底座铸造起模斜度1:10，厚度为10mm.
D5由结构设计，确定D5=104mm。
D4=1.4D5=146mm。
结构确定后校核地面的挤压应力：
地面材料选择铸铁HT100,查表得到铸件壁厚时，，有
显然，，满足设计要求。
10．其余参数确定
根据经验公式，以下参数选择的尺寸为：
DT=60mm;
h=48mm;
h1=48mm;
h2=15mm;
a=8mm;
t=7mm;
H=30mm;
S=16mm;
参考文献：
[1] 王黎钦，陈铁鸣. 机械设计.4版.哈尔滨：高等教育出版社，2010.
[2] 宋宝玉. 机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社，2006.
[3] 王连明，宋宝玉. 机械设计课程设计.3版.哈尔滨：高等教育出版社，2009.
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