哈工大机械设计大作业(螺旋起重器)

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哈尔滨工业大学 机械设计作业设计计算说明书

题目: 设计螺旋起重器(千斤顶) 系别: 机电工程学院 班号: ****** 姓名: ******* 日期: 2013年10月 3日

哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学 机械设计大作业任务书

题目: 设计螺旋起重器 螺旋起重器的示意图及已知数据 题号 起重量 QF/kN 最大起重高度 H/mm

3.1.1 30 180 1.选择螺杆、螺母的材料 螺杆采用45#钢调制,由参考文献[2]表10.2查得抗拉强度600bMpa,355sMpa。

螺母材料用铝黄铜ZCuAl10Fe3(考虑速度低)。 2.耐磨性计算

螺杆选用45#钢,螺母选用铸造铝黄铜ZCuAl10Fe3,由参考文献[1]表 5.8 查得[]p=1825Mpa 从表 5.8 的注释中可以查得,人力驱动时[]p值可以加大20%,则[]p=21.630Mpa,

取[]25pMpa。按耐磨性条件设计螺纹中径2d,选用梯形螺纹,则20.8[]QFdp。 由参考文献[1]查得,对于整体式螺母系数2=1.2—2.5,取2。则

QFF 式中:QF——————轴向载荷,N; 2d——————螺纹中径,mm;

[]p——————许用压强,Mpa;

查参考文献[2]表11.5取公称直径28dmm,螺距3Pmm,中径226.5dmm,小径324.5dmm,内螺纹大径428.5Dmm。 3.螺杆强度校核 螺杆危险截面的强度条件为 221e23

33

4163[]QFT

dd







式中:QF-----轴向载荷,N; 3d-----螺纹小径,mm;

1T-----螺纹副摩擦力矩,21tan(')2QdTF

为螺纹升角,213arctanarctan2.063726.5npd;

[]-----螺杆材料的许用应力,Mpa。

查参考文献[1]表5.10得钢对青铜的当量摩擦因数'0.08~0.10f,取'0.09f,螺纹副当量摩擦角'arctan'arctan0.095.1427pf,取'5.7106。把已经的值带入1T的计算公式中,则得

由参考文献[1]表5.9可以查得螺杆材料的许用应力[]35s ,其中

2300000.80.819.6[]225QFdmmmmp



126.530000tan(2.06375.1427)502612TNmm•

2233

4300001650261()3()70.424.524.5eMPa

 s355 MPa,则取取[]71118Mpa,取[]95Mpa。 显然,e[],螺杆满足强度条件。 4.螺母螺纹牙的强度校核 螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为

4[]QFZDb

式中: QF——————轴向载荷N; 4D——————螺母螺纹大径mm;

Z——————螺纹旋合圈数,取10Z;

b——————螺纹牙根部厚度,梯形螺纹0.650.6531.95bPmmmm;

[]-----螺母材料的许用切应力。

代入数据计算得

查参考文献[1]表5.9螺母材料的许用切应力[]30~40 MPa,显然[]。螺纹牙根部的弯曲强度条件为

bb2

4

3[]QFlDZb

式中l-----弯曲力臂,且:

其他参数同上。 带入数值计算得:

查参考文献[1]表5.9螺母材料的许用切应力[]4060Mpab。

显然bb[],即满足螺纹牙的强度条件。 5.自锁条件校核 因螺纹升角2.0637,螺纹副当量摩'5.1427,因此

3000017.21028.519.5MPaMPa



4228.526.5122Ddlmmmm

2330000126.4351028.51.95bMPaMPa

 ' 所以满足自锁条件。 6.螺杆的稳定性校核 螺杆的柔度值 · 34llid

式中: l-----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11802Hlhl螺母退刀槽

103 mm30 mmHZP螺母

l退刀槽指螺杆与手柄座相接处的尺寸,查手册知,9mml退刀槽。

手柄直径24 mmd手柄,由结构尺寸经验公式1(1.8~2)43.2~48 mmhd手柄,取

146hmm,则

(18015469)mm250mml ——————长度系数,对千斤顶,可看作一端固定、一端自由,取2;

带入以上数值,得 144225081.631624.5ld

对于45#钢调质,当90时:22

122

34034024.58588810.00013410.0001381.634cdFN



858882.862.530000cFF

因此,满足稳定性要求。 7. 螺母外径及凸缘设计

螺纹外径21.51.52mm42mmDd; 螺纹凸缘外径321.41.44258.8DDmmmm,取360Dmm; 螺纹凸缘厚(0.20.3)H(0.20.3)30mm69mmb,取8mmb。 8.手柄设计 加在手柄上的力需要克服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F为加在手柄上的力,取300FN,L为手柄长度,则12FLTT,式中:

1T——————螺纹副摩擦力矩Nmm;

2T——————托杯支承面间的摩擦力矩Nmm。

其中 159971TNmm 3312221[(2~4)](2)13[(2~4)](2)Q

DDTfFDD



式中:f-----托杯支承面间摩擦因数; QF-----轴向载荷N; 公式中的符号见下图。 (1.61.8)(1.61.8)28(44.850.4)Ddmmmm,取48Dmm。

1(0.60.8)(0.60.8)28(16.822.4)Ddmmmm,取120Dmm。

(0.81)(0.81)50(4050)hDmmmm,取46hmm。

21(0.60.8)(0.60.8)20(1216)hDmmmm,取214hmm。

(2.02.5)(2.02.5)28(4870)TDdmmmm,取60TDmm。

110mm,6amm,6tmm。

托杯选用铸铁,手柄选Q215,摩擦因数f = 0.12,则 3312331[D(24)](D2)1626693[D(24)](D2)qTfFNmm

。

取F=300N,则125997162669408.8300TTLmmF,取L = 200mm,加套筒长300mm。 手柄直径30.1[]bFLd手柄 ,由教材可得手柄材料的许用弯曲应力s[]1.5~2b,其中s205 MPa,可取[]110MPab。设F=300N,带入数据计算得:

33

300408.8=22.340.1[]0.1110bFLdmmmm

手柄

取手柄直径24 mmd手柄。 9.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,厚度为10mm。

5D由结构设计确定,5106Dmm,451.41.4106148DDmmmm。

结构确定后校核底面的挤压应力:

222245

300003.58(DD)(148106)44QpFMpa



底面材料选择铸铁HT100,(1.52)(1.52)10(1520)mmmm,取20Smm。查参考文献[2]表10.3得灰铸铁铸件b100 MPa,且 Pb[](0.4~0.5)(0.4~0.5)100 MPa(40~50)MPa