哈工大机械设计大作业螺旋传动设计（千斤顶）

哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）

Harbin Institute of Technology

机械设计大作业说明书

大作业名称： 机械设计大作业 设计题目： 螺旋传动设计 班 级： 设 计 者： 学 号：

指导教师： 宋宝玉 设计时间： 2014·10·03

哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）

目 录

1设计题目-------------------------------------------------------------------------------------------------------3 2螺母、螺杆选材----------------------------------------------------------------------------------------------3 3耐磨性计算-----------------------------------------------------------------------------------------------------3 4螺杆强度校核-------------------------------------------------------------------------------------------------3 5螺纹牙强度校核----------------------------------------------------------------------------------------------4 6螺纹副自锁条件校核---------------------------------------------------------------------------------------5 7螺杆稳定性校核----------------------------------------------------------------------------------------------5 8螺母外径及凸缘设计---------------------------------------------------------------------------------------6 9手柄设计--------------------------------------------------------------------------------------------------------6 10底座设计-------------------------------------------------------------------------------------------------------7 11各部分尺寸及参数-----------------------------------------------------------------------------------7 12参考资料-------------------------------------------------------------------------------------------------------8

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1、设计题目

螺旋起重器（千斤顶）

已知条件：3.1.2起重量FQ=40KN，最大起重高度H=200mm。

2、螺杆、螺母选材

螺杆选用45钢调质。查参考文献[2]表10.2得?s=355MPa,?b=600MPa。 由于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，故螺母采用强度高且耐磨的铝青铜ZCuAl10Fe3。

托盘和底座均采用铸铁材料。

3、耐磨性计算

查参考文献[1]表8.11得[p]=18~25MPa。取[p]=22MPa。

按耐磨性条件选择螺纹中径，起重器需要螺纹有较高的承载能力，螺纹根部强度较高，所以选用梯形螺纹。查参考文献[1]得??1.2~2.5，取 ?=2。

由梯形螺纹耐磨性条件公式：

d2?0.8

式中

d2——螺纹中径，mm;

F ?[p]F——螺旋的轴向载荷，N； [p]——材料的许用压强，MPa;

?——引入系数，?=H/d2; H——螺母旋合高度，mm;

代入数值后有d2?0.840000?24.12mm。查参考文献[2]表11.4，取公称直2*22径d=32mm，螺距p=6mm，中径d2=29mm，小径d4=25mm，内螺纹大径D4=33mm，内螺纹小径D1=26mm。

则螺母高度H=?*d2=2*29=58mm，螺纹圈数z=H/P=9.7，?=2?=30°。

4、螺杆强度校核

千斤顶螺杆危险截面受轴向力F和扭转力矩T的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为：

1

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??(

4F216T)?3()?[?] 23?d4?d4式中 d4—— 螺杆螺纹的小径(mm)；

[?]——螺杆材料的许用应力(MPa);

F———螺杆所受的轴向载荷(N)；

T—— 螺杆所受转矩(N·mm), dT?Ftan?(??')2。

2

?——螺纹升角（°）

查参考文献[1]表8.13得钢对青铜的当量摩擦因数f'=0.08~0.10,取f'=0.09。则

?'=arctanf'=5.143°

?=arctan

1?6nP=arctan=3.7679°

??29?d2将已知数据带入公式得

T=40000tan(3.7679°+5.143°)30/2=94074N·mm

?=(

4?40000216?94.0742)?3()=97.27MPa

??0.0252??0.02533~5[?]=71~118MPa,取[?]=100MPa>97.27MPa=?。即?<[?]，螺杆满足强度条件。

查参考文献[1]表8.12得螺杆的许用应力[?]=

?s，而?s=355MPa，则

5、螺母螺纹牙强度校核

因为螺母材料强度低于螺杆 ，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。查参考文献[1]表8.12得螺母材料的许用切应力[?]?30~40MPa,取[?]=35MPa；许用弯曲应力[σb]=40~60MPa, 取[σb]=50MPa。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：

??F?[?] z?D4b式中 F——轴向载荷(N)；

D4——螺母螺纹大径(mm); z——螺纹旋合圈数，z取10；

b——螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65P=3.9mm。

2

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代入数据计算：

40000?9.89MPa?[?]

10???33?3.9??

即螺母满足剪切强度要求。

螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为： ?b?式中 l——弯曲力臂，l= 其它参数同上。 代入数据计算：

3?40000?2?15.22MPa?[σb]

10???33?3.92即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。

3Fl?[?b] 2z?D4bD4?d2=2mm 2?b?6、螺纹副自锁条件校核

由螺纹副自锁条件

???'

其中?'=arctanf' ?——螺纹升角，?=arctan

1?6nP=arctan=3.768°

??29?d2f'——当量摩擦因数，取f'=0.09。

?'——当量摩擦角（°）

带入数据计算得?'=arctanf'=arctan0.09=5.143°； 所以

???'

满足螺纹副自锁条件。

7、螺杆的稳定性校核

千斤顶的最大上升高度200mm，则螺杆的最大工作长度L为

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