哈工大机械设计大作业设计计算说明书2 千斤顶

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 院系： 班号： 姓名： 日期： 2012-10-08

哈尔滨工业大学 机械设计作业任务书

题目： 设计螺旋起重器

设计原始数据：

表 2

1. 选择螺杆、螺母的材料

螺杆采用45#钢调质，由参考文献[2]表10.2查得抗拉强度 b 600 MPa， s 355 MPa。 螺母材料用铝青铜ZCuAl10Fe3（考虑速度低）。 2. 耐磨性计算

螺杆选用45# 钢，螺母选用铸造铝青铜ZCu25Al6Fe3Mn3，由参考文献[1]表 8.11 查得

[p]=18~25MPa，人力驱动时[p]值可以加大20%，则[p]=21.6~30MPa，取[p] 25 MPa。按耐

磨性条件设计螺纹中径d

2，选用梯形螺纹，则d2 母系数 1.2~2.5,取 2。则

[1]查得，对于整体式螺

d2 19.6mm

式中：FQ－－－－－轴向载荷，N；

d2－－－－－螺纹中径，mm；

[p]－－－－－许用压强，MPa；

H

,得H 2 29 58mm。 d2

查参考文献[2]表11.3取公称直径d 32mm，螺距P 6mm，中径d2 29mm，小径d3 25mm，内螺纹大径D4 33mm。 3. 螺杆强度校核

螺杆危险截面的强度条件为

e [ ] (1) 式中：FQ－－－－－轴向载荷，N；

d3－－－－－螺纹小径，mm；

T1－－－－－螺纹副摩擦力矩，N mm，T1 FQtan( ')

d2

， 为螺纹升角，2

arctan

np1 6

arctan 3.7679 ， '为螺纹副当量摩擦角，d2为螺纹中径。 d2 29

[ ]－－－－－螺杆材料的许用应力，MPa。

钢对青铜的当量摩擦因数f' 0.08~0.10，取f' 0.09，螺纹副当量摩擦角

' arctanf' arctan0.09 5.1427 。把已知数据代入T1 计算式中，得

T1=40000?

29

tan(3.7679o2

5.1427o)=90936N mm (2)

se=

96.3MPa (3)

由参考文献[1]表8.12可以查得螺杆材料的许用应力[ ]

s

3~5

，其中 s 355 MPa，则

[ ] 71~118 MPa， 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

FQZ D4b

[ ]

式中：FQ－－－－－轴向载荷，N；

D4－－－－－螺母螺纹大径，mm；

Z－－－－－螺纹旋合圈数，取Z 10；

b－－－－－螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b 0.65p 0.65 6mm 3.9 mm；

[ ]－－－－－螺母材料的许用切应力。

代入数据计算得

t=

40000

=9.9MPa

10创p33 3.9

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

b

3FQl

D4Zb

2

[ ]b

D4-d2

2

33-29

=2mm ，其它参数同上。 2

式中：l－－－－－弯曲力臂，l=代入数据计算得

=

sb=

3创400002

=15.22MPa 2

10创p33 3.9

螺母材料的许用切应力[ ]b 40~60 MPa。 显然 b [ ]b，即满足螺纹牙的强度条件。 5. 自锁条件

因 3.7679 ， ' 5.1427 ，因此 '，所以满足自锁条件。 6. 螺母外径及凸缘设计

螺纹外径D2 1.5d 1.5 32mm 48mm

螺纹凸缘外径D3 1.4D2 1.4 48mm 67.2mm,取D3 68mm。

螺纹凸缘厚b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3) 58mm 11.6~17.4mm，取b 14mm。

图 1 螺母

7. 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，L为手柄长度，则FL T1 T2。

T1 90936N mm

[D (2~4)]3 (D1 2)31

T2 fFQ

22

3[D (2~4)] (D1 2)

式中：f－－－－－托杯支承面间摩擦因数；

D (2~4)、D1见下图。

图 2 托杯

D (1.6~1.8)d (1.6~1.8) 32 mm=51.2~57.6 mm， 取54mm。

D1 (0.6~0.8)d (0.6~0.8) 32 mm 19.2~25.6 mm，取22mm。 h (0.8~1)D (0.8~1) 54mm 43.2~54mm，取49mm。

h2 (0.6~0.8)D1 (0.6~0.8) 22 mm 13.2~17.6mm，取16mm。 DT (2.0~2.5)d (2.0~2.5) 32 mm 64~80mm， 取72mm。

1 10 mm，a 8 mm，t 8 mm。

托杯选铸铁，手柄Q215，摩擦因数f 0.12

[D (2~4)]3 (D1 2)31T2 fFQ=93888 N mm

3[D (2~4)]2 (D1 2)2

设F 200 N，则L

T1 T290936 93888

mm 924.12 mm，取L 250 mm，加套筒长F200

700 mm。

手柄直径d手柄

s

，查教材得[ b] ，其中 s 205 MPa，则[ b] 110MPa。

1.5~2

代入数据计算得得

d手柄 25.6mm

取手柄直径d手柄 26 mm。 8. 螺杆的稳定性校核 螺杆的柔度值

·

l

4 l

i

d 3

式中： －－－－－长度系数，对千斤顶，可看作一端固定、一端自由，取 2；

d3－－－－－螺纹小径，mm；

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

l 200

H螺母

2

h1 l退刀槽 l退刀槽指螺杆与手柄座相接处的尺寸，查手册知，l退刀槽 9mm。

手柄直径d手柄 26 mm，由结构尺寸经验公式h1 (1.8~2)d手柄 43.2~48 mm，取h1 50m m则

l (200 29 50 9)mm 288 mm

4 ld 4 2 288

25

92.16 90 3对于45#调质钢，当 90时：

2EI 2 2.07 105

254

Fc ( l)2

(2 288)2

118074N

Fc118074

F=

40000

=2.95>2.5

Q

因此，满足稳定性要求。 9. 底座设计

，

螺杆下落到底面，再留20~30 mm空间，底座铸造起模斜度1:10，厚度为 10 mm。

D5由结构设计确定，D5 120 mm。 D4 1.4D5 1.4 120 mm 168 mm。

校核底面的挤压应力：

P

FQ

4

40000

(D42 D52)

4

3.68 MPa

(1682 1202)

底面材料选择铸铁HT100，铸件壁厚 =30~50 mm时， b 80 MPa，

[ P] (0.4~0.5) b (0.4~0.5) 80 MPa (32~40)MPa。

显然， P [ P]，满足设计要求。

参考文献

[1] 宋宝玉,王黎钦.机械设计。北京:高等教育出版社 [2] 宋宝玉.机械设计课程设计指导书. 北京:高等教育出版社

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qh11.html