螺旋起重器设计说明书

螺旋起重器设计

说明书

班级：

螺旋起重器设计任务

设计题目：螺旋起重器 设计要求：最大起重Q=20KN 最大升距150mm 设计工作量：

绘制装配图，标注主要尺寸，填写标题栏及零件明细表。 编写设计说明书一份。

注意事项：

1）螺母内孔端部应有倒角，以便润滑 2）螺杆螺纹部分应有退刀槽 3）铸件壁厚大于或等于8mm

目录

1、螺杆的设计与计算 ................................................................... 4 1.1螺杆螺纹类型 ...................................................................... 4 1.2螺杆材料 .............................................................................. 4 1.3螺杆直径尺寸 ...................................................................... 4 1.4自锁验算 .............................................................................. 4 1.5螺杆强度计算 ...................................................................... 5 1.6稳定性计算 .......................................................................... 5 2、螺母的设计与计算 ................................................................... 6 2.1螺母材料 .............................................................................. 6 2.2螺母高度H及螺纹工作圈数Z ......................................... 7 2.3校核螺母螺纹强度 ............................................................. 7 2.4校核螺母外径与凸缘的强度 ............................................ 7 3、其余零件的设计 ....................................................................... 8 3.1手柄的设计与计算 ............................................................. 8 3.2底座的设计 .......................................................................... 9 3.3紧定螺钉 .............................................................................. 9 3.4固定托环的螺栓.................................................................. 9 4、使用说明 .................................................................................... 9 5、参考文献 ................................................错误！未定义书签。

1、螺杆的设计与计算

1.1螺杆螺纹类型

梯形螺纹，单线GB5796—86

1.2螺杆材料

此处选用45#。

1.3螺杆直径尺寸

按耐磨性条件计算螺杆中径d2：

d2

Q

p (mm) ………… （1）

根据国家规定， =1.2-2.5，为使受力均匀，梯形螺纹取 =1.2； =0.5，螺

纹接触高度h=0.5P；[p]=18Mpa。代入公式（1）得：

d2

20 1000

0.5 1.2 3.14 18

mm=24.28mm

查机械设计手册，选择Tr26 3。外螺纹公称直径取d=26mm，螺距取P=3mm，小径取d1 =22.5mm，中经d2=24.5mm。 此时螺母圈数Z

HP

d2P

9.8 10，受力比较均匀，满足条件。

1.4自锁验算

自锁条件是：

其中前者为螺纹升角，后者为当量摩擦角。查表取 0.09

arctan

nP d2

arctan(

1 33.14 24.5

) 2.23 …………（2）

arctan 5.14

2.23 5.14

所以螺纹联接可以自锁。

1.5螺杆强度计算

螺杆工作时承受轴向力Q，又承受扭矩T的作用，使得螺杆危险截面上既有正应力又有剪应力。螺杆强度校核时按照第四强度理论计算，即当量应力小于许用应力：

Q

d2

1

4

2

c

T 3

d2

1

16

2

…………（3）

其中，扭矩T为：

T

10

d2

2

3

Qtan( ) 0.5 20000 tan(5.14 2.23) 24.5

31.69N m

忽略退刀槽的影响，d1取螺纹小径；查手册，45钢有：

s 335MPa

s

4

83.75MPa

显然 c 53.31MPa [ ] ，所以，螺杆强度满足要求。

1.6稳定性计算

螺杆受压不失稳的条件为

Qc

Q

Ss

其中：Ss为保证螺杆不失稳的最小安全系数，对于传力螺旋传动Ss=3.5-5.0。 根据材料力学，失稳时的临界载荷Qc与螺杆的柔度 s

L

i

的值有关，此

处L为螺杆承受压力的一段长度，mm；i为螺杆危险截面的惯性半径，mm，此处i

d14

，mm； 为螺杆的长度系数，对于螺旋千斤可视为一端固定，一端自

由，取 2。

螺杆危险截面的惯性矩I为：

I

惯性半径i为：

d1

64

4

3.14 22.5

64

4

mm

4

12574.18mm

4

i

d14

5.63mm

对于受力长度L，可以近似认为L=H 所以柔度：

s

L

i

2 1505.63

53.28

对45钢，由于强度极限 B 480MPa，并且40 s 100，所以临界载荷为：

2

Qc (461 2.57 s)

代入数据得Qc=132.1KN

d1

4

…………（4）

Qc

Q

所以螺杆稳定性符合。

132.120

6.67 3.5

2、螺母的设计与计算

2.1螺母材料

此处选择青铜QAl9-4

2.2螺母高度H及螺纹工作圈数Z

螺母高度

H d2 1.2 24.5mm 29.4mm 螺纹工作圈数 Z

HP

9.8

2.3校核螺母螺纹强度

由于螺杆材料45钢的强度远大于螺母材料青铜的强度，因此只需校核螺母螺纹的牙根强度。

与螺杆外螺纹相配合，取D=26.50mm，D1=23mm，D2=24.50mm，P=3mm 螺纹根部的剪切强度为：

Q DbZ

Q dbZ

[ ] …………（5）

已知[ ] 30 50MPa，梯形螺纹b=0.65P，代入数据得：

12.8MPa [ ]

显然，螺纹强度满足要求。螺纹根部一般不会弯曲折断，所以不进行弯曲强度校核。

2.4校核螺母外径与凸缘的强度

（1）考虑螺旋副摩擦力矩的作用，螺母悬置部分危险截面的拉伸强度条件：

1.3Q

[ ] 0.83[ b] …………（6）

4

(D3 D)

22

已知 b 550MPa，D=26.5mm，安全系数取n=2，解得：

D3 30.3mm

不妨取D3=45mm

（2）凸缘与底座接触表面的挤压强度条件

p

Q

4

(D4 D3)

2

2

[ p] 1.3[ b] …………（7）

D4 45.78mm

取D4=55mm

（3）凸缘根部的弯曲强度条件

b

1.5Q(D4 D3)

D3a

2

[ b] …………（8）

a 2.78mm

取a=10mm

3、其余零件的设计

3.1手柄的设计与计算

手柄采用台阶圆柱，材料为45钢，主要承受弯曲载荷，所以只校核弯曲强度。弯曲强度条件为：

TW

T d

32

3

[ ]

…………（9）

对45钢，[ ] 100MPa，代入数据，解得：

d

3

32T

[ ]

3

32 31.693.14 10

8

m 14.8mm

考虑到螺杆直径为27mm，取手柄直径为15mm，总长200mm。既保证弯曲强度，又不过多削弱螺杆的强度。

3.2底座的设计

底座呈圆锥形，可有效防止侧翻，取坡度为1:10，厚度为8mm，材料采用铸铁。高度H=150mm+30mm+20mm=200mm

3.3紧定螺钉

开槽锥端紧定螺钉 GB/T71-1985 M4 10

3.4固定托环的螺钉

开槽圆柱头螺钉 GB/T 65-2000 M10 16

4、使用说明

（1）将手柄插入螺杆相应的孔内，用力推手柄，使螺杆平稳转动即可。（2）及时添加润滑油，减轻摩擦损耗

（3）千斤顶必须放置在平坦的平面上，否则易发生侧翻

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rbm1.html