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1、哈尔滨工业大学大作业说明书Harbin Institute of Technology机械设计大作业说明书机械设计大作业说明书大作业名称： 螺旋传动设计 设计题目：设计螺旋起重器（千斤顶）班 级： 1215102 设 计 者： 张紫薇 学 号： 1121510208 指导教师： 张锋 设计时间： 2014 年 10 月 6 日 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学大作业说明书目录1、设计任务书12、各部分尺寸计算及校核1、选择螺杆、螺母的材料22、耐磨性计算23、螺杆各部分尺寸计算24、螺杆强度校核25、螺母螺纹牙强度计算36、螺纹副自锁条件校核47、手柄设计48、螺杆的稳定性校核59、螺母外经及凸缘
2、设哈尔滨工业大学大作业说明书计610、底座设计611、其他零件相关尺寸73、参考文献8哈尔滨工业大学大作业说明书- 0 -一、设计任务书设计螺旋起重器，简图如下1、螺旋起重器已知数据： 起重量 FQ=30kN， 最大起重高度 Ho=180mm（题号 3.1.1） 。2、设计要求： (1) 绘制装配图一张，画出起重器的全部结构，按照装配图要求标注尺寸、序号及填写明细栏、标题栏，编写技术要求。(2) 对起重器各部分尺寸进行计算，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性进行校核。哈尔滨工业大学大作业说明书- 1 -二、各部分尺寸计算及校核1、选择螺杆、螺母的材料螺杆采用 45 号钢，由参考
3、文献3查得抗拉强度 ， 。MPa60bPa35s螺母材料用铝青铜 ZCuAl10Fe3（考虑速度低） 。2、耐磨性计算根据螺纹的耐磨性条件 ，引进系数 以消去 H，并且对于梯phHdFPps22d形螺纹，h=0.5p，因此得 m4.236.108.02 pFd式中 螺杆螺纹中径， mm；2dF螺杆所受轴向力，即起重量， ；kN根据螺母结构选定，对于整体式螺母取 =1.22.5，此处取 =1.6；滑动螺旋副材料的许用压强，根据参考文献2 中表 8.11，当螺杆和螺母副p材 料分别是钢和青铜且低速滑动时，许用压强 =1825，此处取 =22 。pp3、螺杆各部分尺寸计算按照耐磨性计算求出 =23.
4、4mm，根据参考文献3中表 11.3，选取适当的公称直径2dd=28mm，以及相应的螺距 P=5mm。则螺纹牙的工作高度 h=0.5P=2.5mm。再根据参考文献3表 11.4，当螺距 P=5mm 时，外螺纹小径即螺杆小径 =d-15.5=22.5mm；内外螺纹中径 = =d-2.5=25.5mm。因此 mm。2D8.405.262dH螺纹旋合圈数 。106.8540pHZ4、螺杆强度校核螺杆断面承受轴向力 F 和转矩 T 的作用，其中 F=30kN。哈尔滨工业大学大作业说明书- 2 -螺杆所受转矩 2)tan(dFT其中 螺纹升角， 。2rctP当量摩擦角， 。 fatn将 与 代入转矩公式
5、得 mN5.62347.)10.arctn5.2tan(rc103)t2 dfdPFT式中 螺纹副的当量摩擦系数，根据参考文献2中表 8.13，钢与青铜间当量摩擦f系数界限为 0.080.10，此处取 =0.10。f根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为 2121364dTF式中 螺杆许用应力。根据参考文献2中表 8.12，钢材许用应力 ， 53s此处取 。其中屈服极限 可由机参考文献3中表 10.2 查得 453s s号 钢 =355MPa，则 118.3MPa。s由已有数据得 18.3MPaPa578.9 5.2634715.203464 222213 dTF经验证，螺杆强度合格。5、
6、螺母螺纹牙强度计算螺母螺纹牙根部的剪切强度为 MPa86.1.5380dbzF螺纹牙根部的弯曲强度为哈尔滨工业大学大作业说明书- 3 -b232b MPa68.95.16803 dzFh式中 d螺母螺纹大径，mm；h螺纹牙工作高度，mm；b螺纹牙根部厚，梯形螺纹的 ，mm；Pb65.0、 许用切应力，根据参考文献2 中表 8.12，青铜的许用应力范围为b=4060， =3040。经验证，螺纹牙强度合格。6、螺纹副自锁条件校核对于有自锁要求的螺旋，要满足条件 。在螺杆强度校核过程中，已得 ；57.32arctnarct2dP；1.0.ttf因此螺纹副自锁条件合格。7、手柄设计加在手柄上的力分为螺
7、纹副之间相对转动的阻力矩 和托杯支承面间的摩擦力矩 。1T2T设加在手柄上的力 ，手柄长度为 L，则 。有N30手F2FmN5.623471TN6789424.0.0231 233321332 DfTQ其中 mm， mm ；4.508.dD4.8.d摩擦因数取 f =0.12。，取 ，加套筒长 300mm。m1.330679.21FTL 20L选择 45 号钢为手柄材料，其受弯曲应力为 哈尔滨工业大学大作业说明书- 4 -bzbWM式中 ；32zDWM=T=62347.5 ；mN。MPa7.65.1sb因此 。m7.1.2368945323b D则选取 =18mm。手 柄d8、螺杆的稳定性校核
8、对于细长的受压螺杆，当轴向压力 F 大于某一临界值时，螺杆会发生横向弯曲而失去稳定。受压螺杆的稳定性条件式为 5.2c式中 为螺杆稳定的临界载荷。cF临界载荷与螺杆材料及长径比（柔度） 有关。14dlil 为螺杆最大工作长度，对于起重器来说， m9.245.6328.402退 刀 槽手 柄螺 母 ldHlo其中 可由参考文献3中表 11.20 根据螺距 P=5 查得 =6.5；退 刀 槽l 退 刀 槽l=18mm，则固定手柄的孔的最外部直径 。手 柄d 1手 柄dh由以上结果可求得 36.85.294041dli式中 长度系数，端部支承情况可视为一端固定，一端自由。根据参考文献2中表 8.14
9、 查得， 。0.2i螺杆危险面的惯性半径， ，其中 A 为危险截面的面积，mm。1dIi哈尔滨工业大学大作业说明书- 5 -选用淬火钢，则当 时，临界载荷85kN907.189.240.65617522 lEIFc则有 ，因此螺杆稳定性合格。.3.kN3097.18c式中 I螺杆危险截面的轴惯性矩， ；4441 m56.12806.dIE螺杆材料的弹性模量，对于钢 。MPa07.25E9、螺母外经及凸缘设计螺纹外径 mm 4285.1.2dD螺纹凸缘外径 mm.53螺纹凸缘厚 m2.10.0.Hb母10、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 ， 。
10、m1020S由结构设计确定， =110mm。5D5D。14.4.5校核底面挤压应力： MPa29.310544225QP DF底面材料选择铸铁 HT100，查参考文献3中表 10.3 得 ，b。MPa50.04bp显然 ，满足设计要求。p11、其他零件相关尺寸螺杆： mm mm 4.508.1dD4.28.01dDm92.178.02Dh哈尔滨工业大学大作业说明书- 6 -托杯： mm 705.2dDT m104H杯 8ta螺栓： 36.13三、参考文献1 张锋, 宋宝玉 . 机械设计大作业指导书M. 北京: 高等教育出版社, 2009.哈尔滨工业大学大作业说明书- 7 -2 宋宝玉, 王黎钦. 机械设计M. 北京: 高等教育出版社, 2010.3 宋宝玉. 机械设计课程设计指导书M. 北京: 高等教育出版社, 2006.
