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1、题目：设计起重量 FQ=30kN,最大起重高度 H=180mm 的螺旋起重器。解： 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=600MPa. s=355MPa 。螺母材料采用铝青铜 ZCuAl10Fe3 （考虑低速） 2 耐磨性计算 螺杆选用45 钢，螺母选用铸造铝青铜ZCuAl10Fe3，参考文献 1 表 5.8查得 p = 1825MPa , 人力驱动时 p 值可加大 20% ，则p = 21.630MPa , 取p = 25MPa。按耐磨性条件设计螺纹中径 d2，选用梯形螺纹，则 d20.8FQp。参考文献 1 查得，对于整体式螺母系
2、数 = 1.22.5，取 = 2。则d20.8FQ p= 0.830000 2 ? 25mm = 19.6mm式中： FQ轴向载荷， N；d2螺纹中径， mm ； p 许用压强， MPa; 参考文献 3 表 11.5取公称直 径d=28mm ，螺 距 P=3mm ，中径 d2= 26.5mm ，小 径 d3= 24.5mm ，内螺纹大径 D4= 28.5mm 。说明：此处如果取公称直径d=24mm ，螺距P=3mm，中径 d2= 22.5mm ，小径 d3（d1） =20.5mm，内螺纹大径 D4= 24.5mm，螺杆强度校核不满足要求。 3 螺杆强度校核 螺杆危险截面的强度条件为：e=(4F
3、Qd32)2 + 3(16T1d32)2 式中： FQ轴向载荷， N；D3螺纹小径， mm ；T1螺纹副摩擦矩，T1= FQtan( + )d22，为螺旋升角， = arctannp d2= arctan1?3?26.5= 2.0637 ； 螺杆材料的许用应力，MPa ； 参考文献 1 表 5.8 查得钢对青铜的当量摩擦因数f = 0.080.10 ， 取f = 0.09， ，螺纹副当量摩擦角 = arctan f = arctan0.09 = 5.1427。把已知的值代入T1的计算公式中，则得T1 = 30000 ?26.5 2tan(2.0637 + 5.1427) = 50261N ?
4、mme=(4 ?30000 ?24.52)2 + 3 ?(16 ?50261 ?24.52)2= 70.4MPa参考文献 1 表 5.9查得螺杆材料的许用应力 =s35，s= 355MPa =71118MPa ，取 = 71118MPa 。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 =FQZD4b式中： FQ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，梯形螺纹b=0.65P=0.65*3mm=1.95mm 。 代入数值计算得 =3000010 ? ? 28.5 ?1.95MPa = 17.2MP
5、a由参考文献 1 表 5.9 查得螺母材料的许用剪切应力为 = 3040MPa ，显然 2.5因此，满足稳定性要求。7 螺母外径及凸缘设计（参见参考文献4 图 3.1 ） 螺母外径 D21.5d = 1.5 28mm = 42mm。 螺母凸缘外径 D31.4D2= 1.4 42mm = 58.8mm ，取D3= 60mm。 螺母凸缘厚 b =0.20.3 H =0.20.330mm = 69mm ，取b = 8mm。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撑面间的摩擦力矩。 设 F 为加在手柄上的力，取 F = 200N，L 为手柄长度，则 FL = T1+ T2
6、。有 T1= 50261N. mmT2=13fFQD - (24)3- (D1+ 2)3D - (24)2- (D1+ 2)2公式中的符号见参考文献4 图 3.2 和图 3.3 D =1.61.8 d =1.61.828mm = 44.850.4mm ，取D = 48mm 。D1=0.60.8 d =0.60.828mm = 16.822.4mm ，取D1= 20mm 。 托杯选铸铁，手柄选Q215 ，摩擦因数 f = 0.12，则T2=1 3fFQD - (24)3- (D1+ 2)3D - (24)2- (D1+ 2)262669N ?mmL =T1+T2F=50261.1+62668.6
7、57200mm = 564.65mm，取L = 200mm ，加套筒长 400mm 。手柄直径 d手柄FL0.1 b3， 查教材可得： b=s1.52， 查参考文献 2 表 10.1 ， s= 205MPa， 则b= 102.5136.7MPa ，取 b= 110MPa。 代入数值计算得d手柄FL0.1b3 =200 564.650.1 1103 mm = 21.73mm取手柄直径 d = 24mm 。9 底座设计 螺杆下落到地面，再留 2030mm 空间，底座铸造起模斜度1:10 ，厚度为 10mm 。 D5由结构设计确定， D5= 104mm 。 D4= 1.4 D5= 146mm 。 结
8、构确定后校核底面的挤压应力：p=FQ 4(D42- D52)=30000 4(1462- 1042)= 3.64MPa底 面材料 选择 铸铁HT100 ， 查表 得铸 件壁 厚 = 3050mm 时， b80MPa， p=0.40.5 b=0.40.580MPa = (3240)MPa 。显然， p p，满足设计要求。10 绘制螺旋起重器（千斤顶）装配图 11 主要尺寸数据参考表 1) 螺母、螺杆的设计尺寸数据 尺寸符号尺寸数据尺寸符号尺寸数据 公称直径 d 28mm 螺距 P 3mm 螺纹中径 d226.5mm 螺纹小径 d324.5mm 内螺纹大径 D428.5mm 螺母高 H H=ZP=
9、30mm 螺母外径 D2D21.5d = 42mm螺母凸缘外径 D3D21.4D260mm 螺母凸缘厚 b b = (0.20.3)H,取 b=8mm 上述表中符号参见参考文献4 图 3.1 2) 手柄的尺寸数据尺寸符号尺寸数据尺寸符号尺寸数据手柄直径 d手柄d手柄= 24mm手柄长度 L L=200mm 套筒长度 L1L1= 400mmD D =1.61.8 d,取 D=48mm D1D1= (0.60.8)d , 取 D1= 20mm 上述表中未注明名称的符号参见参考文献4 图 3.1 3）底座的设计尺寸数据 尺寸符号尺寸数据尺寸符号尺寸数据D5D5= 104mm底座直径 D4D4= 1.
10、4D5= 146mm 壁厚 = 10mm底座厚度 S S= (1.52) ,取 S=20mm 上述表中符号参见参考文献4 图 3.1 4) 托杯的设计尺寸数据 尺寸符号尺寸数据尺寸符号尺寸数据 DTDT= (2.02.5)d, 取 DT= 60mm托杯高度 h h = (0.81)D,取 h=40mm h2h2= (0.60.8)D1, 取 h2= 16mmt t 68mm , 取 t=6mm a a 68mm , 取 a=8mm 托杯壁厚 11810mm,取 1= 10mm 上述表中符号参见参考文献4 图 3.1 5) 其他的设计尺寸数据 尺寸符号尺寸数据h1h1= (1.82)d1, 取h
11、1= 50mm 上述表中符号参见参考文献4 图 3.1 参考文献 1 王黎钦，陈铁鸣 . 机械设计 .4 版. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008. 2 宋宝玉 . 机械设计课程设计指导书 . 北京：高等教育出版社， 2006. 3 王连明，宋宝玉 . 机械设计课程设计 .3 版. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007. 4 张锋, 宋宝玉 . 机械设计大作业指导书 . 北京：高等教育出版设， 2009. Harbin Instituteof Technology机械设计大作业课程名称：机械设计设计题目：螺旋传动设计院系：实验学院班级：0836105 设计者：高鹏学号：6080810524 指导教师：王黎钦设计时间： 2010/10/1 哈尔滨工业大学
