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1、哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）HarbinHarbinHarbin InstituteInstituteInstitute ofofof TechnologyTechnologyTechnology机械设计大作业说明书机械设计大作业说明书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： 螺旋起重器 班 级： 1208107 设 计 者： 李弘基 学 号： 1120810732 指导教师： 张锋 设计时间： 2014/10/5 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）目目 录录一、设计题目一、设计题目-1二、螺母、螺杆选材二、螺母、螺杆选材-1三、螺
2、杆、螺母设计计算三、螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算-13.2 螺杆强度校核-23.3 螺纹牙强度校核-23.4 螺纹副自锁条件校核-33.5 螺杆稳定性校核-3四、螺母外径及凸缘设计四、螺母外径及凸缘设计-4五、手柄设计五、手柄设计-4六、底座设计六、底座设计-5七、其余各部分尺寸及参数七、其余各部分尺寸及参数-5八、参考资料八、参考资料-6哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）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：螺旋起重器是一种简单的起重装置，用手推动手柄即可提升重物。它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄、或扳手等零件所组成。已知数据：起重量：50kN 最大
3、起重高度：150mm。哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）0一、一、 设计题目设计题目螺旋起重器（千斤顶） 已知条件：起重量 FQ=50KN，最大起重高度 H=150mm。二、二、 螺杆、螺母选材螺杆、螺母选材本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，而且是小截面，故 选用 45#钢，调质处理。查参考文献2表 10.2 得 s=355MPa, b=600MPa。查参考文献1表 5.9 得,取=110MPa; b=600MPa。53s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、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜 ZCuAl10Fe3，查参考文献1表 5.
4、9 得螺母材料的许用切应力,取=35MPa；许用弯曲应力b=4060MPa, 取bMPa4030=50MPa。 托盘和底座均采用铸铁材料。三、三、 螺杆、螺母设计计算螺杆、螺母设计计算3.13.1 耐磨性计算耐磨性计算由耐磨性条件公式：2pHhdpF AFPs对于梯形螺纹，有 h=0.5p,那么耐磨性条件转化为：20.8 Fdp式中 螺纹中径，mm;2dF螺旋的轴向载荷，N；H螺母旋合高度，mm;引入系数，=H/;2dp材料的许用压强，MPa;查参考文献3表 5.8，得p=1825MPa，人力驱动p值可增大 20%，则p=1825MPa。取p=25MPa，对于整体式螺母，通过参考文献3取5 .
5、 22 . 1哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）1=2.0，那么有。查参考文献2表 11.4,试取公称直径2500.825.32.0 25KNdmmMPad=36mm,螺距 p=6mm,中径 d2=33mm,小径 d1=29mm,内螺纹大径 D4=37mm。 3.23.2 螺杆强度校核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 T1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的 摩擦转矩 T1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为)16(3)4(3 112 2 1dTdF对于梯形螺纹该式可化为14 1.25 Fd 式中 螺杆螺纹的小径(mm)；1d螺杆材料的许用应力(MPa); F 螺杆
6、所受的轴向载荷(N)；T1螺杆所受转矩(Nmm),。2) tan(2 1dFT代入数据，14 1.25 5026.90110KNdmmMPa而选择 d1=29mm,满足螺杆强度要求。3.3 螺纹牙强度校核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。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：4bDzF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。代入数据计算5000011.03 1037 0.65 6MPa 即螺母满足剪切强度要求。哈尔滨工业大学课程
7、设计说明书（论文）2螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为：32 4bbbDzFl式中 l弯曲力臂，；4237303.522Ddlmm其它参数同上。 代入数据计算23 50000 3.529.701037 (0.65 6)bbMPa即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求。3.4 螺纹副自锁条件校核螺纹副自锁条件校核由螺纹副自锁条件：arctan, f式中 螺纹螺旋升角（） ，2arctandnp 当量摩擦角();螺纹线数，n=1;n螺纹导程(mm);p螺纹中径(mm);2d当量摩擦系数,查机械设计表 5.10，得=0.080.10,取=0.09;fff代入数据 1 6arctan3.313314. 509. 0
8、arctan因为，所以满足螺纹副自锁条件要求。3.5 螺杆的稳定性校核螺杆的稳定性校核千斤顶的最大上升高度 H=150mm.则螺杆的最大工作长度1150h2HLl螺母 退刀槽式中 螺母高度(mm)，=60mm;螺母H螺母H符号参见参考文献1图 3.1；1h哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）3螺杆与手柄座相接处尺寸，查手册知，=7.5mm。退刀槽l退刀槽l假设手柄直径为 d1=26mm,由尺寸经验公式 h1=(1.82)d1=46.854mm 取 h1=54mm, 则L=150+30+54+7.5=241.5mm则螺杆的柔度 14 dL iL式中 长度系数，对本千斤顶，看做一端固定、一端自有，
9、则可取=2；d1螺纹小径，d1=29mm。i螺杆危险截面的惯性半径(mm),其中 A 为危险截面的面41d AIi积(mm2)。 代入数据计算4 2 24868.419029 对于 45#调制钢，此时螺杆稳定的临界载荷 Fc 为：2 1 2340 1 0.000134cdF 式中 E螺杆材料的弹性模量，对于钢 E=2.07105MPa；I螺杆危险截面的轴惯性矩(mm4),；644 1dI代入数据计算22340291396281 0.00013 68.414cFN那么，由压杆稳定条件1396282.792.550000cF F故螺杆满足稳定性要求。四、四、 螺母外径及凸缘设计螺母外径及凸缘设计根
10、据经验公式，螺母外径 D21.5d=1.536=54mm;螺母凸缘外径 D31.4D2=1.454=75.6mm，取 76mm;螺母凸缘厚 b=(0.20.3)H=(0.20.3)60=1218mm，取 b=15mm。五、五、 手柄设计手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩 T1和托杯支撑面间的摩擦力矩 T2。设加在手柄上的力 F1=250N，手柄长度为 L1，则有 F1 L1 = T1 + T2。对于 T1和 T2， 有哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）4Nmm2 133tan()50000 tan(3.31 5.14)12256122dTF2 123 132)2()42()
11、2()42( 3DDDDfFT公式中的符号见参考书1图 3.2 和图 3.3。根据经验公式，mm,取 D=60mm;(1.6 1.8)(1.6 1.8) 3657.6 64.8Ddmm，取 D1=24mm。1(0.6 0.8)(0.6 0.8) 3621.6 28.8Dd托杯材料选择铸铁，手柄选择 Q215，摩擦因数 f=0.12,则2 123 132)2()42()2()42( 3DDDDfFT33220.12 50000562712956635627N mm那么手柄长度，取=200mm,加套筒长 800mm。12 1 1129566 1225611008250TTLmmF1L设手柄所受最大弯曲应力为 ，查参考文献2表 10.1,，查参考文献3,MPas225得，则=112.5150MPa,取=125MPa。 25 . 1s b b b则手柄直径 d1应满足 ，转化为：
