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1、螺旋千斤顶设计计算说明书院 系 专业年级 设 计 者 指导教师 成 绩 2011年10月 16日具体内容和要求：课程大作业一：设计一螺旋起重器螺旋起重器是一种简单的起重装置，在手柄上加一个力，并转动手柄即可起升重物。其结构简图如图所示已知数据为最大起重量Q和最大起升高度h。螺放起重器设计中要求完成以下工作：1装配工作图1张(A2或A3图纸)；2所有非标准零件工作图（图纸规格自定）；3设计计算说明书1份（按格式示例）。原始数据如下：项目设计要求起重重量（KN）34最大起升高度（mm）320设计内容计算及说明结果1.确定螺杆、螺母材料2耐磨性计算查标准梯形螺纹：计算螺纹参数：螺母高度：螺母工作圈数
2、：螺纹牙根部宽度3自锁性校核4螺杆强度校核5螺母螺纹牙强度校核螺母螺纹牙剪切强度：弯曲强度：6螺母外径与凸缘的强度较核6.1螺母参数确定6.2螺母外径的强度较核6.3螺母凸缘的强度较核7螺杆稳定性校核7.1螺杆的柔度计算8.托杯的设计9.手柄的设计9.1手柄材料9.2手柄长度计算9.3手柄直径计算9.4手柄头部孔的参数11.底座的设计11.1底座材料11.2锥度设计11.3底座外径设计具体结构设计详见零件图由于起重器的载荷 ，低速运行，按表5-11【1】选取螺杆材料为45钢 ，并采用正火处理，由表3-14【2】得：其抗拉强度为 屈服强度（GB/T699-1999）螺母采用 ，采用砂型铸造，由表
3、3-37【2】得： 其抗拉强度为 屈服强度（GB/T1173-1995）失效形式： 根据对螺纹类型和相关传动的特点，选择梯形螺纹计算中取，查表5-12【1】，取,f=0.10代入计算过程 ：根据耐磨性条件，初步估算螺杆中径 式中，F作用与螺杆的轴向力， N P螺纹螺距，mm h螺纹工作高度，mmA螺纹的承受面积， H螺纹高度， mmu螺纹工作圈数上式可作为校核计算用。为了导出设计计算式。令、对于梯形螺纹，h=0.5P，则得 查表4-9【2】，根据梯形螺纹的标准GB/T5796.2-2005，取螺纹公称直径，螺距为查表4-10【2】，根据梯形螺纹的标准GB/T5796.3-2005,得梯形螺纹其
4、它尺寸：螺杆小径：，螺杆螺母中径：满足条件 螺母大径：，螺母小径：已知，根据公式已知螺距，根据公式,得对于梯形罗纹b=0.65P=6.5mm（b为螺纹牙底宽度）螺纹升角：（S为螺纹导程）当量摩擦角：（梯形螺纹牙形角 ）因此符合自锁条件螺杆工作时承受轴向压力F和扭矩T的作用，其强度条件为： 式中，A螺杆螺纹危险截面面积， 抗扭截面系数， T螺杆所受扭矩，Nmm其中，螺杆所受扭矩为： 查表5-13【1】，取螺杆许用应力,得 所以，螺杆符合强度条件失效形式：剪切和挤压破坏螺纹多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。查表5-13【1】，取螺母，螺纹危险截面剪切强度
5、条件为弯曲强度条件为 （式中，D为螺纹大径，l为弯曲力臂，得 所以，符合强度条件根据文献【3】，查得千斤顶尺寸计算经验公式，计算螺母尺寸：失效形式：说明螺母下段悬置部分受拉力作用，在最薄壁处最为薄弱 ，强度条件为：螺旋副摩擦力矩：当量拉应力所以，符合强度条件1. 凸缘与底座接触表面的挤压强度计算：强度条件 所以，符合挤压强度条件2. 凸缘根部的剪切强度计算：强度条件3. 凸缘根部的弯曲强度计算：强度条件失效形式：对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力F大于某一临界值时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失稳定性。 螺杆的柔度： 其中，u螺杆长度系数，u=0.75 l螺杆工作长度，,L为举重最大升距，为螺
6、杆头部长度， i惯性半径， 计算过程 则由表: 所以螺杆的稳定性得到了保证。托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成，其结构尺寸见下图。为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。因此在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。 p （式1-1）式中：p许用压强，应取托杯与螺杆材料p的小者。D10=(2.42.5)d=2.465=156mmD11=(0.60.7）d=0.665=3
7、9mmD13=(1.71.9)d=1.865=117mmD12=D13-(24)=117-2=115mm =12mm故 =21.77MPa =23MPa 手柄设计与计算9.1手柄材料常用Q2359.2手柄长度Lp板动手柄的力矩：KLp=T1+T2 则 （式1-2）式中：K加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约为150250N，工作时间较长时为100150N。T1螺旋副间的摩擦阻力矩， =200103tan(3.04+5.91) =944940NmmT2托杯与轴端支承面的摩擦力矩， T2 = (D12+D11) f F/4。 (f查手册取0.06)=(115+39) 0.06200000/4=
8、462000Nmm则 =手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄实际长度还应加上+（50150）mm。手柄实际长度不应超过千斤顶，使用时可在手柄上另加套管。因此，手柄实际长度=+55=5715mm9.3手柄直径dp把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径dp，其强度条件为 sF （式1-3）故 dp =49.1mm dp取50mm 式中：sF手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q235时，sF=120Mpa。手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面应加上挡环（图16），并用螺钉或铆合固定。图中尺寸： dp =16mmdp+(610)
9、= dp+8=58mm11. 底座设计底座材料常用铸铁（HT150及HT200），铸件的壁厚不应小于812mm，取厚度为为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成110的斜度。底座结构及尺寸如图17图中 H1=H+（1428）mm =180+20=200mm H-b=96-32=64mm D6=D2+（510）mm =97.5+6.5=104mmD7=D6+=104+=144mmD8= =式中：sp底座下枕垫物的许用挤压应力。对于木材，取sp=22.5MPa。 螺杆材料为45钢螺母采用: 螺纹参数：合理合理，能自锁安全符合强度条件螺母参数：螺母符合拉伸强度条件螺母凸缘符合挤压强度条件螺杆符合稳定性条件D10=156mmD11=39mmD13
