哈工大机械设计大作业

1哈哈尔尔滨滨工工业业大大学学机机械械设设计计作作业业设设计计计计算算说说明明书书题目:设计螺旋起重器(千斤顶)系别:能源学院班号:姓名:日期:2010年9月2题目:设计螺旋起重器(千斤顶)设计原始数据：起重量Q=40kN,最大起重高度H=200mm。说明螺旋起重器的结构见图,螺杆7和螺母6是它的主要零件。螺母6用紧定螺钉5固定在底座8上。转动手柄4时，螺杆即转动并上下运动。托杯1直接顶住重物，不随螺杆转动。安全板3防止托杯脱落，安全板9防止螺杆由螺母中全部脱出。对这一装置主要的要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳定性合格等。工作量1.设计计算说明书一份，主要包括起重器各部分尺寸的计算，强度，自锁性，稳定性校核等。2.装配图一张，画出起重器的全部结构，标注出必要的尺寸与零件编号，填写标题栏与明细表3目录一、选择螺杆、螺母的材料..........................................................4二、螺杆强度计算及螺纹参数确定..............................................4三、耐磨性校核..............................................................................4四、螺纹牙的强度校核..................................................................5五、自锁条件校核..........................................................................5六、螺杆的稳定性校核..................................................................6七、螺母外径及凸缘设计..............................................................7八、手柄设计..................................................................................7九、底座设计..................................................................................8十、各部分尺寸及参数(不包括螺纹部分)...................................9十一、参考资料...............................................................................94一、选择螺杆、螺母的材料螺杆采用45号调质钢，由机械设计手册查得抗拉强度σB=600MPa，σS=355MPa。由于千斤顶属于低速重载的情况，故螺母材料用铝青铜ZCuAl10Fe3二、螺杆强度计算及螺纹参数确定梯形螺纹校核条件：14*1.25[]Fd式中：1d螺杆螺纹的小径，mm；[]螺杆材料的需用应力,MPa，这里取[]88.754sMPaF螺杆材料所受的轴向载荷，N；14*1.25*40*88.75KNdMPa=26.78mm由GB/T5796.3-1986得：取d=34mm，2d=31mm,1d=27mm,P=6mm;螺母大径D4=35三．耐磨性校核螺杆选用45号钢，螺母选用铸造铝青铜ZCUAl10Fe3,选用梯形螺纹，查课本78页表5.8，得[]1825sPMPa，因为手工驱动，取[p]=24MPa，把数据代入得2[]FpPspdhH式中：F—轴向载荷Nd2—螺纹中径mm[p]——许用压强MPap—螺距400.8*0.5*31*24KNHMPaπ=34.22mm5取H=48mm，则Z=8四．螺纹牙的强度校核螺纹牙危险截面处的剪切强度式：][4bDzQ式中：Q—轴向载荷N4D—螺母螺纹大径mmz—螺纹旋合圈数，z=10b—螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b=0.65p=0.65×6=3.90mm[τ]—螺母材料的许用剪应力，查表MPa4030][400008.638353.9MPa显然满足][弯曲强度条件式：243[]bbFlzDb式中：Q—轴向载荷N4D—螺母螺纹大径mmz—螺纹旋合圈数，z=8b—螺纹牙根部厚度，梯形螺纹b=0.65p=0.65×6=3.90mm[σb]—螺母材料的许用弯曲应力，查表MPab50][l—弯曲力臂，23329222ddlmm2340000229103.9b17.319MPa显然满足][bb螺纹牙的强度满足条件.五．自锁条件校核',''arctan()f式中:6为螺纹升角,度;'当量摩擦角,度;n螺纹线数;p螺纹导程,mm;2d螺纹中径,mm;'f当量摩擦系数,查机械设计表5.10得了0.09;1*6arctan()3.53*31'arctan(0.09)5.14',满足自锁性条件。六．螺杆的稳定性校核螺杆的柔度值li式中：l—螺杆的最大工作长度12002Hlh螺母+l退刀槽H螺母=zp=8×6=48mm假设手柄直径为d手柄=20mm,h1=(1.8~2)d手柄=36~40mm,取h1=38假设退刀槽长度为9mm，则4820038+92712lmm—长度系数，对千斤顶，可看作一端固定，一段自由，取=2i—螺杆危险截面惯性半径mm1276.7544dimm227180.306.75li对于45号钢，取螺杆的临界压力722122340*340*27F105.8410.00013*4(10.00013*80.30)*4cdKN105.842.652.540cFF满足稳定性要求.七．螺母外径及凸缘设计23231.51.534501.41.45071.4,72(0.2~0.3)(0.2~0.3)489.6~11.,b=10mm.DdmmDDmmDbHmm取4取八．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承面间的摩擦力矩.设F为加在手柄上的力，取200FN,L为手柄长度。则21TTLF'21*tan()*2dTF式中F螺母工作时所受的轴向载荷，N；8为螺纹升角,度;'当量摩擦角,度;2d螺纹中径，mm;194541.13TNmm2123132)2()]4~2([)2()]4~2([31DDDDfQT公式中的编号见大作业图3.1(1.6~1.8)(1.6~1.8)3454.4~61.2Dd取58Dmm1(0.6~0.8)(0.6~0.8)3420.4~27.2Dd取124Dmm托杯选铸铁，手柄选Q215,则摩擦系数f=0.12，则T2=101353.09Nmm1294541.13101353.09979.47200TTLmmF取L=300,加套筒长700手柄直径3][1.0bFLd手柄查大作业2~5.1][sb，查阅手册知，MPas205MPab7.136~5.102][，可取110MPa33200100026.300.1[]0.1110bFLd手柄取手柄直径d=28mm.九．底座设计螺杆落到底面后，再留20~30mm,斜度1:10,厚度应大于8mm.取10mm.D5由结构设计，试取D5=130mmD4=1.4D5=185mm校核底面的挤压应力，9222245400002.94()13044pFMPaDD（185）地面材料选择铸铁HT100，查表得铸件壁厚为30-50时，σb≥80MPa,所以[σp]=(32-40)MPa,显然满足设计要求十．各部分尺寸及参数(不包括螺纹部分)固定挡圈用的螺钉GB/T5783-2000M6×12螺杆顶部固定螺钉GB/T5783-2000M6×12紧定螺钉GB/T71-1985M6×20手柄长度L=200mm手柄直径d=28mm螺杆长度250mmD=58mm；D1=24mm；D2=50mm；D3=72mm；D4=185mm；D5=130mm(以上数据均已在前面的计算中得出)DT=（2.0~2.5）d=68~85mm，取75a=6mm；t=6mm，b=(0.2~0.3)H=10mm，=1=10mmh=(0.8~1)D=46.4~58mm,取50mm；h1=38mm；h2=18mmS=2=20mm挡圈外径38mm，高5mm装配完成后，千斤顶的高度在420~620mm的范围内升降.各符号的意义参见机械设计作业指导中的图3-1和图3-2.十一．参考资料[1]王知行,邓宗全.机械原理.高等教育出版社,2006,5:1～4[2]王黎钦，陈铁鸣．机械设计．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010．[3]王连明，宋宝玉．机械设计课程设计．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007.[4]金铃,刘玉光,李利群．画法几何及机械制图．哈尔滨：黑龙江人民出版社，2005.