機械設計（基礎）課程設計計算說明書設計題目：螺旋傳動設計——螺旋起重器（千斤頂）學院：機電工程及自動化學院專業(yè)：機械工程與自動化學號：11121497設計者：袁悅組員：郭麗琴、閆赟、袁悅指導老師：鄧召義完成日期：2013-10-30

計算及說明主要結果設計題目螺旋起重器（千斤頂）已知條件：起重量F=44KN，最大起重高度L=200mm。二、確定螺紋牙型及螺紋基本尺寸1）、螺紋牙型的選擇滑動螺旋的牙型可以采用梯形螺紋、矩形螺紋和鋸齒形螺紋；螺旋傳動常采用梯形螺紋和矩形螺紋。梯形螺紋的工藝性好，牙根強度高，對中性好，矩形螺紋效率高，但其牙根強度低，加工精度低，目前已經逐漸被梯形螺紋所取代。2）、螺紋基本尺寸的選擇螺紋中徑按螺母螺紋牙面得耐磨性計算，對于梯形螺紋，h=0.5P,則有，中徑：QUOTEd2≥0.8F?p=式中：對于梯形螺紋，查表4-5，選取P=6mm；查表4-6，得：螺桿標準中徑，小徑，大徑；螺母標準中徑，小徑，大徑。三、螺桿的設計計算1）、材料螺桿常用的材料為Q235、Q275、35鋼和45鋼。對于重要傳動，要求較高耐磨性，需進行熱處理，可選用40Cr或65Mn。此處選用45鋼。故σs=355MPa，查表21-3得，取[σ]=115MPa;σb=600MPa。2）、螺桿結構螺桿上端需用支撐托杯和插裝手柄，故此處應加大直徑，其結構如圖1所示。圖中L為最大起重，H為螺母高度，手柄孔徑的大小應根據(jù)手柄直徑決定，一般取。為了便于切制螺紋，應設退刀槽，退刀槽處的直徑要比螺紋小徑小0.2~0.5mm。退刀槽的寬度。為了便于螺桿旋入螺母，螺桿下端應制有倒角，如圖a所示。3）、自鎖性校核自鎖條件為：式中：——螺紋升角，；——當量摩擦角，；——螺紋牙側角,;——摩擦因數(shù)，取；——螺紋副的當量摩擦因數(shù)。由于影響摩擦因數(shù)的因素有很多，其值不穩(wěn)定，為保證千斤頂有可靠的自鎖能力，可取則2.08圖1F=44KNL=200mm梯形螺紋P=6mm45鋼σs=355MPa[σ]=115MPa;σb=600MPan=2.08計算及說明主要結果4）、強度校核螺桿時，扭矩產生剪應力，軸向力產生正應力，升至最高位置時，載荷分布如下圖所示。按第四強度理論，危險剖面的強度按下式進行校核對于梯形螺紋該式可化為：式中F——螺桿所受的軸向壓力（N）；——螺紋小徑（mm）；T——螺桿所受扭矩（N·mm），；——螺桿材料的許用應力（MPa），代入數(shù)據(jù)，；而選擇=25mm滿足螺桿強度要求。5）、穩(wěn)定性校核細長的螺桿升至最高位置時，可視為直徑為的下端固定、上端自由的壓桿，為防止失穩(wěn)，應按下式校核其穩(wěn)定性：臨界軸向載荷與螺桿的材料、柔度有關，其中柔度計算公式為：式中——螺桿的最大工作長度，按螺桿升至最高位置時托杯底面到螺母中部的高度計算，，暫?。沪獭L度系數(shù)，千斤頂可看作一端固定、一端自由，故??；i——螺桿危險截面的慣性半徑，代入數(shù)據(jù)，此時，計算及說明主要結果滿足穩(wěn)定性校核條件。四、螺母的設計計算1）、材料螺母和螺桿旋合工作時，應有較高的耐磨性和較低的摩擦系數(shù)，通常選用螺母材料比螺桿材料硬度低。當?shù)退贂r，可采用耐磨鑄鐵、鑄鐵。此處選擇HT500。故，選取【p】=18MPa2）、螺紋牙工作圈數(shù)z螺紋牙的工作圈數(shù)z可按耐磨性計算獲得，即式中h——螺紋牙工作高度，對于梯形螺紋，。代入數(shù)據(jù)，由于退刀槽影響，取實際圈數(shù)。3）、螺母的結構尺寸螺母的結構如圖2所示。螺母的高度；螺母外徑；螺母的凸緣外徑螺母凸緣厚度=20.8圖2螺母裝入底座孔內，配合采用。為防止螺母轉動，設置緊定螺釘，直徑取M6。4）、螺紋牙強度校核螺紋牙根部抗彎強度條件為穩(wěn)定性計算及說明主要結果螺紋牙根部抗剪強度條件為式中b——螺紋牙根部的厚度，b=0.65P；——彎曲力臂，；z——螺桿和螺紋的旋合圈數(shù)；——螺母材料的許用彎曲用力；——螺母材料的許用剪切用力。查表21-3，取，。代入數(shù)據(jù)故螺紋材料滿足螺紋牙強度校核。5）、螺母懸置部分強度和螺母凸緣強度校核螺母下端懸置，承受拉力（其大小為起重量F）；螺母凸緣支承面會發(fā)生擠壓破壞。螺母懸置部分橫截面上的抗拉強度條件為式中——螺母材料的許用拉應力，；D——螺母外徑。代入數(shù)據(jù)，螺母凸緣支承面上的擠壓強度條件為式中——螺母材料的許用擠壓應力，——螺母凸緣外徑。代入數(shù)據(jù)，螺母凸緣根部的彎曲強度條件為主要結果式中——螺母凸緣厚度，=20.8。代入數(shù)據(jù)，螺母凸緣根部的剪切強度條件為式中——螺母材料的許用應力。代入數(shù)據(jù)，故螺母材料滿足懸置部分和凸緣的強度校核。五、托杯的設計計算托杯是用來承托重物的，選用Q235，具體結構如圖3所示。為了防止托杯與重物之間產生相對滑動，在托杯上表面只有切口和溝紋。為了防止托杯從螺桿端部脫落，螺桿上端應裝有擋圈。當螺桿轉動時，托杯和被起重物均不轉動。因此在舉重時，托杯底部和螺桿的接觸面間有相對滑動。為防止接觸面間過快地磨損，需要校核接觸面間的壓力，即式中——許用壓力；——托杯的結構尺寸。圖3查表21-2，取=18MPa，，。帶入數(shù)據(jù)，P=15.9MPa算及說明主要結果故接觸面間的壓力滿足校核條件。手柄的設計計算1）、材料手柄的材料選用碳素結構鋼Q235。、手柄長度由分析可知，扳動手柄的力矩應與阻力矩平衡，即，則式中——扳動手柄的力，取；——螺旋副的摩擦阻力矩；——螺桿端面與托杯之間的摩擦阻力矩。式中——托杯與螺桿支承面間的摩擦因數(shù)。查表21-2，取，帶入數(shù)據(jù)，由于過長，為了便于存放，所以實際手柄長度可取300mm，當舉重量較大時，可在手柄上套一長套管以達到省力的目的。、手柄直徑把手柄看成一個懸臂梁，按抗彎強度設計，即式中——手柄材料的許用彎曲應力，。帶入數(shù)據(jù)，算及說明主要結果4）手柄結構為防止手柄從螺桿中滑出，在手柄兩端應設有擋圈，并用螺釘固定。底座的設計計算1）、材料底座材料選用鑄鐵HT200，故。、底座結構底座鑄件的厚度不應小于8~10mm，為增加底座的穩(wěn)定性，故需將外形制成1：10的斜度，如圖4所示，圖中，，直