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機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)說明書

大作業(yè)名稱：螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)題目:設(shè)計(jì)螺旋起重器（千斤頂）

班級：1215102

設(shè)計(jì)者：張紫薇

學(xué)號：1121510208

指導(dǎo)教師:_________張篷____________

設(shè)計(jì)時(shí)間：2014年10月6日

哈爾濱工業(yè)大學(xué)

目錄

一、設(shè)計(jì)任務(wù)

書..........................................................1

二、各部分尺寸計(jì)算及校核

1、選擇螺桿、螺母的材

料...................................................................2

2、耐磨性計(jì)

算.................................................................................2

3螺桿各部分尺寸計(jì)

算.....................................................................2

4螺桿強(qiáng)度校

核..............................................................................2

5、螺母螺紋牙強(qiáng)度計(jì)

算.....................................................................3

6螺紋副自鎖條件校

核.....................................................................4

7、手柄設(shè)

計(jì)...................................................................................4

8螺桿的穩(wěn)定性校

核........................................................................5

9、螺母外經(jīng)及凸緣設(shè)

計(jì).....................................................................6

10、底座設(shè)

計(jì)................................................................................6

11、其他零件相關(guān)尺

寸...................................................................7

三、參考文

南長...........................................................................8

1、選投螺桿、螺母的材料

螺桿采用45號鋼，由參考文獻(xiàn)［3］查得抗拉強(qiáng)度g=600MPa,0、=355MPa：,

螺母材料用鋁青銅ZCuAI10Fe3(考慮速度低)。

2、耐磨性計(jì)算

根據(jù)螺紋的耐磨性條件p,=—匕《［“，引進(jìn)系數(shù)以消去〃并且對于梯形螺紋，

7td2hHd2

h=0.5p,因此得

d-,20.8/―F~~=0.8J;-----=23.4mm

yy/［p］V1.6x22

式中4-一螺桿螺紋中徑，mm;

F—螺桿所受軸向力，即起重量，kN;

〃——根據(jù)螺母結(jié)構(gòu)選定，對于整體式螺母取材=1.2~2.5,此處取材二1。6;

［〃］一滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓強(qiáng)，根據(jù)參考文獻(xiàn)［2］中表8.11,當(dāng)螺桿和螺母副材

料分別是鋼和青銅且低速滑動(dòng)時(shí)，許用壓強(qiáng)［p］=18~25,此處取［p］二22o

3、螺桿各部分尺寸計(jì)算

按砥研磨性計(jì)異求出a=23.4mm,根據(jù)參考文獻(xiàn)［3］中表11.3,選取適當(dāng)?shù)墓Q直徑片28mm,

以及相應(yīng)的螺距匹5mm。則螺紋牙的工作高度后0.5片2.5mm。

再極據(jù)參考文獻(xiàn)［3］表11。4,當(dāng)螺距片5mm時(shí),外螺紋小徑即螺桿小徑4=/5.5=22.5mm；

內(nèi)外螺紋中徑。2二4二2。5=25o5mmo因此”=〃4=1.6x25.5=40.8mm。

螺紋旋合圈數(shù)Z=—=.'=8.16<10o

P5

4、螺桿強(qiáng)度校核

螺桿斷面承受軸向力廠和轉(zhuǎn)矩7■的作用，其中e30kN。

螺桿所受轉(zhuǎn)矩T=Ftan(/t+p,)^-

其中A----螺紋升角，X-arctan-^―。

7id2

-1-

p---當(dāng)量摩擦角，/?*=arctan/，zo

將九與p'代入轉(zhuǎn)矩公式得

pd、

T=Ftan(arctan-^-+arctan

5255

=30x1()3xtan(arctan-----+arctan0.10)x^^=62347.5N?mm

25.5%2

式中f——螺紋副的當(dāng)量摩擦系數(shù)，根據(jù)參考文獻(xiàn)［2］中表8.13,鋼與青銅間當(dāng)量摩擦系數(shù)界限

為0.08—0。10,此處取廣二0.10。

根據(jù)第四強(qiáng)度理論，螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度條件為

4F167.]

(T=-7T工⑸

成皿)

式中口］——螺桿許用應(yīng)力。根據(jù)參考文獻(xiàn)［2］中表8。12,鋼材許用應(yīng)力⑸=q/（3~5）,

此處?。踒］=q/3.其中屈服極限0、可由機(jī)參考文獻(xiàn)［3］中表10。2查得45號

鋼q=355MPa,則匕]=118.3MPa。

由已有數(shù)據(jù)得

222

r4FI6T‘4x30x103、16x62347.5?

+3118.3MPa=+

ml、萬X22.5?)(4x22.53

=89.578MPa＜［＜T］=118.3MPa

經(jīng)驗(yàn)證，螺桿強(qiáng)度合格.

5、螺母螺紋牙強(qiáng)度計(jì)算

螺母螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度為

30x103

F=12.86MPa<[r]

ndbz^-x28x3.25x8.16

螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度為

坐=3X30X1032.5MPa工同

1加幼2)x28x8.16x3.252L*

式中十-螺母螺紋大徑，mm：

h-蟀紋牙工作高度，mm;

-2-

b----螺紋牙根部厚，梯形螺紋的〃=0.65P,mm;

㈤、b]h——許用切應(yīng)力，根據(jù)參考文獻(xiàn)⑵中表8。12,青銅的許用應(yīng)力范圍為

=40~60,卜卜30?40。

經(jīng)驗(yàn)證，螺紋牙強(qiáng)度合格。

6、螺紋副自鎖條件校核

對于有自鎖要求的螺旋，要滿足條件4工〃。

在螺桿強(qiáng)度校核過程中，已得兄=arctan-^―-arctan——-——=3.57;

加/,7rx25.5

p'=arctanf=arctanO.10=5.71;

因此螺紋副自鎖條件合格。

7、手柄設(shè)計(jì)

加在手柄上的力分為螺紋副之間相對轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩7；和托杯支承面間的摩擦力矩4。設(shè)加在

手柄上的力F手=300N,手柄長度為4則FL=7；+不。有

7；=62347.5N-mn

二」7%2(-0+2(」x0.12x30x1O'x，。4-21：-?24+2,：工67894N

23C(D-2)2-(D,I2)23(50.42)2(22.4I2)2

其中￡)=1.84=50.4mm,=0.8^=22.4mm;

摩擦因數(shù)取f=Q.12o

.T+T62347.5+67894日。乂木特

L=—}——-2=---------------------=434.14mm，取L=2(X)mm,加套同長300mm。

F300

選擇45號鋼為手柄材料,其受彎曲應(yīng)力為

crb=—<[cr]b

L

Wz」

v*4-?7CD

式中W7/=k；

32

佐々62347。5Nrnm;

[o-l=^=—=236.7MPa。

L」1.51.5

-3-

mu,八、p2（7：+7；）［32x（62347.5+67894）

因此D>3—r——----------------=17.77mmo

\V%x236.7

貝可選取柄=18mm。

8、螺桿的穩(wěn)定性校核

對于細(xì)長的受壓螺桿，當(dāng)軸向壓力F大于某一臨界值時(shí)，螺桿會發(fā)生橫向彎曲而失去穩(wěn)定。

受壓螺桿的穩(wěn)定性條件式為

”之2.5

F

式中匕為螺桿穩(wěn)定的臨界載荷。

臨界載荷與螺桿材料及長徑比（柔度）4=必=坦有關(guān)。

i&

/為螺桿最大工作長度，對于起重器來說，

H般寸408

/=H。++2d不柄+/退刀槽=180+—+36+6.5=242.9mm

22

其中傀刀槽可由參考文獻(xiàn)［3］中表11.20根據(jù)螺距e5查得/退刀惜=6o5;

d戶柄二18mm,則固定手柄的孔的最外部直徑％=2cl=36mm.

1Jr*irM>

由以上結(jié)果可求得行必=出=4x2.0x242.9=8636

/422.5

式中A—長度系數(shù)，端部支承情況可視為一端固定，一端自由。根據(jù)參考文獻(xiàn)［2］中

表8。14查得，〃=2.0.

i——螺桿危險(xiǎn)面的慣性半徑，其中彳為危險(xiǎn)截面的面積，mmo

VA4

選月淬火鋼，則當(dāng)義之85時(shí)，臨界載荷

72七/_72X2.07X1X1258056

=108.907kN

(4)2-64x(2.0x242.91

則有區(qū)=1°&9°於=3g3>2.5,因此螺桿穩(wěn)定性合格。

F30kN

式中/——螺桿危險(xiǎn)板面的軸慣性矩，/=q="'22.54=］258（）.56mm1

6464

E■一蟀桿材料的彈性模量，對于鋼￡=2.07x105MPa.

-4-

9、螺母外經(jīng)及凸緣設(shè)計(jì)

螺紋夕卜徑O?=1.51=1.5x28=42mm

螺紋凸緣夕卜徑D.x\AD2=1.4X42=58.8mm

螺紋凸緣厚麗=0.25/7=0.25x40.8=10.2nm