哈工大机械设计大作业

哈尔滨工业大学

机械设计作业设计计算说明书

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

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是它的要紧零件。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。

平安板3避免托杯脱落，平安板9避免螺杆由螺母中全数脱出。

对这一装置要紧的要求是:保证各零件有足够的强度、耐磨性、能自锁、稳固性合格等。

工作量

1.设计计算说明书一份，要紧包括起重器各部份尺寸的计算，强度，自锁性，稳固性校核等。

2.装配图一张，画出起重器的全数结构，标注出必要的尺寸与零件编号，填写题目栏与明细表

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信 ...................... 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 .................................... 6 六、 螺杆的稳固性校核 ................................ 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、 各部份尺寸及参数(不包括螺纹部份) ................ 9 十一、 参考资料....................................... 9

一、 选择螺杆、螺母的材料

螺杆采纳45号调质钢，由机械设计手册查得抗拉强度 σB=600MPa， σS=355 MPa。

由于千斤顶属于低速重载的情形，故螺母材料用铝青铜ZCuAl10Fe3

二、 螺杆强度计算及螺纹参数确信

梯形螺纹校核条件：

d1式中：

4*1.25F []

d1螺杆螺纹的小径，mm；

[]螺杆材料的需用应力,MPa，那个地址取

[]

s488.75MPa

F 螺杆材料所受的轴向载荷，N；

d14*1.25*40KNmm

*88.75MPa由得：取 d=34mm，d2=31mm,d1=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，查讲义78页表，得 [Ps]1825MPa，因为手工驱动，取[p]=24MPa，把数据代入得

PsFp[p]

d2hH式中：F—轴向载荷 N

d2—螺纹中径 mm

[p]——许用压强 MPa p—螺距

H0.840KN π*0.5*31*24MPa取H=48mm，那么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：



Q[]zD4b

式中：Q—轴向载荷 N

D4—螺母螺纹大径 mm z—螺纹旋合圈数，z=10

b—螺纹牙根部厚度，梯形螺纹×6=mm

[τ]—螺母材料的许用剪应力，查表[]3040MPa

400008.63MPa8353.9

显然知足[]

b弯曲强度条件式：

3Fl[b]2zD4b

式中：Q—轴向载荷 N

D4—螺母螺纹大径 mm z—螺纹旋合圈数，z=8

b—螺纹牙根部厚度，梯形螺纹×6=mm

[σb]—螺母材料的许用弯曲应力，查表[b]50MPa

l—弯曲力臂，ldd233292mm 22b340000217.319MPa 229103.9显然知足b[b]

螺纹牙的强度知足条件.

五． 自锁条件校核

', 'arctan(f')

式中:

 为螺纹升角,度;

' 当量摩擦角,度; n 螺纹线数;

p 螺纹导程,mm;

d2 螺纹中径,mm;

f' 当量摩擦系数,查机械设计表得了0.09;

arctan(1*6)3.53 *31 'arctan(0.09)5.14

',知足自锁性条件。

六． 螺杆的稳固性校核

螺杆的柔度值l i式中：l—螺杆的最大工作长度

l200H螺母h1+l退刀槽

2H螺母=zp=8×6=48 mm

假设手柄直径为d手柄=20 mm, h1~2)d手柄=36~40 mm,取h1=38 假设退刀槽长度为9mm， 那么

l2004838+9271mm 2—长度系数 ，对千斤顶，可看做一端固定，一段自由，取=2 i—螺杆危险截面惯性半径 mm

id1276.75mm44



li227180.306.75

关于45号钢，取螺杆的临界压力

Fc340*d1210.000132340*272105.84KN 2*4(10.00013*80.30)*4Fc105.842.652.5F40

知足稳固性要求.

七． 螺母外径及凸缘设计

D21.5d1.53450mm D31.4D21.45071.4mm,取D372

b(0.2~0.3)H(0.2~0.3)489.6~11.4mm,取 b=10 mm.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F200N, L为手柄长度。那么FLT1T2T1F*tan(')*d2 2式中

F 螺母工作时所受的轴向载荷，N；

 为螺纹升角,度;

' 当量摩擦角,度;

d2 螺纹中径，mm;

T194541.13Nmm

[D(2~4)]3(D12)31 T2fQ3[D(2~4)]2(D12)2公式中的编号见大作业图

D(1.6~1.8)d(1.6~1.8)3454.4~61.2

取D58mm

D1(0.6~0.8)d(0.6~0.8)3420.4~27.2 取D124mm ，那么 T2=Nmm

LT1T294541.13101353.09979.47mm F200 取L=300,加套筒长700

手柄直径d手柄3FL

0.1[b]查大作业[b]s1.5~2，查阅手册知，s205MPa

[b]102.5~136.7MPa，可取110MPa

d手柄3FL2001000326.30

0.1[b]0.1110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=130mm D45=185mm

校核底面的挤压应力，

pF425(DD)242.94MPa

（185130）42240000地面材料选择铸铁HT100，查表得铸件壁厚为30-50时，σb≥80MPa,因此[σp]=(32-40)MPa,显然知足设计要求

十． 各部份尺寸及参数(不包括螺纹部份)

固定挡圈用的螺钉 螺杆顶部固定螺钉

GB/T5783-2000 M6×12 GB/T5783-2000 M6×12

紧定螺钉 GB/T71-1985 M6×20 手柄长度 L=200mm 手柄直径d=28mm 螺杆长度250mm

D=58mm；D1=24 mm；D2=50mm；D3=72mm；D4=185mm；D5=130mm

(以上数据均已在前面的计算中得出)

DT=（）d=68~85mm，取75

a=6mm；t=6mm，b=(0.2~0.3)H=10mm，=1=10mm

h=(0.8~1)D=4~58mm,取50mm；h1=38mm；h2=18mm S=2=20mm

挡圈外径38mm ，高5mm

装配完成后，千斤顶的高度在420~620mm的范围内起落. 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.