哈工大机械设计大作业千斤顶40千牛200毫米.docx

HarbinInstituteofTechnology

机械设计大作业

说明书

设计题目：

院系：

班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：

螺旋起重器

能源科学与工程学院

11

2015.10.18

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目 录

一、设计任务书 2

二、螺母、螺杆选材 3

三、螺杆、螺母设计计算

耐磨性计算 3

螺杆强度校核 3

螺纹牙强度校核 4

螺纹副自锁条件校核 5

螺杆稳定性校核 5

四、螺母外径及凸缘设计 6

五、手柄设计 7

六、底座设计 7

七、其余各部分尺寸及参数 8

八、参考资料 9

哈尔滨工业大学

机械设计作业任务书

设计题目：

螺旋起重器是一种简单的起重装置，用手推动手柄即可提升重物。它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄、或扳手等零件所组成。

已知数据：起重量：40kN最大起重高度：200mm。

一、设计题目

螺旋起重器（千斤顶）

已知条件：起重量FQ=40KN，最大起重高度H=200mm。

二、螺杆、螺母选材

本千斤顶设计选用梯形螺纹螺旋传动。由于螺杆承受载荷较大，且为小截面，故选用45#钢，并进行调质处理。查参考文献[2]表10.2得σs=355MPa,σb=600MPa。

由于千斤顶属于低速重载的情况，且螺母与螺杆之间存在滑动磨损，故螺母采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜ZCuAl10Fe3。

托盘和底座均选用铸铁材料。

三、螺杆、螺母设计计算

耐磨性计算

螺杆选用45＃钢，螺母选用铸造铝青铜ZCuAl10Fe3，有参考文献[1]表5.8，查得[p]=18~25MPa，从表5.8的注释中可以查得，人力驱动时[p]值可增大20%，则[p]=21.6~30MPa，取[p]=26MPa。按耐磨性条件设计螺纹中径d2，选用梯形螺纹，

F?[

F

?[p]

2

,对于整体式螺母，? ?1.2~2.5，取?=2.0

F?[

F

?[p]

2

式中：d2——螺纹中径，mm;F——螺旋的轴向载荷，N；H——螺母旋合高度，mm;

2? ——引入系数，?=H/d;[p]——材料的许用压强，MPa;

2

代入数据，那么有d2≥0.8错误!未找到引用源。 F?

400002?26

40000

2?26

? p

查参考文献[2]表11.5,试取公称直径d=32mm,螺距p=3mm,中径d2=30.5mm,小径d3=28.5mm,内螺纹大径D4=32.5。

螺杆强度校核

千斤顶螺杆危险截面受轴向力F和扭转力矩T1的作用，这里的扭转力矩是螺纹副的摩擦转矩T1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度条件为

(4F?d23) ?

(

4F

?d2

3

) ?3(

2

16T

?d3

3

1)

式中: d3——螺杆螺纹的小径(mm)；

[?]——螺杆材料的许用应力(MPa);

F——螺杆所受的轴向载荷(N)；T1——螺杆所受转矩(N·mm)。

查阅参考文献[1]表5.10得钢对青铜的当量摩擦系数f=0.08~0.10，取f=0.09，螺纹副当量摩擦角?=arctanf=arctan0.09=5.1427

T?Ftan(???)d2=40000*tan(2.0+5.1427)*15.25=76441(Nmm)

1 2

查参考文献[1]5.9可以查得螺杆材料的许用应力

?????

S ，?

错误!未找到引用

3~5 S

源。=355MPa,[错误!未找到引用源。]=71~118MPa，取[错误!未找到引用源。]=90MPa。

(4*40000)2?3(16*76411)2

(4*40000)2?3(16*76411)2

?*28.52

?*28.53

满足螺杆强度要求。

螺纹牙强度校核

因为螺母材料强度低于螺杆，所以螺纹牙的剪切和弯曲破坏大多发生在螺母上，故可只校核螺母螺纹牙强度。螺母螺纹牙根部剪切强度条件为：

?? F ?[?]

式中 F——轴向载荷(N)；

z?Db

4

D4——螺母螺纹大径(mm);

Z——螺纹旋合圈数，Z取10；b——螺纹牙根部厚度(mm)，对于梯形螺纹b=0.65p。

代入数据计算

?? 4000010???32.5?1.95

?20.1MPa

由参考文献[1]表8.12可以查得螺杆材料的许用剪切应力????30~40MPa,?????错误!未找到引用源。，螺母满足剪切强度要求。

螺母螺纹牙根部的弯曲强度条件为：

? ?