1、哈爾濱工業大學課程設計說明書（論文）Harbin Institute of Technology機械設計大作業說明書大作業名稱： 機械設計大作業 設計題目： 螺旋傳動設計 班 級： 1208105 設 計 者： 殷琪 學 號： 1120810529 指導教師： 張鋒 設計時間： 2014·9·27 哈爾濱工業大學 目 錄一、設計題目-1二、螺母、螺桿選材-2三、螺桿、螺母設計計算3.1螺桿強度校核-23.2 耐磨性計算-23.3 螺紋牙強度校核-33.4 螺紋副自鎖條件校核-43.5 螺桿穩定性校核-4四、螺母外徑及凸緣設計-5五、手柄設計-5六、底座設計-6七、其余各部分

2、尺寸及參數-6八、參考資料-7一、 設計題目：設計螺旋起重器(千斤頂)設計原始數據：起重量Q=50kN, 最大起重高度H=150mm。說明螺旋起重器的結構見圖,螺桿7和螺母6是它的主要零件。螺母6用緊定螺釘5固定在底座8上。轉動手柄4時，螺桿即轉動并上下運動。托杯1直接頂住重物，不隨螺桿轉動。安全板3防止托杯脫落，安全板9防止螺桿由螺母中全部脫出。對這一裝置主要的要求是:保證各零件有足夠的強度、耐磨性、能自鎖、穩定性合格等。工作量1.設計計算說明書一份，主要包括起重器各部分尺寸的計算，強度，自鎖性，穩定性校核等。2.裝配圖一張，畫出起重器的全部結構，標注出必要的尺寸與零件編號，填寫標題欄與明細

3、表11二、 螺桿、螺母選材本千斤頂設計采用梯形螺紋螺旋傳動。由于螺桿承受載荷較大，而且是小截面，故選用45#鋼，調質處理。查參考文獻2表10.2得s=355MPa, b=600MPa。查參考文獻3表8.12得,取=110MPa; b=600MPa。 由于千斤頂屬于低速重載的情況，且螺母與螺桿之間存在滑動磨損，故螺母采用強度高、耐磨、摩擦系數小的鑄鋁青銅ZCuAl10Fe3，查參考文獻3表8.12得螺母材料的許用切應力,取=35MPa；許用彎曲應力b=4060MPa, 取b=50MPa。托盤和底座均采用鑄鐵材料。三、 螺桿、螺母設計計算3.1 螺桿強度校核千斤頂螺桿危險截面受軸向力F和扭轉力矩T

4、1的作用，這里的扭轉力矩是螺紋副的摩擦轉矩T1。根據第四強度理論，螺桿危險截面的強度條件為 對于梯形螺紋該式可化為 式中 螺桿螺紋的小徑(mm)； 螺桿材料的許用應力(MPa); F 螺桿所受的軸向載荷(N)； T1螺桿所受轉矩(N·mm),。代入數據，3.2 耐磨性計算由耐磨性條件公式：對于梯形螺紋，有h=0.5p,那么耐磨性條件轉化為： 式中 螺紋中徑，mm;F螺旋的軸向載荷，N；H螺母旋合高度，mm; 引入系數，=H/;p材料的許用壓強，MPa;查參考文獻1表5.8，得p=1825MPa，人力驅動p值可增大20%，則p=1825MPa。取p=25MPa，對于整體式螺母，取=2.

5、0，那么有。查參考文獻2表11.3,取公稱直徑d=36mm,螺距p=6mm,中徑d2=33mm,小徑d1=29mm,內螺紋大徑D4=37。 3.3 螺紋牙強度校核因為螺母材料強度低于螺桿 ，所以螺紋牙的剪切和彎曲破壞大多發生在螺母上，故可只校核螺母螺紋牙強度。螺母螺紋牙根部剪切強度條件為： 式中 F軸向載荷(N)； D4螺母螺紋大徑(mm); Z螺紋旋合圈數，Z取10； b螺紋牙根部厚度(mm)，對于梯形螺紋b=0.65p。代入數據計算 即螺母滿足剪切強度要求。螺母螺紋牙根部的彎曲強度條件為： 式中 l彎曲力臂，； 其它參數同上。代入數據計算 即螺母螺紋牙滿足彎曲強度要求。3.4 螺紋副自鎖條

6、件校核由螺紋副自鎖條件： 式中 螺紋螺旋升角（°），當量摩擦角(°); 螺紋線數，n=1; 螺紋導程(mm); 螺紋中徑(mm);當量摩擦系數,查機械設計表5.10，得=0.080.10,取=0.09;代入數據 因為，所以滿足螺紋副自鎖條件要求。3.5 螺桿的穩定性校核 千斤頂的最大上升高度H=150mm.則螺桿的最大工作長度 式中 螺母高度(mm)，=60mm;符號參見參考文獻1圖3.1；螺桿與手柄座相接處尺寸，查手冊知，=9mm。 假設手柄直徑為d1=26mm,由尺寸經驗公式h1=(1.82)d1=46.854mm取h1=50mm,則 L=150+30+50+9=239

7、mm則螺桿的柔度 式中 長度系數，對本千斤頂，看做一端固定、一端自有，則可取=2； d1螺紋小徑，d1=29mm。 i螺桿危險截面的慣性半徑(mm),其中A為危險截面的面積(mm2)。代入數據計算 對于45#調制鋼，此時螺桿穩定的臨界載荷Fc為： 式中 E螺桿材料的彈性模量，對于鋼 E=2.07×105MPa； I螺桿危險截面的軸慣性矩(mm4),；代入數據計算 那么，由壓桿穩定條件 故螺桿滿足穩定性要求。四、 螺母外徑及凸緣設計根據經驗公式，螺母外徑D21.5d=1.5×36=54mm; 螺母凸緣外徑D31.4D2=1.4×54=75.6mm; 螺母凸緣厚b=(

8、0.20.3)H=(0.20.3)×60=1218mm，取b=15mm。五、 手柄設計加在手柄上的力需要克服螺紋副之間的摩擦阻力矩T1和托杯支撐面間的摩擦力矩T2。設加在手柄上的力F1=250N，手柄長度為L1，則有F1 L1 = T1 + T2。對于T1和T2，有N·mm公式中的符號見參考書1圖3.2和圖3.3。 根據經驗公式，mm,取D=60mm; mm，取D1=25mm。托杯材料選擇鑄鐵，手柄選擇Q215，摩擦因數f=0.12,則 那么手柄長度，取=300mm,加套筒長800mm。設手柄所受最大彎曲應力為，查參考文獻2表10.1,，查參考文獻1,得，則=112.515

9、0MPa,取=125MPa。則手柄直徑d1應滿足 ，轉化為： 取手柄直徑d1=28mm。六、 底座設計螺桿下落至底面，再留2030mm的空間，底座鑄造起模斜度1:10，壁厚。由經驗公式，S=(1.52)=1520mm,取S=16mm。各符號見參考書1圖3.1和圖3.2。D5由結構設計確定，D5=130mm。D4=1.4D5=1.4*128=182mm，取D4 =182結構確定后校核下底面的擠壓應力： MPa底面材料選擇鑄鐵HT100，查表得鑄鐵件壁厚為1020mm時，。顯然，底面強度滿足設計要求。七、各部分尺寸及參數，取=80mm；，取D=60mm；，取=24mm;，取=54mm;，取=75.6mm;，取=56mm；，取=54mm；，取=18mm；，取=6mm；，取=8mm；，取=8mm;固定托盤用的擋圈內徑8mm，外徑38mm，厚5mm； 螺桿底部擋圈內徑8mm，外徑38mm，厚5mm；固定擋圈用的螺釘GB/T5783-2000M8×16螺桿頂部固定螺釘GB/T5783-2000M8×16緊定螺釘 GB/T71-1985 M8×20手柄長度L=300mm 手柄直徑d1=28mm其余鑄造圓角，取R=4mm。底座高度為240mm螺旋起重器（千斤頂）裝配圖見A2圖紙。 （符號見參考書1 圖3.1,圖3.2和圖3.3）八、參