螺旋起重器设计.docx
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螺旋起重器设计
螺旋起重器
设计计算说明书
院系
机电工程学院
专业年级
机自11班设计者学号
指导教师
201年12月01日
螺旋起重器设计任务书
螺旋起重器的结构和功能
三螺旋起重器设计计算和说明5
1.螺杆的设计与计算
5
2.螺母设计与计
算6
3.手柄设计与计算8
4.螺杆稳定性计算
9
5.托杯的设计与计算10
6.其它结构尺寸
10
7.螺钉螺栓选择设计
11
8.底座设计
12
11
参考图1
螺旋起重器设计任务书
学生姓名专业年级
设计题目：
设计螺旋起重器
设计条件：
1、最大起重量F=20kN；
2、最大升距H=220mm
―托杯.A勰钉*3-柿扌舍环*
4-乎码-螺碎*总-禁宣蛭
设计工作：
（一）螺旋副设计
1.材料及牙型选择：
参考主教材，要求选择梯形牙。
2.设计计算：
参考主教材。
（二）壳体设计
参考图1推荐的经验公式。
（三）各个螺钉选择设计
参考现有结构进行选择，以大小协调并符合标准为原则。
指导教师签名:
螺旋起重器的结构和功能
螺旋起重器（千斤顶）是一种人力起重的简单机械，主要用于起升重物图示为采用滑动螺旋的起重器结构示意图＜
图中，螺杆7与螺母5组成螺旋副，螺母5与底座8固定联接，紧定螺钉6提高了联接可靠性。
托杯1直接顶住重物，当转动手柄4时，螺杆7一边转动一边上下移动，使托杯1托
起重物上下移动，达到起升重物的目的。
这种螺旋起重器结构简单，制造容易，易于自锁，其主要缺点是摩擦阻力大，传动效率低（一般为30%〜
40%），磨损快，寿命低，传动精度低。
螺旋起重器一般垂直布置，在起重时螺杆7受压，因此都做成短而粗，起升高度不宜太大。
螺母5作为起升时的支承件，常做成整体结构。
螺旋起重器应有可靠的自锁性能，以保证螺杆7和重物在上升下降过程中能可靠地停留在任一位置而不自行下降。
螺杆一般采用梯形牙、右旋、单线螺纹。
当起重量较大时，为减小摩擦阻
力，操作省力，可在托杯1的下部安放一推力轴承。
选45钢
三螺旋起重器设计计算和说明
计算及说明
1.螺杆的设计与计算
1.1螺杆螺纹类型的选择
螺纹用梯形螺纹。
1.2选取螺杆材料
螺杆材料选45钢，性能等级4.8级。
杳表5-8得"b=40OMpa=32°Mpa
查表5-10得安全系数［s］=4
1.3确定螺杆直径
1.3.1滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关，其中最主要的是螺纹工作表面上的压力，压力愈大，螺旋副间愈容易形成过度磨损。
因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作表面上的压力P,使其小于材
料的许用压力［p］。
计算时，一般假设：
螺杆上的轴向载荷F作用于螺
1.3.2参数计算:
查表5-12得钢对青铜的摩擦系数f为0.08~0.10
此处f取0.09
采用单线螺纹，故线数n=1螺纹
hnp1^5
二arctanarctan3.57
225.5汉兀
对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。
强度计算公式—A.f2*）2^]
222
1）Ad122.52397.61mm2
44
2）扭矩
T二Ftan（一严
2
=20000tan（3.575.323）.10-3：
39.9N
2
"-'ca
—1200002（439.9）2：
50.3Mpa
397.61「22.5
查表5-13得=取［▽］=80Mpa
3~544
•；「ca：
：
［；「］满足要求
2.螺母设计与计算
2.1选取螺母材料
选青铜
2.2确定螺母高度H及螺纹工作圈数u
1）求螺母高度H
螺母高度H=©d2=35.7mm
2）螺纹工作圈数
H35.7
u7.14
P5
u=u+1.5
u应圆整,u取9
螺母实际高度
H'=u'p=95mm=45mm
2.3螺纹牙的剪切强度和弯曲强度计算
一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强
T二39.9N*m
二ca=50.3Mpa
［二］=80Mpa
匚ca：
：
：
［；「］
满足要求
u=9
H'=45mm
度。
螺纹牙的剪切强度和弯曲强度条件分别为:
其中对于梯形螺纹b=0.65P=3.25mn,且1=（D'—D、）/2
其中:
D'=d2ac二28.5mm
D'2二d-0.5p=25.5mm
I=1.5mm
式中：
K加于手柄上一个工人的臂力，间歇工作时，约
为200N（150〜250N）,工作时间较长时为（100~150N）
T1——螺旋副间的摩擦阻力矩
T^Ftan（:
:
丿d2
2
DO2553
=20000tan（3.575.323）10-:
39.9N«m
2
选Q235
T2——托杯与轴端支承面的摩擦力矩,
D2：
1.5d=1.528mm=42mm
D1（0.6~0.8）d=0.728mm=19.6mm
.T2ND,D2）fF/4=18.48N・m
查手册f=0.06综上：
Lp=0.2919m
手柄实际长度Lh实=LhD/255
D=（1.6~1.8）d=1.728mm=47.6mm
Lh实=0.3707m
3.3计算手柄直径
可得手柄直径计算式
4.螺杆稳定性计算
由手柄弯曲强度条件
细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳,
为此应按稳定性条件验算螺杆的稳定性。
Ssc=孑ZSs
对于传力螺杆，Ss=3.5~5.0
、uls
i,为螺杆的长度系数,
螺杆的临界载荷Fcr与柔度，s有关，
与螺杆的端部结构有关，l为举起重物后托杯底面到螺母中部的高度,
为螺杆危险截面的惯性半径。
A=
若危险截面面积4，则
（1）计算螺杆危险截面的轴惯性矩I
（2）求起重物后托杯底面到螺母中部的高度
h=（0.8~1）D=0.9><47.6mm=42.84mmhi=（1.8~2）d^l.9>5mm=28.5mm
H
I=h亠亠怜=93.84mm
2
E=210GPa
.94
I=410m
Ssc二丁=11.77Ss
满足稳定性要求。
h=42.84mmh1=28.5mml=93.84mm
E=210GPa
u=2
Fcr=235.366KN
5.1托杯的尺寸计算
托杯用来承托重物，可用铸钢铸成，也可用Q235钢模锻制成,其结构尺寸见下图。
为了使其与重物接触良好和防止与重物之间出现相对滑动，在托杯上表面制有切口的沟纹。
为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装有挡板。
当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。
因此在起重时，托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度。
6.其它结构尺寸
为了便于切制螺纹，螺纹上端应设有退刀槽。
退刀槽的直
径应比螺杆小径di约小0.2~0.5mm。
退刀槽的宽度可取为1.5P。
为了便于螺杆旋入螺母，螺杆下端应有倒角或制成稍小于di的圆
柱体。
为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆下端必须安置钢制挡圈。
其中：
1.5P=7.5mm
D=（1.6~1.8）d=1.7X28=47.6mm
D=（0.6~0.8）d=0.7X28=19.6mm
D2=1.5d=1.5X28=42mm
D3=1.4D2=1.4X42=58.8mm
-=9mm;9mm
h=（0.8~1）D=0.9X47.6=42.84mm
hi=（1.8~2）D=1.9X22.5=42.75mm
b=（0.2~0.3）H=0.25X45=11.25mm
7.螺钉螺栓选择设计
7.1紧定螺钉
查机械手册，选取紧定螺钉（GB/T71-1985M10）
7.2钢制挡圈及开槽沉头螺钉
由（GB/T891-1986）直径D=35,厚度H=5,挡圈用开槽沉头螺钉（GB/T68—2000）M6X16固定在螺杆底端部。
由（GB/T891-1986）直径D=28厚度H=4,挡圈用开槽沉头螺钉
（GB/T68—2000）M5X12固定在螺杆顶端部。
8.底座设计
底座材料常用铸铁（HT150及HT200,铸件的壁厚S不应小于8〜12mm为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成1:
10的斜度。
D5=（hmaxH30）/102D36=123.8：
124mm
D4=1.4D5=173.6174mm
D=47.6mm
D=19.6mm
D2=42mm
D3=58.8mm
、=9mm;
「v=9mm
h=42.84mm
h1=42.75mm
b=11.25mm
紧定螺钉
（GB/T71—1985
M10
钢制挡圈
（GB/T891-1986
D=35D=28
开槽沉头螺钉
（GB/T68-2000
M6X16M5X12）
参考图1
D5二124mm
D4=174mm
S=16.2mm
厚度S=（1.5~2）、=1.8X9=16.2mm
Dz^k5dtD产如;
加⑷；
—8E0ee；h=（0.8-DD,ft=（AS-2）dJt
d.dt.H-ttftittr*ti
S-（/.5-2）6・
参考文献
[1]濮良贵纪名刚《机械设计》第八版高等教育出版社,2008.
[2]程志红唐大放.机械设计课程上机与设计.江苏：
东南大学出版社,2007.
[3]李爱军陈国平.画法几何及机械制图•江苏：
中国矿业大学出版社,2007.
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