螺旋起重器设计.docx

1、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 51.螺杆的设计与计算 52.螺母设计与计算 63.手柄设计与计算 84.螺杆稳定性计算 95.托杯的设计与计算 106.其它结构尺寸 107.螺钉螺栓选择设计 118.底座设计 1211参考图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 =220 mm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

2、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

3、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

4、 得b =40OMpa =32Mpa查表5-10得安全系数s=41.3 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0.080.10此处f 取0.09采用单线螺纹，故线数n=1螺纹h np 15二 arcta n arctan 3.572 25.5汉兀

5、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*）22 2 21） A d1 22.52 397.61 mm24 42）扭矩T 二 Ftan( 一严2=20000 tan(3.57 5.323 ) . 10-3 ： 39.9N2-ca1 200002 ( 4 39.9)2 ： 50.3Mpa397.61 22.5查表 5-13 得= 取 =80Mpa3 5 4 4 ；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u1） 求螺母高度H螺母高度H=d2=35.7mm2） 螺纹工作圈数H 35.7u 7.14P 5u = u+1

6、.5u应圆整,u取9螺母实际高度H=up= 9 5mm=45mm2.3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 =9H=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 = d 2ac 二28.5mmD2 二 d -0.5 p = 25.5mmI = 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（150250N）, 工作时间较长时为（100150N）T1螺旋副间

7、的摩擦阻力矩T F tan (:丿 d22D O 25 5 3= 20000 tan(3.57 5.323 ) 10- : 39.9N m2选 Q235T2托杯与轴端支承面的摩擦力矩,D2 ：1.5d=1.5 28mm = 42mmD1 (0.6 0.8) d =0.7 28mm = 19.6mm.T2 ND, D2)fF /4=18.48 N m查手册f=0.06 综上：Lp= 0.2919m手柄实际长度 Lh实=Lh D/2 55D =(1.61.8)d =1.7 28mm=47.6mmLh 实=0.3707m3.3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

8、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 =3.55.0、 ul si , 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=(0.81)D=0.9 5mm=28.5mmHI = h 亠 亠怜=93.84mm2E=210GPa.9 4I= 4 10 mSsc 二 丁 =11.77 Ss满足稳定性要求。h=42.84 mm

9、h1=28.5mm l = 93.84mmE=210GPau=2Fcr =235.366KN5.1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0.20.5mm。退

10、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=7.5mmD=(1.61.8)d=1.7 X 28=47.6mmD=(0.60.8)d=0.7 X 28=19.6mmD2= 1.5d=1.5 X 28=42mmD3= 1.4D 2=1.4 X 42=58.8 mm-=9mm; 9mmh=(0.81)D=0.9 X 47.6=42.84 mmhi=(1.82)D=1.9 X 22.5=42.75 mmb=(0.20.3)H=0.25 X 45=11.25mm7.螺钉螺栓选择

11、设计7.1紧定螺钉查机械手册，选取紧定螺钉(GB/T71-1985 M10)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)M6X 16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)M5X 12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812mm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 =(hmax H 30)/10 2 D3 6 =123.8 ： 12

12、4mmD4=1.4 D5 =173.6 174mmD=47.6mmD=19.6mmD2=42mmD3=58.8 mm、=9mm;v = 9mmh=42.84 mmh1=42.75mmb=11.25mm紧定螺钉(GB/T711985M10钢制挡圈(GB/T891-1986D=35 D=28开槽沉头螺钉(GB/T68-2000M6X 16 M5X 12)参考图1D5 二 124mmD4 = 174mmS=16.2mm厚度 S=(1.52) 、=1.8 X 9=16.2mmDzk5dt D产如;加； 8E0ee； h=(0.8-DD, ft=(AS-2)dJtd.dt.H - ttftittr*tiS-(/.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.