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文本内容:
目录
一、设计题目-----------------------------------------------------------------------------------------------------2
二、螺母、螺杆选材-----------------------------------------------------------------------------------------------------2
三、螺杆、螺母设计计算
3.1耐磨性计算--------------------------------------------------------------------------------------------------
23.2螺杆强度校核-------------------------------------------------------------------------------------------------
33.3螺纹牙强度校核------------------------------------------------------------------------------------------------
33.4螺纹副自锁条件校核-----------------------------------------------------------------------------------------------
43.5螺杆稳定性校核-----------------------------------------------------------------------------------------------4
四、螺母外径及凸缘设计-------------------------------------------------------------------------------------------------5
五、手柄设计-------------------------------------------------------------------------------------------------5
六、底座设计------------------------------------------------------------------------------------------------6
七、其余各部分尺寸及参数------------------------------------------------------------------------------------------------7
八、参考资料------------------------------------------------------------------------------------------------
71、设计题目螺旋起重器(千斤顶)已知条件起重量FQ=50KN,最大起重高度H=150mm
2、螺杆、螺母选材本千斤顶设计采用梯形螺纹螺旋传动由于螺杆承受载荷较大,而且是小截面,故选用45#钢,调质处理查参考文献
[2]得σs=355MPa查机械设计表
5.9得取[σ]=110MPa;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,查表
5.9得螺母材料的许用切应力取=35MPa;许用弯曲应力[σb]=40~60MPa取[σb]=50MPa托盘和底座均采用铸铁材料
3、螺杆、螺母设计计算
3.1耐磨性计算由耐磨性条件公式对于梯形螺纹,有h=
0.5p那么耐磨性条件转化为式中——螺纹中径,mm;F——螺旋的轴向载荷,N;H——螺母旋合高度,mm;——引入系数,=H/;[p]——材料的许用压强,MPa;查机械设计表
5.8,得[p]=18~25MPa,取[p]=20MPa,对于整体式螺母,,取=
2.0,那么有查参考文献
[4]表H.5试取公称直径d=36mm螺距p=6mm中径d2=33mm小径d1=29mm内螺纹大径D4=38mm那么螺母高度,螺纹圈数,α=2β=30°
3.2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对于梯形螺纹该式可化为式中——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代入数据,而选择d1=29mm满足螺杆强度要求
3.3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式中F——轴向载荷N;D4——螺母螺纹大径mm;Z——螺纹旋合圈数;b——螺纹牙根部厚度mm,对于梯形螺纹b=
0.65p代入数据计算即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式中l——弯曲力臂,;其它参数同上代入数据计算即螺母螺纹牙满足弯曲强度要求
3.4螺纹副自锁条件校核由螺纹副自锁条件式中——螺纹螺旋升角(°),——当量摩擦角°;——螺纹线数,n=1;——螺纹导程mm;——螺纹中径mm;——当量摩擦系数查机械设计表
5.10,得=
0.06~
0.10取=
0.08;代入数据因为≤,所以满足螺纹副自锁条件要求
3.5螺杆的稳定性校核千斤顶的最大上升高度H=200mm.则螺杆的最大工作长度式中——螺母高度mm,=58mm;符号参见参考文献
[1]图
3.1;——螺杆与手柄座相接处额尺寸,查手册知,=
10.5mm假设手柄直径为d1=26mm由尺寸经验公式h1=
1.8~2d1=
46.8~54mm取h1=50mm则L=200+33+50+
10.5=
293.5mm则螺杆的柔度式中——长度系数,对本千斤顶,看做一端固定、一端自有,则可取=2;d1——螺纹小径,d1=25mmi——螺杆危险截面的惯性半径mm其中A为危险截面的面积mm2代入数据计算对于45#调制钢,此时螺杆稳定的临界载荷Fc为那么,由压杆稳定条件故螺杆满足稳定性要求
4、螺母外径及凸缘设计根据经验公式,螺母外径D2≈
1.5d=
1.5×36=54mm;螺母凸缘外径D3≈
1.4D2=
1.4×54=
75.6mm;螺母凸缘厚b=
0.2~
0.3H=
0.2~
0.3×66=
13.2~
19.8mm,取b=15mm
5、手柄设计加在手柄上的力需要克服螺纹副之间的摩擦阻力矩T1和托杯支撑面间的摩擦力矩T2设加在手柄上的力F1=250N,手柄长度为L1,则有F1L1=T1+T2对于T1和T2,有
113661.6N·mm公式中的符号见参考书
[1]图
3.2和图
3.3根据经验公式,mm取D=60mm;mm,取D1=25mm托杯材料选择铸铁,手柄选择Q235,摩擦因数f=
0.12则≈那么手柄长度,取=300mm加套筒长700mm设手柄所受最大弯曲应力为σ,查参考文献
[2]表
10.1,查参考文献
[3]得,则=
112.5~150MPa取=125MPa则手柄直径d1应满足,转化为取手柄直径d1=28mm
6、底座设计螺杆下落至底面,再留20~30mm的空间,底座铸造起模斜度1:10,壁厚由经验公式,S=
1.5~2=12~16mm取S=16mm各符号见参考书
[1]图
3.2和图
3.3D5由结构设计确定,D5=128mmD4=
1.4D5=
1.4*128=
179.2mm结构确定后校核下底面的挤压应力MPa底面材料选择铸铁HT100,查表得铸铁件壁厚为10~20mm时,,显然,,下表面强度满足设计要求上表面校核,查参考文献
[4]表B.4,得[σb]=195MPa[σb]故上表面满足强度要求
7、其余各部分尺寸及参数(符号见参考书
[1]图
3.2和图
3.3),取=80mm;,取D=60mm;,取=24mm;,取=50mm;,取=55mm;,取=18mm;,取=6mm;,取=6mm;,取=6mm固定托盘用的挡圈内径6mm,外径30mm,厚5mm;螺钉螺杆底部挡圈内径6mm,外径40mm,厚5mm;螺钉紧定螺钉GB/T71-1985M6×16其余铸造圆角,取R=2mm底座高度为256mm,装配后千斤顶的升降范围为380~530mm螺旋起重器(千斤顶)装配图见A2图纸
八、参考资料
[1]张丰,宋宝玉.机械设计大作业指导书.北京高等教育出版社,
2009.10
[2]宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京高等教育出版社,2006
[3]王黎钦,陈铁鸣.机械设计.5版.哈尔滨哈尔滨工业大学出版社,
2010.1
[4]于慧力,张春宜.机械设计课程设计.北京科学出版社,2007
[5]刘莹,吴宗泽.机械设计教程.2版.北京机械工业出版社,
2007.9
[6]金铃,刘玉光,李立群.画法几何及机械制图.哈尔滨黑龙江人民出版社,
2003.7。