哈爾濱工業大學
機械設計作業設計計算說明書
題目: 設計螺旋起重器(千斤頂)
系別能源學院
班號0802201
姓名李西鵬
日期: 2023年9月28日
題目:設計螺旋起重器(千斤頂)
設計原始資料：
起重量q=40kn, 最大起重高度h=200mm。
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，螺桿即轉動並上下運動。託杯1直接頂住重物，不隨螺桿轉動。
擋圈3防止託杯脫落，擋圈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。
1.設計計算說明書乙份，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，標註出必要的尺寸與零件編號，填寫標題欄與明細表
目錄一、 選擇螺桿、螺母的材料 4
二、 螺桿強度計算及螺紋引數確定 4
三、 耐磨性校核 4
四、 螺紋牙的強度校核 5
五、 自鎖條件校核 5
六、 螺桿的穩定性校核 6
七、 螺母外徑及凸緣設計 7
八、 手柄設計 7
九、 底座設計 8
十、 各部分尺寸及引數(不包括螺紋部分) 9
十一、 參考資料 9
螺桿採用45號調質鋼，由機械設計手冊查得抗拉強度
σb=600mpa， σs=355 mpa。
由於千斤頂屬於低速過載的情況，故螺母材料用鋁青銅zcual10fe3
梯形螺紋校核條件：
式中螺桿螺紋的小徑，mm；
螺桿材料的需用應力,mpa，這裡取
f 螺桿材料所受的軸向載荷，n；
=26.78mm
由gb/t5796.3-2005取 d=36mm， =33mm, =29mm,p=6mm;螺母大徑d4=37mm;
三．耐磨性校核
螺桿選用45號鋼，螺母選用鑄造鋁青銅zcual10fe3,選用梯形螺紋，由參考文獻1表5.8，得，因為手工驅動，[p]可提高約20%，取[p]=24mpa，把資料代入得
式中：f—軸向載荷 n
d2—螺紋中徑 mm
[p]——許用壓強 mpa
p—螺距
h—螺紋的工作高度，此時h=0.5p
h 帶入得： h=32.2
取h=48mm，則z=8
螺紋牙危險截面處的剪下強度式：
式中：q—軸向載荷 n
—螺母螺紋大徑 mm
z—螺紋旋合圈數，z=8
b—螺紋牙根部厚度，梯形螺紋b=0.65p=0.65×6=3.90mm
[τ]—螺母材料的許用剪應力，查表
顯然滿足
彎曲強度條件式
式中：q—軸向載荷 n
—螺母螺紋大徑 mm
z—螺紋旋合圈數，z=8
b—螺紋牙根部厚度，梯形螺紋b=0.65p=0.65×6=3.90mm
[σb]—螺母材料的許用彎曲應力，查表
h—螺紋的工作高度，此時h=0.5p
顯然滿足
螺紋牙的強度滿足條件.
,式中:
為螺紋公升角,度;
當量摩擦角,度;
螺紋線數;
螺紋導程,mm;
螺紋中徑,mm;
當量摩擦係數,查機械設計表5.10得0.09;
arctan
arctan(0.09)=5.1
,滿足自鎖性條件。
螺桿的柔度值
式中：—螺桿的最大工作長度
+l退刀槽
h螺母=zp=8×6=48 mm
假設手柄直徑為d手柄=20 mm, h1=(1.8~2)d手柄=36~40 mm,取h1=38
假設退刀槽長度為9mm， 則
—長度係數 ，對千斤頂，可看作一端固定，一段自由，取=2
—螺桿危險截面慣性半徑 mm
λ=對於45號鋼，當λ<90時：
因此滿足穩定性要求.
*54=75.6mm,取 mm
加在手柄上的力需要克服螺紋副之間相對轉動的阻力矩和託杯支承面間的摩擦力矩.
設f為加在手柄上的力，取,為手柄長度。則
式中f 螺母工作時所受的軸向載荷，n
為螺紋公升角,度;
當量摩擦角,度;
螺紋中徑，mm;
公式中的編號見大作業圖3.1取取
託杯選鑄鐵，手柄選q215,則摩擦係數f=0.12，則
手柄直徑
查大作業，查閱手冊知，
，可取110mpa
取手柄直徑d=28mm.
九． 底座設計
螺桿落到底面後，再留20~30mm,斜度1:10,厚度為10mm。
由結構設計，試取=140mm
d4=1.4d5=196mm
校核底面的擠壓應力，
地面材料選擇鑄鐵ht100，查表得鑄件壁厚為30~50mm時，σb≥80mpa, [σp]=(0.4~0.5) σb=(32~40)mpa。
顯然，σp<[σp]，滿足設計要求。
固定擋圈用的螺釘 gb/t5783-2000 m6×12
螺桿頂部固定螺釘 gb/t5783-2000 m6×12
緊定螺釘 gb/t71-1985 m6×20
手柄長度 l=200mm 手柄直徑d=28mm
螺桿長度250mm
d=58mm；d1=24 mm；d2=50mm；d3=72mm；d4=185mm；d5=130mm
(以上資料均已在前面的計算中得出)
dt=（2.0~2.5）d=68~85mm，取75
a=6mm；t=6mm，b=(0.2~0.3)h=10mm， ==10mm
h=(0.8~1)d=46.4~58mm,取50mm；h1=38mm；h2=18mm
s=2=20mm
擋圈外徑38mm ，高5mm
裝配完成後，千斤頂的高度在420~620mm的範圍內公升降.
各符號的意義參見機械設計作業指導中的圖3-1 和圖3-2.
[1] 王知行, 鄧宗全. 機械原理. 高等教育出版社, 2006, 5: 1～4
[2] 王黎欽，陳鐵鳴．機械設計．哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2010．
[3] 王連明，宋寶玉．機械設計課程設計．哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2007.
[4] 金鈴,劉玉光,李利群．畫法幾何及機械製圖．哈爾濱：黑龍江人民出版社，2005.
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