螺旋起重器(千斤頂)設(shè)計,螺旋,起重器,千斤頂,設(shè)計 螺旋起重器設(shè)計默認(rèn)分類 2010-07-23 23:51:09 閱讀 403 評論 0 字號：大中小 訂閱 一．螺旋起重器設(shè)計任務(wù)書一、課程設(shè)計目的機械設(shè)計基礎(chǔ)的課程設(shè)計是上完機械設(shè)計基礎(chǔ)課程后的一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計期望能達(dá)到如下幾個目的：1、 培養(yǎng)綜合運用課程所學(xué)知識的能力；2、 了解機械設(shè)計的基本過程和方法；3、 培養(yǎng)使用機械設(shè)計手冊的能力；4、 進(jìn)一步鞏固和強化機械制圖的能力。二、課程設(shè)計的任務(wù)1、設(shè)計題目：螺旋起重器的設(shè)計（每位同學(xué)按照自己學(xué)號的末尾數(shù)字從《螺旋起重器設(shè)計指導(dǎo)材料》第 4 頁數(shù)據(jù)表的序號中選擇對應(yīng)的序號，學(xué)號末尾為 0 的選序號 10）。2、已知參數(shù)：序號 起重力 F / kN 起升高度 H / mm27 20 2503、設(shè)計任務(wù)：（1）編寫設(shè)計計算說明書一份；（2）螺旋起重器總裝配圖一張（A2 紙）。三、時間安排1、6 月 25 日中午 13:30 在 A2-214 集中布置設(shè)計任務(wù)和要求；2、7 月 5 日~7 月 6 日 設(shè)計計算，確定尺寸和參數(shù)；3、7 月 7 日~7 月 9 日 繪圖；4、7 月 10 日~7 月 11 日 編寫設(shè)計計算說明書；5、7 月 12 日上交設(shè)計計算說明書及圖紙。注：答疑時間為：7 月 5 日~7 月 9 日下午 13:30~15:30地點：C2-604。四、設(shè)計要求1、 獨立、按時、保質(zhì)量完成設(shè)計任務(wù)；2、 計算說明書格式要求統(tǒng)一規(guī)范（詳細(xì)參照計算說明書格式說明）。 二． 螺旋起重器設(shè)計1、螺旋起重器的結(jié)構(gòu)和功能螺旋起重器（千斤頂）是一種人力起重的簡單機械，主要用于起升重物。圖示為采用滑動螺旋的起重器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，螺桿 7 與螺母 5 組成螺旋副，螺母 5 與底座 8 固定聯(lián)接，緊定螺釘 6 提高了聯(lián)接可靠性。托杯 1 直接頂住重物，當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄 4 時，螺桿 7 一邊轉(zhuǎn)動一邊上下移動，使托杯 1 托起重物上下移動，達(dá)到起升重物的目的。這種螺旋起重器結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，易于自鎖，其主要缺點是摩擦阻力大，傳動效率低（一般為30％～ 40％），磨損快，壽命低，傳動精度低。螺旋起重器一般垂直布置，在起重時螺桿 7 受壓，因此都做成短而粗，起升高度不宜太大。螺母 5作為起升時的支承件，常做成整體結(jié)構(gòu)。螺旋起重器應(yīng)有可靠的自鎖性能，以保證螺桿 7 和重物在上升下降過程中能可靠地停留在任一位置而不自行下降。螺桿一般采用梯形牙、右旋、單線螺紋。當(dāng)起重量較大時，為減小摩擦阻力，操作省力，可在托杯 1 的下部安放一推力軸承。2、螺桿和螺母材料螺桿材料要有足夠的強度和耐磨性，一般用 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度 220～250HBS。螺母材料除要有足夠的強度外，還要求在與螺桿材料配合時摩擦因數(shù)小和耐磨，可用ZCuAl10Fe3、ZCuAl10Fe3Mn2 等。3、滑動螺旋起重器的設(shè)計計算3.1. 耐磨性計算 滑動螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關(guān)，其中最主要的是螺紋工作表面上的壓力，壓力愈大，螺旋副間愈容易形成過度磨損。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作表面上的壓力 p，使其小于材料的許用壓力 [p]。計算時，一般假設(shè)：螺桿上的軸向載荷 F 作用于螺紋工作承壓表面 A 上。耐磨性條件校核計算式為：p＝ 式中，F(xiàn)──螺桿所受軸向載荷，/N；d2──螺紋中徑，/mm ；h──螺紋工作高度，/mmh＝0.5(d－D1)，d 為螺桿大徑，D1 為螺母小徑；u──螺紋工作圈數(shù)，一般最大不宜超過 10 圈。u ＝ ，H 為螺母高度，P 為螺紋螺距。[ p] ──螺旋副材料的許用壓力， /MPa?？扇?[ p] ＝18～25 MPa。對梯形螺紋，h＝0.5P ，式（1）可演化為設(shè)計計算式： d2 ≥ 0.8 式中 φ──螺母高度因數(shù)， φ ＝ H / d2 ,一般可取 φ ＝ 2.5～3.5。計算：d2 ≥ 0.8 =0.8 =16.8mm 取 d2=18mm 公稱尺寸 d 螺距 p 螺紋中徑d2、 D2內(nèi)螺紋大徑 D4外螺紋小徑d3內(nèi)螺紋小徑 D120 4 18 20.5 17.5 18H =φ×d2=2.5×18=45mmu ＝ ＝ =11.25p＝ = =15.7 滿足耐磨性條件3.2 自鎖性校核計算滑動螺旋起重器必須保證可靠的自鎖性，自鎖的條件為：ψ ≤φv ， φv ＝arctan 式中 ψ──螺紋升角；f──螺旋副材料的摩擦因數(shù)，一般可取 f ＝0.08～0.1 ；β 牙型半角（牙側(cè)角），梯形螺紋 β＝α/2 ＝15o。計算：取 f ＝0.1 = =4.05°φv ＝arctan =arctan =5.91°因此滿足自鎖的條件：ψ ≤φv3.3 螺桿強度計算起重時螺桿受壓和受扭，按第四強度理論計算： σca＝ ＝ ＝ ≤ [ σ ] 式中 A──螺桿螺紋段的危險截面面積，A＝ ，/mm2 ; WT ──螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)，WT ＝ ，/mm3 ;d1──螺桿螺紋小徑，mm；F ──起升載荷，/N；T1 ──螺桿所受扭矩，T1 ＝F tan(ψ ＋φv) ，/N?mm；[ σ ] ──螺桿材料的許用應(yīng)力，/MPa。[ σ ] ＝σS/(3～5) ，可取 σS＝352MPa。計算：T1 ＝F tan(ψ ＋φv) =20000*tan(4.05+5.91)*18.000/2=31609.3 N?mmσca＝ ＝ ＝ =98MPa≤ [ σ ] 故螺桿強度基本符合要求3.4 螺母螺紋牙的強度計算 螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，因此，需進(jìn)行螺紋牙剪切強度和擠壓強度計算。 如圖所示，如將一圈螺紋牙沿螺母的大徑 D 展開，則可看作寬度為 πD 的懸臂梁。螺母每圈螺紋所受的平均壓力為 F / u，并作用在以螺紋中徑D2 為直徑的圓周上，則螺紋牙危險截面 a－a 上的剪切強度條件為：τ＝ ≤ [τ] 螺紋牙危險截面 a－a 上的彎曲強度條件為：σb＝ ≤ [σb] 式中 b──螺紋牙根部的厚度， /mm。b ＝0.65P ，P 為螺紋螺距，/mm;l──彎曲力臂，/mm 。l＝(D－D2）/ 2；[τ] ──螺母材料的許用切應(yīng)力， /MPa；可取[τ]＝ 30～40MPa；[σb] ──螺母材料的許用彎曲應(yīng)力， /MPa；可取[σb]＝40 ～60MPa。計算：剪切強度條件為：b ＝0.65P ＝0.65*4=2.6l＝ (D－D2 ）/ 2＝（33-30）/2＝1.5mmτ＝ ＝ ＝6.6Mpa＜[τ]σb＝ ＝ ＝22.84Mpa＜ [σb]故螺母螺紋牙的強度符合要求3.5 螺母外徑與凸緣的強度計算螺母結(jié)構(gòu)如圖所示，在起重載荷 F 作用下，螺母下段懸置部分有拉伸應(yīng)力，螺母凸緣與底座的接觸面上會產(chǎn)生擠壓壓力，凸緣根部則有彎曲及剪切應(yīng)力。它們的強度條件計算式分別為： 螺母下段懸置部分的抗拉強度條件為： σ＝ ≤ [σ] 螺母凸緣的擠壓強度條件為：σP＝ ≤ [σP] 螺母凸緣根部的彎曲強度條件為：σb＝ ≤[σb] 螺母凸緣根部的剪斷很少發(fā)生，強度計算可從略。式中 [σ] ──螺母材料的許用拉伸應(yīng)力， /MPa?？扇σ]＝0.83[σb]；[σP]──螺母材料的許用擠壓應(yīng)力，/MPa?？扇σ]＝（ 1.5～1.7）[σb]。計算：[σ]＝0.83[σb]=0.83*(40～60)MPa=(33.2～49.8)MPaσ＝ ＝ ＝（45.3～49.1）Mpa ＜ [σ][σP]＝（1.5～1.7 ）[σb]=（1.5～1.7）*(40～60)MPa=(60～102) MPaσP＝ ＝ ＝1.68Mpa＜[σP]因此螺母下段懸置部分的抗拉強度、螺母凸緣的擠壓強度均符合要求3.6 手柄設(shè)計計算操作力矩 T ：T ＝ T1 ＋ T2 ＝ Fh Lh 式中 T1 ──螺旋副螺紋牙間的摩擦力矩，即螺桿所受扭矩，/N?m 。T2──螺桿與托杯底面間的摩擦力矩， /N?m。 T2＝ F ──起升力，/N；f c──螺桿與托杯底面間的摩擦因數(shù)，可取 f c＝0.1 ；D0──螺桿與托杯底面接觸環(huán)面的外徑，/m ；d0──螺桿與托杯底面接觸環(huán)面的內(nèi)徑， /m；Fh──扳動手柄的操作力，/N。一般可取 Fh ＝250 N；Lh──手柄的長度，/m。計算手柄彎曲強度由手柄彎曲強度條件σb ＝ 可得手柄直徑計算式：式中 [σb] ──手柄材料的許用彎曲應(yīng)力，/MPa。一般可選 Q235，其[σb] ＝125MPa。計算：T1=31609.3 N?mm=31.6 N?mT2＝ = =24780 N?mm=24.8 N?mT ＝ T1 ＋ T2 =31.6 N?m+24.8 N?m=56.4 N?mT= Lh FhLh =T/ Fh=56.4/250=22.5mm= =16.52mm取 dh=17mm,σb ＝