哈工大机械设计大作业(螺旋起重器).docx

哈尔滨工业大学
机械设计作业设计计算说明书

题目: 设计螺旋起重器(千斤顶)
系别: 机电工程学院
班号: ******
姓名: *******
日期: 2013年10月 3日

哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学
机械设计大作业任务书

题目： 设计螺旋起重器

螺旋起重器的示意图及已知数据

题号
起重量
/
最大起重高度
/

3.1.1
30
180

1.选择螺杆、螺母的材料
螺杆采用45#钢调制，由参考文献[2]表10.2查得抗拉强度，。
螺母材料用铝黄铜ZCuAl10Fe3（考虑速度低）。
2.耐磨性计算
螺杆选用45#钢，螺母选用铸造铝黄铜ZCuAl10Fe3，由参考文献[1]表 5.8 查得=1825
从表 5.8 的注释中可以查得，人力驱动时值可以加大20%，则=21.630，取。按耐磨性条件设计螺纹中径，选用梯形螺纹，则。 由参考文献[1]查得，对于整体式螺母系数=1.2—2.5，取。则

式中：——————轴向载荷，；
——————螺纹中径，；
——————许用压强，；
查参考文献[2]表11.5取公称直径，螺距，中径，小径，内螺纹大径。
3.螺杆强度校核
螺杆危险截面的强度条件为

式中：－－－－－轴向载荷，；
－－－－－螺纹小径，；
－－－－－螺纹副摩擦力矩，
为螺纹升角，；
－－－－－螺杆材料的许用应力，。
查参考文献[1]表5.10得钢对青铜的当量摩擦因数，取，螺纹副当量摩擦角，取。把已经的值带入的计算公式中，则得

由参考文献[1]表5.9可以查得螺杆材料的许用应力 ，其中，则取取，取。
显然，，螺杆满足强度条件。
4.螺母螺纹牙的强度校核
螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为

式中： ——————轴向载荷；
——————螺母螺纹大径；
——————螺纹旋合圈数，取；
——————螺纹牙根部厚度，梯形螺纹；
－－－－－螺母材料的许用切应力。
代入数据计算得

查参考文献[1]表5.9螺母材料的许用切应力，显然。螺纹牙根部的弯曲强度条件为

式中－－－－－弯曲力臂，且：

其他参数同上。
带入数值计算得：

查参考文献[1]表5.9螺母材料的许用切应力。
显然，即满足螺纹牙的强度条件。
5.自锁条件校核
因螺纹升角，螺纹副当量摩，因此

所以满足自锁条件。
6.螺杆的稳定性校核
螺杆的柔度值
·
式中： －－－－－螺杆的最大工作长度，取螺母中部到另一端支点间的距离，则

指螺杆与手柄座相接处的尺寸，查手册知，。
手柄直径，由结构尺寸经验公式，取，则

——————长度系数，对千斤顶，可看作一端固定、一端自由，取；

带入以上数值，得

对于45#钢调质，当时：

因此，满足稳定性要求。
7. 螺母外径及凸缘设计
螺纹外径；
螺纹凸缘外径，取；
螺纹凸缘厚，取。

8.手柄设计
加在手柄上的力需要克服螺纹副之间相对转动的阻力矩和托杯支承面间的摩擦力矩。
设为加在手柄上的力，取，为手柄长度，则，式中：
——————螺纹副摩擦力矩；
——————托杯支承面间的摩擦力矩。
其中

式中：－－－－－托杯支承面间摩擦因数；
－－－－－轴向载荷；
公式中的符号见下图。

，取。
，取。
，取。
，取。
，取。
，，。
托杯选用铸铁，手柄选Q215,摩擦因数f = 0.12，则
。
取F=300N，则，取L = 200mm，加套筒长300mm。
手柄直径 ，由教材可得手柄材料的许用弯曲应力，其中，可取。设F=300N，带入数据计算得：

取手柄直径。
9.底座设计
螺杆下落到底面，再留空间，底座铸造起模斜度，厚度为。
由结构设计确定，，。
结构确定后校核底面的挤压应力：

底面材料选择铸铁，，取。查参考文献[2]表10.3得灰铸铁铸件，且

显然，，满足设计要求。
10.螺旋起重器装配图。

参考文献：
[1] 王黎钦，陈铁鸣. 机械设计. 4版. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2008
[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] 王连明，宋宝玉. 机械设计课程设计. 3版. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2007