机械设计课程设计螺杆起重器.doc

机械设计 已知技术参数和设计要求： 1. 梯形螺纹标准 GB/T5796.1～GB/T5796.4—1986 2.锯齿螺纹标准 GB/T13576.1～GB/T13576.4—1992 3. 六角螺栓标准 GB/T5780—2000 4. 紧钉螺钉标准 GB/T71—1985 1. 设计计算说明书一份，主要保罗起重器各部分尺寸的计算，强度、自锁性、稳定性校核等。 2. 形 目录 一、 螺旋起重器的结构和功能 3 二、 螺杆和螺母材料 3 三、 滑动螺旋起重器的设计计算 3 3.1 耐磨性计算 3 3.2 自锁性校核计算 4 3.3 螺杆强度校核计算 5 3.4 螺母螺纹牙的强度校核计算 6 3.5 稳定性校核计算 6 3.6 螺母外径与凸缘的强度校核计算 7 3.7 手柄设计 8 3.8 底座设计 9 四、设计图纸 11 五、附表 12 螺旋起重器的结构和功能 螺旋起重器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。 螺杆和螺母材料 螺杆材料要有足够的强度和耐磨性，一般用45钢，经调质处理，硬度220～250HBS。 螺母材料除要有足够的强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦因数小和耐磨，可用ZCuAl10Fe3、ZCuAl10Fe3Mn2等。 滑动螺旋起重器的设计计算 耐磨性计算 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作用于螺纹工作承压表面A上。 耐磨性条件校核计算式为： p＝ --------( 1 ) 式中，Q──螺杆所受轴向载荷，/N； d2──螺纹中径，/mm； h──螺纹接触高度，/mm。 h＝0.5(d－D1)，d为螺杆大径，D1为螺母小径； Z──螺纹工作圈数，一般最大不宜超过10圈。 Z ＝ ，H为螺母高度，P为螺纹螺距。 [ p] ──螺旋副材料的许用压力， MPa。可取 [ p] ＝18～25 MPa。对梯形螺纹，h＝0.5P，式（1）可演化为设计计算式：d2 ≥， 式中 φ=0.5，ψ ＝ H / d2 ,一般可取ψ＝ 1.2～2.5。 起重力Q/KN 起升高度H/mm 45 250 取ψ=2.0, [ p] ＝20 MPa d2 ≥=26.77mm，查表附表一得 公称尺寸d 螺距P 螺纹中径d2、 D2 内螺纹大径 D4 外螺纹小径d3 内螺纹小径 D1 32 10 27 33 21 22 d2 =27， 螺母旋合高度：H=ψ×d2 =2.0×27=54.0mm 螺纹工作圈数：符合Z＝=54.0/10=5.40＜10，取Z=6 自锁性校核计算 滑动螺旋起重器必须保证可靠的自锁性，自锁的条件为： λ≤ρv (3) ， ρv ＝arctan 式中 λ──螺纹升角； f──螺旋副材料的摩擦因数，一般可取 f ＝0.08～0.1； γ牙型半角（牙侧角），梯形螺纹γ＝α/2＝15o。 取f=0.1 ， n=1 ， =arctan(1×10/3.14×27)= 6.730 ρv ＝arctan=arctan(0.1/cos15)=5.910. 符合λ＜ρv ，满足自锁条件。 螺杆强度校核