螺旋起重器机械设计课程设计

重 庆 大 学 普 通 高 等 教 育机械设计课程设计 题 目： 螺旋起重器 学 院： 机械工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 学 号： 成 绩： 2013年10月 目 录1、 设计任务.42、 设计内容. 4 1.螺杆的设计与计算.41.1.螺杆螺纹类型的选择.41.2.选取螺杆材料.41.3.确定螺杆直径.4 1.4.自锁验算.51.5.螺杆强度计算.61.6.稳定性计算.6 2.螺母设计与计算.82.1选取螺母材料.82.2.确定螺母高度及螺纹工作圈数.82.3校核螺纹牙强度.93. 托杯的设计与计算.114.手柄的设计与计算.134.1.选取手柄材料.134.2.手柄长度.144.3.手柄直径.155. 底座的设计与计算.156. 其他.17 一设计任务 设计一个起重器以最大起重重量Q=46KN，最大起重高度L=240 mm螺旋起重器为例。 二设计内容1. 螺杆的设计与计算 1.1螺杆螺纹类型的选择 由于梯形螺纹的工艺性能好，牙根强度高，对中性好，故选用梯形螺纹较好。 1.2选取螺杆材料螺杆材料选取45号钢，由于起重重量较大选取355MPa。 1.3.确定螺杆直径 1.3.1.按耐磨性计算初选螺纹的内径，因选用梯形螺纹螺母兼作支承，故取=2.5；螺母材料为铸铝青铜，故取=15MPa。 根据0.8=0.8X=24.3mm 1.3.2根据螺杆抗压强度初选螺纹的内径，根据第四强度理论求出威危险截面的应力， 但对于中小尺寸的螺杆可以近似地认为 对于传动螺旋，S=2.54.0，对于精密螺杆或水平螺杆，S4,故可以选用S=5。 d1=32.8mm 根据以上因素综合考虑，确定螺杆直径，比较耐磨性计算和抗压强度计算的结果可知，确定直径的选定应与抗压强度计算的结果为准，按国家标准GB/T5796-2005选定螺杆尺寸参数，螺杆外径d=42mm；螺纹内径=34mm；螺纹中径=38.5mm。螺母大径=43mm,小径D1=35mm，中径D2=38.5mm。螺纹线数n=1；螺距P=7mm。 1.4自锁验算对于传力螺旋传动来说，一般应确保自锁性要求，以避免事故，由于螺杆的材料为钢，螺母的材料为铜，故钢与青铜的摩擦系数选取f=0.09，因为梯形螺纹牙型角，所以牙侧角。螺旋升角当量摩擦角 满足自锁要求。 1.5螺杆的强度计算 螺杆工作时承受轴向力F和扭矩T的作用，螺杆危险截面上既有压缩应力，又有切应力。因此，校核螺杆强度时应根据第四强度理论，求出危险截面的计算应力 =65.86mmMP=s/3=118MP 满足强度要求。 1.6稳定性计算 图（1）当轴向力大于某一临界值时，螺杆会发生侧向弯曲，丧失稳定性取B=60mm,则螺杆的工作长度L+B+H/2=240+60+35=335mm 螺杆危险面的惯性半径 i=d1/4=8.5 螺杆的长度系数，按一端自由，一端固定考虑取，螺杆的柔度 因此螺杆40100，为中柔度压杆，其失稳时的临界载荷按欧拉公式计算的， 满足稳定性要求。 2.螺母的设计与计算2.1.选取螺母材料螺母材料选用ZCuAl10Fe3。2.2.确定螺母高度及螺纹工作圈数 因为选取=2.5，所以H=2.538.5=96.25mm，取整数H=97mm，螺纹工作圈数计算u=14。 螺纹圈数最好不要超过10圈，因此宜作调整，一般手段是在不影响自锁性要求的前提下，可适当增大螺距，而本螺杆直径的选定以抗压强度计算的结果为准，而耐磨性已相当富裕了，所以可适当降低螺母高度。现取螺母高度H=70mm，则螺纹圈数u=10，满足要求。 2.3.校核螺纹牙强度 螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹的强度。 由螺纹牙危险面的剪切强度条件为 螺纹牙危险截面的弯曲强度条件为 上式中，b螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹，b=0.65P，l 弯曲力臂，。 2.4.螺母外径的计算 螺母的外径D，按螺母悬置部分抗拉强度计算，考虑螺旋副中摩擦转矩的存在，将轴向载荷增大30%，则拉伸强度校核公式为 式中，为螺母材料的许用拉应力，查表，选取=21MPa。求得，D74.03mm,圆整之后取D=75mm. 螺母凸缘尺寸按以下经验公式初步确定。 取98mm，a=mm23mm。 图（2） 3.托杯的设计与计算 托杯用来承托重物，可用铸铁铸成，也可用Q235钢模锻成，当螺杆转动时，托杯和重物都不作相对转动。因此，在起重时托杯底部与螺杆和接触面间有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，另一方面还需要验算接触面间的压力强度，托杯的主要尺寸按经验公式计算并圆整。 S=1.5P=10.5mm。 以上各式，d为螺纹公称直径，托杯下端面的设计应满足 4.手柄的设计与计算 4.1.手柄材料常选用碳素结构钢Q235或Q275。 4.2.手柄长度 由图（1）可见，扳动手柄的力矩应与阻力矩平衡，即 式中，为扳动手柄的里，通常取150300N之间；分别为螺旋副，螺杆端面与托杯之间的摩擦阻力矩，按下式计算 则考虑螺杆头部直径及手握的长度，手柄的实际长度为为了减少起重器的存放空间，一般取实际手柄长度不大于起重器的高度，当起重量较大时，可在手柄上套一长套管以增大力臂，达到省力的目的。4.3.手柄直径 手柄直径按弯曲强度设计，即 式中，为手柄材料的许用弯曲应力，按下式计算 取150MPa。 因此， 5.底座的设计及计算 图（4） 底座材料选用HT150，铸铁壁厚其主要尺寸根据经验公式求得。 直径由底面的挤压强度确定 6.其他 6.1.螺母与底座的配合常用。 6.2.为防止螺母转动，应设紧定螺钉。 6.3.为防止托杯脱落和螺杆旋出螺母，在螺杆上，下两端安装安全挡圈。 6.4.为了减少摩擦，磨损及托杯工作时不转动，螺旋副及托杯与螺杆的接触面均需润滑。 7.画装备图 装备图用A3图画。 参考文献 .大连理工大学工程图学教研室。机械制图。6版。北京:高等教育出版社，2007。 .濮良贵，纪名刚。机械设计。八版。北京：高等教育出版社，2006。 备注：备注:d=38mm=34mm=38.5mm=43mmD1=35mmD2=38.5mm n=1P=7mm 备注:备注：备注：备注：H=70mmu=10备注：D=70mm=92mma=23mm备注: 备注：备注:备注:备注:备注:备注: