哈工大机械设计大作业一千斤顶

HarbinInstituteofTechnology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：班号：姓名：日期：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目：设计螺旋起重器设计原始数据：题号3.1.1起重量Fq=30kN最大起重高度H=180mm一选择螺杆、螺母的材料螺杆采用45#调制钢，由参考文献[2]表10.2查得抗拉强度b600MPa，s355MPa。螺母材料用铝黄铜ZCuAl10Fe3。二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[]p=18~25MPa从表5.8的注释中可以查得，人力驱动时[]p值可以加大20%，则[]p=21.6~30MPa取[]25MPap。按耐磨性条件设计螺纹中径2d，选用梯形螺纹，则20.8[]QFdp由参考文献[1]查得，对于整体式螺母系数2=1.2—2.5，取2。则式中：QF－－－－－轴向载荷，N；2d－－－－－螺纹中径，mm；[]p－－－－－许用压强，MPa；查参考文献[2]表11.5取公称直径28dmm，螺距3Pmm，中径226.5dmm，小径324.5dmm，内螺纹大径428.5Dmm。三螺杆强度校核螺杆危险截面的强度条件为：2300000.80.819.6[]225QFdmmmmp221e23334163[]QFTdd(2)式中：QF－－－－－轴向载荷，N；3d－－－－－螺纹小径，mm；1T－－－－－螺纹副摩擦力矩，21tan(')2QdTF(3)为螺纹升角，=arctannp𝜋𝑑2=arctan1×3𝜋×26.5=2.0637°；[]－－－－－螺杆材料的许用应力，MPa。查参考文献[1]表5.10得钢对青铜的当量摩擦因数'0.08~0.10f，螺纹副当量摩擦角'arctan'arctan0.08~arctan0.104.5739~5.7106f，取'5.7106（由表5.10的注释知，大值用于启动时，人力驱动属于间歇式，故应取用大值）。把数据代入(3)式中，得把数据代入(2)式中，得由参考文献[1]表5.9可以查得螺杆材料的许用应力s[]4（4）其中s355MPa，则[]88.75aMP显然，e[]，螺杆满足强度条件。四螺母螺牙强度校核螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为4[]QFZDb（5）式中：QF－－－－－轴向载荷，N；4D－－－－－螺母螺纹大径，mm；126.530000tan(2.06375.1427)502612TNmm22334300001650261()3()70.424.524.5eMPaZ－－－－－螺纹旋合圈数，取10Z；b－－－－－螺纹牙根部厚度，梯形螺纹0.650.653mm1.95mmbp；[]－－－－－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[]30~40MPa，显然[]。螺纹牙根部的弯曲强度条件为bb243[]QFlDZb（6）式中：QF－－－－－轴向载荷，N；l－－－－－弯曲力臂，；4D－－－－－螺母螺纹大径，mm；Z－－－－－螺纹旋合圈数，取10Z；b－－－－－螺纹牙根部厚度，mm；b[]－－－－－螺母材料的许用弯曲应力。数据代入式（6）得查参考文献[1]表5.9螺母材料的许用切应力b[]40~60MPa。显然bb[]，即满足螺纹牙的强度条件。五自锁条件校核因螺纹升角2.0637，螺纹副当量摩擦角'5.1427'所以满足自锁条件。六螺母外径及凸缘设计3000017.21028.519.5MPaMPa4228.526.5122Ddlmmmm2330000126.4351028.51.95bMPaMPa由经验公式知，螺纹外径21.51.52mm42mmDd螺纹凸缘外径3231.41.44258.8,D60mmDDmmmm取。螺纹凸缘厚b=(0.2～0.3)H=(0.2～0.3)×30=6～9mm，取b=8mm。七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F为加在手柄上的力，L为手柄长度，则12FLTT（7）式中：1T－－－－－螺纹副摩擦力矩，Nmm；2T－－－－－托杯支承面间的摩擦力矩，Nmm。其中1T=59971Nmm，3312221[(2~4)](2)13[(2~4)](2)QDDTfFDD（8）式中：f－－－－－托杯支承面间摩擦因数；QF－－－－－轴向载荷，N；(2~4)D、1D见下图。(1.6~1.8)(1.6~1.8)28mm=(44.8~50.4)mm50mmDd，取48mm。1(0.6~0.8)(0.6~0.8)28mm(16.8~22.4)mm20mmDd，取。(0.8~1)(0.8~1)50mm(40~50)mm44mmhD，取46mm。21(0.6~0.8)(0.6~0.8)20mm(12~16)mm14mmhD，取。𝐷𝑡=(2.0~2.5)𝑑=(2.0~2.5)×28mm=(48~70)mm，取56mm。110mm，6mma，6mmt。Q2150.12f托杯铸铁，手柄，摩擦因数3312221[(2~4)](2)13[(2~4)](2)QDDTfFDD得262669NmmT。取F=200N，则1259971.4662668.657mm408.8mm300TTLF59971.46+62668.657200=613.2mm，取200mmL，加套筒长550~650mm。手柄直径30.1[]bFLd手柄（9）手柄材料的许用弯曲应力s[]1.5~2b（10）其中s205MPa，则可取[]110MPab。设F=200N数据代入式（9），得𝑑手柄≥√200×613.20.1×1103=22.4mm取手柄直径24mmd手柄。八螺杆的稳定性校核螺杆的柔度值·34llid（12）式中：－－－－－长度系数，对千斤顶，可看作一端固定、一端自由，取2；3d－－－－－螺纹小径，mm；l－－－－－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11802Hlhl螺母退刀槽（13）103mm30mmHZP螺母l退刀槽指螺杆与手柄座相接处的尺寸，查手册知，9mml退刀槽。手柄直径24mmd手柄，由结构尺寸经验公式1(1.8~2)43.2~48mmhd手柄，取145mmh，则(18015459)mm249mml数据代入式（12），得344224970.09028.5ld对于45调质钢，当90时：221c2234034024.5F8847110.00013410.00013794dN因此，满足稳定性要求。九底座设计螺杆下落到底面，再留20~30mm空间，底座铸造起模斜度1:10，厚度为10mm。5D由结构设计确定，5100mmD104。451.41.4100mm140mmDD1.4×110=154。校核底面的挤压应力：4P22225400003.64MPa()(146104)44QFDD40000𝜋4（1542−1042）=3.64MPa底面材料选择铸铁HT100，查参考文献[2]表10.3得铸件壁厚S=(1.5~2)15~20mm时，884712.952.530000cFFb100MPa，Pb[](0.4~0.5)(0.4~0.5)100MPa(40~50)MPa。显然，PP[]，满足设计要求。十参考文献：[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[2]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