螺旋举重器设计计算说明书

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1、实用文档螺旋举重器设计计算内容结果1螺杆的设计与计算1.1螺杆螺纹类型的选择螺纹有矩形、梯形与锯齿形，常用的是梯形螺纹。选梯形螺纹梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角a =30，梯形螺纹的内外 螺纹以锥面贴紧不易松动。故选梯形螺纹，它的基本尺寸按 GB5796.3-86的规定，确定螺杆的标准中径 d2，大径d,小径d3, 螺母的标准中径D2（ = d2）,大径C4,小径D以及螺距P。1.2选取螺杆材料选45钢螺杆材料常用 Q235 Q275 40、45、55等。1.3确定螺杆直径按螺母螺纹牙面耐磨性条件确定螺杆中径d2o求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距P及其它尺寸。有 d2 0.8Fd=4

2、6mmP=12mm d2= D2=40mmD4=47mmda=33mmD=34mm根据国家规定 =2.53.5，取=3 （梯形螺纹）；h=0.5p ;查1 表 7-1，p取 7Mpa故，d2J1 = 0.8 J-F=41.5mm hpp查机械设计课程设计手册，d取46mmP=12mmd2= D=40mmD=47mm d3=33mm Di=34mroi1.4自锁验算自锁条件是 V,式中：为螺纹中径处升角；v为当量摩擦角（当量摩擦角v=arctan （f/cos B）,但为保证自锁，螺纹中径处升角至少要比当量摩擦角小1。)查教材表14-2 , f取0.12=arcta n(P / d 2)=arc

3、ta n 12/(3.14x 40) =5.46v=arctan ( f/cos B) =arctan 0.12/cos(30 /2)=7.08贝U =5.46 v-1 = 6.08 满足自锁条件1.5螺杆强度计算对受力较大的螺杆应根据第四强度理论校核螺杆的强度。强 度计算方法参阅教材公式(5-47), 其中扭矩T F tan(、do3) =51.5 x 10 x tan(5.46+7.08 ) x 40/2N =229.10 N-mm=5.46v=7.08 V- 1满足自锁条件查表8-1得知，对45钢,s =294MPa由表 7-2 ,= =二294 =98MPa D3=33mm 故,3 5

4、33451. 51033. 1433 2229. 100. 233 313=81.64MPaC =98MPa满足强度条件1.7稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按 稳定性条件验算螺杆的稳定性。Fc/ F S=3.5 5T=229.10N - mm螺杆的临界载荷Fc与柔度入有关，入=l/i ,为螺杆的长度系数，与螺杆的端部结构有关，I为螺杆的最大工作长度，按螺杆升至最高位置时托杯底面到螺母中部的高度计算，可近似取I二L+B+H/2, i为螺杆危险截面的惯性半径，若危险截面面积A= d32/4，贝Ud3 (I为螺杆危险截面的惯性矩)4当入2EIN,式中E为螺杆材料的弹性模

5、量，对于钢5E=2.06 10 MPa对于b 470MPa的优质碳素钢，取Fc= (461-2.57入)1.7.1计算柔度(1)计算螺杆危险截面的轴惯性矩I和id；643上_竺=58213.76mrn64s=294Mpa=98MPac=81.64MPacV 满足强度条件当螺杆的柔度入V 40时，可以不必进行稳定性校核。计算时 应注意正确确定。i J=3 =8.25mmA 44(2) 求起重物后托杯底面到螺母中部的高度IL=L+B+H/2=220+69+135/2=356.5mm(3) 计算柔度查表7-3，卩取2(一端固定，一端自由)2356 . 5一入=I / i =86.42 40，所以需要

6、进行稳定性I =113560mm8. 25校核。i =9.75mm1.7.2计算稳定性(1)计算临界载荷Fc查表8-1得知，B=588MPa 470MPa所以Fc=( 461-257 )=(461-2.57 )3324_=204331.35Nl =356.5mm(2)稳定性计算Fcr204331.35=3.97515003.5 5满足稳定性条件。2螺母设计与计算2.1选取螺母材料耐磨性较好的螺母材料有铸锡青铜 ZCuS n10Pb1铸造锡锌铅 青铜ZCuSn5Pb5Zn和铸造铝铁青铜ZCuAI10Fe3低速、轻载或不 经常使用时，也可选用耐磨铸铁或铸铁。2.1.2螺纹工作圈数u螺纹牙工作圈数z

7、根据耐磨性计算，由1式(7-1 )z 10,式中h为螺纹牙工作高度，对于梯形和矩形螺d2h p纹，h=0.5P如果z 10，应增大螺纹直径或改选螺母材料。考虑螺杆退刀槽的影响，螺母螺纹牙的实际圈数应取u=z+1.5。2.1.3螺母实际高度HH= z P=11.26 x 12=135mm2.2校核螺纹牙强度一般螺母的材料强度低于螺杆，故只校核螺母螺纹牙的强度。螺母的其它尺寸见图1 3。必要时还应对螺母外径D4进行强度验查教材公式7-4,7-5，螺纹牙根部剪切强度和根部弯曲强度条 件分别为：入 s=72.2Fc=204331.35NFcF =3.973.5 5 满足稳定性条 件选铸铁H=135mm

8、D4bz3FhD4b2zz=9.76式中：b为螺纹牙根部的厚度，对于梯形螺纹，b=0.65P; h为螺纹牙工作高度，I =6mm;查机械设计课程设计手册表 3-8 , D=d+1=49mm, D =44mm 查表 7-2， 取 30Mpa, b 取 50Mpaz =11.26故,FDqbz51. 51033. 1447（0. 65 12）11. 26=3.97MPa30 Mpa3Fh =D4b2z$肌351.5 103623. 14470.651211. 26=9.16Mpa40Mpa满足强度条件2.3结构要求H Q螺母压入底座上的孔内，圆柱接触面问的配合常采用-8或h7H11等配合。为了安装

9、简便，需在螺母下端（图 1 3）和底座孔 h11上端（图1 7）做出倒角。为了更可靠地防止螺母转动，还应装置紧定螺钉（图1 1），紧定螺钉直径常根据举重量选取，一般为6 12mm螺母的相关尺寸计算3.97Mpa9.16Mpa1.66FD：=66 5541.5472 =45mm满足强度条件螺母凸缘尺寸按一下经验公式初步确定：Di=( 131.4 )D=1.4120=168mma H/3=135/3=45mm3托杯的设计与计算托杯用来承托重物，可用铸钢铸 成，也可用Q235钢模锻制成，其结 构尺寸见图1 4。为了使其与重物 接触良好和防止与重物之间出现相 对滑动，在托杯上表面制有切口的沟 纹。为了

10、防止托杯从螺杆端部脱落， 在螺杆上端应装有挡板。l(0.1-0+2)dp左*巴二当螺杆转动时，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。F(D2 氏1)4托杯主要尺寸按经验公式计算并圆整：D5=(2.42.5)d=2.446=110.4mni圆整为 110mmD3=(0.60.7 ) d=0.6 46=27.6mni圆整为 28mmD6=(1.71.9)d=1.846=82.8mm圆整为 83mmD7= D6-(24)=83-3=80mmDb= Da+0.5mm=28.5圆整为 29mm

11、B= (1.41.6 ) dmm=1.5 46=69mmD=120mma=45mm（D： D2i）日p51.51033. 14 （ 802292）4=11.8Mpa20Mpa4手柄设计与计算4.1手柄材料常用Q235和Q2154.2手柄长度Lp板动手柄的力矩:FpLp=+T2则 LpT1T2Fp（式 1-2）S =19mmD5=110mmD3=32mmD6=83mmD=80mmDb=29mm=1 fF d；-d；3D；-D：（ 查表 14-2 , f=0.12）p=11.8MPa 3 2002042.8 =28mm0. 1183式中：f手柄材料许用弯曲应力，当手柄材料为Q215和 Q235 时

12、，k=183Mpa5底座设计底座材料常用铸铁（HT150及HT200,铸件的壁厚S不应小于812mm 为了增加底座的稳定性，底 部尺寸应大些，因此将其外 形制成1 : 10的斜度。底座Lp =1976.5mmLp =2042.8mmdp=28mm结构及尺寸如右图图中S取19mmHi=L+ （1520） mm =220+20=240mmD8=D+ （510） mm =120+12=130mm=258mm式中：p接触面材料的许用挤压应力。查1表2-46螺旋起重器的效率螺杆旋转一圈，输入功W=2 FpLp,举起重物的输出功W=FS, 故选 HT200S =19mmHi=260mmD6=90mmD=142mmD8=248mm51500 0.012=24%2二式中S为螺纹导程。2200 2.0428