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1、装 订线 螺旋起重器设计计算说明书班级：姓名： 学号：设计要求：题 号起重量Q（kN）起升高度(mm)211180设计项目计算及说明书计算结果1.选材 （1）螺杆材料（2）螺母材料2.由耐磨性计算螺纹中径d2，旋合圈数z及螺母高度H3.自锁性验算4.螺杆强度验算5.稳定性验算6.螺母设计计算（1）螺纹牙强度计算a)螺纹牙剪切强度b)螺纹牙抗弯强度（2）计算螺母外径D（3）凸缘尺寸计算a)计算凸缘直径D1及厚度ab）凸缘支承面挤压强度计算C)凸缘根部抗弯强度验算d)凸缘根部抗剪强度验算7.手柄尺寸的计算a)手柄长度的计算b)手柄直径的计算8.托杯、底座等结构尺寸的设计a)托杯设计b)底座设计9.
2、效率计算查表4-1，因为是中等精度的一般传动，所以螺杆材料选择45钢，正火处理。查表4-9，假设试件毛坯尺寸100mm,查得屈服强度s=295MPa ，取安全因数S=4，则许用拉应力 =sS=295MPa4=73.75MPa查表4-3螺母材料为铸锡青铜ZCuSn10P1查表4-7，低速许用压强为1825MPa，取p=18MPa,有 d2FPhp选梯形螺纹h=0.5P,取=1.2，有 d211000P1.20.5P18mm=18.01mm查表1-43，根据梯形螺纹的标准，应按中径d2=19.00mm选择外径为20mm、螺距为2mm的梯形螺纹，但是外径为20mm的螺纹有两种螺距:2mm、4mm。应
3、查表1-42梯形螺纹直径与螺距的标准组合系列：外径为20mm与螺距为4mm的是标准组合系列。又因为螺距为4mm、外径为20mm的螺纹中径为18mm，满足不了本设计要求，即d218.01mm，因此：再查外径为24mm的螺纹尺寸并优先选择标准组合外径和螺距的梯形螺纹。选择第一系列梯形螺纹：Tr24，螺距为P=5mm。查表1-51，旋合长度63mm,L型，左旋用LH表示，又因起重器为一般用途，选中等精度。综上所述，螺纹副表示为Tr245LH-7H/7e螺母旋合圈数为z=d2P=1.221.55=5.16取z=610，所以满足要求螺母高度H=zP=65mm=30mm查表4-4钢对青铜的当量摩擦因数fv
4、=0.080.10取fv=0.10，则当量摩擦角 v=arctanfv=arctan0.105.7106螺纹升角=arctanPd2=arctan521.54.2336，v-1，故自锁螺杆受压受扭，用第四强度理论，求总应力ca=（FA）2+3（T10.2d13）2其中螺纹力矩为T1=Ftan+vd22=11000tan5.7106+4.233621.52=20.732 KNA=d124=18.524mm2ca=(41100018.52)2+3(207320.218.53)249.79MPa40应验算稳定性对不淬火螺杆，当90时Fcr=2EI(l)2Fcr=321010318.5464(2241
5、)2=51295.8NS=FcrF=51295.811000=4.6632.54所以满足稳定性要求查表4-8螺母和螺杆材料的许用应力，螺母的许用切应力=3040MPa，取=30MPa。梯形螺纹牙底宽为t1=0.634P=0.6345mm=3.17mm剪切强度计算：=FDt1z=1100024.53.176MPa=7.514MPa=30MPa所以剪切强度足够。查表4-8螺母和螺杆材料的许用应力，螺母的许用弯曲应力为b=4060MPa，取b=40MPa，查表1-41梯形螺纹基本尺寸，梯形牙高h=2.75mm螺母螺纹牙弯曲强度为b=3FhDt12z=3110002.7524.53.1726MPa=1
6、9.56MPab=40MPa，所以螺母螺纹牙弯曲强度足够。为了更好地将螺母固定在底座上，将螺母做成梯形，也称异形螺母。螺母螺纹牙受拉和受扭，由第四强度理论可求螺纹牙的总应力=1.3F4(D2-d2)e从而可得异形螺母外径为D5.2Fe+d2式中螺母螺纹大径d=24.5mm，查表4-8螺母和螺杆材料的许用应力，螺母的许用弯曲应力为b=4060MPa，取b=50MPa.由材料力学可知：许用拉应力e=0.83b=0.8350MPa=41.5MPa，所以异形螺母外径为D5.21100041.5+24.52mm=32.23mm圆整后取D=33mm。由经验公式可求异形螺母各尺寸：D1（1.21.3）D,D
7、1=1.333mm=42.9mm，圆整后取D1=43mm。由经验公式求螺母厚度:a=H3=303mm=10mm由经验公式得许用挤压应力p=1.51.740MPa=(6068)MPa凸缘支承面挤压强度为P=F（D12-D2）4=110004（432-332）=18.43MPap所以凸缘支承面强度足够。b=MW=F14(D1-D)Da26=1.5F(D1-D)Da2=1.511000(43-33)33102MPa=15.92MPab=40MPa所以凸缘根部抗弯强度足够。=FDa=110003310MPa=10.61MPa=30Mpa所以凸缘根部剪切强度足够。令手柄的扳动力为FH(通常取200N左右
8、)，手柄长为L，扳手力矩为T，则手柄长度为：L=TFH，T为螺纹力矩与托杯支承面的摩擦力矩之和T=T1+T2=Ftan+v+13FD73-D03D72-D02查表4-3螺纹副的当量摩擦因数：钢对灰铸铁（托杯为HT200，螺杆头为钢）=0.120.15，取=0.12。D及其他结构尺寸如图，具体数值可按下列经验公式计算：D3=(0.60.7)dD6=(1.71.9)dD5=(2.42.5)dD7=D6-(24)D0=D3+(0.52)B=(1.41.6)d取托杯的厚度10mm,d为螺纹的公称直径，所以D7=D6-24=1.71.924-24=40.845.6-24D0=0.60.724+0.52=
9、14.416.8+(0.52)圆整后取D7=45mm，D0=15mmT=11000tan4.2336+5.7106+131.211000453-153452-152=42181.94Nmm所以手柄长度为L=TFH=42181.94200mm=210.9mm取L=200mm，使用时加套管手柄材料：因为没有特殊要求，因此选用普通碳素钢Q235，查表4-11，假设手柄直径在1640mm，查得s=225MPa，取安全系数为2，许用弯曲应力为b=2252MPa=112.5MPa手柄直径可按抗弯强度设计，即b=MW=FHL32dk3b所以dk3FHL0.1b=3200210.90.1112.5mm=15.
10、53mm圆整后取dk=18mm选托杯材料：因为托杯受压，选择灰铸铁HT200，由经验公式P=0.40.5b=0.40.5200MPa=(80100)MPa托杯结构尺寸参看下图由图，托杯下端面挤压强度为p压=F(D72-D02)4=110004(452-152)MPa=7.781MPaP=80MPa所以托杯强度足够因为托杯受压，选择灰铸铁HT200，如图所示，取底座斜度为1：10，则有12D1-DH1=110所以D2=2H110+D=220010+33mm=73mm圆整后取D2=76mm直径D8由底座挤压强度确定p=F4(D82-D22)p如底面为混凝土和木材时，取p=2MPaD84Fp+D22
11、=4110002+762mm=113.04mm圆整后取D8=116mm其他尺寸可以用以下经验公式确定：H1=H+1520=180+(1520),圆整后取H1=200mmD4=D+510=33+(510), 圆整后取D4=40mmD6=1.4D=1.433=46.2, 圆整后取D6=48mmH2=H-a=30-10=20, 圆整后取H2=22mm=(810), 圆整后取=10mm=FP2T=110005242182=20.75%螺杆材料选用45钢螺母材料选用铸锡青铜ZCuSn10P1选择螺纹参数：d=24mmP=5mmd2=d2=21.5mmd1=18.5mmd1=19.00mmd=24.50mmz=6H=30mmv=5.7106=4.2336v-1，自锁T1=20732Nca符合强度条件稳定性满足：S=4.663bb螺母螺纹牙满足强度要求D=33mmD1=43mma=10mmPp凸缘支承面强度足够bb凸缘根部抗弯强度足够凸缘根部剪切强度足够T=42182Nmm手柄长度为L=200mm手柄直径为dk=18mm托杯材料选择灰铸铁HT200p压P托杯强度足够底座材料选择灰铸铁HT200，斜度1：10D2=76mmD8=116mmH1=200mmD4=40mmD6=48mmH2=22mm=10mm效率=20.75%9各类材料