计算说明书。
题目螺旋起重器设计
学院。姓名。
学号。班级。
时间。机械设计基础课程设计任务书。
一、课程设计目的。
机械设计基础的课程设计是上完机械设计基础课程后的一个实践性教学环节，通过课程设计期望能达到如下几个方面的目的：
1． 培养综合运用课程所学知识的能力；
2． 了解机械设计的基本过程和方法；
3． 培养使用机械设计手册的能力。
4． 进一步巩固和强化机械制图的能力。
二、课程设计的任务。
设计题目：螺旋起重器的设计（每位同学按学号的末位数从螺旋起重器设计指导书p4数据表的序号中选择对应的序号，末位为0选10）。
设计任务：编写设计计算说明书一份；装配图一张（3号图纸）
三、时间安排。
1． 9号上午布置设计任务和要求。
2． 9-10号设计计算，确定尺寸和参数。
3． 11-12号绘图。
4． 13号编写设计计算说明书。
5． 14-15号上交设计结果。
四、设计要求。
1、独立、按时、保质保量完成设计任务；
2、计算说明书格式要求统一规范（详细参照计算说明书格式说明）。
目录。一、 螺旋起重器的结构和功能4
二、 螺杆和螺母材料4
三、 滑动螺旋起重器的设计计算4
3.1 耐磨性计算4
3.2 自锁性校核计算5
3.3 螺杆强度计算6
3.4 螺母螺纹牙的强度计算6
3.5 螺母外径与凸缘的强度计算7
3.6 手柄设计8
四、 结束语9
五、 参考文献9
螺旋起重器设计。
原始数据：起重力f=25kn,最大起重高度h=250mm：
一、 螺旋起重器的结构和功能。
螺旋起重器（千斤顶）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。
二、 螺杆和螺母材料。
螺旋起重器采用梯形螺纹螺旋传动，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。查机械设计手册表得：
屈服极限 σs=360 mpa
强度极限 σb=600mpa
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，可故采用强度高、耐磨、摩擦系数小的铸铝青铜zcual10fe3。
三、 滑动螺旋起重器的设计计算。
1. 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：
p1 )式中，f──螺杆所受轴向载荷，/n；
d2──螺纹中径，/mm；
h──螺纹工作高度，/mm。
h＝0.5(d－d1)，d为螺杆大径，d1为螺母小径；
u──螺纹工作圈数，一般最大不宜超过10圈。
u ＝，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 ≥ 0.82）
式中 φ─螺母高度因数，φ h / d2 ,一般可取φ ＝1.5～3.5。
取φ=2.0，取[ p]=18 mpa。
d2 ≥ 0.8 =
查表，取d2=21.50mm p=5mm d3=18.50mm d=24mm d1=19.00mm d4=24.50mm
u=，取u=9。
2． 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。
v3) φv ＝
式中 ψ─螺纹升角；
f──螺旋副材料的摩擦因数，一般可取 f ＝0.08～0.1；
β牙型半角（牙侧角），梯形螺纹β＝α2＝15o。
取f=0.1 n=1
≤φv 成立，符合条件。
3. 螺杆强度计算。
起重时螺杆受压和受扭，按第四强度理论计算。ca＝＝
式中 a──螺杆螺纹段的危险截面面积，a＝，/mm2 ;
wt ──螺杆螺纹段的抗扭截面系数，wt ＝，mm3 ;
d1──螺杆螺纹小径，mm；
f ──起升载荷，/n；
t1 ──螺杆所受扭矩，t1 ＝f tan(ψ v)，/nmm；
螺杆材料的许用应力，/mpa。[ s/(3～5)，可取σs＝352mpa。
a＝=t1= ＝f tan(ψ v) =
ca== σ s/(3～5)，取[ σs/3=352/3=117.3mpa
则σca [σ
所以，螺杆强度校核安全。
4. 螺母螺纹牙的强度计算。
螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，因此，需进行。
螺纹牙剪切强度和挤压强度计算。
如图所示，如将一圈螺纹牙沿螺母的大径d展。
开，则可看作宽度为πd的悬臂梁。螺母每圈螺纹所受的平均压力为f / u，并作用在以螺纹中径d2为直径的圆周上，则螺纹牙危险截面a－a上的剪切强度条件为：
螺纹牙危险截面a－a上的弯曲强度条件为：
b＝≤ b6）
式中 b──螺纹牙根部的厚度，/mm。b ＝0.65p，p为螺纹螺距，/mm;
l──弯曲力臂，/mm。l＝(d－d2）/ 2；
τ] 螺母材料的许用切应力，/mpa；可取[τ]30～40mpa；
σb] ─螺母材料的许用弯曲应力，/mpa；可取[σb]＝40～60mpa。
b ＝0.65p =0.655=3.25mm
＝=[30～40mpa 取[τ]30mpa
所以，τ[成立，螺纹牙的剪切强度安全。
l＝(d－d2）/ 2=（24-21.50）/2=1.25mm
b＝=σb]＝40～60mpa 取[σb]＝40mpa
b [σb]成立故螺纹牙的弯曲强度安全。
5. 螺母外径与凸缘的强度计算。
螺母结构如图所示，在起重载荷f作用下，螺母下段悬置部分有拉伸应力，螺母凸缘与底座。
的接触面上会产生挤压压力，凸缘根部则有弯曲。
及剪切应力。它们的强度条件计算式分别为：
螺母下段悬置部分的抗拉强度条件为。
螺母凸缘的挤压强度条件为：
p＝≤ p8）
螺母凸缘根部的弯曲强度条件为：
b＝≤[b9)
螺母凸缘根部的剪断很少发生，强度计算可从略。
式中 [σ螺母材料的许用拉伸应力，/mpa。可取[σ]0.83[σb]；
σp]──螺母材料的许用挤压应力，/mpa。可取[σ]1.5～1.7）[σb]。
σ]＝0.83[σb]=0.8360=49.8mpa
所以σ[σ成立故拉强强都安全。
a=(0.2～0.3)h a=0.3h=0.2843=12.00mm 取a=12mm
b＝=则σb <[b] 所以弯曲强度安全。
6. 手柄设计。
计算操作力矩t ：
t ＝ t1 ＋ t2 ＝ fh lh10）
式中 t1 ──螺旋副螺纹牙间的摩擦力矩，即螺杆所受扭矩，/nm。
t2──螺杆与托杯底面间的摩擦力矩，/nm
t211)
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