螺旋举重器设计计算说明书

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1、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。梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙形角α=30º,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D4,小径D1以及螺距P。1.2选取螺杆材料螺杆材料常用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d2。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≥根据国家规定=2.5~3.5,取=3(梯

2、形螺纹);h=0.5p;查[1]表7-1,[p]取7Mpa。故,d2≥=0.8=41.5mm查机械设计课程设计手册,d取46mm,P=12mm,d2=D2=40mm,D4=47mm,d3=33mm,D1=34mm。1.4自锁验算自锁条件是y≤rv,式中:y为螺纹中径处升角;rv为当量摩擦角(当量摩擦角rv=arctan(f/cosβ)选梯形螺纹选45钢d=46mmP=12mmd2=D2=40mmD4=47mmd3=33mmD1=34mm9,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0.12y=arctan(P/pd2)=arctan[12/(3

3、.14×40)]=5.46°rv=arctan(f/cosβ)=arctan[0.12/cos(30°/2)]=7.08°则y=5.46°

4、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/F³S=3.5~5螺杆的临界载荷Fc与柔度λ有关,λ=ml/i,m为螺杆的长度系数,与螺杆的端部结构有关,ly=5.46°rv=7.08°y

5、470MPa的优质碳素钢,取Fc=(461-2.57λ)1.7.1计算柔度(1)计算螺杆危险截面的轴惯性矩I和iI===58213.76mm4==8.25mm(2)求起重物后托杯底面到螺母中部的高度lL=L+B+H/2=220+69+135/2=356.5mm(3)计算柔度查表7-3,μ取2(一端固定,一端自由)λ=ml/i==86.42>40,所以需要进行稳定性校核。1.7.2计算稳定性(1)计算临界载荷Fc=294Mpa[s]=98MPasc=81.64MPasc<[s]满足强度条件I=113560mm4i=9.75mm9查表8-1得知,=588MPa>470MPa,所以Fc

6、==(461-2.57)=204331.35N(2)稳定性计算=3.97³3.5~5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ZCuSn10Pb1,铸造锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5和铸造铝铁青铜ZCuAl10Fe3,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根据耐磨性计算,由[1]式(7-1)z³≤10,式中h为螺纹牙工作高度,对于梯形和矩形螺纹,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H

7、¢H¢=z¢P=11.26×12=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进行强度验算。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:l=356.5mmλs=72.2Fc=204331.35N=3.97³3.5~5满足稳定性条件选铸铁H¢=135mm9;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,=6mm;查机械设计课程设计手册表

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