機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)大作業(yè)

1、作業(yè)一   設(shè)計(jì)螺旋起重器螺旋起重器是用于起重的簡(jiǎn)單機(jī)械裝置，人力驅(qū)動(dòng)，借助螺旋傳動(dòng)的增力作用達(dá)到起重的目的一、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖      圖1-1主要零件：1-托杯 2螺釘 3螺桿 4螺母 5手柄 6 底座二、   設(shè)計(jì)題目及數(shù)據(jù)題號(hào)1-11-21-31-41-51-6起重量Q(KN)203040506070最大起重高度h（mm）140180200220150200 三、  

2、60;設(shè)計(jì)工作量1、        設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)計(jì)算說明書是設(shè)計(jì)的理論依據(jù)，包括起重器各主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算、校核計(jì)算及參考資料等。說吸書要求用16K白紙，鋼筆書寫，其格式見圖1-2.附有必要的插圖與說明，字跡整齊、清楚。圖1-22、        裝配圖裝配圖應(yīng)反映起重器的工作原理，零件間的裝配關(guān)系，  主要零件的結(jié)構(gòu)及必要的尺寸。裝配圖應(yīng)符合機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。圖紙幅面、標(biāo)題欄、比例自選。四、 

3、設(shè)計(jì)計(jì)算1、螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算(l)選擇材料    常用材料為45鋼。    (2)設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式要求與說明耐磨性計(jì)算確定螺紋中徑d2矩形與梯形螺紋h=0.5p，鋸齒形螺紋式中：Q-起重量（N）p-螺紋的螺距（mm）h-螺紋的工作高度（mm）-系數(shù)H-螺母的高度（mm）取=1.2-1.5p許用壓強(qiáng)（Mpa），由教材表4-7選取   d2應(yīng)參照設(shè)計(jì)手冊(cè)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)選擇標(biāo)準(zhǔn)螺距p，計(jì)算d，d1，h，H校核自鎖能力比小得越多，自鎖越可靠，若不滿足，可考慮重新選擇p，d2校核螺桿的

4、強(qiáng)度    螺桿為壓、扭聯(lián)合作用下的復(fù)合受力狀態(tài)，其應(yīng)力為：式中：危險(xiǎn)剖面面積-扭矩（）-許用應(yīng)力鋼螺桿=50-80Mpa若不滿足要求，可增大d1，對(duì)前述尺寸重新進(jìn)行調(diào)整校核穩(wěn)定性式中：     -穩(wěn)定性驗(yàn)算安全參數(shù)穩(wěn)定性許用安全系數(shù)，取=3.5-5螺桿的臨界壓力，與螺桿的柔度有關(guān)柔度u-長(zhǎng)度系數(shù)，u取2L-螺桿工作長(zhǎng)度      圖1-3i-螺桿危險(xiǎn)剖面慣性半徑mm的確定：不需進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算若穩(wěn)定性不滿足要求，應(yīng)增大直徑，重新計(jì)算。2、

5、0;      螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）         選擇材料為提高耐磨性，螺母通常用青銅等強(qiáng)度低的材料制成。（2）         設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式要求與說明由耐磨性確定螺母的工作圈數(shù)n為使螺紋各圈受力均勻，一般要求n10，若不合適應(yīng)調(diào)整有關(guān)尺寸，如p，d2，H.校核螺紋牙的強(qiáng)度 確定螺母其他部分尺寸圖1-4由第四強(qiáng)度理論取=0.83b&

6、#160;3、       計(jì)算手柄直徑dK及長(zhǎng)度圖1-5扳手力矩-扳手力取,代回前式，即可求出扳手抗彎強(qiáng)度條件：因此，取4、       托杯與底座的擠壓強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)構(gòu)形式參見圖1-5式中：A-托杯或底座的擠壓面積-材料的許用擠壓應(yīng)力常見地面材料的許用擠壓應(yīng)力表地面材料磚（白灰砂漿）磚（水泥砂漿）混凝土2000-300木材鋼鑄鐵0.8-1.21.5-22-32-40.8（0.4-0.5 5、    

7、0;  機(jī)械效率（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考圖1-6，并注意以下幾點(diǎn)：1、       確定螺桿長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)滿足最大升起高度hmax的設(shè)計(jì)要求。2、       螺桿底部應(yīng)有擋圈，并用螺釘加以固定，以防螺紋全部旋出發(fā)生事故。3、       底座的高度應(yīng)根據(jù)螺桿處于最低位置的尺寸來確定。4、       注意各

8、零件的工藝結(jié)構(gòu)，如鑄件的最小壁厚，過渡表面處要有一定的圓角、軸的邊緣應(yīng)有倒角等。5、       標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸與畫法應(yīng)符合國(guó)標(biāo)規(guī)定。6、       圖1-6所示結(jié)構(gòu)供參考，可對(duì)部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。五、 設(shè)計(jì)圖例見圖1-6.圖1-6作業(yè)二    設(shè)計(jì)V型帶傳動(dòng)一、 設(shè)計(jì)題目及數(shù)據(jù)題號(hào)輸入功率主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1（rpm）從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2（rpm）從動(dòng)輪內(nèi)孔直徑（mm）日工作時(shí)間h載荷性質(zhì)2-13960300

9、508平穩(wěn)2-249603505016變動(dòng)較小2-35.59604006012變動(dòng)較大2-42.2940320406平穩(wěn)2-53710280408變動(dòng)較大2-647103005016有沖擊注：生產(chǎn)批量均為成批，各原動(dòng)機(jī)均為鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。二、設(shè)計(jì)工作量1.設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。包括選擇V型帶型號(hào)、材料、長(zhǎng)度與根數(shù)；帶輪直徑及中心距；計(jì)算初拉力與壓軸力等說明書格式與要求同作業(yè)一。2大帶輪的零件工作圖。要求注出表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等。     三、設(shè)計(jì)指導(dǎo)帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟比較完整成熟，要求按教材中的順序進(jìn)行在設(shè)計(jì)時(shí)還須注意以下問題：1、由輸入

10、功率和轉(zhuǎn)速n1選擇帶的型號(hào)時(shí)，若介于兩種型號(hào)中間的直線區(qū)附近時(shí)可以同時(shí)選擇兩種型號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)、比較結(jié)果（帶的根數(shù)、傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸大小等）選擇最佳方案。2、簾布結(jié)構(gòu)V型帶比化纖帶應(yīng)用更廣泛，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用。但化纖帶承載能力高，若傳動(dòng)尺寸要求緊湊時(shí)，可采用化纖帶。  3、直徑D1時(shí)，如果要求結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)取D1= Dmin（教材表6-7）；若尺寸不受限制，D1可取大些，對(duì)承載能力有利。D1 D2按帶輪直徑系列圓整，其轉(zhuǎn)速誤差不應(yīng)大于5%。4、中心距一般可以調(diào)整，所以可用計(jì)算，并圓整成整數(shù)。5、計(jì)算求出的帶的根數(shù)應(yīng)滿足，否則應(yīng)改選型號(hào)，重新設(shè)計(jì)。6、大帶輪的輪輻部分之結(jié)構(gòu)，由

11、帶輪直徑D選擇。繪制帶輪工作圖時(shí)注意非加工表面的圓角過渡，輪槽尺寸的標(biāo)注應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。四、帶輪零件工作圖示例見圖2-1。圖2-1作業(yè)三   齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)齒輪是機(jī)器中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)零件，也是受力復(fù)雜的關(guān)健零件。在設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)要求確定齒輪的傳動(dòng)比i并根據(jù)齒輪轉(zhuǎn)速n1、n2輸入功率p及傳動(dòng)裝置的工作要求，適當(dāng)選擇齒輪材料、確定精度等級(jí)；按相應(yīng)的強(qiáng)度條件計(jì)算齒輪的主要參數(shù)及幾何尺寸；合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。     一、設(shè)計(jì)工作量     1、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份

12、，格式與要求與作立一相同。     2、輸出軸齒輪工作圖一張。     二、設(shè)計(jì)題目及數(shù)據(jù)題號(hào)輸入功率n1（rpm）n2（rpm）載荷特性日工作小時(shí)h生產(chǎn)批量工作環(huán)境3-14.4525062平穩(wěn)16成批閉式3-24.2025058平穩(wěn)16成批閉式3-33.9525055中等沖擊8成批閉式3-43.8020052平穩(wěn)16成批閉式3-53.5020048中等沖擊16成批閉式3-63.2020045平穩(wěn)12成批閉式注：工作年限均為十年三、     &#

13、160;   設(shè)計(jì)指導(dǎo)與說明1、設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置為斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)。2、設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)齒輪的工作條件選擇傳動(dòng)方式，再根據(jù)傳動(dòng)方式建立相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，同時(shí)應(yīng)確定齒輪的材料、熱處理方式、齒面硬度、精度等級(jí)及材料的各項(xiàng)許用應(yīng)力。    3、按教材中的強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式計(jì)算出齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)與幾何尺寸，其項(xiàng)目有Z1、 Z2、mn、d1、 d2,a、b1、b2。    4、有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇    (1)小齒輪齒數(shù)Z1。對(duì)于閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，

14、分度圓直徑d1取決于齒面接觸疲勞強(qiáng)度，Z1不宜過小，一般推薦值為Z1=24- 40。對(duì)于硬齒面或開式傳動(dòng)，其模數(shù)mn取決于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，且在mn的計(jì)算式中包含有Z1,增大Z1不會(huì)使mn明顯減少，反而會(huì)使mn Z1增大。為使結(jié)構(gòu)緊湊，這類傳動(dòng)方式Z1不宜過大，一般推薦值為Z1=17-20. （2）斜齒輪的螺旋角。一般推薦= ,最大值為。  5、參照教材及設(shè)計(jì)手冊(cè)，確定齒輪的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的尺寸、加工要求、形位公差及尺寸偏差、技術(shù)要求等。6.各項(xiàng)尺寸及數(shù)據(jù)的處理應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)齒輪法面模數(shù)mn必須選用標(biāo)準(zhǔn)值，且應(yīng)盡量選用第一系列模數(shù)。當(dāng)齒輪用

15、于傳遞動(dòng)力時(shí)，mn不應(yīng)小于2mm。(2)中心距的配湊與調(diào)整。由于設(shè)計(jì)時(shí)幾何尺寸未定，所以應(yīng)初選Z1, 代入公式中，求出d1及mn，首先應(yīng)將mn圓整為標(biāo)準(zhǔn)值；并由中心距計(jì)算式初算中心距a；再把計(jì)算中心距圓整為標(biāo)準(zhǔn)中心距。中心距圓整后螺旋角亦相應(yīng)改變，故應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)中心距重新驗(yàn)算螺旋角。且應(yīng)滿足。                         

16、                                          若不滿足設(shè)計(jì)要求，還應(yīng)進(jìn)一步調(diào)整各參數(shù)進(jìn)行湊配計(jì)算，調(diào)整方法和注意事項(xiàng)有：1) 

17、60;改變Z1、 Z2的搭配數(shù)目，但應(yīng)保證傳動(dòng)比誤差不大于5%。2)  改變mn的值，但必須保證為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。3)  改變中心距a，但仍應(yīng)以0或5結(jié)尾。4)  在調(diào)整參數(shù)后，應(yīng)重新計(jì)算d1的精確值，且此值不應(yīng)小于d1的計(jì)算值，否則不滿足強(qiáng)度條件。   （3）分度圓直徑、螺旋角必須求出精確值，尺寸應(yīng)精確到小數(shù)點(diǎn)后三位、角度精確到秒。   （4）齒寬b1、b2應(yīng)圓整為整數(shù)值，其他結(jié)構(gòu)尺寸如輪轂外徑、輪轂長(zhǎng)度、輪緣寬度等亦應(yīng)圓整，以便于加工測(cè)量。7、進(jìn)行齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，輪轂

18、孔徑是與相配合的軸頸有關(guān)的。而軸徑的確定又與軸的強(qiáng)度、剛度及結(jié)構(gòu)形式等因素有關(guān)，可按初估直徑的方法用下式初算軸頸。   根據(jù)軸的材料，由教材中表12-2選取。齒輪與軸多用鍵聯(lián)接，考慮到鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱作用，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑。當(dāng)齒輪安裝軸段有一個(gè)鍵槽時(shí)，直徑放大3%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，直徑放大7%。并將放大后的軸徑圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑系列（GB2822-81）,為保證傳動(dòng)可靠，還應(yīng)校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度。8、齒輪零件圖應(yīng)符合齒輪畫法（GB4592-84）的規(guī)定。各項(xiàng)尺寸參數(shù)、形位公差、尺寸偏差、粗糙度等應(yīng)標(biāo)注完整準(zhǔn)確。標(biāo)注項(xiàng)目參考附圖3-1。各項(xiàng)公差及偏差值可參考互換性與測(cè)量技術(shù)

19、基礎(chǔ)或設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行查取。四、設(shè)計(jì)圖例見圖3-1。 圖3-1作業(yè)四   軸承部件設(shè)計(jì)軸承部件設(shè)計(jì)是在完成作業(yè)三（齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)）后進(jìn)行的。設(shè)計(jì)對(duì)象為輸出軸的獨(dú)立軸承部件。即：通過本次設(shè)計(jì)應(yīng)完成軸的強(qiáng)度計(jì)算、鍵及滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算、各零件安裝方式的確定及軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。本次設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容較多，并且要綜合考慮強(qiáng)度、剛度、制造加工工藝、安裝與調(diào)試、潤(rùn)滑與密封等各方面的因素。所以，本次作業(yè)是一次較綜合、系統(tǒng)地設(shè)計(jì)訓(xùn)練。    一、設(shè)計(jì)工作量1、設(shè)計(jì)輸出軸及其上的軸承、鍵及其它傳動(dòng)零件，完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。

20、    2、繪制軸承部件裝配圖一張    二、設(shè)計(jì)內(nèi)容與說明（一）確定軸上傳動(dòng)零件的基本結(jié)構(gòu)及基本尺寸這部分內(nèi)容在作業(yè)三已基本完成。即作業(yè)三中已確定出大齒輪的主要參數(shù)和基本結(jié)構(gòu)尺寸，但上述內(nèi)容的選定并未充分考慮軸的結(jié)構(gòu)因素，所以在本次設(shè)計(jì)時(shí)，有些尺寸（如輪轂孔徑、輪轂軸向尺寸等）可能要進(jìn)行必要的調(diào)整與修正。而齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒寬等參數(shù)；選擇的軸承型號(hào)、聯(lián)軸器型號(hào)等，則成為軸承部件設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。（二）最小軸徑的確定階梯軸的最小軸徑應(yīng)在軸端，且輸出軸端應(yīng)配裝聯(lián)軸器。按軸的輸出扭矩初算出軸徑，考慮軸端聯(lián)軸

21、器的安裝，應(yīng)在軸端開出鍵槽，故將計(jì)算直徑相應(yīng)放大為初選值do；參考設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)軸的輸出轉(zhuǎn)速、輸出扭矩及預(yù)選的聯(lián)軸器類型，確定聯(lián)軸器的型號(hào)、安裝孔徑、配合種類及長(zhǎng)度尺寸。聯(lián)軸器的安裝孔徑d應(yīng)等于或略大于初選值do；d即為該軸的最小直徑。    （三）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是本次作業(yè)的最重要環(huán)節(jié)。在這一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，要通過作圖來確定軸的結(jié)構(gòu)方案及幾何尺寸。布置軸上各零件的相對(duì)位置及定位方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的受力情況、各零件的受力特性及力的傳遞路徑等因素綜合確定，并且沒有固定的設(shè)計(jì)模式。以下設(shè)計(jì)步驟可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。以圖4-1為例說明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法步驟。圖4-14

22、-1為例進(jìn)行說明長(zhǎng)度代號(hào)確定方法b齒輪寬度。且大齒輪寬度為b2=b，與計(jì)算齒寬相等，小齒輪寬度為b1= b2+（5-10）mm齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離，一般的要求為：小齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離。：箱體厚度，由設(shè)計(jì)手冊(cè)查出。軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離。當(dāng)軸承為脂潤(rùn)滑時(shí)，應(yīng)設(shè)擋油板，以防止機(jī)體內(nèi)潤(rùn)滑油流入軸承將潤(rùn)滑脂沖走，此時(shí)可取=10-15mm，如圖4-1（a）。當(dāng)軸承為油潤(rùn)滑時(shí)，取=3-5mm，如圖4-1（b）。潤(rùn)滑方式可參考教材或手冊(cè)選擇確定。l軸承座孔寬度，對(duì)剖分式箱體，可由軸承旁的聯(lián)接螺栓扳手空間來確定。見圖4-2      &#

23、160;圖4-2 T軸承寬度，由軸承型號(hào)查得e軸承蓋凸緣的最大厚度，軸承蓋的結(jié)構(gòu)及e值的確定，除滿足定位要求外，還必須考慮潤(rùn)滑及密封的要求。所以e值的確定應(yīng)與軸承蓋設(shè)計(jì)同步完成。可參照手冊(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。m軸承蓋在軸承座孔中的配合長(zhǎng)度，一般應(yīng)保證。為保證軸承定位與固定可靠，防止軸承偏斜，m值不宜過小。軸端旋轉(zhuǎn)零件內(nèi)端面至軸承蓋外端面的距離。值應(yīng)保證軸承蓋螺釘?shù)牟鹧b與調(diào)整的要求，同時(shí)應(yīng)保證足夠的軸端密封空間。B聯(lián)軸器內(nèi)端面至軸承蓋的最小裝配空間尺寸，可以從手冊(cè)或標(biāo)準(zhǔn)中查出。軸端旋轉(zhuǎn)零件的安裝軸端長(zhǎng)度，可根據(jù)零件的配合長(zhǎng)度、固定方法來確定。當(dāng)軸端裝有固定旋轉(zhuǎn)零件的蓋板時(shí)，配合軸端長(zhǎng)度應(yīng)比零件的

24、安裝長(zhǎng)度小2-3mm。 軸上的各軸段非定位軸肩，如、軸段之左端，均應(yīng)低于軸上零件端面2-3mm，以保證其他定位零件不致壓到軸端，使軸向固定失效。為了確保軸的疲勞強(qiáng)度，軸肩處要有圓角，但考慮軸上零件的軸向定位，零件端面靠貼定位面，圓角半徑不宜過大，應(yīng)使或，見圖4-3。圖4-31、階梯軸各段直徑的確定軸徑代號(hào)確定方法dd為安裝聯(lián)軸器的直徑，該軸段主要受扭矩作用，彎矩的影響不大?？砂磁まD(zhuǎn)強(qiáng)度條件確定。即式中：P、n分別為該軸功率和轉(zhuǎn)速。A-材料常數(shù)，由教材查取?？紤]到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱，根據(jù)鍵槽數(shù)適當(dāng)放大軸徑。再根據(jù)預(yù)選聯(lián)軸器類型，確定型號(hào)，且應(yīng)使聯(lián)軸器的安裝孔徑大于等于dd1d1為聯(lián)軸器

25、的定位軸肩，其作用為保證聯(lián)軸器的軸向定位并限制其向右移動(dòng)，其直徑為h1：定位軸肩高度，可由下式計(jì)算：h1應(yīng)圓整為整數(shù)或以0.5結(jié)尾的小數(shù)。d2d2為安裝軸承的直徑，d2與d1間的直徑變化主要考慮兩個(gè)柱面的不同加工精度、不同的表面粗糙度及零件裝配的方便。其直徑為h2：非定位軸肩。為減少軸的徑向尺寸，h2不宜過大，一般為1-2mm，甚至可以取0.5mm。且因此段為軸承配合段，故d2應(yīng)與軸承內(nèi)孔徑一致。d3    d3為安裝齒輪的直徑，與d2相似，該段左端也是非定位軸端。其軸肩高度ha取值與h2相同，故該段直徑: d4d4為齒輪的定位軸環(huán)直徑，h4為軸環(huán)高度：d5為右端軸承的定位軸肩，h5為軸