機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)大作業(yè)

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單機(jī)械裝置，人力驅(qū)動,

借助螺旋傳動的增力作用達(dá)到起重的目的.

結(jié)構(gòu)簡圖

圖1-1

主要零件：廣托杯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1-11-21-31-41-51-6

起重量Q(KN)2()3040506070

最大起重高度

140180200220150200

h(mm)

三、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「2.附有必

要的插圖與說明，字跡整齊、清楚。

圖1-2

2、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)

械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。圖紙幅面、標(biāo)題欄、比例自選。

四、設(shè)計(jì)計(jì)算

1、螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算

⑴選擇材料常用材料為45鋼。

⑵設(shè)計(jì)計(jì)算

計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式要求與說明

阻

d2應(yīng)參照設(shè)計(jì)手

耐磨性計(jì)

冊圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，同

算確定螺矩形與梯形螺紋

時(shí)選擇標(biāo)準(zhǔn)螺距p,

紋中徑d?

計(jì)算d,dl,h,H

h=0.5p,

鋸齒形螺紋

365層

式中：

Q-起重量（N）

p-螺紋的螺距（mm）

h-螺紋的工作高度（mm）

互系數(shù)

H-螺母的高度（mm）

取F=L2-1.5

[p]許用壓強(qiáng)（Mpa）,由教材表4-7選

取

-比業(yè)小得越

校核自鎖

r多，自鎖越可靠，若

能力

不滿足，可考慮重新

當(dāng)量崖擦角

選擇p,d2

E-1系數(shù)

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：

aa=+3蠟

=獷+以/玄麗

式中：

若不滿足要求，可

校核螺桿工危險(xiǎn)剖面面積

的強(qiáng)度增大d”對前述尺寸

A=父/4重新進(jìn)行調(diào)整

￡-扭矩（

丁吟QQ+科

［二］-許用應(yīng)力

鋼螺桿［=］=50-80Mpa

%=等2與

Q

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)，取明

=3.5-5若穩(wěn)定性不滿足

校核穩(wěn)定

要求，應(yīng)增大直徑，

性°。螺桿的臨界壓力，與螺桿的柔度

重新計(jì)算。

有關(guān)

?過

4=—

柔度i

u-長度系數(shù)，u取2

L-螺桿工作長度

Q

圖1-3

L-h+hi+g-

%=(1.8-2)%

i-螺桿危險(xiǎn)剖面慣性半徑mm

&的確定:

①Q(mào)U?

式中,

#9ff=2.O6xlQ(^?

I-危險(xiǎn)剖面的慢性矩

i=M

?4

②4<100

Ib.NSSO4用箭破1斷炮.

q=(304T皿父〃

a*480切的優(yōu)劇鋼.如3?

5=(461-2571,)^/4

③4〈如

不需進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算

2、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)要求與

計(jì)算公式

目說明

為

使螺

圈

紋各

均

受力

由耐磨成勤＞=品^?]勻,一般

性確定要求nW

螺母的H=’>10,若不

工作圈合適應(yīng)

調(diào)

Q整有

數(shù)nQ=

匕

即

關(guān)

九

囚

如

H.

切卷度

L算

女為

g品

曲艘

2*彎

1

歹＜9

■=

武弧

外徑

愜煙

抵號

d'?

d'wd

班

詢

b0徵

p

＞=o.5

矩勒

5p

=0.6

校核螺#lfo

紋牙的

.75p

t＞=0

1fit&if

強(qiáng)度

生

jtf=

2n

模量

剖面

抗彎

W-

6

力：

許用應(yīng)

：

娓母

青ifl

?

60AQ

=40-

[o'

a

01(p

30-4

(r]=

：

媳母

忤鐵

pa

5QM

=45-

I。].

z

441AoM

[r]=

確定螺

母其他

部分尺

寸經(jīng)蠢公武.

q=L5D

。=1皿

b=(Q.2-QRH

L梗核懸置部分的強(qiáng)度,殳拉，拙聯(lián)合作用

由第四強(qiáng)度理論

gL3；也

取[=]=0.83[=],

3、計(jì)算手柄直徑&及長度二

圖1-5

扳手力矩

T=7；+Z=母禽0+財(cái)+^^^="

/-扳手力

取0=200-300”,代回前式，即可求出g

扳手抗彎強(qiáng)度條件：

因此，.*、4口“<H皿皿）,I一取皿=，a

4、托杯與底座的擠壓強(qiáng)度驗(yàn)算

結(jié)構(gòu)形式參見圖『5

4=4團(tuán).

￡1

式中：

A-托杯或底座的擠壓面積

9V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

磚（白灰砂磚（水泥砂混凝土

地面材料木材鋼鑄鐵

漿）漿）200°-30°

(0.4-0.5

0.8-1.21.5-22-32-40.盧

5、機(jī)械效率

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

參考圖『6,并注意以下幾點(diǎn):

1、確定螺桿長度時(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)符合國標(biāo)規(guī)定。

6、圖1-6所示結(jié)構(gòu)供參考，可對部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行改

進(jìn)。

五、設(shè)計(jì)圖例

見圖1-6.

r>(1.6-1.8)d：(2)

Dl=(06O8)d：

D2*?1.5d：

D37.5%

D47.5D5：

D5由結(jié)構(gòu)確定：

h=(Obl)D：A

hl=(1.8-2)dl：

te(O.2-0.3)H：

G、H按觸度計(jì)些確定：

至

H-i

水也為千斤辰結(jié)憫屯.

@(1)為K8螺H起

?(2)為武8埠④期

里.里什不曲材.這

種絡(luò)恂可使底座高段

千斤頂

作業(yè)二設(shè)計(jì)V型帶傳動

、設(shè)計(jì)題目及數(shù)據(jù)

主動輪轉(zhuǎn)速從動輪轉(zhuǎn)速從動輪內(nèi)孔日工作時(shí)間

題號輸入功率載荷性質(zhì)

m(rpm)n2(rpm)直徑(mm)h

2穩(wěn)

2-249603505016變動較小

2-35.59604006012變動較大

2-42.2940320406平穩(wěn)

2-53710280408變動較大

2-647103005016有沖擊

注：生產(chǎn)批量均為成批，各原動機(jī)均為鼠籠式異步電動

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、材料、

長度與根數(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、由輸入功率和轉(zhuǎn)速m選擇帶的型號時(shí)，若介于

兩種型號中間的直線區(qū)附近時(shí)可以同時(shí)選擇兩種型號

進(jìn)行設(shè)計(jì)、比較結(jié)果(帶的根數(shù)、傳動的結(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，對承

載能力有利。DID2按帶輪直徑系列圓整，其轉(zhuǎn)速誤差

不應(yīng)大于5%o

4、中心距一般可以調(diào)整，所以可用“—5—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2。＜1。，否則應(yīng)改

選型號，重新設(shè)計(jì)。

6、大帶輪的輪輻部分之結(jié)構(gòu)，由帶輪直徑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2-1o

標(biāo)題欄

圖2T

作業(yè)三齒輪傳動設(shè)計(jì)

齒輪是機(jī)器中應(yīng)用最廣泛的傳動零件，也是受力復(fù)

雜的關(guān)健零件。在設(shè)計(jì)齒輪傳動時(shí)，應(yīng)根據(jù)傳動要求確

定齒輪的傳動比i并根據(jù)齒輪轉(zhuǎn)速m、&輸入功率p及

傳動裝置的工作要求，適當(dāng)選擇齒輪材料、確定精度等

級；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，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)

H1：作

題號輸入功率ni(rpm)n(rpm)載荷特性生產(chǎn)批量工作環(huán)境

2小時(shí)h

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、設(shè)計(jì)指導(dǎo)與說明

1、設(shè)計(jì)的傳動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方

式，再根據(jù)傳動方式建立相應(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)算出齒輪傳動的主要

參數(shù)與幾何尺寸，其項(xiàng)目有Zl、Z2、IDn、丸d2,a、A、

百、bi、b2o

4、有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇

(1)小齒輪齒數(shù)辦。對于閉式軟齒面?zhèn)鲃?，分度圓

直徑山取決于齒面接觸疲勞強(qiáng)度，Z1不宜過小，一般推

薦值為Z尸24-40o對于硬齒面或開式傳動，其模數(shù)A

取決于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，且在s的計(jì)算式中包含有

Z1,增大Z1不會使%明顯減少，反而會使mnZ1增大。為

使結(jié)構(gòu)緊湊，這類傳動方式Z1不宜過大，一般推薦值為

Zi=17-20.

(2)斜齒輪的螺旋角隊(duì)一般推薦二二最大值

為2九

5、參照教材及設(shè)計(jì)手冊，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)s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)齒輪用于傳遞動力時(shí)，吸不應(yīng)小于

2mmo

(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&及首先應(yīng)將

S圓整為標(biāo)準(zhǔn)值；并由中心距計(jì)算式-三方初算中

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F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。

2a且應(yīng)滿足審“q射。

若廣不滿足設(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)改變％、Z2的搭配數(shù)目，但應(yīng)保證傳動比誤差不大

于5%o

2)改變nin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&的精確值，且此值不

應(yīng)小于小的計(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E、b2應(yīng)圓整為整數(shù)值，其他結(jié)構(gòu)尺寸如

輪轂外徑、輪轂長度、輪緣寬度等亦應(yīng)圓整，以便于加

工測量。

7、進(jìn)行齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，輪轂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。

4*4卷3)4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《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》或設(shè)計(jì)手冊進(jìn)行

查取。

四、設(shè)計(jì)圖例

見圖3-1o

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（齒輪傳動設(shè)計(jì)）后

進(jìn)行的。設(shè)計(jì)對象為輸出軸的獨(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。

2、繪制軸承部件裝配圖一張.

二、設(shè)計(jì)內(nèi)容與說明

（-）確定軸上傳動零件的基本結(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、聯(lián)軸器型號等，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d。；參考設(shè)計(jì)手冊，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、安裝孔徑、配

合種類及長度尺寸。聯(lián)軸器的安裝孔徑d應(yīng)等于或略大

于初選值d。；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4T

4-1為例進(jìn)行說明

長度代號確定方法

b齒輪寬度。且大齒輪寬度為b2二b,與計(jì)算齒寬相等，小齒輪寬度為b]=b2+

(5-10)mm

齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離，一般的要求為之6

、：小齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離。

-：箱體厚度，由設(shè)計(jì)手冊查出。

軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離。

當(dāng)軸承為脂潤滑時(shí)，應(yīng)設(shè)擋油板，以防止機(jī)體內(nèi)潤滑油流入軸承將潤滑脂

沖走，此時(shí)可取-3=10-15mm,如圖4-1(a)。

當(dāng)軸承為油潤滑時(shí)，取、3=3-5mm,如圖4-1(b)。

潤滑方式可參考教材或手冊選擇確定。

1軸承座孔寬度，對剖分式箱體，可由軸承旁的聯(lián)接螺栓扳手空間來確定。

見圖4-2

圖4-2

T軸承寬度，由軸承型號查得

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。

可參照手冊進(jìn)行設(shè)計(jì)。

m軸承蓋在軸承座孔中的配合長度，一般應(yīng)保證m