作業一設計螺旋起重器

螺旋起重器是用于起重的簡單機械裝置，人力驅動,

借助螺旋傳動的增力作用達到起重的目的.

結構簡圖

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、設計題目及數據

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、設計工作量

1、設計計算說明書

設計計算說明書是設計的理論依據，包括起重器各

主要零件的設計計算、校核計算及參考資料等。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

裝配圖應反映起重器的工作原理，零件間的裝配關

系，主要零件的結構及必要的尺寸。裝配圖應符合機

械制圖國家標準的規定。圖紙幅面、標題欄、比例自選。

四、設計計算

1、螺桿的設計計算

⑴選擇材料常用材料為45鋼。

⑵設計計算

計算項目計算公式要求與說明

阻

d2應參照設計手

耐磨性計

冊圓整為標準值，同

算確定螺矩形與梯形螺紋

時選擇標準螺距p,

紋中徑d?

計算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

H-螺母的高度（mm）

取F=L2-1.5

[p]許用壓強（Mpa）,由教材表4-7選

取

-比業小得越

校核自鎖

r多，自鎖越可靠，若

能力

不滿足，可考慮重新

當量崖擦角

選擇p,d2

E-1系數

螺桿為壓、扭聯合作用下的復合受力狀態，

其應力為：

aa=+3蠟

=獷+以/玄麗

式中：

若不滿足要求，可

校核螺桿工危險剖面面積

的強度增大d”對前述尺寸

A=父/4重新進行調整

￡-扭矩（

丁吟QQ+科

［二］-許用應力

鋼螺桿［=］=50-80Mpa

%=等2與

Q

式中：

-穩定性驗算安全參數

.穩定性許用安全系數，取明

=3.5-5若穩定性不滿足

校核穩定

要求，應增大直徑，

性°。螺桿的臨界壓力，與螺桿的柔度

重新計算。

有關

?過

4=—

柔度i

u-長度系數，u取2

L-螺桿工作長度

Q

圖1-3

L-h+hi+g-

%=(1.8-2)%

i-螺桿危險剖面慣性半徑mm

&的確定:

①QU?

式中,

#9ff=2.O6xlQ(^?

I-危險剖面的慢性矩

i=M

?4

②4<100

Ib.NSSO4用箭破1斷炮.

q=(304T皿父〃

a*480切的優劇鋼.如3?

5=(461-2571,)^/4

③4〈如

不需進行穩定性計算

2、螺母的設計計算

(1)選擇材料

為提高耐磨性，螺母通常用青銅等強度低的材料

制成。

(2)設計計算

計算項要求與

計算公式

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

調

Q整有

數nQ=

匕

即

關

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

強度

生

jtf=

2n

模量

剖面

抗彎

W-

6

力：

許用應

：

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

寸經蠢公武.

q=L5D

。=1皿

b=(Q.2-QRH

L梗核懸置部分的強度,殳拉，拙聯合作用

由第四強度理論

gL3；也

取[=]=0.83[=],

3、計算手柄直徑&及長度二

圖1-5

扳手力矩

T=7；+Z=母禽0+財+^^^="

/-扳手力

取0=200-300”,代回前式，即可求出g

扳手抗彎強度條件：

因此，.*、4口“<H皿皿）,I一取皿=，a

4、托杯與底座的擠壓強度驗算

結構形式參見圖『5

4=4團.

￡1

式中：

A-托杯或底座的擠壓面積

9V材料的許用擠壓應力

常見地面材料的許用擠壓應力表

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、機械效率

（二）結構設計

參考圖『6,并注意以下幾點:

1、確定螺桿長度時，應滿足最大升起高度hmax

的設計要求。

2、螺桿底部應有擋圈，并用螺釘加以固定，以防

螺紋全部旋出發生事故。

3、底座的高度應根據螺桿處于最低位置的尺寸來

確定。

4、注意各零件的工藝結構，如鑄件的最小壁厚,

過渡表面處要有一定的圓角、軸的邊緣應有倒

角等。

5、標準件的尺寸與畫法應符合國標規定。

6、圖1-6所示結構供參考，可對部分結構進行改

進。

五、設計圖例

見圖1-6.

r>(1.6-1.8)d：(2)

Dl=(06O8)d：

D2*?1.5d：

D37.5%

D47.5D5：

D5由結構確定：

h=(Obl)D：A

hl=(1.8-2)dl：

te(O.2-0.3)H：

G、H按觸度計些確定：

至

H-i

水也為千斤辰結憫屯.

@(1)為K8螺H起

?(2)為武8埠④期

里.里什不曲材.這

種絡恂可使底座高段

千斤頂

作業二設計V型帶傳動

、設計題目及數據

主動輪轉速從動輪轉速從動輪內孔日工作時間

題號輸入功率載荷性質

m(rpm)n2(rpm)直徑(mm)h

2穩

2-249603505016變動較小

2-35.59604006012變動較大

2-42.2940320406平穩

2-53710280408變動較大

2-647103005016有沖擊

注：生產批量均為成批，各原動機均為鼠籠式異步電動

機。

二、設計工作量

1.設計計算說明書。包括選擇V型帶型號、材料、

長度與根數；帶輪直徑及中心距；計算初拉力與壓軸力

等說明書格式與要求同作業一。

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、設計指導

帶傳動的設計步驟比較完整成熟，要求按教材中的

順序進行.在設計時還須注意以下問題：

1、由輸入功率和轉速m選擇帶的型號時，若介于

兩種型號中間的直線區附近時可以同時選擇兩種型號

進行設計、比較結果(帶的根數、傳動的結構尺寸大小

等)選擇最佳方案。

2、簾布結構V型帶比化纖帶應用更廣泛，應當優

先選用。但化纖帶承載能力高，若傳動尺寸要求緊湊時,

可采用化纖帶。

3、直徑D1時，如果要求結構緊湊，應取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，其轉速誤差

不應大于5%o

4、中心距一般可以調整，所以可用“—5—計

算，并圓整成整數。

5、計算求出的帶的根數應滿足2。＜1。，否則應改

選型號，重新設計。

6、大帶輪的輪輻部分之結構，由帶輪直徑D選擇。

繪制帶輪工作圖時注意非加工表面的圓角過渡，輪槽尺

寸的標注應符合標準規定。

四、帶輪零件工作圖示例

見圖2-1o

標題欄

圖2T

作業三齒輪傳動設計

齒輪是機器中應用最廣泛的傳動零件，也是受力復

雜的關健零件。在設計齒輪傳動時，應根據傳動要求確

定齒輪的傳動比i并根據齒輪轉速m、&輸入功率p及

傳動裝置的工作要求，適當選擇齒輪材料、確定精度等

級；按相應的強度條件計算齒輪的主要參數及幾何尺寸;

合理進行結構設計。

一、設計工作量

1、設計計算說明書一份，格式與要求與作立一相

同。

2、輸出軸齒輪工作圖一張。

二、設計題目及數據

H1：作

題號輸入功率ni(rpm)n(rpm)載荷特性生產批量工作環境

2小時h

3-14.4525062平穩16成批閉式

3-24.2025058平穩16成批閉式

3-33.9525055中等沖擊8成批閉式

3-43.8020052平穩16成批閉式

3-53.5020048中等沖擊16成批閉式

3-63.2020045平穩12成批閉式

注：工作年限均為十年

三、設計指導與說明

1、設計的傳動裝置為斜齒圓柱齒輪機構。

2、設計時首先應根據齒輪的工作條件選擇傳動方

式，再根據傳動方式建立相應的設計準則，同時應確定

齒輪的材料、熱處理方式、齒面硬度、精度等級及材料

的各項許用應力。

3、按教材中的強度設計公式計算出齒輪傳動的主要

參數與幾何尺寸，其項目有Zl、Z2、IDn、丸d2,a、A、

百、bi、b2o

4、有關設計參數的選擇

(1)小齒輪齒數辦。對于閉式軟齒面傳動，分度圓

直徑山取決于齒面接觸疲勞強度，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A

取決于齒根彎曲疲勞強度，且在s的計算式中包含有

Z1,增大Z1不會使%明顯減少，反而會使mnZ1增大。為

使結構緊湊，這類傳動方式Z1不宜過大，一般推薦值為

Zi=17-20.

(2)斜齒輪的螺旋角隊一般推薦二二最大值

為2九

5、參照教材及設計手冊，確定齒輪的結構及相應

的尺寸、加工要求、形位公差及尺寸偏差、技術要求等。

6.各項尺寸及數據的處理應注意以下幾點：

(1)齒輪法面模數s必須選用標準值，且應盡量選

用第一系列模數。當齒輪用于傳遞動力時，吸不應小于

2mmo

(2)中心距的配湊與調整。由于設計時幾何尺寸未定,

所以應初選Z1，。代入公式中，求出&及首先應將

S圓整為標準值；并由中心距計算式-三方初算中

心距a；再把計算中心距圓整為標準中心距。中心距圓

整后螺旋角F亦相應改變，故應按標準中心距重新驗算

螺旋角。

2a且應滿足審“q射。

若廣不滿足設計要求，還應進一步調整各參數進行

湊配計算，調整方法和注意事項有：

1)改變％、Z2的搭配數目，但應保證傳動比誤差不大

于5%o

2)改變nin的值，但必須保證為標準模數。

3)改變中心距a,但仍應以0或5結尾。

4)在調整參數后，應重新計算&的精確值，且此值不

應小于小的計算值，否則不滿足強度條件。

(3)分度圓直徑、螺旋角必須求出精確值，尺寸應

精確到小數點后三位、角度精確到秒。

(4)齒寬E、b2應圓整為整數值，其他結構尺寸如

輪轂外徑、輪轂長度、輪緣寬度等亦應圓整，以便于加

工測量。

7、進行齒輪結構設計時，輪轂孔徑是與相配合的軸

頸有關的。而軸徑的確定又與軸的強度、剛度及結構形

式等因素有關，可按初估直徑的方法用下式初算軸頸。

4*4卷3)4根據軸的材料，由教材中表12-2選取。

齒輪與軸多用鍵聯接，考慮到鍵槽對軸的強度的削

弱作用，應適當增大軸徑。當齒輪安裝軸段有一個鍵槽

時，直徑放大3%；有兩個鍵槽時，直徑放大7%。并將

放大后的軸徑圓整到標準直徑系列(GB2822-81),為保

證傳動可靠，還應校核鍵聯接的強度。

8、齒輪零件圖應符合齒輪畫法(GB4592-84)的規

定。各項尺寸參數、形位公差、尺寸偏差、粗糙度等應

標注完整準確。標注項目參考附圖3-1。各項公差及偏

差值可參考《互換性與測量技術基礎》或設計手冊進行

查取。

四、設計圖例

見圖3-1o

圖3-1

作業四軸承部件設計

軸承部件設計是在完成作業三（齒輪傳動設計）后

進行的。設計對象為輸出軸的獨立軸承部件。即：通過

本次設計應完成軸的強度計算、鍵及滾動軸承的選擇計

算、各零件安裝方式的確定及軸的結構設計等內容。本

次設計涉及的內容較多，并且要綜合考慮強度、剛度、

制造加工工藝、安裝與調試、潤滑與密封等各方面的因

素。所以，本次作業是一次較綜合、系統地設計訓練。

一、設計工作量

1、設計輸出軸及其上的軸承、鍵及其它傳動零件,

完成軸的結構設計，編寫設計計算說明書。

2、繪制軸承部件裝配圖一張.

二、設計內容與說明

（-）確定軸上傳動零件的基本結構及基本尺寸

這部分內容在作業三已基本完成。即作業三中已確

定出大齒輪的主要參數和基本結構尺寸，但上述內容的

選定并未充分考慮軸的結構因素，所以在本次設計時，

有些尺寸（如輪轂孔徑、輪轂軸向尺寸等）可能要進行

必要的調整與修正。而齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、

齒寬等參數；選擇的軸承型號、聯軸器型號等，則成為

軸承部件設計的基本依據。

（二）最小軸徑的確定

階梯軸的最小軸徑應在軸端，且輸出軸端應配裝聯軸

器。

按軸的輸出扭矩初算出軸徑，考慮軸端聯軸器的安

裝，應在軸端開出鍵槽，故將計算直徑相應放大為初選

值d。；參考設計手冊，根據軸的輸出轉速、輸出扭矩及

預選的聯軸器類型，確定聯軸器的型號、安裝孔徑、配

合種類及長度尺寸。聯軸器的安裝孔徑d應等于或略大

于初選值d。；d即為該軸的最小直徑。

（三）軸的結構設計

軸的結構設計是本次作業的最重要環節。在這一設計

環節中，要通過作圖來確定軸的結構方案及幾何尺寸。

布置軸上各零件的相對位置及定位方法時，應根據軸的

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，并且沒有固定的設計模式。以下設計步驟可供

設計時參考。以圖4-1為例說明結構設計的方法步驟。

圖4T

4-1為例進行說明

長度代號確定方法

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

(5-10)mm

齒輪端面至箱體內壁的距離，一般的要求為之6

、：小齒輪端面至箱體內壁的距離。

-：箱體厚度，由設計手冊查出。

軸承端面至箱體內壁的距離。

當軸承為脂潤滑時，應設擋油板，以防止機體內潤滑油流入軸承將潤滑脂

沖走，此時可取-3=10-15mm,如圖4-1(a)。

當軸承為油潤滑時，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，軸承蓋的結構及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值的確定應與軸承蓋設計同步完成。

可參照手冊進行設計。

m軸承蓋在軸承座孔中的配合長度，一般應保證m