可調(diào)節(jié)公路監(jiān)測(cè)桿機(jī)構(gòu)安全設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、下載可編輯機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書中國(guó)計(jì)量學(xué)院 安全工程專業(yè).專業(yè) .整理 .下載可編輯目錄一、設(shè)計(jì)題目3二、設(shè)計(jì)要求3三、設(shè)計(jì)步驟31、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31.1、旋轉(zhuǎn)水平橫桿3、旋轉(zhuǎn)筒3、凸臺(tái)3、螺栓41.2、1.5 米可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4、銷4、柄4、法蘭5、螺栓6、1/2 配對(duì)支承架61.3、維修支撐架結(jié)構(gòu)6、套筒6、螺栓6、支撐架61.4、起落加載結(jié)構(gòu)6、繩索6、軸6.專業(yè) .整理 .下載可編輯、軸承6、手輪6、螺栓6、壓蓋62、強(qiáng)度計(jì)算72.1、單人拉手輪力計(jì)算72.2、1.5m 米處可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度核算7、風(fēng)載荷7、上桿強(qiáng)度核算9、上桿螺栓核算92.3、地腳螺栓強(qiáng)度計(jì)算10、風(fēng)載荷10、下桿強(qiáng)度核

2、算10、地腳螺栓核算102.4、維修支撐架根部彎矩核算112.5、軸的彎矩 、扭矩強(qiáng)度核算12、彎矩12、扭矩12四、設(shè)計(jì)結(jié)語(yǔ)12五、參考文獻(xiàn)13.專業(yè) .整理 .下載可編輯一、設(shè)計(jì)題目可調(diào)節(jié)公路監(jiān)測(cè)桿機(jī)構(gòu)安全設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)目前所使用的公路監(jiān)測(cè)桿機(jī)構(gòu)如圖所示 ，安裝后不可調(diào)節(jié)。在城市公路上安裝的監(jiān)測(cè)攝像裝置維修時(shí) ，必須使用帶有升降裝置的維修車輛 ，車輛停留在公路影響交通 ；在農(nóng)村公路上安裝的監(jiān)測(cè)攝像裝置時(shí) ，由于路面寬度較小 ，維修車輛進(jìn)入時(shí) ，將嚴(yán)重影響交通 ，其他維修車輛無(wú)法行走 。為了解決這一問(wèn)題 ，試設(shè)計(jì)一可調(diào)節(jié)型公路監(jiān)測(cè)桿機(jī)構(gòu) ，保證攝像裝置能自由旋轉(zhuǎn)至人行道 ，監(jiān)測(cè)桿可豎直旋轉(zhuǎn)至水平位

3、置 ，以便維修 。二、設(shè)計(jì)要求 ：抗臺(tái)風(fēng)，滿足強(qiáng)度要求 ，可調(diào)節(jié)，可單人操作 。三、設(shè)計(jì)步驟1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （思路）1.1、旋轉(zhuǎn)水平橫桿 ：、旋轉(zhuǎn)筒 ：將監(jiān)測(cè)桿與上桿固定連接在一起，便于監(jiān)測(cè)桿旋轉(zhuǎn)。.專業(yè) .整理 .下載可編輯、凸臺(tái)：起支撐作用 ，防止套筒掉落 。、螺栓 ：起固定作用，類型為雙頭螺柱，規(guī)格M8 ，孔徑9mm 。1.2、1.5 米可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) ：、銷：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)GB/T882-2000 可知，當(dāng) d=16mm時(shí)，取 l=100mm 合理 。、柄：a 上柄 : 厚度 20mm ，長(zhǎng) 123mm ，孔徑 16mm主視圖 ：.專業(yè) .整理 .下載可編輯側(cè)視圖 ：b 下柄：厚度 16mm

4、 ，長(zhǎng) 48mm ，孔徑 16mm 主視圖 ：側(cè)視圖 ：.專業(yè) .整理 .下載可編輯、法蘭：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第四卷第二版表 9-2-21 可知 ,法蘭外徑 200mm ，內(nèi)徑 120mm ，厚 8mm 。、螺栓：由表 9-2-21 可知，螺栓中心所在圓直徑l=175mm, 孔徑 10mm ，螺栓數(shù) n=8 。、1/2 配對(duì)支承架 ：高 125mm ，厚 12mm ，內(nèi)外徑依法蘭尺寸而定。1.3、維修支撐架結(jié)構(gòu) ：、套筒 ：高200mm ，外徑173mm ，內(nèi)徑165mm ，寬度19.5mm ，厚度 8mm 。、螺栓：規(guī)格 M10 ，孔徑取 11mm 。、支撐架：a 兩平行鋼板 : 選用 45

5、鋼，板豎直高度 1350mm ，板間平行距離 100mm ，厚度 8mm 。b 鋼筋條：三條固定焊接在鋼板上 ，長(zhǎng)度 84mm 。1.4、起落加載結(jié)構(gòu) ：、繩索：材料為鋼絲 ，長(zhǎng) 10m 。、軸：選用 45 鋼，長(zhǎng) 190mm ，大徑 25mm ，小徑 20mm 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯、軸承：選用角接觸球軸承 ，內(nèi)徑 20mm, 外徑 47mm ，厚度 14mm 。、手輪：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第四卷第二版表 9-1-17 可知，外徑 200mm ，內(nèi)徑 164mm ，小徑 18mm 。、螺栓：規(guī)格 M16 ，孔徑 18mm 。、壓蓋：軸承兩邊分別用軸承壓蓋固定，防止軸承竄動(dòng) 。2、強(qiáng)度計(jì)算

6、2.1、單人拉手輪力計(jì)算上桿的重量G = D2l2 g=495.88NG 選取為 588N （60*9.8=588 ）手輪離上桿水平時(shí)的垂直距離h 取 1m水平距離 l 取 2.5m(l>(l 2+d)/2=2.2625m)=arctan(h/l)=arctan(1/2.5)=21.8°由力矩平衡得Gl=Fhcos 解得 F=Gl/hcos =(588*2.5)/(1*cos21.8 °)=1587.6 N手輪力 F（1/101/5 ）F=(1/101/5)*1587.6=(158.76317.52) N，力在人的承受范圍內(nèi)所以設(shè)計(jì)合理 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯

7、2.2、1.5m 米處可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度核算（單位：kg、cm 、s 制）、風(fēng)載荷：經(jīng)查表可知 45 鋼與 Q235A 的密度均近似為7.85*10 3 kg/m 3重量 :Q1= D1 1 (H 1-H 2)（16.5-15.3 ）/2*150*7.85=36.6kgQ2= D2 2H2慣性矩 ：I1= /64(D 14-d 14)=3.14/64(16.5 4-15.3 4)=948.5 4I2= /64(D 24-d 14)=3.14/64(11.4 4-10.6 4)=209.3 4自振周期 ：Tc1=0.116 1/(2.1*10 6 )*(H 3/I 1 +H 23/I 2-H 23/

8、I 1)Q1(h 1/H) 4+Q 2(h2/H) 4=0.116 1/(2.1*10 6)*(600 3 /209.3+450 3/948.5-450 3/209.3)*36.6(75/600) 4+50.6(375/600)4=0.168s動(dòng)荷系數(shù) TC1<0.250.51.01.52011.41.72.02.3由表可知 ，當(dāng)自振周期 Tc1 =0.168s<0.25s 時(shí)，動(dòng)載荷系數(shù) 取 1.專業(yè) .整理 .下載可編輯風(fēng)壓脈動(dòng)系數(shù) m距地高度204060m0.350.320.38由表可知 ，當(dāng)距地面高度 H=6m<20m時(shí)，風(fēng)壓脈動(dòng)系數(shù) m取 0.35已知 K1=0.7

9、 （圓柱面）， Ki=1+m K1=0.7 ，K2 =1+m =1.35風(fēng)壓修正系數(shù) fi計(jì)算段中心距地面5101520高度f(wàn)i0.781.01.151.25由表可知 ，當(dāng)計(jì)算段中心距地面高度h1<5m,h2<5m時(shí)，風(fēng)壓修正系數(shù) fi 取 0.78又因?yàn)楹贾莸貐^(qū)基本風(fēng)壓（近 50 年）q 0=30kgf/ =30*10 -4 kgf/ 2風(fēng)的當(dāng)量載荷 ：P1 =K 1K2 f i q 0 （H1-H 2）D1-4 *150*16.5=5.5kgf P2 =K 1K2fiq 0H2 D2-4 *450*11.4=11.3kgf風(fēng)彎矩 M：1-1 截面彎矩 ：M w1-1 =M p2

10、 =P h 2 -(H 1-H 2 )=11.3*(3.75-1.5)=25.4kgfm0-0 截面彎矩 ：.專業(yè) .整理 .下載可編輯M w2-2 =M p1 +M p2 =P 1h1 +p 2h2上桿強(qiáng)度核算W 2=I 2/(D 2/2)=209.3/(11.4/2)=36.7 3max = M w 1-1 / W 2=2540/36.7=69.2kgf/ 2=7.06MPa< =113MPa上桿強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。、上桿螺栓核算已知：上桿 d1 =114mm, 下桿 d 2=165mm經(jīng)查表知 ：滿足規(guī)格的法蘭l=175mm.M 1-1 =F1 *l 1F1=M 1-1 /l 1=2

11、5.4/0.175=145.14kgf=1422.372N已知：S=8 、暫取 5.6 級(jí)， = /s=37.5MPasd1 （4*F1/ / ）= (4*1422.372/ /37.5)=6.95mm 8.376mm取 M10 螺栓合理 。2.3 地腳螺栓強(qiáng)度計(jì)算、風(fēng)載荷：同 1.5m 米處可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度核算風(fēng)載荷下桿強(qiáng)度核算 ：已知： =113MPaI=I 1=984cm 4,W1=I/(1/2*D)=948/(1/2*16.5)=114.9cm3max =M 0-0 /W=4650/114.9=40.5kgf/cm2=4.13MPa 下桿強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求 。、 地腳螺栓核算 ：0-0M=

12、F0 *l 0.專業(yè) .整理 .下載可編輯0-0F0=M/l 0=46.5/0.26=178.85kgf=1752.7N已知：S=8 、暫取 4.6 級(jí)，= /s=30MPasd1 (4*F0/ / )= (4*1752.7/ /30)=8.62mm<20.752mm給定的地腳孔徑為 26mm ，選取 M24 螺栓合理 。2.4、維修支撐架根部彎矩核算：已知： =113MPa;M AB =F*l F=162*9.8=1587.6Nl=1450-100=1350mm=1.35mM AB =F*l .mI=1/12*b*h 3=1/12*0.008*0.13=6.7*10-7 m 4)/(6

13、.7*10 -7 )=160MPa =1/2* =80MPa 0滿足強(qiáng)度條件 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯2.5、軸的彎矩 、扭矩強(qiáng)度核算 ：查表知 ：45 鋼：=70MPa, =30MPa;2.5.1 彎矩：M=F*l 0=162*9.8*(0.12/2)=95.3N.m抗彎截面系數(shù) ：Wz= *D 3/32=1.5*10 -6 m 3=M/Wz=95.3/(1.5*10-6 )=62.1MPa 70MPa滿足強(qiáng)度條件 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯、扭矩： T=F*D/2=162*9.8*(0.025/2)=19.8N.m抗扭截面系數(shù) ：Wp= *D 3 /16=3.07*10 -6 m

14、3 =T/Wp=19.8/(3.07*10 -6 )=6.5MPa 30MPa 滿足強(qiáng)度條件 。四、設(shè)計(jì)結(jié)語(yǔ)本次可調(diào)節(jié)公路檢測(cè)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，由于是初次設(shè)計(jì) ，沒(méi)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) ，且時(shí)間略微緊迫 ，所以設(shè)計(jì)存在許多缺點(diǎn)，比如在螺栓的尺寸選擇 、1.5 米處可旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度核算、法蘭和套筒尺寸的選擇上等等可能存在缺陷，精度不夠準(zhǔn)確 ，帶有一定主觀的想法，還請(qǐng)老師幫忙進(jìn)行指導(dǎo)與改正。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我熟悉了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法及流程，了解了如何根據(jù)各部分結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度校核和相應(yīng)構(gòu)件的尺寸計(jì)算和選擇，我的思維變得更嚴(yán)謹(jǐn)，思考問(wèn)題時(shí)不再受傳統(tǒng)觀念的局限，同時(shí)，計(jì)算能力與查閱資料的能力也有了一定提高 ，更重要的是 ，我懂得了團(tuán)隊(duì)合作的重要性 與同學(xué)一同討論問(wèn)題 ，能夠發(fā)現(xiàn)被自己忽略掉的細(xì)節(jié)，不同想法的碰撞與摩擦產(chǎn)生了更好的交流結(jié)果，這是一個(gè)人沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)的。我相信 ，這次課程設(shè)計(jì)能夠使我在以后進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)中避免很多不必要的工作，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更緊湊 、構(gòu)件更精確 、傳動(dòng)更穩(wěn)定 、性能更優(yōu)越