可调节公路监测杆机构安全设计说明

1、下载可编辑机械设计基础课程设计说明书中国计量学院 安全工程专业.专业 .整理 .下载可编辑目录一、设计题目3二、设计要求3三、设计步骤31、结构设计31.1、旋转水平横杆3、旋转筒3、凸台3、螺栓41.2、1.5 米可旋转机构4、销4、柄4、法兰5、螺栓6、1/2 配对支承架61.3、维修支撑架结构6、套筒6、螺栓6、支撑架61.4、起落加载结构6、绳索6、轴6.专业 .整理 .下载可编辑、轴承6、手轮6、螺栓6、压盖62、强度计算72.1、单人拉手轮力计算72.2、1.5m 米处可旋转机构强度核算7、风载荷7、上杆强度核算9、上杆螺栓核算92.3、地脚螺栓强度计算10、风载荷10、下杆强度核

2、算10、地脚螺栓核算102.4、维修支撑架根部弯矩核算112.5、轴的弯矩 、扭矩强度核算12、弯矩12、扭矩12四、设计结语12五、参考文献13.专业 .整理 .下载可编辑一、设计题目可调节公路监测杆机构安全设计国内目前所使用的公路监测杆机构如图所示 ，安装后不可调节。在城市公路上安装的监测摄像装置维修时 ，必须使用带有升降装置的维修车辆 ，车辆停留在公路影响交通 ；在农村公路上安装的监测摄像装置时 ，由于路面宽度较小 ，维修车辆进入时 ，将严重影响交通 ，其他维修车辆无法行走 。为了解决这一问题 ，试设计一可调节型公路监测杆机构 ，保证摄像装置能自由旋转至人行道 ，监测杆可竖直旋转至水平位

3、置 ，以便维修 。二、设计要求 ：抗台风，满足强度要求 ，可调节，可单人操作 。三、设计步骤1、结构设计 （思路）1.1、旋转水平横杆 ：、旋转筒 ：将监测杆与上杆固定连接在一起，便于监测杆旋转。.专业 .整理 .下载可编辑、凸台：起支撑作用 ，防止套筒掉落 。、螺栓 ：起固定作用，类型为双头螺柱，规格M8 ，孔径9mm 。1.2、1.5 米可旋转机构 ：、销：查机械设计手册GB/T882-2000 可知，当 d=16mm时，取 l=100mm 合理 。、柄：a 上柄 : 厚度 20mm ，长 123mm ，孔径 16mm主视图 ：.专业 .整理 .下载可编辑侧视图 ：b 下柄：厚度 16mm

4、 ，长 48mm ，孔径 16mm 主视图 ：侧视图 ：.专业 .整理 .下载可编辑、法兰：查机械设计手册 第四卷第二版表 9-2-21 可知 ,法兰外径 200mm ，内径 120mm ，厚 8mm 。、螺栓：由表 9-2-21 可知，螺栓中心所在圆直径l=175mm, 孔径 10mm ，螺栓数 n=8 。、1/2 配对支承架 ：高 125mm ，厚 12mm ，内外径依法兰尺寸而定。1.3、维修支撑架结构 ：、套筒 ：高200mm ，外径173mm ，内径165mm ，宽度19.5mm ，厚度 8mm 。、螺栓：规格 M10 ，孔径取 11mm 。、支撑架：a 两平行钢板 : 选用 45

5、钢，板竖直高度 1350mm ，板间平行距离 100mm ，厚度 8mm 。b 钢筋条：三条固定焊接在钢板上 ，长度 84mm 。1.4、起落加载结构 ：、绳索：材料为钢丝 ，长 10m 。、轴：选用 45 钢，长 190mm ，大径 25mm ，小径 20mm 。.专业 .整理 .下载可编辑、轴承：选用角接触球轴承 ，内径 20mm, 外径 47mm ，厚度 14mm 。、手轮：查机械设计手册 第四卷第二版表 9-1-17 可知，外径 200mm ，内径 164mm ，小径 18mm 。、螺栓：规格 M16 ，孔径 18mm 。、压盖：轴承两边分别用轴承压盖固定，防止轴承窜动 。2、强度计算

6、2.1、单人拉手轮力计算上杆的重量G = D2l2 g=495.88NG 选取为 588N （60*9.8=588 ）手轮离上杆水平时的垂直距离h 取 1m水平距离 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手轮力 F（1/101/5 ）F=(1/101/5)*1587.6=(158.76317.52) N，力在人的承受范围内所以设计合理 。.专业 .整理 .下载可编辑

7、2.2、1.5m 米处可旋转机构强度核算（单位：kg、cm 、s 制）、风载荷：经查表可知 45 钢与 Q235A 的密度均近似为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惯性矩 ：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动荷系数 TC1<0.250.51.01.52011.41.72.02.3由表可知 ，当自振周期 Tc1 =0.168s<0.25s 时，动载荷系数 取 1.专业 .整理 .下载可编辑风压脉动系数 m距地高度204060m0.350.320.38由表可知 ，当距地面高度 H=6m<20m时，风压脉动系数 m取 0.35已知 K1=0.7

9、 （圆柱面）， Ki=1+m K1=0.7 ，K2 =1+m =1.35风压修正系数 fi计算段中心距地面5101520高度fi0.781.01.151.25由表可知 ，当计算段中心距地面高度h1<5m,h2<5m时，风压修正系数 fi 取 0.78又因为杭州地区基本风压（近 50 年）q 0=30kgf/ =30*10 -4 kgf/ 2风的当量载荷 ：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风弯矩 M：1-1 截面弯矩 ：M w1-1 =M p2

10、 =P h 2 -(H 1-H 2 )=11.3*(3.75-1.5)=25.4kgfm0-0 截面弯矩 ：.专业 .整理 .下载可编辑M w2-2 =M p1 +M p2 =P 1h1 +p 2h2上杆强度核算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上杆强度满足设计要求。、上杆螺栓核算已知：上杆 d1 =114mm, 下杆 d 2=165mm经查表知 ：满足规格的法兰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 、暂取 5.6 级， = /s=37.5MPasd1 （4*F1/ / ）= (4*1422.372/ /37.5)=6.95mm 8.376mm取 M10 螺栓合理 。2.3 地脚螺栓强度计算、风载荷：同 1.5m 米处可旋转机构强度核算风载荷下杆强度核算 ：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 下杆强度满足设计要求 。、 地脚螺栓核算 ：0-0M=

12、F0 *l 0.专业 .整理 .下载可编辑0-0F0=M/l 0=46.5/0.26=178.85kgf=1752.7N已知：S=8 、暂取 4.6 级，= /s=30MPasd1 (4*F0/ / )= (4*1752.7/ /30)=8.62mm<20.752mm给定的地脚孔径为 26mm ，选取 M24 螺栓合理 。2.4、维修支撑架根部弯矩核算：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满足强度条件 。.专业 .整理 .下载可编辑2.5、轴的弯矩 、扭矩强度核算 ：查表知 ：45 钢：=70MPa, =30MPa;2.5.1 弯矩：M=F*l 0=162*9.8*(0.12/2)=95.3N.m抗弯截面系数 ：Wz= *D 3/32=1.5*10 -6 m 3=M/Wz=95.3/(1.5*10-6 )=62.1MPa 70MPa满足强度条件 。.专业 .整理 .下载可编辑、扭矩： T=F*D/2=162*9.8*(0.025/2)=19.8N.m抗扭截面系数 ：Wp= *D 3 /16=3.07*10 -6 m

14、3 =T/Wp=19.8/(3.07*10 -6 )=6.5MPa 30MPa 满足强度条件 。四、设计结语本次可调节公路检测杆机构的设计，由于是初次设计 ，没有设计经验 ，且时间略微紧迫 ，所以设计存在许多缺点，比如在螺栓的尺寸选择 、1.5 米处可旋转机构的强度核算、法兰和套筒尺寸的选择上等等可能存在缺陷，精度不够准确 ，带有一定主观的想法，还请老师帮忙进行指导与改正。通过这次课程设计，我熟悉了机械设计的基本方法及流程，了解了如何根据各部分结构特点进行强度校核和相应构件的尺寸计算和选择，我的思维变得更严谨，思考问题时不再受传统观念的局限，同时，计算能力与查阅资料的能力也有了一定提高 ，更重要的是 ，我懂得了团队合作的重要性 与同学一同讨论问题 ，能够发现被自己忽略掉的细节，不同想法的碰撞与摩擦产生了更好的交流结果，这是一个人没有办法实现的。我相信 ，这次课程设计能够使我在以后进行相关设计中避免很多不必要的工作，设计出结构更紧凑 、构件更精确 、传动更稳定 、性能更优越