设计计算说明书应包含的内容

第一篇：设计计算说明书应包含的内容

计算说明书的内容

设计计算说明书的主要内容包括以下内容：

1.前言前言主要是对设计背景、设计目的和意义进行总体描述，让读者对说明书有一个总的了解。

2.目录目录应列出说明书中的各项标题内容及页次，包括设计任务书和附录。

3.正文说明书正文主要为设计依据和过程，主要由以下几部分组成：

(1)设计任务书。一般包含设计要求、使用条件和主要设计参数等。

(2)机械运动方案设计。主要有：拟定机械的工作原理和工艺动作，确定执行构件的数目和其运动及动力要求，选择执行机构类型，通过机构组合形成机械系统运动方案，以及对运动方案的分析比较。

(3)机械运动和动力设计。主要有：原动机类型及参数选择，执行机构运动尺寸综合，机构运动分析，机构动态静力分析，调速飞轮设计，执行机构驱动功率确定。

(4)机械传动系统设计。主要有：传动系统类型选择及布置方式确定，总传动比及其分配，各传动轴动力参数的计算。

(5)主要零部件的设计计算。主要有：传动零件(如带传动、齿轮传动、蜗杆传动)等的设计计算；轴的设计及校核计算；滚动轴承的选择及寿命计算；联轴器及其他标准件的选择计算等。

(6)执行机构和传动部件的结构设计。主要有：执行机构各运动副和构件的结构设计，重要传动部件（如齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮变速箱等）的结构设计。

(7)机械总体结构设计。主要有：原动部分、传动部分、执行部分的总体布局，支承箱体结构与造型设计，传动系统润滑设计等。

(8)其他需要说明的内容，包括运输、安装和使用维修要求，本设计的优缺点和改进建议和课程设计小结等。

4.参考资料将设计过程中所用到的参考书、手册、样本等资料，按序号、作者、书名、出版单位和出版时间顺序列出。

5.附录在设计过程中使用到的非通用设计资料、图表、计算程序等。

第二篇：法兰盘设计计算说明书

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制定输出连接法兰数控加工工艺

摘要

本课题完成法兰盘工艺设计与数控加工。法兰盘是使管子与管子相互连接的零件，连接于管端。法兰上有孔眼，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起，完成了连接。

本次设计主要完成以下设计内容：法兰盘的零件图纸与技术要求分析、零件二维图绘制及三维建模；制定数控加工工艺卡片文件；零件的夹具设计并进行夹具图二维图绘制；对零件进行加工仿真。根据锻件的形状特点、零件尺寸及精度，选定合适的机床设备以及夹具设计，通过准确的计算并查阅设计手册，确定了法兰盘的尺寸及精度，在材料的选取及技术要求上也作出了详细说明，并在结合理论知识的基础上，借助于计算机辅助软件绘制了各部分零件及装配体的工程图,以保障法兰盘的加工制造。

在夹具的设计过程中，主要以可换圆柱销、可换菱形销、定位心轴和支承钉来定位，靠六角厚螺母来夹紧。首先在数控车床上，完成零件的外圆及端面加工；再在数控铣床上，完成零件端面上侧槽及顶部6-M12螺纹孔的加工；最后采用专用夹具以侧槽、底部圆环以及6-M12螺纹孔其中两孔定位进行外圆上Φ22孔的加工。

关键字：法兰盘，数控加工工艺，数控编程，夹具设计，仿真加工

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制定输出连接法兰数控加工工艺

法兰盘工艺设计与数控加工

0 引言

0.1 概述

本课题起源于装配制造业法兰盘工艺设计与数控技术，通过此次毕业设计，可以初步掌握对中等复杂零件进行数控加工工艺规程的编制，学会查阅有关资料，能合理编制数控加工过程卡片、数控加工工序卡片、数控加工刀具卡片、数控编程等工艺文件，能合理的确定加工工序的定位与夹紧方案。

能使用AutoCAD正确绘制机械零件的二维图形，能通过使用UGNX7.0软件对零件进行三维图的绘制，可以提高结构设计能力及建模能力。

编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表。在毕业设计工作中，学会综合运用多学科的理论知识与实际操作技能，分析与解决设计任务书中的相关问题。在毕业设计中，综合运用数控加工刀具和数控工艺、工装夹具的设计等专业知识来分析与解决毕业设计中的相关问题。

依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范；掌握实验、测试等科学研究的基本方法；以及与解决工程实际问题的能力。0.2 本设计的主要工作内容

本次对于法兰盘工艺设计及数控加工的主要任务是：（1）分析零件图纸与技术要求； 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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（2）三维建模。根据零件二维视图建立三维视图；

（3）制定机械加工工艺文件。根据产品技术资料、生产条件与生产纲领，制定零件机械加工工艺规程，编写工艺规程卡片；

（4）夹具设计。绘制工件夹具图；

（5）编制数控加工程序、仿真加工与课题制作

（6）工件检验。选用合理的测量工具与设备检验工件的加工质量。在这整个过程中，综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决实际相关问题。零件分析

1.1 零件图分析

图1.1所示为法兰盘零件二维图，其结构形状较复杂，中批量生产1000件。图1.2为零件的三维图。

图1.1 法兰盘零件二维图 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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图1.2 法兰盘三维图

该零件材料为45钢，毛坯为锻件，主要应用于装配管子，起管子的连接及固定作用，为中批量生产类型产品。该零件为由外圆、内圆、沉孔、内孔、倒斜角等表面组成，加工表面较多且都为平面及各种孔，因此适合采用加工中心加工。1.2 技术要求分析（1）结构分析

零件由外圆、内圆、沉孔、内孔、倒斜角等构成。（2）尺寸精度分析

加工精度是指零件在加工后的几何参数的实际值和理论值符合的程度。尺寸精度是指实际尺寸变化所达到的标准公差的等级范围。

如图1.1所示，加工要求较高的尺寸列出如下表格，如表1.1所示。湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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（3）形位公差分析

加工后的零件不仅有尺寸误差，构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置还不可避免地存在差异，这种状上的差异就是形状误差，而相互位置的差异就是位置误差，统称为形位误差。（4）毛坯加工余量分析

工件粗加工的余量为0.8，半精加工为0.5，精加工为0.2。（5）粗糙度分析

表面粗糙度，是指加工后的零件表面上具有的较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特征，一般是由所采取的加工方法和(或）其他因素形成的。表面粗糙度高度参数有3种：轮廓算术平均偏差Ra，微观不平度十点高度Rz以及轮廓最大高度Ry。

该零件主要由外圆、内圆、沉孔及内孔组成，具体表示为φ55外圆、φ52外圆、φ90外圆、6-φ11沉孔、3-φ5内孔、φ10内孔、φ32内圆、φ16内圆。粗糙度皆为Ra3.2。

表1.1尺寸精度

结构 Φ10mm的孔 Φ11mm的沉孔 C1.5mm倒角 Φ5mm内孔

尺寸 Φ10mm Φ11mm 1.5mm×45° Φ5mm

形状 孔 沉孔 倒角 内孔

位置 Φ90mm圆柱面 Φ90mm圆柱面 Φ32mm圆柱面内侧 Φ10mm圆柱面 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

制定输出连接法兰数控加工工艺 零件的数控加工工艺设计

2.1 选定毛坯

根据零件的加工前尺寸及考虑夹具方案的设计，选择的毛坯材料牌号为45钢，毛坯种类为锻件，毛坯外形尺寸为Φ95mm×45mm。如图1.3所示。

图1.3 法兰盘加工前三维图

2.2 选择定位基准

选择定位基准时，首先是从保证工件加工精度要求出发的，因此，选择定位基准时先选择粗基准，再选择精基准。2.2.1 粗基准的选择：

按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面和加工表面的位置要求，湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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应选择不加工表面为粗基准，故在加工Φ16mm内圆、Φ90外圆及Φ55外圆时，选择Φ95mm毛坯外圆作为粗基准。2.2.2 精基准的选择：

按照精基准的选择原则，为符合基准重合原则以及基准统一原则，故在加工Φ700外圆、Φ440外圆、Φ340外圆、Φ224内孔、12-Φ22孔及6-M12内孔时，选择Φ700外圆及Φ224内圆作为精基准。2.3 工艺路线的设计

（1）工艺路线的设计

为保证几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须判定合理的工艺路线。

由于生产纲领为成批生产，所以XH714立式加工中心配以专用的工、夹、量具，并考虑工序集中，以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。

针对零件图样确定零件的加工工序为： 工序一：（Φ700毛坯外圆定位）1)粗车外圆及端面。

2)精车外圆至尺寸要求，留总厚余量2mm。3)钻Φ140孔中心孔。4)粗钻扩Φ140孔。

5)精钻扩Φ140孔至尺寸要求。6)倒圆角R2。

工序二：（Φ224圆柱面定位）1)粗车外圆及端面。

2)精车外圆及端面至尺寸要求。湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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3)钻Φ224孔中心孔。4)粗钻铰锪Φ224孔。

5)精钻铰锪Φ224孔至尺寸要求。6)倒角C1.5。

工序三：（Φ22孔及工件下平面定位）1)钻12-Φ22孔。2)粗钻铰12-Φ22孔。

3)精钻铰12-Φ22孔至尺寸要求。工序四：（Φ22孔及工件上平面定位）1)钻6-M12螺纹孔。2)粗铰6-M12螺纹孔。

3)精铰6-M12螺纹孔至尺寸要求。4)所有面去锐边毛刺。2.4 确定切削用量和工时定额

切削用量包括背吃刀量、进给速度或进给量、主轴转速或切削速度（用于恒线速切削）。其具体步骤是：先选取背吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。（参考资料《数控加工工艺及设备》）

工时定额包括基本时间、辅助时间、地点工作服务时间、休息和自然需要时间以及准备终结时间。2.4.1 背吃刀量ap的确定

根据零件图样知工件表面粗糙度要求为全部3.2，故分为粗车、半精车、精车三步进行。湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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因此选择粗车的背吃刀量为3.5mm，半精车的背吃刀量取1.5mm，精车时背吃刀量取0.35mm。2.4.2 进给量f的确定

由文献[10]表2.4-73，选择粗车时：fz=0.20mm/z；精车时：fz=0.5mm/z

2.4.3 切削速度vc的确定

由文献[10]表3.1-74，选择粗车时：主轴转速n=900r/min；精车时：主轴转速n=1000r/min。

因此，相应的切削速度分别为： 粗铣时：vc精铣时：vcdn10001690010001000m/min45.2m/min m/min62.8m/min

dn10002010002.4.4 工时定额的确定

根据夹具的设计，下面计算工序四中Φ10mm孔的时间定额。（1）基本时间 由文献[8]得，钻孔的计算公式为： T基本式中：L1DcotKy(1~2)； 2LL1L2 nf L21~4，钻盲孔时，L2=0； L=17，L2=0，f=0.3，n=1000；

101181.57.5因此 L1cot22 所以 T基本177.500.082min

0.31000（2）辅助时间 文献[8]确定 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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开停车 0.015min 升降钻杆 0.015min 主轴运转 0.02min 清除铁屑 0.04min 卡尺测量 0.10min 装卸工件时间由文献[8]取1min

所以辅助时间

T辅助=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.10+1）min=1.19min（3）地点工作服务时间 由文献[8]确定

取3%，（0.0821.19）3%min0.03815min

则T服务(T基本T辅助)（4）休息和自然需要时间 由文献[8]确定

取3%，（0.0821.19）3%min0.03815min

则T休息(T基本T辅助)（5）准备终结时间 由文献[8]，部分时间确定

简单件 26min 深度定位 0.3min 升降钻杆 6min 由设计给定1000件，则

min

T准终/n(260.36)/1000min0.0323（6）单件时间

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T总T基本T辅助T休息T服务T准终0.038150.0323)min

(0.0821.190.038151.381min（7）单件计算时间)min1.4129min

T单件T总T准终/n(1.3810.0323

2.5 各工序的设备、刀具、量具的设计

(1)选择NC加工机床

根据2.3 工艺路线的设计的工序安排，由于零件的复杂性及加工部位多，故选择立式加工中心。加工内容有：车外圆、钻孔、铰孔及倒角等，所需刀具不超过20把。选用立式加工中心即可满足上述要求。

本设计选用FANUC 18i-MateMC系统XH714立式数控加工中心，如图1所示。

图1 XH714立式数控加工中心

(2)机床主要技术参数

工作台面积(长×宽)900×400 mm 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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工作台左右行程(X向)630 mm 工作台前后行程(Y向)400 mm 主轴上、下行程(Z向)500 mm 工作台最大承重 600 kg 主轴端面至工作台面距离 250—760 mm 主轴锥孔 MAS403 BT40 刀库容量 ≥12 把 刀具最大尺寸 φ100×250 mm 主轴最高转速 8000 rpm 进给速度 5-8000 mm/min 快速移动速度 20000 mm/min 主电机功率 7.5/11KW 定位精度 X:0.016 mm，Y、Z：0.014 mm全程 重复定位精度 X:0.010 mm，Y、Z:0.008mm全程 进给电机扭矩 FANUC 8 N.m 数控系统 FANUC 0i-MateMC 插补方式 直线插补、圆弧插补（3）机床性能

XH714为纵床身，横工作台，单立柱立式加工中心机床；可以实现X、Y、Z任意坐标移动以及三坐标联动控制；X、Y、Z三坐标轴伺服进给采用交流伺服电机，运动平稳；X、Y、Z三轴采用进口精密滚珠丝杠副，及进口滚珠丝杠专用轴承支承；主轴采用交流伺服调速电机，其额定功率 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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11KW；主轴最高转速为8000rpm。主轴轴承采用高速、高精度主轴轴承，油循环冷却；采用蝶形弹簧夹紧刀具，气压松刀；刀库为20把刀的斗笠式刀库，无机械手换刀。2.6 工艺文件的设计

根据2.3 工艺路线的设计的工序安排，编出机械加工工艺过程卡片及工序卡片。见附表1~3：机械加工工艺过程卡片；附表4~7：数控加工工序卡；附表11~16：数控加工进给路线图。2.7 数控加工刀具卡片的设计

根据2.3 工艺路线的设计的工序安排，编出机械加工刀具卡片。见附表8~10：机械加工刀具卡片。2.8 数控编程

根据2.3 工艺路线的设计的工序安排，编出数控加工程序。见附表17：数控加工程序。法兰盘钻Φ10孔夹具工序工艺装备的设计

3.1 夹具设计方案的设计

根据法兰盘的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定。二是要能协调法兰盘零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，重点考虑以下几点：

1、在成批生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。

2、夹具上个零件部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位。夹紧原件不能影响加工中的走刀。

根据课题要求，批量生产1000件法兰盘零件，故需要设计专用夹具 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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进行装夹。

3.1.1 夹具的定位方案的设计

工件定位方案的确定，首先应考虑满足加工要求。按基准重合原则，选用Φ18孔以及工件底平面作为定位基准，定位方案如图3-1所示。

平面机构自由度计算公式为：F3n2PLPH，其中：n 为活动构件，n=N-1，N为构件； PL — 低副；

PH — 高副；

所以：F3n2PLPH322300

即2个支承钉及定位心轴限制工件的x、y方向的转动度以及z方向的移动度，可换圆柱销及可换菱形销限制工件的x、y方向的的移动度以及z方向的转动度。

图3-1 法兰盘的定位方案 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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3.1.2 夹具的夹紧方案的确定

工件夹紧方案的确定，取工件的Φ55圆柱端面进行夹紧，采用六角厚螺母夹紧机构，如图3-2所示。采用六角厚螺母夹紧机构，在夹具设计过程中，以考虑工件的受力情况，故在Φ55圆柱端面与六角厚螺母之间增加平垫圈，平垫圈在此处起到缓冲、平衡受力及保护端面不受伤害的作用。采用六角厚螺母通过平垫圈将工件在侧面夹紧，其结构紧凑、操作方便。

图3-2 法兰盘的夹紧方案

3.1.3 夹具对刀装置方案的确定

因考虑零件的复杂性，故将夹具本次零件加工选择机床对刀点在工件 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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坐标系的Φ95外圆上，这有利于保证精度，减少误差。

采用试切的对刀方法：具体步骤为该零件选择Φ95外圆为编程零点，本次试切首先选择零件的右侧面为试切点，左右拨动主轴，手轮移动X轴，使刀具微碰零件，此时记下X的机械坐标输入到G54或G55的X中，本次试切再选择零件的外圆顶点为试切点，上下拨动主轴，手轮移动Y轴，使刀具微碰零件，此时记下Y的机械坐标输入到G54或G55的Y中，至此，X，Y轴对刀完成；Z轴的对刀，如以工件外圆顶点为0点，将铣刀擦到工件表面，记下此时Z轴的机械坐标，输入到G54或G55中。3.1.4 夹具与机床连接方案的设计

因考虑零件的加工复杂性，本套夹具选择孔系夹具，它的元件以孔定位，螺纹连接，元件定位精度高，夹具的组装简便，刚性好，又便于数控机床编制加工程序。

3.2 夹具的结构设计

在选择夹具体的毛坯的结构时，从结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为依据综合考虑。在《机床夹具设计手册》表1-9-1为各种夹具体毛坯结构的特点和应用场合。则选铸造结构，因为其可铸造出复杂的结构形状。抗压强度大，抗振性好。易于加工，但制造周期长，易产生内应力，故应进行时效处理。材料多采用HT15-30或HT20-40。在夹具体上还进行倒角，以便增加夹具的强度及刚度。

3.3 夹具的理论计算

3.3.1 定位误差的分析与计算 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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本套夹具是定位误差主要是一面两孔定位所产生的，因此只需计算两定位销的定位误差即可。

1）确定定位销中心距及尺寸公差 取LdLD0.12mm0.04mm1313

故两定位销中心距为71±0.02mm 2）确定圆柱销尺寸及公差

取Φ11H8=Φ1

10.0060.017mm 3）参考文献[8]中表4-3选取菱形销的b1及B值

取b1=4mm，B=d-2=（11-2）mm=9mm 4）确定菱形销的直径尺寸及公差

取补偿值：a=Ld+LD=（0.06+0.02)mm=0.08mm，则

X2min2ab120.084mm0.053mmD2min12

所以d2maxD2minX2min(110.053)mm10.947mm

菱形销与孔的配合取h6，其下偏差为-0.011mm，故菱形销直径为

0.053 Φ10.94700.011mm=Φ110.064mm 0.053 所以d2maxΦ110.064mm 5)计算定位误差

基准位移误差为：

YD1d1X1min[0.027(0.0060.017)(00.006)]mm0.044mm

转角误差为： arctanX1maxX2max(0.0270.017)(0.0270.064)0.135arctanarctan

2L271142 则314，双向转角误差为628。湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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3.3.2 夹紧力的分析与计算

本套夹具靠六角厚螺母实现夹紧。因此，夹紧力的计算则在于六角厚螺母所需的力。

六角厚螺母夹紧力P按3.2公式计算：

TQrtanf ……………………………………………（3.2）

Q — 夹紧力，；

 — 螺纹升角，M16选229；

 — 螺纹摩擦角，=10；

 — 支撑表面摩擦力矩的计算力臂，选择d0155； f — 螺母支撑面的摩擦因素，选择f=0.178；

1313通过计算，M16孔定位的螺钉所需夹紧力为：T=180N 因为六角厚螺母需在两端进行夹紧，故夹紧力为双倍。因此总共所需夹紧力为：T总=2T=180N×2=360N

3.4 夹具的使用操作说明

本夹具用于加工法兰盘的∅11孔（工件材料45钢）。工件以∅32和∅16孔、∅11孔分别在定位心轴

8、可换定位销7及可换定位销9上定位，通过在定位心轴8上旋动六角厚螺母4使平垫圈3接触工作，从而达到夹紧工件的效果。湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

制定输出连接法兰数控加工工艺 数控加工零件的三维仿真图

图4-1 钻6-M12螺纹孔 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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图4-4 铰12-Φ22孔 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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图4-6铣侧槽 湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

制定输出连接法兰数控加工工艺 结论

（1）通过对零件和夹具的三维造型，实战练习了UG三维造型软件的造型模块和AtuoCAD工程图模块，加深了AutoCAD二维软件的操作和理解。

（2）通过对夹具的理论计算，证明本套夹具具有可行性。（3）通过对零件的加工仿真，证明数控加工程序具有可行性。（4）通过对夹具的三维建模，证明夹具的设计具有可行性。（5）对使用Office办公软件时，还需要多加熟练。

（6）在进行UG三维建模时，了解了计算机辅助制图编程软件的功能及使用方法。

（7）在用Auto CAD、UGNX7.0等软件时，还需要多熟练快捷键的使用，从而提高效率。

（8）设计过程中应用到的材料力学、机械原理、机械设计、数控编程等方面的知识。通过设计，加深了对所学知识在脑海中的印象，并提高了在实际中应用所学知识的能力。

同时，也认识到数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，是制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国际民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。湖南科技大学潇湘学院专业模块课程设计

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参考文献

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制定输出连接法兰数控加工工艺

附录

附录1.机械加工工艺过程卡片 附录2.机械加工工艺过程卡片 附录3.机械加工工艺过程卡片 附录4.数控加工工序卡 附录5.数控加工工序卡 附录6.数控加工工序卡 附录7.数控加工工序卡 附录8.数控加工刀具卡片 附录9.数控加工刀具卡片 附录10.数控加工刀具卡片 附录11.数控加工进给路线图 附录12.数控加工进给路线图 附录13.数控加工进给路线图 附录14.数控加工进给路线图 附录15.数控加工进给路线图 附录16.数控加工进给路线图 附录17.数控加工程序 附录18.法兰盘二维图及三维图

附录19.法兰盘钻Φ10孔专用夹具装配图 附录20.专用夹具中夹具体二维图 附录21.专用夹具中可换圆柱销二维图 附录22.专用夹具中可换菱形销销二维图 附录23.专用夹具中定位心轴二维图

第三篇：千斤顶设计计算说明书

哈尔滨工业大学

机械设计作业设计计算说明书

题目：设计螺旋起重器（千斤顶）系别： 班号： 姓名：

日期：2014.10.12

哈尔滨工业大学 机械设计作业任务书

题 目：设计螺旋起重器

设计原始数据： 起重量：FQ=30KN 最大起重高度：H=180mm

目 录

1.选择螺杆、螺母的材料·······································3 2.耐磨性计算··················································3 3.螺杆强度校核················································4 4.螺母螺纹牙的强度校核······································4 5.自锁条件校核················································5 6.螺杆的稳定性校核···········································5 7.螺母外径及凸缘设计·········································6 8.手柄设计····················································6 9.底座设计····················································7 10.其他零件设计··············································8 11.绘制螺旋起重器（千斤顶）装配图·························8 12.参考文献···················································8

1.选择螺杆、螺母的材料

考虑到螺杆承受重载，需要有足够的强度，因此选用45钢，需要调质处理。由参考文献[3]表10.2查得45钢的抗拉强度σb=600MPa，屈服强度

σs=355MPa。

螺母是在重载低速的工况下使用的，并且要求与螺杆材料配合时的摩擦系数小、耐磨，因此，螺母的材料选择铸造铝青铜ZCuAl10Fe3。

2.耐磨性计算

螺杆选用45钢，螺母选用铸造铝青铜ZCuAl10Fe3，由参考文献[1]表5.8查得，钢对青铜的许用压强[p]=18~25MPa，由表5.8注释查得，人力驱动时，[p]值可提高约20%，即[p]=21.6~30MPa,取[p]=25MPa。由参考文献[1]表5.8查得，对于整体式螺母，系数ψ=1.2~2.5，取ψ=2.5。

按照耐磨性条件设计螺杆螺纹中径d2，选用梯形螺纹，则螺纹的耐磨性条件为

ps=

FQpd2hH≤[p]

H以消去H，得 d2计算螺纹中径d2时，引入系数ψ=

FQp

d2≥0.8h[p]FQ

对于梯形螺纹，h=0.5p，则

d2≥0.8[p]=0.830000=19.6mm 225以上三式中，FQ—螺旋的轴向载荷，N；

p —螺距，mm；

d2—螺纹中径，mm；

h —螺纹工作高度，mm；

H—螺母旋合高度，mm；

ps—螺纹工作面上的压强，MPa；

[p]—许用压强，MPa。

根据螺纹中径d2的取值范围，由文献[3]表11.5查得，取螺杆的公称直径d=32mm，螺距p=6mm，中径d2=29mm，小径d1=25mm，内螺纹大径D4=33mm。

说明：此处如果选择螺杆的公称直径d=24mm，螺距p=3mm，中径d2=22.5mm，小径d1=20.5mm，内螺纹大径D4=24.5mm，螺杆的强度校核不满足要求。

3.螺杆强度校核

螺杆的断面承受轴向载荷FQ和螺纹副摩擦转矩T1。根据第四强度理论，螺杆危险截面的强度理论为

4FQ16T1≤ [σ]

σ=

d23d311式中：FQ—轴向载荷，N；

d1—螺纹小径，mm；

T1—螺纹副摩擦力矩，N·mm，T1=FQtan(ψ+ρ’）

d2； 22

2[σ]—螺杆材料强度的许用应力，MPa，[σ]=

s。3~5查参考文献[1]表5.10，钢对青铜的当量摩擦系数f ‘=0.08~0.10,取 f ‘=0.09，则螺纹副当量摩擦角ρ’=arctan f ‘=arctan0.09=5.1427°。

ψ为螺纹升角，ψ=arctan

16np=arctan=3.7679°。

29d2把已知的数据带入T1的计算公式中，则得

T1=30000tan(3.7679°+5.1427°)=68201N·mm

2代入强度计算公式，则

43000016682013

σ==72.2MPa 23252522由参考文献[1]表5.9可以查得螺杆材料的许用应力[σ]=

s，3~5σs=355MPa，[σ]=71~118MPa,取[σ]=95MPa。

显然，σ≤[σ]，螺杆满足强度条件。4.螺母螺纹牙的强度校核 由系数ψ=

H可求得螺母的旋合高度H=ψ×d2=2×29=58mm。d2螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为

τ=

FQZD4b≤[τ]

式中：FQ—轴向载荷，N；

D4—螺母螺纹大径，mm；

Z—螺纹旋合圈数，Z=

H58==9.7，取Z=10； p64

b—螺纹牙根部厚度，对于梯形螺纹，b=0.65p=0.65×6=3.9mm。代入数值计算得

30000

τ==7.4MPa

10333.9查参考文献[1]表5.9得螺母材料的许用剪切应力[τ]=30~40MPa，显然，τ≤[τ]。

螺纹牙根部的弯曲强度条件为

σb=

3FQlZD4b2≤[σb]

式中：l—弯曲力臂，l=

D4d23329==2mm；

FQ—轴向载荷，N；

D4—螺母螺纹大径，mm；

Z—螺纹旋合圈数，Z=

H58==9.7，取Z=10； p6

b—螺纹牙根部厚度，对于梯形螺纹，b=0.65p=0.65×6=3.9mm。代入数值计算得

3300002

σb==11.4MPa

10333.92查参考文献[1]表5.9得螺母材料的许用弯曲应力[σb]=40~60MPa。显然，σb≤[σb]，由上述计算分析可知，螺母螺纹牙满足强度条件。5.自锁条件校核 由ψ=3.7679°，ρ’=5.1427°，得

ψ≤ρ’ 因此，满足自锁性条件。6.螺杆的稳定性校核 受压螺杆的稳定性条件为

Fc≥2.5~4 FQ式中：Fc—螺杆稳定的临界载荷，N；

FQ—螺杆所受轴向载荷，N。

螺杆的柔度值为

λ=

4l d1式中：l—螺杆的最大工作长度，mm。当螺杆升到最高位置时，取其顶端承受载荷的截面到螺母高度中点的距离作为最大工作高度，则

l=180+

H螺母2+h手柄座+l退刀槽

查参考文献[3]表11.25得，l退刀槽=7.5mm。手柄直径d手柄=24mm(将在手柄设计中给出这一尺寸的计算），由结构尺寸经验公式得

h手柄座=（1.8~2）d手柄=43.2~48mm 取h手柄座=44mm。

代入数值计算得

l=180+29+44+7.5=260.5mm

μ—长度系数，对于千斤顶，可看作一端固定，一端自由，故取μ=2。代入以上数值计算得

λ=

42260.5=83.36

25对于45钢调质（淬火+高温回火），当λ<85时，有

d1490490252 Fc===100648.8 N 410.0002210.000283.36242于是有

Fc100648.8= =3.35≥2.5

30000FQ因此，螺杆满足稳定性条件。

7.螺母外径及凸缘设计

螺母外径由结构尺寸经验公式得

D2 ≈1.5d=1.5×32=48mm 螺母凸缘外径由结构尺寸经验公式得

D3 ≈1.4D2=1.4×48=67mm 螺母凸缘厚度由结构尺寸经验公式得

b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3)×58=11.6~17.4mm 取b=14mm。

8.手柄设计

加在手柄上的力需要克服螺纹副之间相对转动的阻力矩和托杯支撑面之间的摩擦力矩。

设F为加在手柄上的力，取F=200N，L为手柄长度，则

FL=T1+T2

式中：T1—螺纹副之间相对转动的阻力矩，N·mm；

T2—托杯支撑面之间的阻力矩，N·mm。由前述计算可得

T1=68201N·mm

331D2~4D12

T2=fFQ3D2~42D221

式中：D—手柄座直径，mm，由结构尺寸经验公式得

D=(1.6~1.8)d=(1.6~1.8)×32=51.2~57.6mm 取D=52mm；

D1—螺柱与托杯连接处直径，mm，由结构尺寸经验公式得

D1=(0.6~0.8)d=(0.6~0.8)×32=19.2~25.6mm 取D1=22mm。

托杯选用铸铁，手柄选用Q215，摩擦因数f=0.12，则

524222=67200N·mm T2=0.123000035242222233于是有

L=T1T26820167200=≈677mm

200F取L=200mm，加套筒长500mm。

手柄直径

d手柄≥3FL

0.1b查教材可知[σb]=

s1.5~2，查参考文献[3]可知，σs=205MPa,则

[σb]=102.5~136.7MPa，取[σb]=110MPa。

代入数值计算得

d手柄≥3200677=23.1mm

0.1110取手柄直径d手柄=24mm。

9.底座设计

螺杆下落到最低点，再留10~30mm空间，底座铸造拔模斜度1:10，厚度选择8mm。

D5由结构设计确定，则D5=128mm。由结构尺寸经验公式得

D4=1.4D5=1.4×128=179mm 结构确定后，校核底面的挤压应力

σp=

FQD424D52=

3000017947

21282=2.4MPa

底面材料选用HT100，查参考文献[3]表10.3得，当铸件壁厚δ=2.5~10

时，σb≥130MPa，[σp]=(0.4~0.5)σb=(0.4~0.5)×130=52~65MPa。

显然，σp≤[σp]，满足设计要求。

10.其他零件设计

⑴ 螺杆顶部和底部的挡圈及螺钉尺寸设计

螺杆底部必须有一个挡圈，并用螺钉加以固定，以防止螺杆全部从螺母中旋出。托杯在相应的位置也要设置挡圈，以防止托杯与螺杆脱离。

挡圈的直径略大于螺杆外径，所以，顶部挡圈直径取为26mm，底部挡圈直径取为36mm。

根据结构尺寸经验公式得螺钉大径为

d3=(0.25~0.3)D1=(0.25~0.4)×22=5.5~8.8mm 取其直径为M8，根据GB/T 5783—2000确定其他尺寸。

⑵ 紧定螺钉尺寸设计

对于螺母与底座分开的结构，为了防止螺母随螺母转动，必须用紧定螺钉加以固定，紧定螺钉的直径取为M6，根据GB/T71—1985确定其他尺寸。

⑶ 托杯尺寸设计

托杯直径根据结构尺寸设计经验公式得

DT=(2.0~2.5)d=(2.0~2.5)×32=64~80mm 取DT=70mm。

托杯高度根据结构尺寸设计经验公式得 h=(0.8~1)D=(0.8~1)×52=41.6~52mm 取h=42mm。

托杯顶部开槽的槽深和槽宽根据经验公式得

a=6~8mm

t=6~8mm 取a=8mm，t=8mm。

⑷ 倒角、铸造圆角及拔模斜度设计 所有加工表面需要倒角。拔模斜度取为1:10。铸造圆角R=2mm。

11.绘制螺旋起重器（千斤顶）装配图 见附A2图纸。

参考文献

[1] 王黎钦，陈铁鸣.机械设计.4版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008.[2] 张锋，宋宝玉.机械设计大作业指导书.北京：高等教育出版社，2009.[3] 王连明，宋宝玉.机械设计课程设计.4版.哈尔滨：哈尔滨工业大学

出版社，2010.

第四篇：3周设计说明书内容

目录

（不要前言、引言、序言）

任务书……………………………………………..…..第1章.零件分析……………………………………..………..1.1零件的作用………………………….………………..….1.2零件的工艺分析…………………………………………

1.3零件的技术条件分析

第2章.选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图……..……..2.1选择毛坯………………………………………..…..2.2确定零件的加工余量……………

2.3设计毛坯图…………………………………..……..第3章.机械加工工艺过程………………….…...3.1基准的选择……………………………………………....3.2表面加工方法的选择…………………………………....3.3拟定机械加工工艺路线（两个以上的方案）…....3.4加工方案的比较与优化

第4章.工序设计……………………...4.1选择加工设备……………………………...4.2选择刀具、量具及夹具……………………………………...4.3确定切削用量……………

4.4确定工序尺寸……………

4.5确定时间定额……………

第5章夹具设计………………………………………………

5.1本工序的加工要求与应限制的自由度

5.2确定定位方案及定位误差的分析与计算………………….5.3夹紧方案的确定及夹紧装置的选择与设计……………………………

5.4确定夹具的对刀（或导向）装置……………

5.5夹具上其它装置的设计……………………………………………

5.6夹具体的设计……………………………………………

5.7夹具技术条件的制定……………………………………………

5.8夹具的操作说明……………

参考文献………………………………………………

心得体会……………

附录：

1、机械加工工艺过程卡一套

2、机械加工工序卡一张

3、夹具总装图一张

4、夹具体工作图一张

第五篇：专利说明书应包括的内容

说明书应当包括下列内容：

（一）技术领域：写明要求保护的技术方案所属的技术领域；

（二）背景技术：写明对发明或者实用新型的理解、检索、审查有用的背景技术；有可能的，并引证反映这些背景技术的文件；

（三）发明内容：写明发明或者实用新型所要解决的技术问题以及解决其技术问题采用的技术方案，并对照现有技术写明发明或者实用新型的有益效果；

（四）附图说明：说明书有附图的，对各幅附图作简略说明；

（五）具体实施方式：详细写明申请人认为实现发明或者实用新型的优选方式；必要时，举例说明；有附图的，对照附图。

发明或者实用新型专利申请人应当按照前款规定的方式和顺序撰写说明书，并在说明书每一部分前面写明标题，除非其发明或者实用新型的性质用其他方式或者顺序撰写能节约说明书的篇幅并使他人能够准确理解其发明或者实用新型。

发明或者实用新型说明书应当用词规范、语句清楚，并不得使用“如权利要求……所述的……”一类的引用语，也不得使用商业性宣传用语。

发明专利申请包含一个或者多个核苷酸或者氨基酸序列的，说明书应当包括符合国务院专利行政部门规定的序列表。申请人应当将该序列表作为说明书的一个单独部分提交，并按照国务院专利行政部门的规定提交该序列表的计算机可读形式的副本。