5T單梁橋式起重機(jī)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)含SW三維及6張CAD圖
5T單梁橋式起重機(jī)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)含SW三維及6張CAD圖,橋式起重機(jī),卷揚(yáng),機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì),sw,三維,cad
5T單梁橋式起重機(jī)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
5T單梁橋式起重機(jī)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘 要
卷揚(yáng)機(jī)又稱絞車。是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分，配合井架、桅桿、 滑輪組等輔助設(shè)備，用來提升物料、安裝設(shè)備等作業(yè)，由人力或機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝置。垂直提升、水平或傾斜曳引重物的簡單起重機(jī)械。分手動(dòng)和電動(dòng)兩種。現(xiàn)在以電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)為主。本次設(shè)計(jì)的5噸電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)是由電動(dòng)機(jī)、連軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒、導(dǎo)向滑輪、起升滑輪組、吊鉤等組成。 本次設(shè)計(jì)的步驟是從鋼絲繩開始入手，然后依次對(duì)卷揚(yáng)機(jī)的卷筒、卷筒心軸、電動(dòng)機(jī)、減速器齒輪、減速器軸、制動(dòng)器、聯(lián)軸器以及卷筒機(jī)的導(dǎo)向滑輪設(shè)計(jì)與選取。其中卷筒、卷筒軸、卷筒轂、減速器的設(shè)計(jì)最為主要，本設(shè)計(jì)重點(diǎn)做了介紹，其余部分有得只是略作分析。 本次設(shè)計(jì)的卷筒機(jī)由于它結(jié)構(gòu)簡單、搬運(yùn)安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、對(duì)作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以應(yīng)用于冶金起重、建筑、水利作業(yè)等方面，但是此次設(shè)計(jì)的卷筒機(jī)主要運(yùn)用于用于5噸橋式吊車起升機(jī)構(gòu)。提升重物是卷揚(yáng)機(jī)的一種主要功能，各類卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。
關(guān)鍵詞：卷揚(yáng)機(jī)；卷筒；卷筒軸；減速器
Abstract
Also known the hoist another name is winch. Vertical lifting transport machinery is an important component of the tie in with the derrick, mast, pulley blocks, and auxiliary equipment, used to enhance the materials, installation of equipment operations, from human or mechanical power-driven drum, winding traction rope to complete the installation work. Vertical, horizontal or inclined simple tractor Lifting heavy objects. Two types of the hoist are manual and electric two kinds. and Now to the main electric winch. The design of the 5-ton electric hoist motor contions electromotor 、coupling、arrester、retarder、drum、boom sheave 、a system of pulleys set、hook, etc.. This design of hoist is start from the wire rope, and next then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, brakes, couplings and pulley drum machine-oriented design and selection. On drum, drum shaft, drum hub, most major reducer design, the design are focus introduced, and the rest is just a little something for analysis. The design of the drum machine because of its simple structure, handling the installation of a flexible, convenient operation, simple maintenance, and operating environment features such as adaptability, can be applied to lifting metallurgical, construction, operations and other water conservancy, but the design mainly applied to the drum machine for 5-ton overhead crane hoisting mechanism. Heavy winch upgrade is one of the main functions of the design of various types of winches are based on based on this request.
KEY WORDS: hoist；drum; drum shaft; retarder
目錄
摘 要 I
Abstract II
緒 論 1
1. 卷揚(yáng)機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù) 3
2. 卷揚(yáng)機(jī)的分類與特點(diǎn) 4
2.1 根據(jù)卷筒的個(gè)數(shù)分類： 4
2.2 根據(jù)卷揚(yáng)機(jī)使用的動(dòng)力源不同分類 4
2.3 卷揚(yáng)機(jī)的工作過程 4
2.4 起升機(jī)構(gòu)的構(gòu)成 4
3.卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)各部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 6
3.1鋼絲繩的計(jì)算校核與選用 6
3.1.1 鋼絲繩的分類： 6
3.1.2鋼絲繩的選用與計(jì)算： 6
3.2 卷筒的尺寸計(jì)算與確定 7
3.2.1卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算與強(qiáng)度校核 7
3.2.2卷筒厚度計(jì)算: 7
3.2.3卷筒的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)校核檢驗(yàn)： 8
3.3卷筒軸的設(shè)計(jì)與校核 8
3.3.1軸上的作用力計(jì)算 8
3.3.2計(jì)算該軸的工作應(yīng)力 9
3.2.4卷通軸的靜強(qiáng)度計(jì)算 10
3.4電機(jī)及減速器的設(shè)計(jì)與選擇 11
3.5減速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 12
3.5.1傳動(dòng)比的確定與傳動(dòng)效率的計(jì)算 12
3.5.2各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 13
3.5.3各軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 13
3.5.4齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 13
3.5.5齒面接觸應(yīng)力計(jì)算 14
3.5.6齒輪設(shè)計(jì)： 14
3.5.7軸的設(shè)計(jì)計(jì)算： 17
3.5.8減速器箱體的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19
3.6聯(lián)軸器與制動(dòng)器的選擇 20
3.7制動(dòng)器的選擇 20
4.小車行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23
4.1軌道 23
4.2車輪材料 23
4.3車輪直徑的計(jì)算 23
5.結(jié)論 25
參考文獻(xiàn) 26
致謝 52
IV
緒 論
本次設(shè)計(jì)的題目是5T單梁橋式起重機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、制造業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等的發(fā)展，卷揚(yáng)機(jī)的應(yīng)用越來越多。目前，國內(nèi)的卷揚(yáng)機(jī)發(fā)生故障較多、監(jiān)管工作不足。橋式起重機(jī)做作為物料搬運(yùn)的起重機(jī)械在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。因此，設(shè)計(jì)一款可靠性高，制造成本低，運(yùn)行精度高的橋式起重機(jī)是大勢(shì)所趨。
當(dāng)下社會(huì)，各行各業(yè)越來越多的應(yīng)用機(jī)械生產(chǎn)來替代原有的人工制造，節(jié)約了制造成本的同時(shí)，也大大的提高的產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，為社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。這其中應(yīng)用十分廣泛的起重機(jī)械起到了巨大的促進(jìn)作用。我國的起重機(jī)械相關(guān)的技術(shù)有著悠久的歷史，如長、故宮的修筑、歷朝歷代的古都上十分巨大的鑄種和數(shù)十噸甚至上百噸的巨大雕像等的運(yùn)輸與吊裝，都凝聚著我國古代勞動(dòng)人民的智慧。
卷揚(yáng)機(jī)還有一個(gè)別名叫做絞車，是應(yīng)用在一些需要水平移動(dòng)或者垂直升降機(jī)構(gòu)的重要裝置，起重機(jī)械都會(huì)安裝有特定的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)用于作業(yè)，還有一些越野車以及廠礦企業(yè)會(huì)安裝有卷揚(yáng)機(jī)。由于卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、方便維護(hù)、使用成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在起重、采礦、冶金、加工制造業(yè)和建筑業(yè)之中。
卷揚(yáng)機(jī)的主要作用是用于提升重物，當(dāng)下汽車吊和塔吊發(fā)展十分迅速，逐漸進(jìn)入了起重機(jī)市場(chǎng)，但是塔吊成本高，安裝復(fù)雜，一般在建筑行業(yè)應(yīng)用的比較廣泛，可以更好的提高建筑施工的效率。而汽車吊的機(jī)動(dòng)性很好使用靈活而廣受歡迎，單是汽車吊對(duì)于作業(yè)環(huán)境要求較高且起升重量受到車體結(jié)構(gòu)與設(shè)備的限制，無法充分發(fā)揮其效能。而卷揚(yáng)機(jī)的制作方便簡單，能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境，且起升重量范圍十分廣泛，從而受到歡迎，在一些港口、大型的裝配車間和廠礦企業(yè)都可以看到他們的身影，應(yīng)用十分廣泛。
我國卷揚(yáng)機(jī)的狀況
在古時(shí)候，我們的祖先就將手動(dòng)的絞車放在井上，利用人力來旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒來提升水桶打水，這就是我們當(dāng)下的卷揚(yáng)機(jī)的鼻祖，充分體現(xiàn)了古代勞動(dòng)人民的的智慧。在沒有解放之前，我國只有一些有實(shí)力的大型企業(yè)才有卷揚(yáng)機(jī)的應(yīng)用，應(yīng)用很少，那時(shí)候我國的工業(yè)制造能力差，國內(nèi)還沒有能夠生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家，應(yīng)用的全部卷揚(yáng)機(jī)都是在國外購買。
年代，國家大量基建工程陸續(xù)上馬，制造業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)于起重機(jī)的需求日益旺盛。因此我國的一些卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家（阜新礦山機(jī)械廠、天津卷揚(yáng)機(jī)廠、山西機(jī)器廣、寶雞起重運(yùn)輸機(jī)廠）組建了一個(gè)卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)組織。新組織參照已有卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)品進(jìn)行模仿與創(chuàng)新，制造出一些小噸位的電控卷揚(yáng)機(jī)，但這些小型卷揚(yáng)機(jī)無法滿足當(dāng)時(shí)的使用需求，所以那些大噸位的起重機(jī)和卷揚(yáng)機(jī)仍然需要進(jìn)口。
等到了70年代，經(jīng)過多年的實(shí)踐摸索以及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，我國卷揚(yáng)機(jī)的技術(shù)大步提升，產(chǎn)品種類也從以前的單一品種發(fā)展到能適應(yīng)哥哥行業(yè)的多種類型卷揚(yáng)機(jī)。為適應(yīng)當(dāng)時(shí)生產(chǎn)發(fā)展的需要，我們的工業(yè)部發(fā)布了JB926—74《卷揚(yáng)機(jī)型式與基本參數(shù)》和JBl803—76《卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)條件》兩個(gè)部標(biāo)準(zhǔn)，是我國的卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)進(jìn)入了標(biāo)準(zhǔn)化的階段，各個(gè)廠家可以參照國家頒布的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分工生產(chǎn)，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了卷揚(yáng)機(jī)零件的互換性與通用性。
如今，我國的卷揚(yáng)機(jī)與起重機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好，知名的企業(yè)有徐工機(jī)械、廈工機(jī)械、柳工機(jī)械等等一些國際知名的企業(yè)，他們制造的產(chǎn)品不僅受到國內(nèi)企業(yè)軍隊(duì)和一些用戶的歡迎，并且每年都會(huì)大量出口到其他國家，增強(qiáng)我國知名度并為國家創(chuàng)立了大量外匯收入。
國外卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
在西方技術(shù)先進(jìn)的一些國家中，工業(yè)發(fā)展起步較早，工業(yè)產(chǎn)品水平先進(jìn)，機(jī)械化進(jìn)程不斷提高，起重設(shè)備也在不斷更新，卷揚(yáng)機(jī)的品種繁多，應(yīng)用十分廣泛。
美國
哲恩有限公司是美國較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品有各種手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、起重機(jī)等相關(guān)設(shè)備。手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：直齒傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、蝸桿傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)；電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：蝸桿傳動(dòng)系列、直齒齒輪傳動(dòng)系列、直接驅(qū)動(dòng)系列、鏈傳動(dòng)系列。
日本
日本從明治30年開始制造卷揚(yáng)機(jī)。據(jù)日本的相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)計(jì)，1970~1975年間日本卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)的產(chǎn)量增加62.5％。在1977年卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就達(dá)到12萬臺(tái)，創(chuàng)造產(chǎn)值產(chǎn)值約100億日元。現(xiàn)在日本主要生產(chǎn)廠家有北川鐵工所、遠(yuǎn)藤鋼機(jī)、南星、越野總業(yè)、藝浦、松崗產(chǎn)業(yè)等80多個(gè)廠家。
其他國家，如俄羅斯、英國、挪威、瑞典、加拿大、德國等也都生產(chǎn)著不同用途的各種型號(hào)的卷揚(yáng)機(jī)。而俄羅斯在我國建國初期給予我國大量的卷揚(yáng)機(jī)成套圖紙，為我國的卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)發(fā)展做出了巨大的促進(jìn)作用。
1. 卷揚(yáng)機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)：
本次設(shè)計(jì)用到的基本參數(shù)：
額定起升重量：5噸。
起升高度：14米。
起升速度：12.5米/分。
卷揚(yáng)機(jī)用途：應(yīng)用在5噸單梁橋式起重機(jī)。
工作條件：頻繁啟動(dòng) 粉塵量比較大大的工作環(huán)境。
單梁橋式起重機(jī)的主要構(gòu)成部分有：電動(dòng)機(jī)、電磁式制動(dòng)器、齒式聯(lián)軸器、起重機(jī)用減速器、卷筒、滑輪組與鋼絲繩等組件構(gòu)成。機(jī)構(gòu)簡圖如圖1-1
圖1-1
2. 卷揚(yáng)機(jī)的分類與特點(diǎn)
2.1 根據(jù)卷筒的個(gè)數(shù)分類：
卷揚(yáng)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)分布與該卷揚(yáng)機(jī)應(yīng)用的卷筒數(shù)目有關(guān)。卷揚(yáng)機(jī)根據(jù)卷筒數(shù)目可分為單筒卷揚(yáng)機(jī)、雙筒卷揚(yáng)機(jī)和多筒卷揚(yáng)機(jī)三類。現(xiàn)在市面上以及實(shí)際應(yīng)用工作中的大多數(shù)卷揚(yáng)機(jī)都是用單卷筒或者雙卷筒，單筒卷揚(yáng)機(jī)應(yīng)用在一些起重重量小的環(huán)境，這種單卷筒卷揚(yáng)機(jī)制作成本低，在發(fā)生故障時(shí)維修費(fèi)用和工序簡單，現(xiàn)在被廣泛的應(yīng)用，也有一些特殊的卷揚(yáng)機(jī)會(huì)增加一個(gè)輔助卷筒來提高工作效率，例如那些大型吊車，它們會(huì)采用輔助卷筒，在前起升重量小時(shí)，會(huì)用那個(gè)小卷筒來進(jìn)行工作，節(jié)省燃料。當(dāng)起升重量大時(shí)，便會(huì)使用主卷筒來進(jìn)行工作。
2.2 根據(jù)卷揚(yáng)機(jī)使用的動(dòng)力源不同分類
1.手動(dòng)型：應(yīng)用于一些小重量起重場(chǎng)合，便于移動(dòng)和安裝，使用方便
2.電動(dòng)型：利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)重物進(jìn)行起降作業(yè)，這種類型的起重機(jī)應(yīng)用非常廣泛，多數(shù)工廠在廠房內(nèi)安裝這種卷揚(yáng)機(jī)，能極大提高生產(chǎn)效率。
3.內(nèi)熱機(jī)類型：這種卷揚(yáng)機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性與適應(yīng)性好，可以在一些比較偏遠(yuǎn)的和沒有電源地方工作，起重重量大，可以裝載在汽車上成為隨車吊。
4.液壓動(dòng)力型：能夠與一些帶有液壓裝置的設(shè)備進(jìn)行配合使用，該類型卷揚(yáng)機(jī)運(yùn)行時(shí)起升與下降柔和，對(duì)整體機(jī)構(gòu)的損害最小，提高設(shè)備的使用壽命。
2.3 卷揚(yáng)機(jī)的工作過程
制動(dòng)器在不工作時(shí)通過彈簧使制動(dòng)片時(shí)刻貼緊制動(dòng)輪，整個(gè)機(jī)構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)觸動(dòng)啟動(dòng)開關(guān)時(shí)，電磁鐵工作使制動(dòng)片與制動(dòng)輪分離，同時(shí)電動(dòng)機(jī)工作帶動(dòng)減速器齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，減速器將動(dòng)力傳到卷筒軸，卷通軸通過卷繞或者下放鋼絲繩來提升或者下降重物。當(dāng)開關(guān)斷開后，制動(dòng)器工作，整個(gè)機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行，重物在空中停止。
2.4 起升機(jī)構(gòu)的構(gòu)成
起升機(jī)構(gòu)是通過齒輪減速器聯(lián)軸器傳動(dòng)使重物作升降運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，它是起重機(jī)最主要且最基本的機(jī)構(gòu)。 我們?cè)O(shè)計(jì)的電動(dòng)5噸卷揚(yáng)機(jī)是由電動(dòng)機(jī)、連軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒、起升滑輪組、釣鉤等組成（如圖2-1）。
3.卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)各部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1鋼絲繩的計(jì)算校核與選用
3.1.1 鋼絲繩的分類：
3.1.2鋼絲繩的選用與計(jì)算：
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知：我們選取鋼絲繩類型為先接觸型（減少彎曲應(yīng)力，結(jié)構(gòu)緊密，消除了點(diǎn)接觸的二次彎曲應(yīng)力，使用壽命長）
由于本卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)長期頻繁使用，我們定機(jī)構(gòu)利用等級(jí)為T5（6300h）.
（1）.鋼絲繩的計(jì)算
根據(jù)公式 根據(jù)機(jī)構(gòu)利用等級(jí)為T5，C查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) c=0.10000，S為最大靜拉力，本機(jī)構(gòu)采用雙動(dòng)滑輪，則鋼絲繩最大靜拉力為1.25噸，取最大靜拉力為1.3噸 s=1300㎏×10ɡ/N=13000N則d≈11mm
根據(jù)芯材料可以選用纖維芯鋼絲繩（6×19s+a）也可以選用鋼芯鋼絲繩(6×19s+FC）
鋼絲繩最小破斷拉力總和=58.6×1000×1.214+71.14KN 能夠達(dá)到使用要求
鋼絲繩代號(hào)：11-NAT-FC-1470-2S
3.2 卷筒的尺寸計(jì)算與確定
卷筒經(jīng)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，我們選用齒式接盤連接形式卷筒，如圖3-1
圖3-1 選用齒輪接盤連接型式
3.2.1卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算與強(qiáng)度校核
卷筒的名義直徑： （3.1）
查手冊(cè)得： 則 取
繩槽半徑： （3.2）
繩槽深度： （3.3）
繩槽節(jié)距： （3.4）
卷筒長度：繞線采用多層，則多層卷筒長度 （3.5）
每層繞線圈數(shù)z取30，由起升高度為14m經(jīng)計(jì)算得卷繞層數(shù)層
繞線部分長度：mm （3.6）
端部長度： （3.7）
端部長度根據(jù)實(shí)際需要而定
則卷筒長度mm
3.2.2卷筒厚度計(jì)算:
卷筒材料分類：鋼和鑄鐵卷筒
查找手冊(cè)可知使用鑄鐵卷筒能夠有效的延長鋼絲繩的使用壽命，則 取 （3.8）
3.2.3卷筒的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)校核檢驗(yàn)：
本卷揚(yáng)機(jī)的起重噸位屬于小噸位范疇，材料采用HT200的鑄鐵，卷筒在受最大拉力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生最大的壓應(yīng)力和彎矩產(chǎn)生的扭曲應(yīng)力。
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知:當(dāng)時(shí)，只需計(jì)算表面最大壓應(yīng)力即可。
（3.9）
與卷筒的層數(shù)有關(guān)的系數(shù)
鋼絲繩最大拉力，N
卷筒繩槽節(jié)距，mm
卷筒壁厚，mm
許用應(yīng)力
鑄鐵：. 抗壓強(qiáng)度 （3.10）
查手冊(cè)知
則
所以卷筒的抗壓強(qiáng)度滿足使用的要求
3.3卷筒軸的設(shè)計(jì)與校核
鋼絲繩的拉力，卷筒直徑，鋼絲繩直徑，卷筒外齒的分度圓直徑。我們選用應(yīng)用最廣泛的45鋼來做為軸的材料，采用調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞極限。
整個(gè)軸是卷筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)的，這種軸我們稱之為心軸，在計(jì)算受力時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)鋼絲繩在極限位置時(shí)的受力來進(jìn)行計(jì)算，由圖可知，鋼絲繩處于最右端時(shí)整個(gè)軸的受力是最大的，我們應(yīng)按照它的最大應(yīng)力來進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，查閱起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)此卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用等級(jí)以及起重重量初步得出了心軸的各段長度以及相應(yīng)的直徑如圖所示。
3.3.1軸上的作用力計(jì)算
卷筒齒輪的圓周力： （3.11）
卷筒齒輪的徑向力： （3.12）
與軸垂直的支撐反力以及彎矩如圖3-5
水平面的支撐反力： （3.13）
垂直面的支撐反力 （3.13）
合成反支撐力: （3.14）
水平面的彎矩： （3.15）
垂直面的彎矩： （3.16）
合成彎矩： （3.17）
3.3.2計(jì)算該軸的工作應(yīng)力
卷通軸是是心軸，所以只存在彎矩，沒有轉(zhuǎn)矩，如圖3-5因此我們應(yīng)找到彎矩最大的點(diǎn)來進(jìn)行計(jì)算。
（3.18）
則
經(jīng)過圓整后取，中間段
3.3.3卷筒軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算
應(yīng)當(dāng)用鋼絲繩的當(dāng)量拉力來進(jìn)行卷筒軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算，
（3.19）
為鋼絲繩的當(dāng)量拉力
為當(dāng)量拉力系數(shù)
經(jīng)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，我們?nèi)‘?dāng)量拉力系數(shù)為1
查閱相關(guān)資料可知，對(duì)于心軸的的應(yīng)力，可以按照脈動(dòng)應(yīng)力循環(huán)規(guī)律進(jìn)行變化。
則 （3.20）
則平均應(yīng)力和應(yīng)力幅為：
由于本軸的結(jié)構(gòu)簡單，在布局上屬于對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在尺寸有變化的地方會(huì)有應(yīng)力的存在并且此處的彎矩應(yīng)為最大的，所以在尺寸有變化的地方會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)截面，我們應(yīng)用此處來進(jìn)行軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算。
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知有效應(yīng)力集中系數(shù),表面狀態(tài)系數(shù)，絕對(duì)尺寸系數(shù)，等效系數(shù)。
計(jì)算所得的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)： （3.21）
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知，一般機(jī)械的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù),因此軸的的疲勞強(qiáng)度滿足使用要求，符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以應(yīng)用。
3.2.4卷通軸的靜強(qiáng)度計(jì)算
計(jì)算卷通軸的靜強(qiáng)度要利用靜強(qiáng)度拉力來進(jìn)行計(jì)算
（3.22）
為靜強(qiáng)度時(shí)計(jì)算的最大拉力
為動(dòng)載荷系數(shù)，經(jīng)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知取1.35
根據(jù)靜強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)
（3.23）
當(dāng)時(shí),該軸的強(qiáng)度滿足使用要求，符合設(shè)計(jì)規(guī)定。
3.4電機(jī)及減速器的設(shè)計(jì)與選擇
根據(jù)卷筒直徑與提升速度計(jì)算出卷筒的轉(zhuǎn)速為:
卷筒轉(zhuǎn)速為
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的靜功率： （3.24）
（3.25）
為起重重量 為吊具重量
為總效率（滑輪組、聯(lián)軸器、齒輪效率）
機(jī)構(gòu)的靜功率 （3.26）
電動(dòng)機(jī)功率
則
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：
選用YZ或者YZR系列起重及冶金用三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)
型號(hào)：YZL160L-6 轉(zhuǎn)速：920r/min
額定電壓：380V 50HZ 額定功率：15KW
3.5減速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.5.1傳動(dòng)比的確定與傳動(dòng)效率的計(jì)算
總傳動(dòng)比
為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速
為卷筒轉(zhuǎn)速
（3.27）
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器
傳動(dòng)比的分配
為使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力大致相等（齒面接觸強(qiáng)度大致相等、各級(jí)大齒輪浸油深度相等）
使傳動(dòng)比分配為 （3.28）
為高速級(jí)傳動(dòng)比
為低速級(jí)傳動(dòng)比
求得
效率計(jì)算： （3.29）
（GⅡCL2型聯(lián)軸器）
（深溝球軸承）
（齒輪精度為8級(jí)）
傳遞到卷筒的功率為
滿足要求。
3.5.2各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算
軸Ⅰ：與電機(jī)相連轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同為920r/min
軸Ⅱ: （3.30）
軸Ⅲ： （3.31）
卷通軸： （3.32）
軸的功率計(jì)算
軸Ⅰ： （3.33）
軸Ⅱ: （3.34）
軸Ⅲ： （3.35）
卷通軸： （3.36）
3.5.3各軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為： （3.37）
電機(jī)軸： （3.38）
軸Ⅰ： （3.39）
軸Ⅱ: （3.40）
軸Ⅲ: （3.41）
卷通軸： （3.42）
3.5.4齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算
本設(shè)計(jì)中齒輪材料選用應(yīng)用廣泛的45#鋼
大齒輪：采用45#鋼 正火處理
小齒輪：采用45#鋼 調(diào)質(zhì)處理
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知：接觸疲勞極限
大齒輪：
小齒輪：
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 為齒輪工作壽命（單位為h）
機(jī)構(gòu)為但齒輪嚙合則 齒輪的工作年限為10年 每年工作300天 8小時(shí)工作制
則
3.5.5齒面接觸應(yīng)力計(jì)算
查機(jī)械設(shè)計(jì)教材知：接觸疲勞壽命系數(shù) 安全系數(shù)S取1
齒面接觸應(yīng)力 []=524.4MPa
[]=523.8MPa
取小值 []=[]=523.8MPa
計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 []
彎曲疲勞極限分別為：小齒輪[]
大齒輪[]
彎曲強(qiáng)度的計(jì)算壽命系數(shù)：
彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)：
（3.43）
齒輪的彎曲應(yīng)力： （3.44）
（3.45）
3.5.6齒輪設(shè)計(jì)：
第一級(jí)傳動(dòng)
螺旋角,根據(jù)小功率高轉(zhuǎn)速選小值，大功率低轉(zhuǎn)速選大值
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)與參照已有產(chǎn)品，選取螺旋角
小齒輪齒數(shù)：
大齒輪齒數(shù)： （3.46）
根據(jù)接觸強(qiáng)度計(jì)算分度圓直徑：
（3.47）
查手冊(cè)知：載荷系數(shù)
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：
彈性系數(shù)：
齒數(shù)比：
齒寬系數(shù)：
根據(jù)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)：
所以，
模數(shù)： 在滿足使用的情況下取小值 （3.48）
中心距： （3.49）
實(shí)際分度圓螺旋角計(jì)算： （3.50）
分度圓直徑： （3.51）
（3.52）
齒頂圓直徑： 為齒頂高系數(shù) 取 （3.53）
則
齒根圓直徑： 取0.25 取1 （3.54）
齒寬
取1 （3.55）
則
經(jīng)校核計(jì)算，齒根彎曲強(qiáng)度滿足使用要求。
第一級(jí)傳動(dòng)中的具體參數(shù)與尺寸
名稱
小齒輪
大齒輪
選用材料與處理方法
45鋼調(diào)制
45鋼正火
具體參數(shù)
齒數(shù)
19
152
模數(shù)
2
分度圓壓力角
20
齒頂高系數(shù)
1
1
齒隙系數(shù)
0.25
0.25
尺寸
中心距
173
分度圓直徑
38
308
齒頂圓直徑
40
310
齒根圓直徑
33
303
齒寬
43
38
第二級(jí)傳動(dòng)
小齒輪齒數(shù)：
大齒輪齒數(shù)： （3.56）
根據(jù)接觸強(qiáng)度計(jì)算分度圓直徑：
（3.57）
查手冊(cè)知：載荷系數(shù)
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：
彈性系數(shù)：
齒數(shù)比：
齒寬系數(shù)：
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：
根據(jù)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)：
齒寬系數(shù)：
所以，
模數(shù)： 在滿足使用的情況下取小值 （3.58）
中心距： （3.59）
實(shí)際分度圓螺旋角計(jì)算： （3.60）
分度圓直徑： （3.61）
齒頂圓直徑： 為齒頂高系數(shù) 取 （3.62）
則
齒根圓直徑： 取0.25 取1 （3.63）
齒寬
取1 （3.64）
則
經(jīng)校核計(jì)算，齒根彎曲強(qiáng)度滿足使用要求。
第二級(jí)傳動(dòng)中的具體參數(shù)與尺寸
名稱
小齒輪
大齒輪
選用材料與處理方法
45鋼調(diào)制
45鋼正火
具體參數(shù)
齒數(shù)
19
108
模數(shù)
5
分度圓壓力角
20
齒頂高系數(shù)
1
1
齒隙系數(shù)
0.25
0.25
尺寸
中心距
317.5
分度圓直徑
95
540
齒頂圓直徑
100
545
齒根圓直徑
92.5
542.5
齒寬
101
96
3.5.7軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：
軸的結(jié)構(gòu)如圖3-7
查手冊(cè)知 可以根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算
（3.65）
為軸傳遞的功率
為軸的轉(zhuǎn)速
軸的材料采用45#鋼 應(yīng)用廣泛
軸Ⅰ：
軸Ⅱ:
軸Ⅲ:
軸Ⅰ齒輪直徑較小，將其制作成齒輪軸，軸端處安裝聯(lián)軸器，故將其直徑增加5％，取，軸承處取,其他處根據(jù)結(jié)構(gòu)而定。
軸Ⅱ有兩個(gè)鍵槽，軸徑需要增大10％，取,軸承處取，其它根據(jù)結(jié)構(gòu)而定。
軸Ⅲ有一個(gè)鍵槽，軸徑需要增大5％，取，其他根據(jù)結(jié)構(gòu)而定。
軸肩(環(huán)）高度： ，取整
軸環(huán)寬度： 取整
軸頸長度： 由軸承工作能而定 和分別有熱膨脹和安裝誤差確定 按GB/T6403.4選取
圖3-7
3.5.8減速器箱體的設(shè)計(jì)與計(jì)算
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，參照QJR型起重機(jī)減速器而設(shè)計(jì)如圖，根據(jù)需要制定選取尺寸。
各部分厚度：底座壁厚 取
箱蓋壁厚 取
底座上部凸緣厚度 取
箱蓋凸緣厚度 取
底座下凸緣厚度
底座加強(qiáng)筋厚度 取
箱蓋加強(qiáng)筋厚度 取
地腳螺栓直徑
軸承座連接螺栓直徑
底座與連接螺栓直徑
軸承蓋固定螺栓直徑
視孔蓋螺栓直徑
圖3-6
3.6聯(lián)軸器與制動(dòng)器的選擇
聯(lián)軸器的參數(shù)計(jì)算
理論轉(zhuǎn)矩 （3.66）
為驅(qū)動(dòng)功率 KW
為工作轉(zhuǎn)速 r/min
為動(dòng)力系數(shù) 電動(dòng)機(jī)取1
為工況系數(shù) 查手冊(cè)知取1.75
為啟動(dòng)系數(shù) 與啟動(dòng)頻率有關(guān)取1
公稱轉(zhuǎn)矩
則 軸Ⅰ聯(lián)軸器
軸Ⅲ聯(lián)軸器
3.7制動(dòng)器的選擇
制動(dòng)器分為摩擦式制動(dòng)器和非摩擦式制動(dòng)器
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和根據(jù)工作環(huán)境我們確定使用JZ型交流節(jié)能電磁塊式制動(dòng)器
JZ型交流節(jié)能電磁塊制動(dòng)器工作原理：
制動(dòng)器轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 （3.67）
為重物質(zhì)量與吊具質(zhì)量之和
為卷筒計(jì)算直徑
為滑輪組倍率
制動(dòng)軸到卷筒軸的機(jī)械效率
制動(dòng)軸到卷筒軸的傳動(dòng)比
為重力加速度
則
制動(dòng)力矩滿足要求，選用JZ-200型制動(dòng)器
將制動(dòng)器與軸Ⅰ和電動(dòng)機(jī)相連
圖4-1
4.小車行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
小車的行走機(jī)構(gòu)的主要作用是通過水平運(yùn)動(dòng)，將起升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)的位置來對(duì)貨物進(jìn)行吊裝作業(yè)，小車在整體的機(jī)構(gòu)中也是一關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，它的質(zhì)量與制造精度都影響著整個(gè)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的使用壽命。
運(yùn)行小車一般分為有軌運(yùn)行與無軌運(yùn)行兩種，我們的卷揚(yáng)機(jī)是采用的有軌運(yùn)行
4.1軌道
起重機(jī)軌道有專用軌、鐵路軌、方軌和P型軌絕大多數(shù)采用P型軌，我們也選用P型軌
4.2車輪材料
由于起重機(jī)吊裝質(zhì)量較小，可以選用45號(hào)鋼作為車輪材料，通過淬火深度不小于15mm來提高使用壽命，表面硬度，車輪裝配圖如下圖4-2
圖4-2車輪裝配圖
4.3車輪直徑的計(jì)算
車輪的最大輪壓：小車自重估取為2000Kg，假設(shè)四個(gè)車輪的在和均勻分布，則 （4.1）
載荷率： （4.2）
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以知道小車運(yùn)行速度應(yīng)小于60m/min,工作類型為中級(jí)，車輪直徑選取350mm,軌道型號(hào)p18,使用的軸承為深溝球軸承。
根據(jù)小車的行走速度和轉(zhuǎn)矩來選用交流電動(dòng)機(jī)，額定功率1.5KW,轉(zhuǎn)速680r/min.
減速器選用起重機(jī)用減速器，傳動(dòng)比為30，其他參數(shù)與卷揚(yáng)機(jī)減速器設(shè)計(jì)與選用類似，不做重復(fù)。小車轉(zhuǎn)配圖如圖4.2
圖4.2
5.結(jié)論：
在本次設(shè)計(jì)過程中，學(xué)到了以前沒用應(yīng)用過的知識(shí)，讓自己的知識(shí)面又寬了一些，對(duì)于自己以后的工作和發(fā)展具有極大的幫助。
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37
致謝
在最后畢業(yè)之前，做這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)我四年來所學(xué)得專業(yè)知識(shí)的一次檢驗(yàn)。通過這樣一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們可以發(fā)現(xiàn)和完善我們的不足，這對(duì)我們應(yīng)屆生來說是一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)，對(duì)以后的發(fā)展和工作有極大地幫助。
在這次設(shè)計(jì)過程中，給予我最大幫助的就是我的指導(dǎo)老師張立老師，在我剛接觸這個(gè)題目時(shí)，對(duì)整體的一個(gè)設(shè)計(jì)框架與過程不是十分了解，老師便詳細(xì)和我講解這個(gè)設(shè)計(jì)的目的和各個(gè)部分的作用，在我不懂的機(jī)構(gòu)上，會(huì)用手繪的方式來直觀表現(xiàn)它的作用與意義。讓我更快的了解自己的工作和設(shè)計(jì)方向。
在我設(shè)計(jì)工作中，有時(shí)會(huì)遇到比較復(fù)雜的問題，導(dǎo)致整個(gè)工作無法繼續(xù)開展，老師便會(huì)及時(shí)給與我指導(dǎo)和建議，幫我找一些參考資料和草考文獻(xiàn)等，能夠讓我更好的開展設(shè)計(jì)工作。
在張立老師的悉心指導(dǎo)和幫助之下，我終于完成了大學(xué)的最后一門課程畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這之中我學(xué)到了很多很多，感謝我的指導(dǎo)老師張立老師。
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