1、精品整理前言隨著社會(huì)的開展,機(jī)械將會(huì)越來越取代人力,這也是機(jī)械行業(yè)飛速開展的后果,在機(jī)械的開展歷史中,新機(jī)械的創(chuàng)造有著舉足輕重的作用.但是,那些很久以前就被利用生產(chǎn)并一直延續(xù)到今天的機(jī)械,更是起著不可替代的作用,卷揚(yáng)機(jī)就是一例.卷揚(yáng)機(jī)的開展就像其他機(jī)械一樣,從開始的簡單到現(xiàn)在的復(fù)雜,從以前的機(jī)械動(dòng)力到現(xiàn)在的電力動(dòng)力,從以前的人工操作到現(xiàn)在的電腦操作甚至智能操作.卷揚(yáng)機(jī)又稱絞車,是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成局部,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、使用本錢低、對作業(yè)環(huán)境適應(yīng)水平強(qiáng)等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于冶金起重、建筑、水

2、利作業(yè)等方面.本設(shè)計(jì)就傳統(tǒng)的卷揚(yáng)機(jī)說起,一直到現(xiàn)在以及將來的開展.卷揚(yáng)機(jī)是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成局部,配合井門架、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).由于它結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡單、使用本錢低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn).提升重物是卷揚(yáng)機(jī)的一種主要功能,所以各類卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的.雖然目前塔吊、汽車吊等取代了卷揚(yáng)機(jī)的局部工作,但由于塔吊本錢高,一股在大型工程中使用,而且靈活性較差,故一般中小型工程仍然廣泛應(yīng)用卷揚(yáng)機(jī),汽車吊雖然靈活方便,但也由于本錢太高,而不能在工程中廣泛應(yīng)用,故大多設(shè)備的安裝仍然是由卷揚(yáng)機(jī)承當(dāng)?shù)?卷揚(yáng)機(jī)除在工程、設(shè)備安裝等方面被廣泛應(yīng)用外,

3、在冶金、礦山、建筑、化工、水電、農(nóng)業(yè)、軍事及交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)亦被廣泛應(yīng)用.下面卷筒機(jī)的開展趨勢1 .大型化由于根底工業(yè)的開展,大型設(shè)備和機(jī)械構(gòu)件要求整體安裝,促進(jìn)了大型卷揚(yáng)機(jī)的開展.目前,俄羅斯已生產(chǎn)了60t卷揚(yáng)機(jī),日本生產(chǎn)了32t、50t、60t液壓和氣動(dòng)卷揚(yáng)機(jī),美國生產(chǎn)了136t和270t卷揚(yáng)機(jī).2 .采用先進(jìn)電子技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自動(dòng)限制和遙控,國外廣泛采用了先進(jìn)的電子技術(shù).對大型卷揚(yáng)機(jī)安裝了電器連鎖裝置,以保證絕對平安可靠.3 .開展手提式卷揚(yáng)機(jī)為提升機(jī)械化水平,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,國外大力開展小型手提式卷揚(yáng)機(jī),如以汽車蓄電池為動(dòng)力的直流電動(dòng)小型卷揚(yáng)機(jī),其電壓為12V,質(zhì)量為7.7-15

4、.4kg,拉力為333613344N.4 .大力開展不帶動(dòng)力源裝置的卷揚(yáng)機(jī)頁腳內(nèi)容歐美國家非常重視開展借助汽車和拖拉機(jī)動(dòng)力的卷揚(yáng)機(jī).此種卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,有一個(gè)卷筒和一個(gè)變速箱即可.第1章卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)本設(shè)計(jì)卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)有：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：用于5噸橋式吊車起升機(jī)構(gòu)工作條件：頻繁啟動(dòng)粉塵量大設(shè)計(jì)的主要要求：本設(shè)計(jì)為有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)；電動(dòng)機(jī)軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤連接；起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器必須采用常閉式的；制動(dòng)力矩應(yīng)保證有足夠的制動(dòng)平安系數(shù).第2章卷揚(yáng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)概述§2.1 電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)根本結(jié)構(gòu)電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)由于操作方法不同,其結(jié)構(gòu)相

5、差很大.我們將其分為電控卷揚(yáng)機(jī)和溜放型卷揚(yáng)機(jī)兩類.§2.1.1 電控卷揚(yáng)機(jī)此類卷揚(yáng)機(jī)通過通電或斷電以實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的工作或制動(dòng).物料的提升或下降由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn),操作簡單方便.其制動(dòng)型式主要有電磁鐵制動(dòng)器和錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)兩類,下面就這兩種制動(dòng)型式卷揚(yáng)機(jī)的常見類型作介紹.此類卷揚(yáng)機(jī)大多是單卷筒的.§2.1.2 帶有電磁鐵制動(dòng)器的卷揚(yáng)機(jī)43Z11 .圓柱齒輪減速器快速卷揚(yáng)機(jī),如圖2-1.圖2-1圓柱齒輪減速器快速卷揚(yáng)機(jī)簡圖1電動(dòng)機(jī)2聯(lián)軸器3制動(dòng)器4減速器5聯(lián)軸器6一卷筒7一底座8一支架2 .蝸桿減速器慢速卷揚(yáng)機(jī).3 .圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī),如圖2-2.圖2-2

6、圓柱齒輪減速器加開式齒輪傳功的卷場機(jī)簡圖1電動(dòng)機(jī)2聯(lián)軸器3制動(dòng)器4減速器5開式齒輪傳動(dòng)6一卷筒4.蝸桿減速器加開式齒輪傳動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī).對一些起重量大的卷揚(yáng)機(jī),為使鋼絲繩在卷簡上排列整潔,需要安裝排純器.按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求,在鋼絲繩拉力F>120kN的卷揚(yáng)機(jī)上,均應(yīng)安裝排純器.§2.1.3采用錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)此類卷揚(yáng)機(jī)利用錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)本身所具有的制動(dòng)性能來實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的制動(dòng).由于錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)是靠轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)或松開的,可省略單獨(dú)的制動(dòng)器,在結(jié)構(gòu)上就要求電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)間能做軸向相對移動(dòng).一般,軸向移動(dòng)是通過可移式聯(lián)軸器把電動(dòng)機(jī)軸的運(yùn)動(dòng)傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的.由于此類卷揚(yáng)

7、機(jī)的電動(dòng)機(jī)軸線與卷筒軸線為同軸,故習(xí)慣上把這類卷揚(yáng)機(jī)叫做一字型結(jié)構(gòu)卷揚(yáng)機(jī).根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的不同,其可分為：1 .定軸輪系傳動(dòng)這是1988年行業(yè)組織的系列設(shè)計(jì)中的一種機(jī)型.2 .漸開線圓柱齒輪行星傳動(dòng)常見的有封閉型2KH型行星輪系和3K型行星輪系傳動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī).3 .接線針輪傳動(dòng)由于擺線針輪傳動(dòng)一級減速的減速比比擬大,故采用一級減速即可.這種傳動(dòng)可把傳動(dòng)系統(tǒng)放在卷筒里面,可減小卷揚(yáng)機(jī)體積.4 .少齒差行星傳動(dòng)少齒差傳動(dòng)可得到大的傳動(dòng)比,并可把傳動(dòng)系統(tǒng)放在卷筒內(nèi),使結(jié)構(gòu)緊湊.上述擺線針輪行星傳動(dòng)和少齒差行星傳動(dòng)的輸出機(jī)構(gòu)是很重要的一環(huán),可實(shí)現(xiàn)偏心輸出的機(jī)構(gòu)有很多,但考慮到加工和效率的原因,目前采用較多

8、的是銷軸式,但其加工精度及熱處理要求較高,卷揚(yáng)機(jī)生產(chǎn)廠家比擬難以到達(dá).所以有的廠家采用了零齒差傳動(dòng)輸出機(jī)構(gòu),其設(shè)計(jì)較為復(fù)雜,但加工較為容易,效果亦不錯(cuò).5 .諧波傳動(dòng)此傳動(dòng)的傳動(dòng)比大,嚙合齒數(shù)多,所以承載水平大,故其體積、質(zhì)量可更小.但其柔輪的要求較高,生產(chǎn)較為困難.6 .活齒行星傳動(dòng)又叫頂桿蠕動(dòng)傳動(dòng),它的加工相比照擬方便.§2.1.4溜放型卷揚(yáng)機(jī)此類卷揚(yáng)機(jī)提升重物的下降不是利用電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn).而是靠置物的重力下降,并帶動(dòng)卷簡反轉(zhuǎn),此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn).要在電動(dòng)機(jī)和卷筒之間實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接或別離,通常采用離臺(tái)器或差動(dòng)輪系.由于電動(dòng)機(jī)和卷筒可分可合,因此卷筒的數(shù)目可以增多,而各卷筒又可各自

9、完成自己的運(yùn)動(dòng),那么此類卷揚(yáng)機(jī)可設(shè)計(jì)成單卷筒、雙卷筒和多卷筒的型式.為保證各卷筒的運(yùn)動(dòng)或停止,其離合和制動(dòng)裝置都直接安裝在卷筒上.§2.2起升機(jī)構(gòu)的組成及型式§2.2.1 起升機(jī)構(gòu)的組成起升機(jī)構(gòu)是使重物作升降運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),它是任何起重機(jī)必不可少和最主要最基本的機(jī)構(gòu).此次設(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、導(dǎo)向滑輪、起升滑輪組、釣鉤等組成,其各方面的機(jī)構(gòu)分布可以參考如下列圖2-3所示.圖2-3起升機(jī)構(gòu)示意圖1電動(dòng)機(jī)2聯(lián)軸器3減速器4一卷筒5導(dǎo)向滑輪6一滑輪組7一吊鉤電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí),制動(dòng)器松開,通過帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器高速軸,經(jīng)減速器減速后由低

10、速軸帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn),使鋼絲繩在卷筒上繞進(jìn)或放出,從而使重物起升或下降.電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),依靠制動(dòng)器將高速軸的制動(dòng)輪剎住,使懸吊的重物停止在空中.頁腳內(nèi)容根據(jù)需要起升機(jī)構(gòu)上還可裝設(shè)各種輔助裝置,如起重量限制器、起升高度限位器、速度限制器和鋼絲純作多層卷繞時(shí),使鋼絲繩順序排列在卷筒上的排繩裝置等.§2.2.2 起升機(jī)構(gòu)的典型傳動(dòng)型式在電動(dòng)機(jī)與卷筒之間通常采用效率較高的起重用標(biāo)準(zhǔn)兩級減速器.要求低速時(shí)可采用三級大傳動(dòng)比減速器.為便于安裝,在電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)之間常采用具有補(bǔ)償性能的彈性柱銷連軸器或齒輪連軸器.前者構(gòu)造簡單并能起緩沖作用,但彈性橡膠圈的使用壽命不長；后者鞏固耐用,應(yīng)用最廣.齒輪連軸

11、器的壽命與安裝質(zhì)量有關(guān),并且需要經(jīng)常潤滑.一般制動(dòng)器都安裝在高速軸上,這樣所需要的制動(dòng)力矩小,相應(yīng)的制動(dòng)器尺寸小,重量輕.經(jīng)常利用聯(lián)軸器的一半兼作制動(dòng)輪.帶制動(dòng)輪的半體應(yīng)安裝在減速器高速軸上.這樣,即使聯(lián)軸器被損壞,制動(dòng)器仍可把卷筒制動(dòng)住,以保證機(jī)構(gòu)的安全.起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器必須采用常閉式的.制動(dòng)力矩應(yīng)保證有足夠的制動(dòng)平安系數(shù)在重要的起升機(jī)構(gòu)中有時(shí)設(shè)兩個(gè)制動(dòng)器,而第二個(gè)制動(dòng)器可安裝在減速器高速軸的令一伸出端或裝設(shè)在電動(dòng)機(jī)的尾部出軸上.為使機(jī)構(gòu)布置方便并增大補(bǔ)償水平,在電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)之間可用浮動(dòng)軸連接,浮動(dòng)軸的兩端為半齒輪連軸器.由于卷筒與減速器低速軸之間的連接型式很多.本卷揚(yáng)機(jī)的卷筒與低速軸的連

12、接為帶齒輪接盤的結(jié)構(gòu)型式,卷筒軸左端用自位軸承支撐于減速器輸出軸的內(nèi)腔軸承座中,低速軸的外緣制成外齒輪,它與固定在卷筒上的帶內(nèi)齒輪的接盤相嚙合,形成一個(gè)齒輪連軸器傳遞扭矩,并可以補(bǔ)償一定的安裝誤差.在齒輪聯(lián)軸器外側(cè),即靠近減速器的一側(cè)裝有剖分式密封蓋,以預(yù)防聯(lián)軸器內(nèi)的潤滑油流出來和外面的灰塵進(jìn)入.這種連接型式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,軸向尺寸小,分組性好,能補(bǔ)償減速器與卷筒軸之間的安裝誤差.如下列圖2-4o圖2-4用齒輪接盤連接型式卷筒的直徑一般盡量選用允許的較小值,由于隨著卷筒直徑的增加,扭矩和減速傳動(dòng)比也增大,引起整個(gè)機(jī)構(gòu)龐大.但在起升高度較大時(shí),往往用增大卷筒直徑的方法以減小其長度.滑輪組型式單

13、聯(lián)或雙聯(lián)和它的倍率對起升機(jī)構(gòu)的尺寸也有很大的影響.在橋式起重機(jī)中采用雙聯(lián)滑輪組,一方面使卷筒兩支撐上的受力不變,也就是使運(yùn)行小車兩邊的軌道輪壓不變,這對橋架和小車車架受力使有利的；另一方面是使重物在起升過程中不作橫向移動(dòng).但由于雙聯(lián)滑輪組的倍率比單聯(lián)滑輪組小一倍,起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比也需要增大一倍,這就使機(jī)構(gòu)尺寸增大,所以其他的起重機(jī)采用單聯(lián)滑輪組,此次設(shè)計(jì)的是5噸橋式起重機(jī)的卷揚(yáng)機(jī),因此選用雙聯(lián)滑輪組,如下列圖2-5圖2-5雙聯(lián)滑輪組1、動(dòng)滑輪2、定滑輪3、卷筒滑輪組的倍率確實(shí)定對鋼絲繩的拉力、卷筒直徑與長度、減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比以及機(jī)構(gòu)的總體尺寸有很大的影響.大起重量采用較大的倍率,可預(yù)防采用過粗

14、的鋼頁腳內(nèi)容絲純.有時(shí)在采用較大的滑輪組倍率的同時(shí)相應(yīng)的降低了起升速度的方式來提升起重量,可以使起升機(jī)構(gòu)到達(dá)通用性,即將同一起升機(jī)構(gòu)用于不同的起重量,這是在系列設(shè)計(jì)時(shí)常采用的方法.起升機(jī)構(gòu)計(jì)算是在給定了設(shè)計(jì)參數(shù),并將布置方案確定后進(jìn)行的,通過計(jì)算選用機(jī)構(gòu)中所需要的標(biāo)準(zhǔn)零部件,如電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器和聯(lián)軸器等.對于非標(biāo)準(zhǔn)零部件需進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì).此卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)提升載荷5噸,主要用于煉鋼廠5噸橋式起重機(jī)上,本卷揚(yáng)機(jī)是利用煉鋼廠現(xiàn)有設(shè)備和材料拼湊而成,因此與標(biāo)準(zhǔn)的5噸卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)略有不同.第3章卷揚(yáng)機(jī)主體零件的設(shè)計(jì)§3.1 鋼絲繩的選擇卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩升降、牽引重物,工作時(shí)鋼絲繩所受應(yīng)力十分復(fù)雜

15、,加之對外界影響因素比擬敏感,一旦失效,后果十分嚴(yán)重,因此,應(yīng)特別重視鋼絲繩的合理選擇與使用.§3.1.1 鋼絲純的種類和構(gòu)造鋼絲純的種類.根據(jù)鋼絲純中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同又可分為：1 點(diǎn)接觸鋼絲繩點(diǎn)接觸鋼絲純純股中各層鋼絲直徑均相同,而內(nèi)外各層鋼絲的節(jié)距不同.因而相互交叉形成點(diǎn)接觸.其特點(diǎn)是接觸應(yīng)力高.外表粗糙,鋼絲易折斷,使用壽命低.但制造工藝簡單,價(jià)格廉價(jià).在實(shí)際中常發(fā)現(xiàn)這種鋼絲純在受拉、尤其是受彎時(shí)由于鋼絲間的點(diǎn)接觸、造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生嚴(yán)重壓痕,由此導(dǎo)致鋼絲疲勞斷裂而使鋼絲繩過早報(bào)廢.2 .線接觸鋼絲繩線接觸鋼絲純純股由不同直徑的鋼絲統(tǒng)制而成,每一層鋼絲的節(jié)距相等,由于外

16、層鋼絲位于內(nèi)層鋼絲之間的溝槽內(nèi),因此內(nèi)外層鋼絲間形成線接觸.這種鋼絲純的內(nèi)層鋼絲雖承受比外層鋼絲稍大的應(yīng)力,但它預(yù)防了應(yīng)力集中,消除了鋼絲在接觸處的二次彎曲現(xiàn)象,減少了鋼絲間的摩擦阻力.使鋼絲繩在彎曲上有較大的自由度,從而顯著提升了抗疲勞強(qiáng)度,其壽命通常高于點(diǎn)接觸鋼絲純.由于線接觸鋼絲純比點(diǎn)接觸鋼絲繩的有效鋼絲總面積大,因而承載水平高.如果在破斷拉力相同的情況下選用線接觸鋼絲純,可以采用較小的滑輪和卷筒直徑,從而使整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸減小.卷?xiàng)顧C(jī)應(yīng)優(yōu)先選用線接觸鋼絲純.§3.1.2 鋼絲繩直徑的選擇卷揚(yáng)機(jī)系多層纏繞.鋼絲純受力比擬復(fù)雜.為簡化計(jì)算,鋼絲純選擇多采用安全系數(shù)法,這是一種靜力計(jì)

17、算方法.頁腳內(nèi)容精品整理鋼絲繩的平安系數(shù)按下式計(jì)算:Snng=>In(3-1)gFr式中Sp一整條鋼絲繩的破斷拉力,N;h1一卷揚(yáng)機(jī)工作級別規(guī)定的最小平安系數(shù)；Fr鋼絲繩的額定拉力,N；設(shè)計(jì)時(shí),鋼絲繩的額定拉力為,將額定拉力乘以規(guī)定的最小平安系數(shù)In,然后從產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于FrM的鋼絲純直徑.目前在工業(yè)化國家,對鋼絲純直徑的選擇普遍采用選擇系數(shù)法.國際標(biāo)準(zhǔn)純的選擇也推薦采用此方法.該方如下；鋼絲繩直徑不應(yīng)小于下式計(jì)算的最小直徑(3-2)式中Fmax一鋼絲純最大靜拉力(N).由起升載荷(額定起重量,鋼絲繩懸掛部分的重量,滑輪組及其它吊具的重量)并考慮滑輪組效率相倍率來確定;

18、c一鋼絲純選擇系數(shù),它與機(jī)構(gòu)的工作級別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運(yùn)物品的性質(zhì)等因素有關(guān).目前,卷揚(yáng)機(jī)還沒有此系數(shù)的具體規(guī)定.該設(shè)計(jì)卷揚(yáng)機(jī)額定載荷5噸,采用雙聯(lián)滑輪起重滑輪組,所以每根承受載荷(3-3)_14一Fmax=F總=1.25X10N4該卷揚(yáng)機(jī)用于冶金行業(yè)鑄造用,所以工作級別為M7,鋼純系數(shù)選擇c=0.123.dmiinc#；?L13.78mm(3-4)所以鋼絲繩選擇d=14mm.按鋼絲繩所在機(jī)構(gòu)工作級別來選鋼絲繩直徑時(shí),所選的鋼絲繩拉斷力應(yīng)滿足下式：F0至nFmax(3-5)式中F.-所選用鋼絲繩最小拉斷力,N;n-平安系數(shù),查手冊選n=7所以Fo>7X1.25X104=87.5kN

19、(3-6)又鋼絲繩最小拉斷力總和等于鋼絲繩最小拉斷力X1.134(纖維芯)或X1.214(鋼芯),所以鋼絲繩最小拉斷力總和為99.225kN(本設(shè)計(jì)中鋼絲繩不接觸高溫,橫向壓力較小,選用纖維芯鋼絲純)鋼絲繩型號(hào)選擇：鋼絲繩6X19(a)類14NATFC1470ZS10279.5精品整理§3.1.3 鋼絲繩的使用鋼絲繩在工作時(shí)卷繞進(jìn)出滑輪和卷筒,除產(chǎn)生拉應(yīng)力外,還有擠壓、彎曲、接觸和扭轉(zhuǎn)等應(yīng)力,應(yīng)力情況是非常復(fù)雜的.實(shí)踐說明,由于鋼絲純反復(fù)彎曲相擠壓所造成的金屬疲勞是鋼絲繩破壞的主要原因.鋼絲繩破壞時(shí),外層鋼絲由于疲勞和磨損首先開始斷裂,隨著斷絲數(shù)的增多,破壞速度逐漸加快,到達(dá)一定限度

20、后,仍繼續(xù)使用,就會(huì)造成整根繩的破斷.在正確選擇鋼絲繩的結(jié)構(gòu)和直徑之后,實(shí)際使用壽命的長短,在很大程度上取決于鋼絲繩在使用中的維護(hù)和保養(yǎng)及與相關(guān)機(jī)件的合理配置.可從以下幾方面考慮該問題：1 .滑輪和卷筒直徑D與鋼絲繩直徑d的比值大小對鋼絲繩的壽命影響較大,幾乎成平方關(guān)系.因此,選用較大的滑輪和卷簡直徑對鋼絲繩的壽命是有利的.故設(shè)計(jì)中規(guī)定了卷筒直徑和鋼絲繩直徑的最小比值D/d,與卷揚(yáng)機(jī)的工作級別有關(guān).使用中,應(yīng)盡量減少鋼絲繩的彎折次數(shù)并盡量預(yù)防反向彎折.2 .決定滑輪繩槽尺寸時(shí),必須考慮鋼絲繩直徑較公稱直徑有6%8%的過盈量這一事實(shí).過小的純槽直徑會(huì)使鋼絲繩受到過度擠壓而提前斷絲,繩槽尺寸過大,

21、又會(huì)使鋼絲繩在槽內(nèi)的支承面積減小,增大鋼絲繩的接觸應(yīng)力.合理的純槽尺寸應(yīng)比鋼絲繩的公稱直徑大10%左右.3 .滑輪與卷筒的材料太硬,對鋼絲純壽命不利.據(jù)有關(guān)資料說明：以鑄鐵代替鋼.可提升鋼絲純的壽命約10%.4 .為保證鋼絲繩在純筒上平滑纏繞,預(yù)防各圈鋼絲繩間相互摩擦及多層纏繞錘擊和堆繞現(xiàn)象,延長鋼絲繩的使用壽命,鋼絲純在卷筒及繩輪上的偏角必須保持在一定的限度之內(nèi),一般在0.5口2之間.5 .良好的周期性潤滑是提升鋼絲純使用壽命的一項(xiàng)重要因素.它可以預(yù)防銹蝕,減少鋼絲純內(nèi)外磨損.一般常用中、低粘度潤滑油和濾青質(zhì)化合物.目前我國生產(chǎn)的“鋼絲純油屬于中等粘度油,適用于各種股捻鋼絲純的潤滑.具附著力

22、大,不易滑落或與水起作用,且含有防銹劑,是一種良好的潤滑劑.6 .在室外、潤濕或腐蝕介質(zhì)存在的環(huán)境里,應(yīng)選用鍍鋅鋼絲純.7 .經(jīng)常檢查鋼絲繩是否與別的機(jī)件摩擦,重新更換新純時(shí)必須核對新純與原純的型式直徑是否相同；經(jīng)常檢查鋼絲繩外表的磨損及斷絲,遇到問題及時(shí)解決.鋼絲繩的報(bào)廢處理,可參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相資料.§3.2卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定卷筒尺寸的由起升速度、起升高度和鋼絲繩的尺寸來確定.卷筒用來卷繞鋼絲純,把原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給鋼絲純,并把原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樗枰闹本€運(yùn)動(dòng).卷筒通常是中空的圓柱形,特殊要求的卷筒也有做成圓錐或曲線形的.§3.2.1 卷筒的分類根據(jù)鋼絲繩在卷筒

23、上的卷繞層數(shù)分,卷筒分單層繞和多層繞兩種.一般起重機(jī)大多采用單層繞卷筒.只有在繞繩量特別大或特別要求機(jī)構(gòu)緊湊的情況下,為了縮小卷筒的外形尺寸,才采用多層繞的方式.本設(shè)計(jì)采用單層繞.§3.2.2 卷筒純槽確實(shí)定卷筒純槽槽底半徑R,槽深c槽的節(jié)矩t其尺寸關(guān)系為：R=(0.540.6)d(d為鋼絲繩直徑)(3-7)繩槽深度：標(biāo)準(zhǔn)槽：g=(0.250.4)d(3-8)深槽：C2=(0.60.9)d(3-9)繩槽節(jié)距：標(biāo)準(zhǔn)槽：t1=d+(24)(3-10)深槽：t2=d+(68)(3-11)卷筒槽多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)槽,只有在使用過程中鋼絲純有可能脫槽的情況才使用深槽,本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)槽,鋼絲繩直徑選用

24、14mm,R=(0.540.6)d=7.568.4mm取R=8mm(3-12)c=(0.250.4)d=3.5-5.6mm取c=4mm(3-13)所以t=d+(24)=16mm§3.2.3 卷筒的設(shè)計(jì)卷筒根據(jù)轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分.有端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式,其共同特點(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩,不承受轉(zhuǎn)矩.本設(shè)計(jì)卷筒采用內(nèi)齒輪嚙合式.如圖3-1o精品整理圖3-1內(nèi)齒嚙合式卷卷筒的設(shè)計(jì)主要尺寸有節(jié)徑Do、卷筒長度L、卷筒壁厚6.§3.2.4 卷筒節(jié)徑Do設(shè)計(jì)卷筒的節(jié)徑即卷筒的卷繞直徑,由設(shè)計(jì)知Do不能小于下式：Domihd(3-14)式中Domin一按鋼絲純中央

25、計(jì)算的卷筒最小直徑,mm；h一與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù),根據(jù)工作環(huán)境級別為M7,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊h=28mm;d鋼絲繩的直徑,mm.按式計(jì)算：Domi亍hck392mm所以選取Do=4oomm(3-15)§3.2.5 卷筒的長度設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)滑輪組,如圖3-2圖3-2雙聯(lián)滑輪組卷筒的長度L=2(Lo+li+l2)+k(3-16)式中L一卷筒總長度,mm；L°一純槽局部長度,其計(jì)算公式為：Lo=-Ha+nt(3-17)dD°)其中Hi最大起升高度,mm；a一滑輪組倍率；Do一卷筒卷繞直徑,mm;t純槽節(jié)矩,mm；n附加平安圈數(shù),使鋼絲繩端受力減小,便于

26、固定,通常取n=1.53圈；I1固定鋼絲繩所需要的長度,一般取l1=3t,mm；I2兩端的邊緣長度(包括凸臺(tái)在內(nèi)),根據(jù)卷筒結(jié)構(gòu)而定,mm；I3一卷筒中間無純槽局部長度,由鋼絲繩的允許偏斜角a和卷筒軸到動(dòng)滑輪軸的最小距離決定.對于有螺旋槽的單層繞卷筒,鋼絲繩允許偏斜度通常為1:1.,可知選取l3=1oomm.Ha、L0=+nt=380mm.dD°J11=3t=48mm所以L=996mm.選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒長度為1000mm§3.2.6 卷筒壁厚設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)為了延長鋼絲繩的壽命,采用鑄鐵卷筒,對于鑄鐵卷筒可按經(jīng)驗(yàn)公式初步確定,然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算.對于鑄鐵筒壁6=0.02D+(610)m

27、m(3-18)根據(jù)鑄造工藝的要求,鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于12mm,所以6=15mm所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距t=16mm、槽底半徑c1=4mm、卷筒節(jié)距D.=400mm、卷筒長度L=1000mm、卷筒壁厚6=15mm.§3.2.7 卷筒強(qiáng)度計(jì)算及檢驗(yàn)卷筒材料一般采用不低于HT200的鑄鐵,特殊需要時(shí)可采用ZG230-450、ZG270-500鑄鋼或Q235-A焊接制造.本設(shè)計(jì)的卷筒五特殊需要,額定起重重量不是很大,所以選擇HT200的鑄鐵制造.一般卷筒壁厚相對于卷筒直徑較小,所以卷筒壁厚可以忽略不計(jì),在鋼絲繩的最大拉力作用下,使卷筒產(chǎn)生壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力.其中壓應(yīng)力最大.

28、當(dāng)LW3D0時(shí)彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力的合成力不超過壓應(yīng)力10%,所以當(dāng)L<3D0時(shí)只計(jì)算壓應(yīng)力即可.本設(shè)計(jì)中L=1000mmD=400mm,符合LW3D0的要求,所以只計(jì)算壓應(yīng)力即可.當(dāng)鋼絲純單層卷繞時(shí),卷筒所受壓應(yīng)力按下式來計(jì)算：=AFmx<febc(3-19)ct其中仃為鋼絲純單層卷繞時(shí)卷筒所受壓應(yīng)力,MPa;Fma為鋼絲純最大拉力,N；&為卷筒壁厚,mm；A為應(yīng)力減小系數(shù),一般取A=0.75b為許用壓力,對于鑄鐵匕bc】=m精品整理仃b為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限所以仃=A-Fma<七之39MPa、tbc查教材機(jī)械設(shè)計(jì)根底知ob之195MPa,所以febc>39MPa0

29、所以c經(jīng)檢驗(yàn)計(jì)算,卷筒抗壓強(qiáng)度符合要求.起3卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算卷筒軸是支持卷揚(yáng)機(jī)正常工作的重要零件,合理設(shè)計(jì)與計(jì)算卷筒軸對卷揚(yáng)機(jī)性能至關(guān)重要.§3.3.1卷筒軸的受力計(jì)算及工作應(yīng)力計(jì)算常用的卷筒軸分軸固定式軸轉(zhuǎn)動(dòng)式如圖3-3兩種情況.卷揚(yáng)機(jī)卷筒工作時(shí),鋼絲繩在卷簡上的位置是變化的.鋼絲純拉力經(jīng)卷筒及支承作用到軸上產(chǎn)生的力矩,其大小隨鋼絲繩在卷簡上位置的變化而不同.強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個(gè)極限位旨分別計(jì)算.由卷揚(yáng)機(jī)工作情況和軸的受力分析可知,a、b因卷筒軸主要承受彎矩,可簡化為簡單的心軸.a圖為固定心軸,b圖為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸.對于轉(zhuǎn)動(dòng)心軸,其彎曲應(yīng)力一般為對稱循環(huán)變化；對固定心軸,其應(yīng)

30、力循環(huán)特征為0WrW+1,視具體的載荷性質(zhì)而定.對固定心軸的疲勞失效而言,最危險(xiǎn)的應(yīng)力情況是脈動(dòng)循環(huán)變化,為平安起見,卷筒的固定心軸應(yīng)力以按脈動(dòng)循環(huán)處理為宜.c圖卷筒軸既受彎又受扭,為轉(zhuǎn)軸.其彎曲應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)為對稱循環(huán)變應(yīng)力,而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)可視為脈動(dòng)循環(huán)變化.由此可知,卷筒軸在正常使用條件下,最終將發(fā)生疲勞破壞.但也不排除在超載或意外情況下發(fā)生靜強(qiáng)度破壞.圖3-3卷筒軸的類型a:軸固定式b、c:軸轉(zhuǎn)動(dòng)式包3.2卷筒軸的設(shè)計(jì)由于卷筒軸的可靠性對卷揚(yáng)機(jī)平安、可靠的工作非常重要,因此應(yīng)十分重視卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度、剛度計(jì)算.卷筒軸的結(jié)構(gòu),應(yīng)盡可能簡單、合理,應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小.卷筒軸不僅

31、要計(jì)算疲勞強(qiáng)度,而且還要計(jì)算靜強(qiáng)度；止匕外,對較長的軸還需校核軸的剛度.本設(shè)計(jì)以計(jì)算出的參數(shù)有：繩的額定拉力Fr=1.25M104kN,卷筒直徑Do=400mm,鋼絲繩的直徑d=14mm,外齒軸套齒輪分度圓直徑D=224mm,查機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊,軸的材質(zhì)選擇45鋼,調(diào)制處理,、=650MPa,0s=360MPa,.口=300MPa,bb0=100MPa.由圖5-1可知,該卷筒軸用軸端擋板固定于卷筒上,是不動(dòng)的心軸.計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個(gè)極限位置分別計(jì)算.根據(jù)受力分析可知,當(dāng)鋼絲繩位于右極限位置時(shí),心軸受力較大,因此應(yīng)按有極限位置進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算.計(jì)算時(shí),卷筒支承作用到心軸的力,可簡化為作

32、用于軸承寬度中點(diǎn)的集中力,左端距支承點(diǎn)72.5mm,右端距支承點(diǎn)202.5mm.查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊、起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊,初步得到心軸各段直徑和長度,如圖3-4所示,本設(shè)計(jì)心軸左邊選用調(diào)心滾子軸承圓柱孔圖1123圖3-4心軸的各局部尺寸20000型,右邊選用調(diào)心球軸承圓柱孔10000(TN1、M)型.將軸上所有作用力分解為垂直平面的力和水平平面的力,如下列圖3-5所示§3.3.3 心軸作用力計(jì)算2Fe-d2Te22齒輪圓周力：Ft=二上一=18.7kN(3-20)d1d1(3-21)齒輪徑向力：Fr=Ftga=6.8kN§3.3.4 心軸垂直面支承反力及彎矩支反力,

33、如下列圖3-5boRdv7805Be-890F5026.92kN(3-22)78060t-890F60=15.63kN(3-23)彎矩,如下列圖3-5CoMAV=50Rcv=-781.5kNmm(3-24)MBV=60RDV=1615.2kNmm(3-25)3-5do§3.3.5 心軸水平面支承反力及彎矩支反力水平面支承反力如下列圖50FrRdh=-=0.382kN890840FrRcH匚=6.42kN890彎矩計(jì)算,如下列圖3-5eMAH=50RcH321kNmmMbh=60Rdh=22.9kNmm合成彎矩,如下列圖3-5f(3-26)(3-27)(3-28)(3-29)MA=MA

34、VMAH=844.8kNmm(3-30)MB=JM；V+M2H=1615.3kNmm(3-31)§3.3.6計(jì)算心軸工作應(yīng)力此軸為固定心鈾,只有彎矩,沒有轉(zhuǎn)矩.由下列圖3-5可知.最大彎矩發(fā)生在剖面B處.設(shè)卷筒軸該剖面直徑為dB,那么彎曲應(yīng)力為：仃bMEkb.(3-32)0.dB0那么：3dB>-M1-=74.46mm,0.1蚌L圖3-5軸的彎矩圖圓整后dB=75mm,中間軸段d0=75+15=90mm(a)Q(c)精品整理DaC£rrrmrnniTM(d)§3.3.7心軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算卷筒軸的疲勞強(qiáng)度,應(yīng)該用鋼絲繩的當(dāng)量拉力進(jìn)行計(jì)算,即Fd=KdFe(3-

35、33)式中Fd一鋼絲繩的當(dāng)量拉力,N;Kd當(dāng)量拉力系數(shù).為使計(jì)算簡便,可假設(shè)九=1.由前述可知,心軸應(yīng)力的性質(zhì)可認(rèn)為是按脈動(dòng)循環(huán)規(guī)律變化,那么二m=；入.彎曲應(yīng)力為2仃b=KM=97.1Mpa(3-34)0.dB平均應(yīng)力仃m和應(yīng)力幅3為Dm=仃口=乙=48.55Mpa(3-35)2軸的形狀比擬簡單,且為對稱結(jié)構(gòu),在B截面處尺寸有變化,那么有應(yīng)力集中存在,且該處彎矩最大,可以認(rèn)為置截面是危險(xiǎn)截面,應(yīng)在此處計(jì)算軸的疲勞強(qiáng)度.查得有效應(yīng)力集中系數(shù)尺Ko=1.88,外表狀態(tài)系數(shù)P=0.92,絕對尺寸系數(shù)=0.78,等效系數(shù)小%=0.34.疲勞強(qiáng)度計(jì)算的平安系數(shù)為SG=K一=2.1(3-36)+中CT；

36、-a一般軸疲勞強(qiáng)度平安系數(shù)S=1.51.8,所以該軸疲勞強(qiáng)度足夠.炒.3.8心軸的靜強(qiáng)度計(jì)算卷筒軸的靜強(qiáng)度計(jì)算,需要用靜強(qiáng)度計(jì)算拉力,可按下式求得：Fjma""e(3-37)式中Fjmax-靜強(qiáng)度計(jì)算最大拉力,N；中一動(dòng)載荷系數(shù),查手冊.此處取邛=1.35.靜強(qiáng)度計(jì)算平安系數(shù)Ss仃=一=2.75(3-40)MmaXWMB/W當(dāng)仃s/%,0.6時(shí)S=1.21.4,該軸靜強(qiáng)度足夠.所以該軸符合本設(shè)計(jì)要求.止匕外,還有些卷筒軸、具有多支承,如三支承.對這類靜不定問題可用三彎矩方程方法計(jì)算軸受力,同時(shí)在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮軸的結(jié)構(gòu)、支承型式以及底座的剛度等問題.§3.4電動(dòng)機(jī)選

37、擇正確選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的原那么是：在電動(dòng)機(jī)能夠滿足機(jī)械負(fù)載要求的前提下,最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動(dòng)機(jī)功率.本設(shè)計(jì)5噸橋式吊車卷揚(yáng)機(jī)屬于非連續(xù)制工作機(jī)械,而且起動(dòng)、制動(dòng)頻繁,工作粉塵量大.因此,選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)與其工作特點(diǎn)相適應(yīng).吊車用卷揚(yáng)機(jī)主要采用三相交流異步電動(dòng)機(jī).根據(jù)吊車行業(yè)的工作特點(diǎn),電動(dòng)機(jī)工作制應(yīng)考慮選擇短時(shí)重復(fù)工作制S3和短時(shí)工作制S2,并優(yōu)先選用YZR(繞線轉(zhuǎn)子)、YZ(籠型轉(zhuǎn)子)系列起重專用電動(dòng)機(jī).多數(shù)情況下選用繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；在工作條件較輕,接電次數(shù)較少時(shí),亦可采用籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī).對于小噸位卷揚(yáng)機(jī),考慮到多方面因素,其電動(dòng)機(jī)工作制也允許選擇連續(xù)工作制S1o本設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)工作制度為斷時(shí)

38、工作制,因此不用考慮電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱計(jì)算.機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需靜功率按下式計(jì)算：Nj;1000式中Q額定起升載荷,N;頁腳內(nèi)容Q0一吊具自重,N;可取Qo=(0.020.04)Q;v一起升速度,m/s;n一機(jī)構(gòu)總效率,它包括滑輪組的效率、導(dǎo)向滑輪效率、卷筒的機(jī)械效率和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率.初步計(jì)算時(shí),對于圓柱齒輪減速器傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu),可取n=0.850.9.所以Nj=6.311kN計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率Ne.KdNj考慮到工作環(huán)境,對于中小型起重機(jī)具系數(shù)Kd=0.8,所以Ne-0.86.311=5.049選用：YZ系列冶金起重專用三項(xiàng)異步電機(jī),型號(hào)：YZ160L8,額定電壓：380V,額定功率：7.5KW轉(zhuǎn)速：7

39、05轉(zhuǎn)/分效率：82.4%基準(zhǔn)工作制為S340%8.5減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算§3.5.1 卷揚(yáng)機(jī)總傳動(dòng)比計(jì)算按額定轉(zhuǎn)速初定總傳動(dòng)比,總傳動(dòng)比按下式計(jì)算：n0(3-42)式中i一機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比；%電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速,r/min；n0一卷筒轉(zhuǎn)速,r/min.所以i=35.43§3.5.2 減速器的計(jì)算由于電動(dòng)機(jī)軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤連接,其傳動(dòng)比i0=1,所以減速器的總傳動(dòng)比i=35.43.本設(shè)計(jì)采用二級圓柱齒輪減速器.§3.5.3 分配減速器的各級傳動(dòng)比按浸油潤滑條件考慮取高速級傳動(dòng)比i1=1.4i2,式中i2為低速級傳動(dòng)傳動(dòng)比.即i=i1i2=1.4i；(3-43)所

40、以i=7.03i2=5.03頁腳內(nèi)容§3.5.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)電動(dòng)機(jī)到卷筒軸的總傳動(dòng)效率為刈=,"3箱；用4式中：、=0.99齒形聯(lián)軸器%=0.98滾子軸承刈3=0.97齒輪精度為8級n4=0.99齒形聯(lián)軸器所以總傳動(dòng)效率=0.990.9830.9720.99=0.88卷筒軸所得到的功率為0.88Pd=0.887.5=6.61kW>6.311kW所以以上所選參數(shù)符合要求.Pd為電動(dòng)機(jī)功率1.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速I軸口=也=705r/min3-44aI0II軸田軸%=100.14r/minn2%二=19.9r/mini?(3-44b)(3-44c)卷筒*由n4=

41、n3=19.9r/min2.計(jì)算各軸功率(3-44d)I軸P=P"1=pd北=7.425kW(3-45a)II軸P2=p、=p27=7.1kW(3-45b)田軸R=E23=P223=6.7kW(3-45c)卷筒軸P4=P4=6.63kW3.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩(3-45d)電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為：Td=9550R=101.6N.mI軸1=Tdi.1=100.6N.m(3-46a)II軸T2口12=1i123=673.1N.m(3-46b)in軸工二丁2i223i223=3218.5N.m(3-46c)卷筒軸T4=丁30=3122.5N.m3-46d將計(jì)算數(shù)值列表如下表3-1:軸號(hào)功率P(KW頁腳

42、內(nèi)容轉(zhuǎn)矩TN.m轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比i效率3-1電機(jī)軸表7.5101.670510.99傳動(dòng)I軸7.425100.6705裝置7.040.97的運(yùn)n軸7.1673.1100.14動(dòng)及5.030.97動(dòng)力出軸6.73128.519.9參數(shù)§3.5.4圓柱卷筒軸6.633122.519.910.99齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算此減速器的齒輪為一般機(jī)械零件,沒有特殊要求,從降低本錢,減小結(jié)構(gòu)和易于取材原那么出發(fā)決定選用：小齒輪45鋼,調(diào)質(zhì),齒面硬度217255HBS大齒輪45鋼,正火,齒面硬度169217HBSI .計(jì)算許用接觸應(yīng)力卜】查教材,小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為：小齒輪(217-255HBS)

43、0Hlim1=580MPa大齒輪(169217HBS)0Hlim2=540MPa循環(huán)次數(shù)：N1=60njLn=1.76109(3-47a)N2=N=2.5108(3-47b)II 由教材查得Zni=1.0Zn2=1.08Sh=1.1齒面接觸應(yīng)力為(3-48a)(3-48b)%1=ZN10Hlim1=527.3MpaSh1H!=ZN2'lim2=530.2MpaSh取小值-1=tH1=527.3MPa精品整理2.計(jì)算許用彎曲應(yīng)力kF小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為：小齒輪(217255HBS)<iFlim=440MPa大齒輪(169217HBS)aFlim2=420MPaYn1=

44、YN2=1Sf=1.4齒輪彎曲應(yīng)力為：匕1=11=314.3Mpa(3-49a)!2='2；"2=300MpaSf(3-49b)§3.5.5齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)1 .第一級傳動(dòng)(1)初選參數(shù)小齒輪齒數(shù)Z1=17大齒輪齒數(shù)Z2=Z1i1=177.04=119螺旋角一：=10(2)按接觸強(qiáng)度結(jié)算d1)2(3-50)32KTi/U1)ZEZHZZ-：d1u(H1所以載荷系數(shù)K=1.2彈性系數(shù)Ze=189.8.N/mm2節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Zh=2.464Z；=0.779螺旋角系數(shù)Z：=0.992取d=1所以d1-321.2100.6103(3.951)13.95189.82.4640.7

45、790.992527.3)2=52.2mm(3)主要尺寸計(jì)算d1cos:52.2cos10模效mM=3.02mm(3-51)乙17取整數(shù)mn1=3mm中央距a1=-mn1(乙-2)=207.15mm(3-52)2 cos:取整數(shù)a1=205mm計(jì)算實(shí)際螺旋角：:=arccosmn3.95527.3=101.1mm(3)主要尺寸計(jì)算去甘加d2cos"101.1cos10模數(shù)m,2=二二5.13mm(3-59)Z120取整數(shù)mn2=5(mm)中央距a2=12乙：乙)=304.63mm(3-60)12=9.2(3-53)2al螺旋角改變不大,系數(shù)Ze、Zh、Z名、Zp不在修正.分度圓直徑d

46、d1=Z1mn0=51.5mm(3-54a)csO.2d2=Z2mn0=360.7mm(3-54b)csO.2齒頂圓直徑dada1=d12mn1han=51.5231=56.5mm(3-55a)da2=d22mn1han=360.7231=366.7mm(3-55b)齒根圓直徑df.-,_.一_df1=d1-2mn1(hancn)=51.5-23(10.25)=44mm(3-56a)_*_.df2=d2-2mn1(hancn)=360.7-23(10.25)=35翼mm(3-56b)齒寬bb2a1ddi=151.5=51.5mm(3-57a)4=b25=56.5mm(3-57b)經(jīng)校核計(jì)算,齒

47、根彎曲強(qiáng)度足夠使用確定齒輪精度等級及側(cè)隙分別為：小齒輪：8GJ大齒輪：8FH計(jì)算結(jié)果見下表3-2:表3-2一級傳動(dòng)中大小齒輪的根本參數(shù)及主要尺寸工程小齒輪人齒車匕材料及熱處理45鋼調(diào)質(zhì)45鋼正火根本參數(shù)齒數(shù)17119法面模數(shù)(mm3分度圓法面壓力角20°螺旋角及方向9.2°左9.2°右法面齒頂圖系數(shù)11法面齒隙系數(shù)0.250.25主要尺寸中央距20556.551.5分度圓直徑51.5360.7齒頂圓直徑56.5366.7齒根圓直徑44353.22.第二級傳動(dòng)(1)初選參數(shù)小齒輪齒數(shù)乙二20大齒輪齒數(shù)Z2=乙i2=205.03=100螺旋角一二二1.(2)按接觸強(qiáng)度

48、結(jié)算d2(3-58a)d32KT2(u"ZeZhZZ-d2-3：(),du片Hj查教材載荷系數(shù)K=1.2彈性系數(shù)Ze=189.8N/mmq21.2673.1103(3.951)189.82.4640.7790.992、23()1cos-取整數(shù)a1=305mm頁腳內(nèi)容節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Zh=2.464Z=0.779螺旋角系數(shù)Z：=0.992取,=1精品整理計(jì)算實(shí)際螺旋角：1二arccosmn2(Z1_2=10.39(3-61)2a2螺旋角改變不大,系數(shù)ZE、ZH、ZgZp不在修正.分度圓直徑dd1=Z1mn2=101.7mm(3-62a)cso10.39d2=乙m12=508.3mm(3-6

49、2b)cso10.39齒頂圓直徑dada1=d12mn1han=101.7251=111.7mm(3-63a)da2=d22mn1han=508.3231=518.3mm(3-63b)齒根圓直徑df_*_一_.df1=d1-2mn1(hjncn)=101.725(10.25)=89.2mm(3-64a)_*_df2=d2-2mn1(hancn)=508.3-25(10.25)=495.85mm(3-64b)齒寬bb2=dd1=1101.7=101.7mm(3-65a)b1=b25=106.7mm(3-65b)經(jīng)校核計(jì)算,齒根彎曲強(qiáng)度足夠使用確定齒輪精度等級及側(cè)隙分別為：小齒輪：8GJ大齒輪：8

50、FH計(jì)算結(jié)果見下表3-3:表3-3二級傳動(dòng)中大小齒輪的根本參數(shù)及主要尺寸工程小齒輪大齒輪材料及熱處理45鋼調(diào)質(zhì)45鋼正火根本參數(shù)齒數(shù)20100法面模數(shù)(mm5分度圓法面壓力角20°螺旋角及方向10.39°左10.39°右法司齒頂圖系數(shù)11法面齒隙系數(shù)0.250.25主要尺寸中央距305106.7101.7分度圓直徑101.7508.3齒頂圓直徑111.7518.3齒根圓直徑89.2495.8§3.5.6齒輪軸參數(shù)設(shè)計(jì)起重機(jī)減速器的齒輪軸屬于一般機(jī)械零件,沒有特殊要求,所以軸的材料選用45鋼,粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理便能滿足要求.45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理硬度為217255HBs所以可得小=650MPa蜂=360MPacr：=300MPa仃=60