GZ500型可變速電動缸設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,gz500,變速,電動,設(shè)計,cad,圖紙,說明書,仿單 畢業(yè)設(shè)計說明書 學(xué)生姓名： 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)年級： 題 目： GZ500型可變速電動缸設(shè)計 指導(dǎo)教師： 評閱教師： 日期：  摘 要 起重機(jī)械用來對物料作起重、運輸。裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，它可以減輕體力勞動、提高勞動生產(chǎn)率和在生產(chǎn)過程中進(jìn)行某些特殊的工藝操作，實現(xiàn)機(jī)械化和自動化。 本設(shè)計在分析汽車起重機(jī)的功能、組成和工作特點的基礎(chǔ)上，并結(jié)合國內(nèi)外汽車起重機(jī)的運用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，設(shè)計了一款中小噸位汽車起重機(jī)底盤支腿調(diào)平機(jī)構(gòu)。在設(shè)計電機(jī)調(diào)平機(jī)構(gòu)中，通過閱讀大量國內(nèi)外相關(guān)資料和調(diào)研市場上已存在的產(chǎn)品，對中小汽車起重機(jī)的功能和工作原理進(jìn)行了深入的了解和分析，具體分析了汽車起重機(jī)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的功能、組成、工作特點以及系統(tǒng)類型時，總結(jié)出電機(jī)驅(qū)動齒輪傳動在汽車起重機(jī)應(yīng)用中的優(yōu)缺點。根據(jù)汽車起重機(jī)的工作特點對支腿驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行典型工況分析，確定了電動機(jī)驅(qū)動齒輪的傳動系統(tǒng)要求，并結(jié)合電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)原理擬定支腿系統(tǒng)底盤分布圖。根據(jù)汽車起重機(jī)的參數(shù)對齒輪傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計計算、確定了齒輪傳動系統(tǒng)元件；并結(jié)合支腿機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)對支腿機(jī)構(gòu)強度校核與穩(wěn)定性分析，對支腿回路的組成原理和性能進(jìn)行分析。 關(guān)鍵詞：汽車起重機(jī)、齒輪傳動、絲杠螺母傳動、調(diào)平系統(tǒng)。 Title Design of variable speed electric cylinder type GZ500 Abstract: Crane is a kind of mechanical equipments used for lifting, moving/loading/unloading,and installing. It can lower the manual workload and upgrade productivity. It can be operated in some special environment,too,and work with high automatic level. Crane can operate whole objects, disintegrated materials, or liquid substances. The crane loads vary from time to time, so it is a periodic operational machine. A crane contains three major parts, mechanic components,a metal structure, and electrical devices. A cranes mechanical movements are multi-actions,such as raising, running, and rotating. This design features in the analysis of truck crane, composition and work characteristics, based on the combined use of domestic and foreign automobile crane status quo and development trends, designed a small tonnage truck crane chassis outrigger leveling mechanism. Leveling mechanism in the design of the motor, by reading a large number of domestic and foreign-related information and research products that already exist on the market, for small and medium truck crane functions and working principle of in-depth understanding and analysis, detailed analysis of the truck crane motor drive system function, composition, work characteristics and system type, summed motor drive gear in the car crane applications advantages and disadvantages. According to the working characteristics of truck crane outrigger drive system on a typical working conditions analysis to determine the motor drive gear transmission requirements, combined with the motor drive system theory developed chassis outrigger system maps. According to the parameters of crane design calculations for gear drive system to determine the gear system components; combined with outrigger outrigger agency agency on the main parameters of the strength check and stability analysis of the composition of outrigger circuit principle and performance analysis. Keyword：Automotive crane、Gear、 Screw nut drive、Leveling System. 目 錄 1、前言 1 1.1、 汽車起重機(jī)的簡介 2 1.2、國內(nèi)外汽車起重機(jī)的研究動態(tài) 3 1.2.1國內(nèi)發(fā)展趨勢 3 1.2.2國外發(fā)展趨勢 4 1.3、選題背景 5 2、電機(jī)驅(qū)動支腿調(diào)平部分的設(shè)計 6 2.1、本課題支腿為電機(jī)驅(qū)動的要求 6 2.2、本設(shè)計方案原理 6 2.3、電動機(jī)的選擇 7 2.4、減速器的選擇 7 2.5、支腿分布形式的確定 8 2.6、傳動螺桿的設(shè)計 8 2.6.1、傳動螺桿的選擇 8 2.6.2、螺桿的強度計算及校核 9 2.6.3、螺母的選擇、強度計算及校核 10 2.6.4、螺桿的穩(wěn)定性驗算 10 2.7、齒輪的選擇及強度計算與校核 12 2.8、鍵的選擇 15 2.9、軸承的選擇 16 2.10、聯(lián)軸器的選擇 17 2.11、齒輪箱的設(shè)計 18 3、整體設(shè)計圖 19 4、 總結(jié) 21 5、致 謝 22 6、 參 考 文 獻(xiàn) 23 中南林業(yè)科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 GZ500型可變速電動缸設(shè)計 1、前言 在世界工程起重機(jī)家族中，目前主要有汽車起重機(jī)、全路面起重機(jī)、輪胎式起重機(jī)、履帶起重機(jī)等數(shù)個門類。從國際市場銷量上看，汽車起重機(jī)所占份額最大，全路面起重機(jī)次之。可以說，汽車起重機(jī)已成為工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用的起重設(shè)備[1]。近十年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和大型項目的不斷上馬，我國汽車起重機(jī)行業(yè)獲得了空前的發(fā)展，也受到了人們越來越多的關(guān)注。 在我國，汽車起重機(jī)的發(fā)展已有五十年的歷史了，由于受到客觀條件的限制，一度發(fā)展較慢。直到進(jìn)入九十年代，汽車起重機(jī)才得到快速發(fā)展。汽車起重機(jī)生產(chǎn)廠家也從以前的幾家發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)十家，例如：徐州工程機(jī)械集團(tuán)有限公司、三一汽車制造有限公司、長沙中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司、北汽多野田起重機(jī)有限公司、安徽柳工起重機(jī)有限公司、秦安工程機(jī)械總廠等[2]。其中，徐州工程機(jī)械集團(tuán)有限公司、長沙中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司是行業(yè)內(nèi)規(guī)模比較大的企業(yè)，然而，不得不承認(rèn)我國汽車起重機(jī)水平與國際先進(jìn)性水平還相差很遠(yuǎn)，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、自動化、智能化等方面。隨著國家基礎(chǔ)建設(shè)的規(guī)模不斷加大，許多生產(chǎn)場合都需要對設(shè)備、產(chǎn)品、零件、貨物等進(jìn)行搬運和位移，汽車起重機(jī)在起重運輸行業(yè)和野外作業(yè)發(fā)揮的作業(yè)也將越來越大，市場也必將越來越大。 本文采用電機(jī)驅(qū)動的方式替代傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動的支腿調(diào)平系統(tǒng)，選用合適的電機(jī)，設(shè)計出一套可以在高海拔，高寒等苛刻環(huán)境下正常工作的汽車起重機(jī)支腿調(diào)平系統(tǒng)。 24 1.1、 汽車起重機(jī)的簡介： 汽車起重機(jī)是裝在普通汽車底盤或特制汽車底盤上的一種起重機(jī)，其行駛駕駛室與起重操縱室分開設(shè)置。這種起重機(jī)的優(yōu)點是機(jī)動性好，轉(zhuǎn)移迅速。缺點是工作時須支腿，不能負(fù)荷行駛，也不適合在松軟或泥濘的場地上工作。汽車起重機(jī)的底盤性能等同于同樣整車總重的載重汽車，符合公路車輛的技術(shù)要求，因而可在各類公路上通行無阻。此種起重機(jī)一般備有上、下車兩個操縱室，作業(yè)時必需伸出支腿保持穩(wěn)定。起重量的范圍很大，可從8噸～1000噸，底盤的車軸數(shù)，可從2～10根。是產(chǎn)量最大，使用最廣泛的起重機(jī)類型。 中國的汽車式起重機(jī)誕生于上世紀(jì)的10年代，經(jīng)過了近30年的發(fā)展，期間有過3次主要的技術(shù)改進(jìn)，分別為70年代引進(jìn)蘇聯(lián)的技術(shù)，80年代引進(jìn)日本的技術(shù)，90年代引進(jìn)德國的技術(shù)。但是總體來說，中國的汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)始終走著自主創(chuàng)新的道路，有著自己清晰的發(fā)展脈絡(luò)，尤其是近幾年，中國的汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)取得了長足的發(fā)展，雖然與國外相比還有一定的差距，但是這個差距正在逐漸的縮小[3]。而且中國在中小噸位的汽車式起重機(jī)的性能已經(jīng)完好，能夠滿足現(xiàn)實生產(chǎn)的要求。在不久的將來，中國的汽車式起重機(jī)行業(yè)一定會發(fā)展成為一個發(fā)展穩(wěn)定，市場化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)。 中國汽車式起重機(jī)已經(jīng)大量使用PLC可編程集成控制技術(shù)，帶有總線接口的液壓閥塊，液壓馬達(dá)，油泵等控制和執(zhí)行元件已較為成熟，液壓和電器已實現(xiàn)了緊密的結(jié)合?？赏ㄟ^軟件實現(xiàn)控制性能的調(diào)整，大幅度簡化控制系統(tǒng)，減少液壓元件，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具備了實現(xiàn)故障自動診斷，遠(yuǎn)程控制的能力。當(dāng)前中國新一代汽車起重機(jī)產(chǎn)品，起重作業(yè)的操作方式，大面積應(yīng)用先導(dǎo)比例控制，具有良好的微調(diào)性能和精控性能，操作力小，不易疲勞。通過先導(dǎo)比例手柄實現(xiàn)比例輸送多種負(fù)荷的無級調(diào)速，有效防止起重作業(yè)時的二次下滑現(xiàn)象，極大的提高了起重作業(yè)的安全性、可靠性和作業(yè)效率。 圖1.1 中聯(lián)重科汽車起重機(jī) 1.2、國內(nèi)外汽車起重機(jī)的研究動態(tài)： 1.2.1國內(nèi)發(fā)展趨勢： 中國的汽車式起重機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)要想在本領(lǐng)域生存與發(fā)展，需要做的事情還很多，擴(kuò)大產(chǎn)品的品種，增大起重力矩，增加起重機(jī)功能，全力打造自己的品牌，開創(chuàng)自我空間占領(lǐng)市場等。由于市場需求的增大，也要求生產(chǎn)企業(yè)不斷創(chuàng)新，在保證起重機(jī)性能的基礎(chǔ)上還要不斷開發(fā)出更大噸位的新產(chǎn)品，滿足市場的需求。國外起重機(jī)的未來發(fā)展之路是走向?qū)I(yè)化，標(biāo)準(zhǔn)化，和系列化，只有這樣才能最快的制造和裝配出品種多樣化的產(chǎn)品。隨著電子計算機(jī)的廣泛應(yīng)用， 許多國外起重機(jī)制造商從應(yīng)用起重機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)（CAD），提高到應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行起重機(jī)的模塊設(shè)計[4]。由于鋼鐵工業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，鋼材質(zhì)量得以提高，在設(shè)計起重機(jī)主梁強度時，可使用較高的許用應(yīng)力，而不需要較高的安全系數(shù)，以便減少起重機(jī)材料用量，從而降低設(shè)備的重量和價格，起重機(jī)配套的零部件如萬達(dá)回轉(zhuǎn)支承的制造也得益于新材料的不斷產(chǎn)生，使得起重機(jī)向更輕，更好的方向發(fā)展。在機(jī)加工方面，大量采用少切削的精密鑄件，尤其是鋁合金鑄件見多，加工設(shè)備大量采用高精度，高效的加工中心，數(shù)控自動機(jī)床等，及保證了質(zhì)量，又提高了勞動生產(chǎn)率，降低了成本，同時在機(jī)械線使用機(jī)械代替人工操作如焊接機(jī)械手和配用機(jī)械手等。 1.2.2國外發(fā)展趨勢： 近年來，隨著電子計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，起重機(jī)的設(shè)計、制造轉(zhuǎn)向計算機(jī)化、自動化。國外汽車起重機(jī)制造商開始應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行模塊設(shè)計。起重機(jī)采用模塊單元化設(shè)計，新產(chǎn)品的研制速度將大大加快，增強了競爭力；汽車起重機(jī)控制元件的革新與應(yīng)用以提高起重機(jī)的定位精度；采用遙控系統(tǒng)來控制汽車式起重機(jī)的起重作業(yè)，以節(jié)省人力、提高工作效率，同時使操作者的工作條件有所改善；研究設(shè)計起重機(jī)的距離檢查防撞裝置，降低事故發(fā)生率[6]。 對于16t以下的起重機(jī)要求設(shè)置起重顯示器，16t及16t以上的起重機(jī)設(shè)置力矩限制器，且有報警裝置。液壓汽車起重機(jī)的起重臂由多節(jié)臂段組成，可以根據(jù)對起升高度的不同要求設(shè)計。起重臂的伸縮方式一種是順序伸縮，另一種是同步伸縮。大噸位的起重機(jī)為了提高起重能力大多數(shù)都采用同步伸縮。各臂段的伸縮由油壓控制，伸縮自如。帶副臂的起重機(jī)，在行駛狀態(tài)時，副臂一般安置于主臂的側(cè)方或下方。轉(zhuǎn)臺主要用來布置起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、起重臂及變幅油缸的下支點和操縱裝置。對于中、大噸位的起重機(jī)，有的還在轉(zhuǎn)臺上安置發(fā)動機(jī)。轉(zhuǎn)臺與底架之間用能承受垂直載荷、水平載荷及傾覆力矩的回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接[7]。為了防止在行駛時轉(zhuǎn)臺發(fā)生滑轉(zhuǎn)，設(shè)有轉(zhuǎn)臺鎖定裝置?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由定量馬達(dá)驅(qū)動?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的輸出齒輪與回轉(zhuǎn)支承齒輪嚙合。實現(xiàn)起重機(jī)轉(zhuǎn)臺沿回轉(zhuǎn)中心作360°回轉(zhuǎn)。起重臂的變幅，由單只或雙只液壓油缸通過油液控制完成。起重機(jī)構(gòu)由油液控制變量或定量馬達(dá)通過減速機(jī)驅(qū)動卷筒。由于采用液力變矩器，起重機(jī)各機(jī)構(gòu)的運動能無級變速，可使載荷在微動速度下由動力控制下降。為了防止過卷，設(shè)有鋼絲繩三圈保護(hù)裝置及報警裝置。中、大噸位的汽車起重機(jī)可根據(jù)市場需要配置副起升機(jī)構(gòu)，以供雙鉤作業(yè)。 1.3、選題背景： 起重汽車在我們的生活中有著舉足輕重的地位，實線起重機(jī)和其他工程機(jī)械支腿調(diào)平過程的自動化，能提高起重機(jī)操作的自動化，減少操作工人的勞動強度，提高調(diào)平的精度，加強產(chǎn)品的市場競爭力。而調(diào)平支腿在應(yīng)用過程中起到了關(guān)鍵性的作用，調(diào)平支腿系統(tǒng)的效率提高了，那么整個起重機(jī)的工作效率也會有很大的提高。正因為支腿調(diào)平系統(tǒng)在汽車起重機(jī)上的重要程度，而市場上采用液壓系統(tǒng)的支腿系統(tǒng)不能適應(yīng)于高溫低溫等不可改變的環(huán)境因素，容易造成起重機(jī)無法正常工作，甚至?xí)斐扇藛T的傷亡，具有極大的隱患。所以，我們采用電機(jī)驅(qū)動支腿系統(tǒng)，不僅可以使得我們的汽車起重機(jī)可以適應(yīng)各種各樣的環(huán)境，而且電機(jī)驅(qū)動較液壓驅(qū)動工作而言，工作效率較高，沒有煙塵，氣味，不污染環(huán)境，噪聲小，節(jié)省空間，可靠耐用，能耗低，控制方便等特點，更符合汽車起重機(jī)發(fā)展的趨勢和環(huán)境保護(hù)的時代精神。 支腿系統(tǒng)對于汽車起重機(jī)的重要性是不言而喻的，倘若電機(jī)或出現(xiàn)一些不可預(yù)測的故障，為了保證我們的汽車起重機(jī)能夠繼續(xù)工作，龔老師提出要在支腿系統(tǒng)上設(shè)計一個手動的功能，用于預(yù)防支腿出現(xiàn)無法工作的問題。在實際應(yīng)用的時候，一般在支腿下面還要墊上大枕木的，加大與地面的接觸面積，否則在起重機(jī)提重物的時候容易爆胎，或?qū)⒌孛鎵籂€[8]。一種更快捷、更穩(wěn)定的、更高精度的調(diào)平機(jī)構(gòu)將會大大提高起重類機(jī)械的工作效率，可使我國的國防力量在這方面得到很大的提高，工業(yè)經(jīng)濟(jì)方面也會得到更高的效益。 2、電機(jī)驅(qū)動支腿調(diào)平部分的設(shè)計： 2.1、本課題支腿為電機(jī)驅(qū)動的要求： 1、6腿 ，單腿有效載荷10t 2、工作溫度 -40℃~ +40℃ 3、高海拔4500米 4、涉水深度 800mm 5、調(diào)平精度 3′ 6、支腿及橫向桿帶手 7、調(diào)平時間 5min（從橫向伸出開始） 8、支腿在收起來的時候最低離地間隙380mm 2.2、本設(shè)計方案原理： 本設(shè)計采用電動機(jī)驅(qū)動，其工作原理是電動機(jī)通過減速器減速帶動一對相互嚙合的直齒輪傳動、齒輪傳動帶動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠轉(zhuǎn)動帶動螺母，使螺母在支腿外臂的內(nèi)軌道移動，從而實現(xiàn)支腿的伸縮，達(dá)到調(diào)平的功能。 絲杠螺母的運動形式采用了絲杠轉(zhuǎn)動，螺母移動的運動形式，因為該傳動形式需要限制螺母的移動，故需要導(dǎo)向裝置。其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，絲杠剛性較好，其原理如圖： 圖2.1 絲桿傳動原理圖 絲杠副的支撐方式采用雙推-自由式，如下圖所示： 圖2.2雙推-自由式 2.3、電動機(jī)的選擇： 根據(jù)課題對電機(jī)驅(qū)動的要求和電動機(jī)的選擇原理： 選擇電動機(jī)選擇同步轉(zhuǎn)速n=1000r/min，額定功率P=7.5KW系列的Y160M-6的電動機(jī)[13]。 2.4、減速器的選擇： 減速器是原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿足各種各種機(jī)械的需要。 根據(jù)本設(shè)計的工作要求及一些性能參數(shù)，結(jié)合減速器的效率、外廓尺寸及質(zhì)量、制造及運轉(zhuǎn)費用等指標(biāo)進(jìn)行綜合的分析比較，減速器選擇單級圓柱齒輪減速器，因其具有減速比大，體積小，重量輕，效率高等優(yōu)點，所以選之，其減速比i=2。 2.5、支腿分布形式的確定： 本設(shè)計采用H式支腿分布調(diào)平，這種支腿分布外伸距離大，對地面的適應(yīng)性好，具有調(diào)平精度高，可靠性好，調(diào)平速度快等優(yōu)點。目前，起重機(jī)調(diào)平支腿的分布方式大概有5種，分別是：蛙式支腿、H式支腿、X式支腿、輻射式支腿、鉸接式支腿，其各自有各自的工作特點，在特定場合下有不同的用途，應(yīng)用都很廣泛，根據(jù)本課題的要求及需要，采用H式支腿分布。 2.6、傳動螺桿的設(shè)計： 2.6.1、傳動螺桿的選擇： 1）、基本參數(shù)及主要技術(shù)指標(biāo)：（汽車起重機(jī)選用：以HY25QZ型號為例） ①支腿數(shù)量：6條； ②條支腿間距：4500mm×2200mm； ③調(diào)平精度：±3′； ⑤調(diào)平時間：5min； ⑥單腿有效載荷：10t； 2）、絲杠的材料及許用應(yīng)力的選擇： 由查表可知，絲杠的材料選用45鋼[15]， 其摩擦因數(shù)f值介于0.15～0.17，現(xiàn)去f=0.05 材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，取r=360MPa； 由表12-1-10可知，p=r/（3～5）MPa=120～72MPa，手動可取p=100MPa。 螺母材料選取ZCuA1Fe3， 由表12-1-10可知：bp=40～60MPa，取bp=50 MPa，Jp=30～40MPa，取Jp=35MPa， 由表12-1-9查可知Pp=7～10MPa，取Pp=10MPa，又因其耐磨性最好，故取之。 3）、按耐磨性計算螺紋中徑： 由表12-1-4可知，取=1.2，（g=10m/s2） d2=0.8 =0.8×=73.4mm 由GB/T5796.3-1996,可選： d=94mm，p=12mm，d2=94mm，D4=101mm，d3=87mm，D1=88mm 的梯形螺紋，中等精度，螺旋副標(biāo)記為Tr48×8-7H/7e. 螺母高度H=×d2=1.2×94=112.8mm，取H=110mm，則螺紋圈數(shù)n=H/P=110/12=9.2 4)、自鎖性驗算： 由于為單頭螺紋，導(dǎo)程S=P=12mm，所以螺紋升角為： =arctan（s/ d2） =12/(3.14×94)=2°43′44″ 由表12-1-7鋼對青銅f=0.08～0.10，取f=0.09，可得： P′=arctan（f/cos（ɑ/2）） =arctan（0.09/cos15°）=5°19′23″ 由于﹤P′，故自鎖可靠。 2.6.2、螺桿的強度計算及校核： 由表12-1-3，螺紋摩擦力矩： M=0.5 d2Ftan（+ P′） =94/2×100000×tan(2°43′44″+5°19′23″) =334104N.mm 將其代入表12-1-4中的公式（4），得： ca= = =96.9MPa＜bp 2.6.3、螺母的選擇、強度計算及校核 因螺母材料強度低于螺桿的材料強度，故只驗算螺母螺紋強度即可。[20] 由表12-1-4可得： 牙根寬度b=0.65P=0.65×12=7.8mm 基本牙型高H=0.5P=0.5×12=6mm， 將它代入表12-1-4中的公式（7）及公式（8），有： T=F/（ D4bn） =100000/×49×5.2×9.38 =13.3MPa＜Tp； b=FH/（ D4bn） =3×100000×4/×49×5.2×9.38=30.7MPa＜bp 2.6.4、螺桿的穩(wěn)定性驗算： 由圖12-1-2a可知： 支腿螺桿上部安裝手柄處的高： H=（1.8～2）d=（1.8～2）×48=86.4～96mm，取H=96mm； 螺桿最大工作長度L應(yīng)為最大起重高加H,所以： L=600+96=696mm,又考慮到安裝尺寸，所以估取L=1000mm， 按一端固定一端自由從表12-1-5可得=2，所以: =L/i=L/d/4 =2×100000/87/4=92.0 按對鋼=461MPa，b=2.568MPa，=100，=60，而本課題中=12.0，介于其中，是中等柔度桿，其臨界荷載為： Fc=caA=（a-b）d2/4 =（461-2.568×92）×3.14×872/4 =1336055N； 所以Fc/F=1336055/100000=13.4，穩(wěn)定條件滿足。 其梯形螺桿設(shè)計圖如下： 圖2.3 梯形螺桿 其螺母設(shè)計圖如下圖： 圖2.4 梯形螺母 2.7、齒輪的選擇及強度計算與校核： 本設(shè)計中，選用了一對相互嚙合的直齒輪傳動與一個用于手動緊急備用裝置的錐齒輪，因為齒輪傳動具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠壽命長、傳動比穩(wěn)定等優(yōu)點，所以選用，其設(shè)計如下： 1、大齒輪的選擇： 設(shè)計參數(shù)：取支腿單腿的支撐力為10噸，，直齒輪傳動比取i=3，設(shè)每年作300天，工作壽命15年，兩班制；由前面設(shè)計的梯形螺桿可知，軸的公稱直徑d=94mm，轉(zhuǎn)速為n=900r/min，p=12mm，所以功率 P=mgh/t =10000×10×0.6/10s=6000W（為輸入功率）。 （1）、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)： 1）、根據(jù)傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動； 2）、由于本設(shè)計中齒輪傳動為一般工作機(jī)，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）； 3）、材料的選擇： 由表10-1可知： 選擇小齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)處理），硬度為200HBS; 大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度為240HBS， 二者材料硬度差為40HBS。 4）、選小齒輪齒數(shù)Z1=24，則大齒輪齒數(shù)Z2=Z1×i=24×3=72。 （2）、按齒面接觸強度設(shè)計： 由設(shè)計公式（10-9a）進(jìn)行強度計算，即： d2.32 1、確定公式內(nèi)各計算數(shù)值： 1）、試選載荷系數(shù)Kt=1.3； 2）、計算小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩： T1=95.5×105×P1/n1 =95.5×105×6/900=6.36×104； 3）、由表10-7可知，選取齒寬系數(shù)∮d=1； 4）、由表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2； 5)、由圖10-21d按齒面硬度查的： 小齒輪的解除疲勞強度極限Him1=600MPa； 大齒輪的解除疲勞強度極限Him2=550MPa。 6）、由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N1=60n1jLh=60×900×1×(2×8×300×15) =3.888×109; N2=N1/i=3.888×109/3=1.296×109。 7）、由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)： KHN1=0.90，KHN2=0.95。 8）、計算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1， 由式（10-12）可得： [H]1=KHN1 Him1/S=0.9×600=540MPa; [H]2=KHN2 Him2/S=0.95×550=522.5MPa。 (3)計算： 1）、計算小齒輪分度圓直徑d1t，代入[H]中較小的值： d1t2.32 =2.3 =100mm 2）、計算圓周速度： V=d1tn1/60×1000 =×100×900/60×1000=4.5m/s。 3）、計算齒寬b： b=d1t =1×100=100mm； 4）、計算齒寬與齒高之比b/h： 由于模數(shù)mt=d1t/z1=100/24=4.2； 齒高h(yuǎn)=2.25mt=9.45mm； 所以b/h=100/9.45=10.58；取標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm，所以： z1=d1/m=100/2.5=40； z2=40×3=120。 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，滿足了工作要求等等，也避免了浪費。 5）、幾何尺寸計算： ①、計算分度圓直徑： d1=z1m=40×2.5=100mm； d2=z2m=120×2.5=300mm。 ②、計算中心距： a=（d1+ d2）/2=(100+300)/2=200mm； ③、計算齒輪寬度： B=d1 =1×100=100mm； 取小齒輪寬度B1=100mm; 則取大齒輪的寬度B2=95mm。 經(jīng)計算強度檢驗，大齒輪及小齒輪符合要求。 6）、齒輪傳動潤滑方式的選擇： 由于齒輪在傳動時，相互嚙合的齒面間有相對滑動，因此就要發(fā)生摩擦和磨損，增加動力消耗，降低傳動效率，所以需要潤滑。在輪齒嚙合面見加注潤滑劑，可以避免金屬直接接觸，減少摩擦損失，還可以散熱及防銹蝕，因此，對齒輪傳動進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐櫥?，可以大為改善輪齒的工作狀況，確保運轉(zhuǎn)正常及預(yù)期的壽命[23]。 由于本設(shè)計為閉式齒輪傳動，且齒輪的圓周速度v不是很大，所以采用油潤滑的方式，這樣，齒輪在傳動時，就把潤滑油帶到嚙合的齒面上，同時也將有甩到箱壁上，借以散熱。其大小齒輪的設(shè)計圖大致如下： 圖2.5 大齒輪 圖2.6小齒輪 2.8、鍵的選擇： （1）、大齒輪鍵的選擇： 由于大軸的直徑d=114mm，大齒輪的寬度B=95mm，大齒輪的精度等級為7級，力矩T=2.12×104，所以： 1、選擇鍵連接的類型及尺寸： 由于大齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A）型； 根據(jù)軸的直徑d=114mm，從設(shè)計手冊表6-1查的鍵的截面尺寸為： 寬度B=26mm，高度h=12mm，取鍵長l=90mm。 2、校核鍵連接的強度： 因為鍵、軸及輪轂的材料均為鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力為[p]=110MPa，鍵的工作長度： L=l-b=90mm-26mm=64mm。 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度： k=0.5h=0.5×12=6mm 由式（6-1）可得： p=2T×103/KLd=96.8 MPa＜110MPa。 所以滿足要求。 （2）、小齒輪鍵的選擇： 由于小軸的直徑d=40mm，小齒輪的寬度B=100mm，小齒輪的精度等級為7級，力矩T=6.26×104，所以： 1、選擇鍵連接的類型及尺寸： 由于大齒輪不在軸端，故也選用圓頭普通平鍵（A）型； 根據(jù)軸的直徑d=40mm，從設(shè)計手冊表6-1查的鍵的截面尺寸為： 寬度B=12mm，高度h=8mm，取鍵長l=63mm。 2、校核鍵連接的強度： 因為鍵、軸及輪轂的材料均為鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力為[p]=110MPa，鍵的工作長度： L=l-b=63mm-12mm=51mm。 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.5×8=4mm 由式（6-1）可得p=2T×103/KLd=15 MPa＜110MPa。 所以也滿足要求。 2.9、軸承的選擇: 1、梯形絲杠軸承的選擇： 根據(jù)軸承的工作原理及選擇原理，本課題所需的軸承并不需要承受很大的力，只起傳動作用，所以根據(jù)GB/T297-1994，軸承選擇圓錐滾子軸承。 根據(jù)潤滑脂和潤滑油的特性及使用原則，對于圓錐滾子軸承，由于轉(zhuǎn)速不高，所以選用脂潤滑，其不易流失，容易密封。 其代號為：30218-內(nèi)徑為95mm的圓錐滾子軸承，尺寸系列02,0級公差，0組游隙。 軸承的配置為：雙支點各單向固定。 2、傳動軸軸承的選擇： 其選擇和上述大致相同，也根據(jù)GB/T297-1994，選用軸承選擇圓錐滾子軸承。 根據(jù)潤滑脂和潤滑油的特性及使用原則，對于圓錐滾子軸承，由于轉(zhuǎn)速不高，所以選用脂潤滑，其不易流失，容易密封。 其代號為：30208-內(nèi)徑為40mm的圓錐滾子軸承，尺寸系列02,0級公差，0組游隙。 軸承的配置也為：雙支點個單向固定。 2.10、聯(lián)軸器的選擇: 聯(lián)軸器的選擇原理和選擇時考慮以下幾點： 1、所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減震功能的要求； 2、聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和離心力的大??； 3、兩軸相對位移的大小和方向； 4、聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境； 5、聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。[24] 所以綜上可知，由于電動機(jī)功率P=6000W，轉(zhuǎn)速n=900r/min，電動機(jī)軸伸的直徑d=36mm： 1）、類型選擇： 為了隔離震動與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。 2)、載荷的計算： 公稱轉(zhuǎn)矩T=9.55×106×P/n =9.55×106×6/960N.mm=59.69×103N.mm; 由表14-1查得K=2.3，故由式（14-1）得 計算轉(zhuǎn)矩為T1=K×T =2.3×59.69×103N.mm=137.3N.m。 3)、型號選擇： 從GB4323-84中查得TL6型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為250N.m，許用最大轉(zhuǎn)速為3800r/min，軸徑為32-42mm之間[15]，故合用，其設(shè)計圖如下： 2.11、齒輪箱的設(shè)計： 齒輪箱的工作能力的主要指標(biāo)是剛度，其次是強度和抗振性能，當(dāng)同時用作滑道時，滑道部分還應(yīng)具有足夠的耐磨性。此外，對具體的機(jī)械，還應(yīng)滿足特殊的要求，并力求具有良好的工藝性。箱體的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小，決定于安裝在它的內(nèi)部及外部的零件和部件的形狀及尺寸及相互配置、受力與運動情況等[16]，設(shè)計時，應(yīng)使所裝的零件和部件便于拆裝與操作。 齒輪箱的一些結(jié)構(gòu)尺寸，如壁厚、凸緣寬度、肋板厚度等，對箱體的工作能力、材料消耗、質(zhì)量和成本，均有重大的影響，但是由于這些部位形狀的不規(guī)則和應(yīng)力分布的復(fù)雜性，以前大多是按照經(jīng)驗公式、經(jīng)驗數(shù)據(jù)或比照現(xiàn)用的類似機(jī)件進(jìn)行設(shè)計，而略去強度和剛度的分析與校核。本設(shè)計在設(shè)計齒輪箱時，為了機(jī)器裝配、調(diào)整、操縱、檢修及維護(hù)等的方便，也是按照一定的經(jīng)驗設(shè)計的，其設(shè)計圖如下： 圖2.7 齒輪箱 3、整體設(shè)計圖 圖3.1 整體設(shè)計圖 4、 總結(jié) 本文通過對電機(jī)驅(qū)動支腿調(diào)平系統(tǒng)中幾個重要方面進(jìn)行了分析，明確了每個支腿調(diào)平系統(tǒng)元件在運動機(jī)構(gòu)中的重要作用，設(shè)計出單腿機(jī)構(gòu)的調(diào)平，單獨電機(jī)驅(qū)動，并擁有保護(hù)電機(jī)及整個調(diào)平系統(tǒng)的的元件，實現(xiàn)了起重機(jī)支腿工作的安全可靠，動作的靈活精準(zhǔn)，初步達(dá)到了原有的設(shè)計目的。 在支腿調(diào)平系統(tǒng)的設(shè)計過程中，通過參考機(jī)械設(shè)計手冊，對起重機(jī)各工況的分析計算，確定了支腿天平系統(tǒng)的工作壓力，并以此為依據(jù)進(jìn)行了支腿調(diào)平系統(tǒng)的設(shè)計，電機(jī)的選擇、齒輪箱的設(shè)計、直齒輪傳動的設(shè)計、絲杠的選擇及對整個支腿調(diào)平系統(tǒng)進(jìn)行了壓力損失的計算，驗證了原有設(shè)計壓力的正確性，對整個支腿調(diào)平系統(tǒng)的分布及合理性得到了確保。 雖然在支腿調(diào)平系統(tǒng)的設(shè)計中嚴(yán)格的按照機(jī)械設(shè)計手冊，但由于對機(jī)械知識的掌握有限，因素考慮不全在所難免，本次設(shè)計一定存在著許多的不足，希望老師給予指正。 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計終于結(jié)束了，從開始選題到確定方案，整個設(shè)計完成經(jīng)歷了多次的修改，在龔中良老師的悉心指導(dǎo)下，一次次修正，才使得這次設(shè)計順利地進(jìn)行這。在整個過程中個，花費了龔老師很多寶貴的時間和經(jīng)歷，在此向老師表示由衷地感謝！老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，博學(xué)的才識令我受益匪淺。 同時，還要感謝同學(xué)們，在平時指出我的問題，并與我一同探討解決方案，使我能夠及時的發(fā)現(xiàn)問題，避免了一些彎路。 最后，向百忙之中抽時間對本文進(jìn)行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 顧迪民.工程起重機(jī).北京：中國建筑工業(yè)出版社，1988. [2] 顧迪民.起重機(jī)械事故分析和對策.北京：人民交通出版社，2004. [3] 黃大巍，李鳳，毛文杰.現(xiàn)代起重運輸機(jī)械. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006. [4] 高云國大型光電設(shè)備載車三點液壓調(diào)平支撐的研究[期刊論文]-光學(xué)精密工程 1996(03) [5] 華玉潔.起重機(jī)械與吊裝.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006. [6] 張青，宋世軍，王玉玲.工程機(jī)械，2004,35（6）：52. [7] 張青，宋世軍，王玉玲.起重運輸機(jī)械.2006,7： 27. [8] 朱世義橋式通用起重機(jī)使用和維護(hù).哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1983. [9] 周玉申.纜索起重機(jī)設(shè)計.北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1993. [10] 金沅生.工程力學(xué).第二版 華中科技大學(xué)出版社，2004. [11] 張衛(wèi)國.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ).華中科技大學(xué)出版社，2002. [12] 韓洪濤.機(jī)械制造技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2001. [13] 洪旭明.工程材料及成型工藝.化學(xué)工業(yè)出版社，2001. [14] 劉越.機(jī)械制造技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2001. [15] 《機(jī)械設(shè)計》主編：濮良貴、紀(jì)名剛，西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編著 [16] 《機(jī)械原理》主編：鄭文緯、吳克堅，東南大學(xué)機(jī)械學(xué)學(xué)科組出版， [17] 楊紅旗，工程機(jī)械，2002,33（5）：1. [18] 楊紅旗，工程機(jī)械，2002,33（6）：1. [19] 楊紅旗，工程機(jī)械，2002,33（7）：1. [20] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計手冊（第三版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994.4. [21] 賈敏新編.《液壓傳動與控制》.北京：國防工業(yè)出版社，2010.09. [22] 田普月.《車輛液壓傳動與控制技術(shù)》.北京：北京大學(xué)出版社，2011.08. [23] 胡家秀.機(jī)械零件設(shè)計使用手冊[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999. [24] 王旭.王積森，機(jī)械零件設(shè)計使用手冊[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999. [25] 孫靖民.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2006. [26] http://www.txhtbj.com. [27] http://www.lsshengxiang.com等專業(yè)廠家網(wǎng)站資料.