四速電動葫蘆機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,電動葫蘆,機(jī)械,系統(tǒng),設(shè)計(jì),cad,圖紙,說明書,仿單 四速電動葫蘆機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 目錄 前言 ....................................................................................................................1 1 電動葫蘆簡介 ................................................................................................2 1.1 電動葫蘆的原理 .....................................................................................2 1.2 發(fā)展前景 .................................................................................................3 1.3 電動葫蘆在使用時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng) .....................................................4 1.4 設(shè)計(jì)要求 .................................................................................................5 2 四速電動葫蘆的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) ................................................................6 2.1 電動葫蘆的結(jié)構(gòu)分析 .............................................................................6 2.2 電動葫蘆的設(shè)計(jì)方案 .............................................................................6 3 電動葫蘆起升機(jī)構(gòu)部件的設(shè)計(jì) ....................................................................8 3.1 起升機(jī)構(gòu)的工作分析 .............................................................................8 3.2 電動機(jī)的選擇 .........................................................................................9 3.3 滑輪組的選擇 .........................................................................................9 3.4 鋼絲繩的選擇和校核 ...........................................................................10 3.4.1 鋼絲繩的選擇 ...............................................................................10 3.4.2 計(jì)算鋼絲繩所承受的最大靜拉力 ...............................................11 3.4.3 計(jì)算鋼絲繩破斷拉力 ...................................................................11 3.5 吊鉤的設(shè)計(jì) ...........................................................................................11 3.5.1 吊鉤的選擇 ...................................................................................12 3.5.2 吊鉤的尺寸設(shè)計(jì) ...........................................................................12 3.6 卷筒裝置的設(shè)計(jì) ...................................................................................14 3.6.1 卷筒直徑的確定 ...........................................................................15 3.6.2 卷筒長度的確定 ...........................................................................15 3.6.3 卷筒厚度的計(jì)算 ...........................................................................16 4 同軸式三級齒輪傳動減速器的設(shè)計(jì) ..........................................................17 4.1 確定傳動裝置的總傳動比和分配轉(zhuǎn)動比 ...........................................17 4.2 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩和功率 ...........................................................17 4.3 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...........................................................................19 4.3.1 第一軸齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...............................................................19 4.3.2 第二軸齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...............................................................25 4.3.3 第三軸齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...............................................................29 4.4 軸的設(shè)計(jì) ...............................................................................................35 4.4.1 第一根軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................................35 4.4.2 初步估算軸的最小直徑 ...............................................................36 4.4.3 第二根軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................................39 4.4.3 第三根軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................................42 5 軸的校核 ......................................................................................................45 5.1 第一根軸的校核 ...................................................................................45 5.1.1 求支反力 .......................................................................................45 5.1.2 求彎矩 ...........................................................................................45 5.2 第三根軸的校核 ...................................................................................47 5.2.1 求支反力 .......................................................................................47 5.2.2 求彎矩 .........................................................................................47 5.3 中間軸的校核 .......................................................................................49 5.3.1 求支反力 .....................................................................................49 5.3.2 求彎距 .........................................................................................49 5.3.3 總彎距的計(jì)算 ...............................................................................50 6 軸承的校核 ..................................................................................................52 6.1 計(jì)算軸承的支撐反力 ...........................................................................52 6.2 軸承的當(dāng)量動載荷 ...............................................................................53 6.3 軸承的壽命 ...........................................................................................53 7 減速器箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ..............................................................................54 8 減速器潤滑密封設(shè)計(jì) ..................................................................................57 9 運(yùn)行機(jī)構(gòu)外殼的選擇 ..................................................................................58 9.1 行走機(jī)構(gòu)電動機(jī)及車輪的選取 ...........................................................58 9.2 行走機(jī)構(gòu)減速比的確定 .......................................................................58 10 結(jié)論 ............................................................................................................60 11 致謝 ............................................................................................................61 參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................62 前言 起重機(jī)械廣泛應(yīng)用于各種物料的起重、運(yùn)輸、裝卸等作業(yè)中，可以 減輕勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。如在工廠、礦山、車站、港口、建筑工 地、水電站、倉庫等生產(chǎn)部門中得到應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟(jì)改革的不斷深 入,一些老的工業(yè)基地逐漸復(fù)蘇,大量冶煉、鑄造和機(jī)加工行業(yè)出現(xiàn)增長 勢頭,引發(fā)市場對起重機(jī)械需求量的不斷增加。有關(guān)調(diào)查資料表明,65%的 起重機(jī)械用戶主要是為了提高生產(chǎn)率、減少勞動工資、降低職工勞動強(qiáng) 度。因而用戶對起重機(jī)械的安全性、先進(jìn)性、適用性和自動化程度就提 出了更高的要求,使起重機(jī)械的制造廠家面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。起重機(jī)械 制造行業(yè)的發(fā)展趨勢為設(shè)計(jì)、制作的計(jì)算機(jī)化、自動化近年來,隨著電子 計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,許多國外起重機(jī)制造商從應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng), 提高到應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行起重機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)。起重機(jī)采用模塊單元化設(shè) 計(jì),不僅是一種設(shè)計(jì)方法的改革,而且將影響起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)、生產(chǎn)和 管理水平,老產(chǎn)品的更新?lián)Q代,新產(chǎn)品的研制速度都將大大加快。對起重 機(jī)的改進(jìn),只需針對幾個(gè)需要修改的模塊;設(shè)計(jì)新的起重機(jī)只需選用不同 的模塊重新進(jìn)行組合,提高通用化程度,可使單件小批量的產(chǎn)品改換成相 對大批量的模塊生產(chǎn)。亦能以較少的模塊形式,組合成不同功能和不同規(guī) 格的起重機(jī),滿足了市場的需求,提高了競爭能力。 作為起重設(shè)備中輕便靈活的電動葫蘆作業(yè)范圍是有點(diǎn)、線為主、自 重輕、構(gòu)造緊湊、體積小、維修方便、經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。目前起重設(shè)備 較多，如單、雙梁橋式起重機(jī)、門式起重機(jī)等，但結(jié)構(gòu)體積龐大，一次 性投資與運(yùn)行成本較高，就是不能良好的滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的要求，急需技 術(shù)經(jīng)濟(jì)性能價(jià)格良好的起重設(shè)備，電動葫蘆在此方面具有優(yōu)勢，但目前 電動葫蘆多以為單速、雙速為主，多速電動葫蘆極少，特別是四速電動 葫蘆。作為起重基地的新鄉(xiāng)，研究開發(fā)四速電動葫蘆，是很有前景的。 1 電動葫蘆簡介 1.1 電動葫蘆的原理 電動葫蘆,簡稱電葫蘆。又名電動提升機(jī)。它保留了手拉葫蘆輕巧方 便的特點(diǎn)，由電動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和卷筒或鏈輪組成，分鋼絲繩電動葫蘆 和環(huán)鏈電動葫蘆兩種。通常用自帶制動器的鼠籠型錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)（或 另配電磁制動器的圓柱形轉(zhuǎn)子電動機(jī)）驅(qū)動，起重量一般為 0.180 噸， 起升高度為 330 米。 多數(shù)電動葫蘆由人用按紐在地面跟隨操縱，也可在司機(jī)室內(nèi)操縱或 采用有線（無線）遠(yuǎn)距離控制。電動葫蘆除可單獨(dú)使用外，還可同手動、 鏈動或電動小車裝配在一起，懸掛在建筑物的頂棚或起重機(jī)的梁上使用。 手拉葫蘆和手扳葫蘆都叫做手動葫蘆，是用人力來提升重物的。 電動葫蘆是一種用途十分廣泛的輕小型起重設(shè)備。其特點(diǎn)是體積小, 重量輕,承載能力大,常被安裝在電動單梁橋門起重機(jī)和懸掛式起重機(jī)上 ,用 來升降和運(yùn)移物品。 電動葫蘆的各類較多電動葫蘆主要有鋼絲繩電動葫 蘆，環(huán)鏈電動葫蘆，微型電動葫蘆和防爆電動葫蘆幾種型號。 電動葫蘆又改進(jìn)了手拉葫蘆人工操作、提升速度慢等不足，它集電 動葫蘆和手拉葫蘆的優(yōu)點(diǎn)于一身。采用盤式制動電機(jī)作用力，行星減速 器減速，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、效率高、使用方便，制動可 靠維護(hù)簡單等特點(diǎn)。適用于低速小行程的、物料裝卸、設(shè)備安裝、礦山 及工程建筑等方面，價(jià)廉物美，安全可靠，為您的工作帶來便利。 本設(shè)計(jì)是鋼絲繩電動葫蘆，因?yàn)殇摻z繩電動葫蘆有它特有的特點(diǎn)。 下面就來和大家看一看鋼絲繩電動葫蘆的結(jié)構(gòu)原理。 減速器：采用三級定軸斜齒輪轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，齒輪和齒輪軸用經(jīng)過熱處理的 合金鋼制成，箱體，箱蓋由優(yōu)質(zhì)鑄鐵制成，裝配嚴(yán)密，密封良好。減速 器自成一個(gè)部件，裝卸極為方便。 控制箱：采用能在緊急情況下切斷主電路，并帶有上下行程保護(hù)斷火限 位器的裝置。確保了電動葫蘆的安全運(yùn)行。電器元件壽命長，使用可靠。 鋼絲繩：采用 GB1102-74（6*37+1）X 型起重鋼絲繩，它保證了經(jīng)久耐用。 錐行電動機(jī)：起升電機(jī)采用較大起動力矩錐形轉(zhuǎn)子制動異步電動機(jī)，無 須外加制動器。電機(jī)負(fù)載持續(xù)率為 25%，電機(jī)采用 B 級或 F 級絕緣，電 機(jī)防護(hù)等級 IP44/IP54。 按鈕開關(guān)：手操作輕巧靈便，分有繩操縱和無線遙控兩種方式. 鋼絲繩電動葫蘆的結(jié)構(gòu)原理就決定它的優(yōu)點(diǎn)，在市場上也有很好的 反映。從深層次了解鋼絲繩電動葫蘆，可以讓你在它的維護(hù)保養(yǎng)中做得 更好，也更能讓鋼絲繩電動葫蘆在工作中發(fā)揮更大的作用。提高它的工 作效率，也就提高了相對的收入。 1.2 發(fā)展前景 目前，國內(nèi)外電動葫蘆產(chǎn)品在構(gòu)造特征、性能配置等方面仍存在一 定差異，通過對國內(nèi)外該類產(chǎn)品的比較，明示了其差異情況。1964 年聯(lián) 合設(shè)計(jì)的 CDMD 葫蘆，在 1975 年設(shè)計(jì)改進(jìn)之后，雖經(jīng)各制造企業(yè)不同 程度的改進(jìn)，并未吸收世界進(jìn)程中的任何技術(shù)發(fā)展。包括 1983 年引進(jìn)德 國 Stahl 公司的 AS 鋼絲繩葫蘆，距離當(dāng)代發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)品水平，仍有數(shù) 十年差距。而隨著科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步新一代多速電動葫蘆有著跟多 的發(fā)展趨勢： 向大型化、高效化、無保養(yǎng)化合節(jié)能化發(fā)展。 向智能化、集成化合信息化發(fā)展。 向成套化、系統(tǒng)化、綜合化和規(guī)?；l(fā)展。 向模塊化、組合化、系列化和通用化發(fā)展。 向小型化、輕型化、簡易化和多樣化發(fā)展。 所以，新型電動葫蘆的開發(fā)研究對于我國的起重行業(yè)還是很有實(shí)際 意義的。而這個(gè)設(shè)計(jì)題目這樣不但可以是我們和社會科技環(huán)境接軌。雖 然我們的水平有限，但是可以借此更加全面的了解起重器材的性能和工 作環(huán)境，為將來的起重行業(yè)的工作做一個(gè)鋪墊。同時(shí)可以把以前學(xué)過的 知識鞏固一下，把以往不太注意的基礎(chǔ)知識更加熟悉起來，為以后的工 作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，在設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)該采用新理論、新方法、 新技術(shù)和新手段來提高我們的的設(shè)計(jì)質(zhì)量。 電動葫蘆種類一般分為幾種：環(huán)鏈電動葫蘆，鋼絲繩電動葫蘆，防 爆電動葫蘆，氣動葫蘆，微型電動葫蘆，舞臺專用電動葫蘆，還有臺灣 進(jìn)口的小金剛。按照能否運(yùn)行來分，又分為固定式與運(yùn)行式兩種，按照 起升速度來分，分為單速與雙速兩種。 電動葫蘆使用非常簡單，有操作手柄，運(yùn)行式電動葫蘆手柄上一般有 上下左右四個(gè)按扭，固定式有上下兩個(gè)按扭，特殊的也有其他設(shè)置，根 據(jù)您的需要從下面調(diào)節(jié)手柄即可操作電動葫蘆。 一般電動葫蘆都配有說明書，按照說明書上來按裝即可。 1.3 電動葫蘆在使用時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng) （1）電動葫蘆在使用前，應(yīng)進(jìn)行靜負(fù)荷和動負(fù)荷試驗(yàn)。 （2）檢查電動葫蘆制動器的制動片上是否粘有油污，各觸點(diǎn)均不能涂潤 滑油或用銼刀挫平。 （3）嚴(yán)禁超負(fù)荷使用。不允許傾斜起吊或作為拖拉工具使用。 （4）操作人員操作時(shí)，應(yīng)隨時(shí)注意并及時(shí)消除鋼絲繩在卷筒上脫槽或繞 有兩層的不正常情況。 （5）電動葫蘆盤式制動器要用彈簧調(diào)整至是物件能容易處于懸空狀態(tài)， 其制動距離在最大負(fù)荷時(shí)不得超過 80mm。 （6）電動葫蘆應(yīng)有足夠的潤滑油，并保持干凈。 （7）電動葫蘆不工作時(shí)，禁止把重物懸于空中，以防零件產(chǎn)生永久變形 1.4 設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)的四速電動葫蘆機(jī)械系統(tǒng)的根據(jù)現(xiàn)有普通電動葫蘆的應(yīng)用情 況提出要求是： (1) 四速電動葫蘆的最大載重為 10 噸，最大起升高度為 9 米。 (2) 四速電動葫蘆的強(qiáng)度等級為 M，工作級別為 M5。 (3) 通過電機(jī)的變速實(shí)現(xiàn)在一個(gè)電機(jī)帶動下輸出 4 種速度。 2 四速電動葫蘆的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 2.1 電動葫蘆的結(jié)構(gòu)分析 電動葫蘆主要由起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成。起升機(jī)構(gòu)包括吊鉤、鋼 絲繩、滑輪組、電機(jī)、卷筒和減速器組成；它的運(yùn)行機(jī)構(gòu)為小車。電動 機(jī)的總體結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示 圖 2-1 電動葫蘆總體結(jié)構(gòu)簡圖 電葫蘆中間是鋼絲繩卷筒，用小車將其懸掛于工字鋼鍛造的天車大 梁上，一端用法蘭固定一臺可制動的錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)，用傳動軸將動力 傳遞到另一端的減速機(jī)。經(jīng)過減速的動力傳遞給鋼絲繩卷筒，帶動吊鉤 起重。 2.2 電動葫蘆的設(shè)計(jì)方案 電動葫蘆起升的結(jié)構(gòu)主要為電動機(jī)、減速器和卷筒裝置 3 個(gè)部件。 排列方式主要有平行軸和同軸兩種方式排列形式，如圖 2-2 所示 a b 圖 2-2 起升機(jī)構(gòu)部件排列圖 1 電動機(jī) 2 減速器 3 卷筒裝置 經(jīng)過分析這里優(yōu)先選用 b 方案，其方案的電機(jī)、減速器、卷筒布置 較為合理。減速器中的大齒輪和卷筒連在一起，起吊產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距經(jīng)大齒 輪可以直接傳給卷筒，使得卷筒只受彎距而不受扭距。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊 湊，傳動穩(wěn)定，安全系數(shù)高。減速器用斜齒輪傳動，載荷方向不變和齒 輪傳動的脈動循環(huán)，對電動機(jī)產(chǎn)生一個(gè)除彈簧制動的軸向力以外的載荷 制動軸向力。當(dāng)斜齒輪傾斜角一定時(shí)，軸向的力大小與載荷成正比，起 吊載荷越大，該軸向力也越大，產(chǎn)生的制動力矩也越大；反之亦然。它 可以減小制動彈簧的軸受力，制動瞬間產(chǎn)生的沖擊減小，電動機(jī)軸受扭 轉(zhuǎn)的沖擊也將減小，尤其表現(xiàn)在起吊輕載荷時(shí)，從而提高了電動機(jī)軸的 安全性。因此，選擇 b 方案。 a 方案中結(jié)構(gòu)電機(jī)與卷筒布置不再同一平面上通過減速器相連，使 得減速器轉(zhuǎn)距增大。 3 電動葫蘆起升機(jī)構(gòu)部件的設(shè)計(jì) 電動葫蘆式起升機(jī)構(gòu)用來實(shí)現(xiàn)物料垂直升降，是任何起重機(jī)不可缺 少的部分，因而也是起重機(jī)最主要、也是最基本的機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)的安 全狀態(tài)得好壞將直接地關(guān)系到起重作業(yè)的安全，是防止起重事故的關(guān)鍵。 電動葫蘆的機(jī)構(gòu)主要包括:起升用錐形轉(zhuǎn)子制動電動機(jī)、減速器、卷 筒裝置和吊鉤裝置等 4 個(gè)動力和傳動部件。起升電機(jī)、減速器、和卷筒 裝置構(gòu)筑成一個(gè)革命性緊湊又堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，使起重機(jī)能更有效的利用廠 房空間，增加了起升高度。平穩(wěn)安靜的運(yùn)行延長起升機(jī)構(gòu)的壽命。起升 電機(jī)處于大直徑卷筒內(nèi)使電動葫蘆具有較小的外形尺寸且起升電機(jī)具有 良好的冷卻性能。所有起升電機(jī)都裝有盤式直流電磁制動器，自動監(jiān)控 間隙。電器和制動器和諧工作保證吊鉤任何時(shí)候都不打滑。制動器為長 閉設(shè)計(jì)防止失電事故，制動摩擦片不含石棉。卷筒由高強(qiáng)度無縫鋼管制 成，兩端軸承支撐，鋼絲繩由壓板固定。卷筒最少有 2 圈安全繩槽，標(biāo) 準(zhǔn)鋼絲繩為剛強(qiáng)度鋼絲制成并鍍鋅，重級制導(dǎo)繩器由耐磨的球墨鑄鐵制 成，防止亂繩。大直徑滑輪由球磨鑄鐵制成，防止跳繩。 3.1 起升機(jī)構(gòu)的工作分析 電動機(jī)通過聯(lián)軸器與減速器的中間軸連接，而中間軸又通過齒輪連 接與減速器的高速軸相連，用減速器的低速軸帶動卷筒，吊鉤等鉤取物 裝置與并卷繞在卷筒上的鋼絲繩滑輪組連接起來。當(dāng)電動機(jī)正反兩個(gè)方 向的運(yùn)動經(jīng)聯(lián)軸器和減速器傳遞給卷筒時(shí)，通過卷筒不同方向的旋轉(zhuǎn)將 鋼絲繩卷入或放出，從而使吊鉤與吊掛在其上的物料實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動，這 樣，就將電動機(jī)輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為吊鉤的垂直上下的直線運(yùn)動。用 常閉式制動器空竹起重機(jī)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。通電時(shí)松閘，使機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)；在失 電情況下制動，使吊鉤連同貨物停止升降，并在指定位置上保持靜止?fàn)?態(tài)，當(dāng)于與自鎖。當(dāng)滑輪組升到最高極限位置時(shí)，上升極限位置限制器 被觸碰面動作，使吊鉤停止上升，即起到了限位開關(guān)的作用。當(dāng)?shù)踺d接 近額定起重量時(shí)，起重量限制器及時(shí)檢測出來，并給予顯示，同時(shí)發(fā)出 警示信號，一旦超過額定值及時(shí)切斷電源，使起升機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行，以此 來保證生產(chǎn)安全。 3.2 電動機(jī)的選擇 本次設(shè)計(jì)為 10 噸四速電動葫蘆，電動機(jī)采用 YZR 系列起重用三相一 步電動機(jī)用電動機(jī)。由公式得： P=FV/1000=GV/1000=10000(4/60)/1000=0.67kW (3-1) 滾筒傳動的效率取：0.96 聯(lián)軸器的效率取: 0.99 電機(jī)軸的效率?。?0.98 (3-2) 與 電 機(jī) 與 與 輸 出 軸 與 筒 與 輸 出 軸總 =0.96(0.990.99)(0.990.99)(0.990.99)0.98 =0.8857 電動機(jī)功率： = / =0.67/0.8857=0.75266kW (3-3)dpw總 由于鋼絲繩電葫蘆起吊和停止時(shí)有一些沖擊，根據(jù)沖擊程度一般使 用系數(shù) =1.4 故 1.4 =1.0537kWAkpd 電機(jī)轉(zhuǎn)速取: n 電 =930r/min 故選電動機(jī)的電動的額定功率為 8.5kw，轉(zhuǎn)速為 930/min 3.3 滑輪組的選擇 滑輪組由動滑輪和定滑輪組成，其上纏繞鋼絲繩，此方法可以減小 起重所須的力還可以達(dá)到增速的目的。其中通過滑輪可以改變鋼絲繩的 運(yùn)動方向。平衡滑輪還可以均衡張力。 四速電動葫蘆選用的滑輪組倍率由 1查得 m2?；喗M效率 0.99z 3.4 鋼絲繩的選擇和校核 本次設(shè)計(jì)選用的鋼絲繩主要依據(jù)其工作環(huán)境及工作強(qiáng)度及使用特點(diǎn) 及重要性選用。柔韌性好、鋼絲繩強(qiáng)度高、耐沖擊、安全可靠。雖然在 正常情況下使用的鋼絲繩不會發(fā)生突然破斷，但是鋼絲繩廣泛應(yīng)用在起 重機(jī)上，可能會因?yàn)槌惺艿妮d荷超過其極限載荷而破壞。而鋼絲繩的破 壞是有前兆的，總是從斷絲開始，極少發(fā)生整條繩的突然斷裂。 鋼絲繩的破壞會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，所以鋼絲繩既是起重機(jī)械的重要 零件之一，也是保證起重作業(yè)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 3.4.1 鋼絲繩的選擇 鋼絲繩是起重機(jī)械中最常用的構(gòu)件之一，根據(jù)其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及 工作環(huán)境的需要選擇。查得鋼絲繩型號選為 6X37-15-1550-I-右。 （1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求起重重量為 10 噸，按照構(gòu)造易緊湊的原則，選 用滑輪倍數(shù)為： a=2 F=58800N K:安全系數(shù)；取 1.2 （2）鋼絲繩的直徑 d d=21mm C=0.898 為選擇系數(shù)查得鋼絲繩型號選為 6X37-15-1550-I-右。 3.4.2 計(jì)算鋼絲繩所承受的最大靜拉力 鋼絲繩所承受的最大靜拉力（即鋼絲繩分支的最大靜拉力）為： (3-4)kQZmPSax 式中: --額定起升載荷，指所有起升質(zhì)量的重力，包括允許起升的QP 最大有效物品、取物裝置（如下滑輪組吊鉤、吊梁、抓 斗、容器、起重電磁鐵等） 、懸掛撓性件以及其 他在升 降中的設(shè)備的質(zhì)量的重力； Z--繞上卷筒的鋼絲繩分支數(shù)，單聯(lián)滑輪組 Z=1，雙聯(lián)滑輪組 Z=2，根據(jù)要求 Z=1； m--滑輪組倍率； --滑輪組的機(jī)械效率。h 其中 810000N ，m2， 0.99QPh 所以 29.7Nmaxs 3.4.3 計(jì)算鋼絲繩破斷拉力 計(jì)算鋼絲繩破斷拉力為： =n (3-5)psmax 式中:n--安全系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級別查表確定，n5； =150 =136psax 所以鋼絲繩滿足要求。 3.5 吊鉤的設(shè)計(jì) 吊鉤在起重裝置中屬于取物裝置，用于提取物料。既是起重機(jī)械的 重要零件之一，也是保證起重作業(yè)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 3.5.1 吊鉤的選擇 吊鉤按形狀分為單鉤和雙鉤，按制造方法分為鍛造吊鉤疊片吊鉤。 單鉤制造簡單、使用方便，但受力情況不好。大多用在起重量為 80 噸以下的場合；起重量大時(shí)常采用受力對稱的雙鉤。疊片式吊鉤由數(shù)片 切割成形的鋼板鉚接而成，個(gè)別板材出現(xiàn)裂紋時(shí)整個(gè)吊鉤不會破壞，安 全性較好，單自重較大，大多用在大起重量或吊運(yùn)鋼水盛桶的起重機(jī)上。 吊鉤在作業(yè)過程中常受沖擊，需采用韌性好的優(yōu)質(zhì)碳素鋼制造。吊鉤分 類極廣，一般包括：卸扣、吊環(huán)、圓環(huán)、梨形環(huán)、長吊環(huán)、組哈吊環(huán)， S 鉤、鼻吊鉤、美式吊鉤、羊角吊鉤、眼形滑鉤、帶保險(xiǎn)卡吊環(huán)螺釘、 鏈條卸扣，居于獨(dú)特、新穎、質(zhì)優(yōu)安全的特點(diǎn)，適用于工廠、礦山、石 油、化工及船舶碼頭等。確保安全，質(zhì)量安全系數(shù)高，靜載荷達(dá)到 3 倍， 起重量從 5 噸到 150 噸。吊鉤是起重機(jī)械常見的一種吊具，吊鉤常借助 滑輪組等部件懸掛在起重機(jī)構(gòu)的鋼絲繩上，還適用于工廠、礦山、石油、 化工和船舶碼頭等吊運(yùn)重物的場所。 鍛造吊鉤分為單鉤和雙鉤。單鉤一般用于小起重量，雙鉤多用于較 大的起重量。鍛造吊鉤材料采用優(yōu)質(zhì)低碳鎮(zhèn)靜鋼或低碳合金鋼，如 20 優(yōu) 質(zhì)低碳鋼、16Mn、20MnSi、36MnSi。 這次設(shè)計(jì)的是 5 噸的葫蘆，屬于小起重量，結(jié)合電葫蘆的生產(chǎn)現(xiàn)狀， 選用鍛造單鉤。 3.5.2 吊鉤的尺寸設(shè)計(jì) 吊鉤鉤孔直徑與起重能力有一定關(guān)系： 單鉤： tQD350 鉤身各部分尺寸（見圖 3）間的關(guān)系如下: hLS75.021(2.)/05Lh 圖 3-1 鍛造單鉤 計(jì)算得: D=80 S=60 H=96 =184 =482L2 3-2 吊鉤的三維效果圖 由于負(fù)載屬于輕型因此吊鉤的各部位直徑選擇按照起重設(shè)計(jì)手冊的 常規(guī)數(shù)據(jù)選取完全可以滿足工作要求，但注意的是吊鉤的前端尖嘴部分 應(yīng)有一定的揚(yáng)角避免磨損后起吊容易脫鉤。在參考常規(guī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn) 行設(shè)計(jì)的已滿足設(shè)計(jì)要求，故在次不與校核。 3.6 卷筒裝置的設(shè)計(jì) 卷筒是用來卷繞鋼絲繩的部件，它承載了起升載荷，收放鋼絲繩， 實(shí)現(xiàn)勾取物裝置的升降，是實(shí)現(xiàn)四速電動葫蘆機(jī)械系統(tǒng)滿足要求的裝置。 （1）電動葫蘆卷筒的種類 電動葫蘆按卷筒的筒體形狀，可分為長軸卷筒和短筒卷筒；按制造 方式，可分為鑄造卷筒和焊接卷筒；按卷筒表面是否有繩槽，可分為光 面卷筒和螺旋槽面卷筒；按鋼絲繩在卷筒表面卷繞層數(shù)，可分為單層纏 繞卷筒和多層纏繞卷筒，多層纏繞卷筒用于起升高度特大，或要求機(jī)構(gòu) 緊湊的起重機(jī)上。 (2）電動葫蘆卷筒的結(jié)構(gòu) 電動葫蘆的卷筒是由筒體、連接盤、卷筒軸以及軸承支架等組成。 單層纏繞的卷筒的筒體表面切有弧形螺旋槽，以增大鋼絲繩與筒體 的接觸面積，避免相鄰繩之間摩擦，并使鋼絲繩在卷筒上纏繞位置固定。 其缺點(diǎn)是筒體體積較大。 多層纏繞卷筒的筒體表面直接采用光面，筒體兩端有凸緣，以防止 鋼絲繩滑出。其缺點(diǎn)是鋼絲繩排列緊密產(chǎn)生摩擦，各層互相疊加，對鋼 絲繩的壽命影響很大。 電動葫蘆的卷筒結(jié)構(gòu)尺寸中，影響鋼絲繩壽命的關(guān)鍵尺寸是按鋼絲 繩中心算起的計(jì)算直徑，卷筒允許的最小卷繞直徑必須滿足所在機(jī)構(gòu)工 作級別所要求的規(guī)定值。 3.6.1 卷筒直徑的確定 卷筒的直徑式卷筒集合尺寸中最關(guān)鍵的尺寸，其名義直徑 D 是指光 面卷筒的卷筒外包直徑尺寸，有槽卷筒取槽底直徑，大小按下式確定。 mm (3-6)28917)()1(dhD 式中 D--按鋼絲繩中心計(jì)算的最小卷筒直徑，mm h--與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩有關(guān)的系數(shù)，查表為 18 d--鋼絲繩的直徑，mm 計(jì)算得 289mm，取 290mmminD 3.6.2 卷筒長度的確定 由表查得卷筒幾何尺寸的計(jì)算: (3-7)210L (3-8)PZDmH)(1ax 式中 L--卷筒長度； --卷筒上螺旋繩槽部分的長度；0L --無繩槽卷筒端部尺寸的長度，由結(jié)構(gòu)需要決定；1 --卷筒兩端多余部分的長度 ；2 23LP P--繩槽節(jié)距； --最大起升高度；maxH m--滑輪組倍率； --卷筒的計(jì)算直徑。1D 其中 720mm ， 83mm， 32mm，L835mm0L1L2 3.6.3 卷筒厚度的計(jì)算 對于鑄鋼卷筒， 式中 --卷筒壁厚；d --鋼絲繩直徑。 所以 15mm 4 同軸式三級齒輪傳動減速器的設(shè)計(jì) 電動葫蘆減速器是起升機(jī)構(gòu)中傳動的重要組成部分，也是本次設(shè)計(jì) 的重要部分，所以單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算。其傳動關(guān)系如圖 4-1 所示 a b 圖 4-1 同軸式三級傳動減速器示意圖 4.1 確定傳動裝置的總傳動比和分配轉(zhuǎn)動比 （1） 總傳動比： = = (4-1)ainm3.651980 （2）分配減速器的各級傳動比： 按同軸式布置。由 2表 15-1-3 三級圓柱齒輪減速器分配傳動比。 由圖查的 =5.7， =3.6。1i2i 則低速級傳動比 = = 3.23i5.2681 4.2 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩和功率 （1） 各軸轉(zhuǎn)速: n =n =nm =980 rin n = 1980r7.min5.mi n 2r4.i3.6i n 275r1.92in.i n =n （2）各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 40.8295.095mddpNM T =Td 01.1.7d聯(lián) 軸 器 T 21.6 花 鍵 T 21..48.75.09420.85i齒 輪 滾 動 軸 承 T = 34323.7391NM齒 輪 滾 動 軸 承 T =T .5...12.ii 齒 輪 滾 動 軸 承 T = 6908.64卷 筒 滾 動 軸 承 （3）各軸入輸功率: .5kWdP P =Pd Pd..0180.92.43k聯(lián) 軸 器 P =P . P =2、681 P =P P3、、.8.109.87.k P =P P23、、.7...4W P =P P34、、.7.4098.7.1kW P =P P34、、..15.6. 各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)如表 4-1 所示 表 4-1 運(yùn)動和動力參數(shù) 4.3 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.3.1 第一軸齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）選擇齒輪材料,查表選小擇齒輪材料為 40cr，調(diào)質(zhì)和表面淬火處理 或氮化 4855 HRC。 （2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 選擇齒數(shù)取 z 1=13， z 2=i1 z1=5.7 13=74 齒寬系數(shù) 由表 14-1-79，選 =0.8dd 初選螺旋角 =14 軸號 輸出功率 P（kW） 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 輸出轉(zhuǎn)矩 T/(Nm) 軸 8.432 980 81.74 軸 8.11 980 78.47 軸 7.78 171.9 420.85 軸 7.47 47.75 395.51 V 軸 7.18 14.92 1190.83 VI 軸 6.68 14.92 1131.14 初選載荷系數(shù) 按齒輪非對稱布置速度中等沖擊載荷不大來選擇 Kt=1.3 轉(zhuǎn)距 T 18.401.NmT 彈性系數(shù) ZE 由表查的 Z E=187.7 MPa 確定變位系數(shù) z1=12 z2=68 a=20 h*an=h*acos 由圖查的 x1=0.39x2=-0.38 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH X =0 =8 查圖得 Z H=2.43 重合度系數(shù) Z 縱向重合度 35.014tan8.013.tan138.0sin zmbd 端面重合度 42.9.1nxz 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊圖 14-1-7 查的重合度 則 78.01a87.02a 61.870)39.1(78.0)39.1()()(11 nnxx 由圖 14-1-19 查得 5. 螺旋角系數(shù) .4cos 許用接觸應(yīng)力 接觸疲勞極限 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊圖 14-1-24 查得大小齒輪的接觸lim 疲勞極限為 Hlim1= Hlim2=1160MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 1=60 n1 Lh=60 980 1 6300=3.70 108 N2= (4-2)71049.67.53i 接觸疲勞壽命系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊圖 6.4-10 查得 KHN1=1.08 KHN2=1.14 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù) S1 1lim.0816253MPaHN 2= SK1li.4 則 1253128PaH （3）計(jì)算小齒輪分度圓直徑 d1t 小齒輪分度圓直徑 d1t= (4-3)23 )(12HEadt ZuTK 34 2.805.189.46()m3.4516 驗(yàn)算圓周速度 132.01.ss6tdnV 選擇精度等級 根據(jù)圓周速度由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 6.4-19、6.4-20 選擇齒輪精度等級為 7 級精度 （4）計(jì)算齒寬 b 和模數(shù) mnt b= 10.83245.96mdt 1 coscos12.4tntzfah 46.28.1)3.04cos1()(* nanmxh 56.18)30cos5tc 2.56.2fa4.0.9hb （5） 計(jì)算載荷系數(shù) K 使用系數(shù) 由表查的K A=1.25 動載系數(shù) KV 根據(jù)圓周速度 v=1.66 由圖查的 K V1.1sm 齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) 由圖查得Ha ar =1.20HaF 齒間載荷分配系數(shù) K 由表查的齒輪裝配時(shí)檢驗(yàn)調(diào)整H K 1.05+0.26 （1+0.6 ） +0.16 10-3b=1.29H2d 載荷系數(shù) K KK A KV K =1.25 1.1 1.20 1.29=2.12Ha 修正小齒輪直徑 1d 331 2.1.45m35.8ttd 計(jì)算模數(shù) mn mn= 1cos.8cos2.6z （6）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 (4-4)cos221Fsaadn YzKTY 計(jì)算載荷載荷系數(shù) K 由 K 1.29 由圖查得 =1.2746.hbHFK K= KA KV =1.25 1.1 1.20 1.27=1.74aF 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極 由圖查得EMPaFE89021 齒形系數(shù) FaY 由當(dāng)量齒數(shù) z 80.134cos221zn z 76.522n 由圖查的 78.1FaY90.12FaY 應(yīng)力修正系數(shù) S 由圖查的 56.1a 85.2Sa 重合度系數(shù) anY7.0. 由表查得 2)cos(i1arcosnb = cos08n 2)cos(in1nba = 94.2.051.cos2baan72.08.075.0anY 螺旋角系數(shù) 由圖根據(jù) 查得 0.98Y 尺寸系數(shù) 由表的公式 5 時(shí)，取X nXm01.5. =5 =2nmY 彎曲壽命系數(shù) 根據(jù) N1=5.29 108 N2=9.35 107由圖查得N 8.011Y 計(jì)算許用彎曲疲勞應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4F 1=F1 620.870.5MPa4ENXYS 2 2 1... 計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較YSaF =1FSa0745.5.7892 31..32SaY 小齒輪的數(shù)值較大 設(shè)計(jì)計(jì)算 42322.17508.9cos80.745m2.3815m 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) mn與由齒根彎 曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值 mn2.5 ，取分度圓 直徑 d1=30.54 (4-4)09.125.8cos430cos1nmdz 則 ，取 13z 76.512u742z （7）幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算中心距 (4-5)12()(374)2.5m1.82coscos8nzma 將中心距圓整為 120 。 按圓整后的中心距修正螺旋角 (4-6)512902.)7413()(arcos21 mzn 因 值改變不多，故參數(shù) 等不必修正。HaZK、 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 123.538.26mcos8647.179.nzdm 計(jì)算齒輪寬度 (4-7) 0.38.01db 圓整后取 ； 。23B4 4.3.2 第二軸齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 選擇齒數(shù)取 z 1=24， z 2=i1 z1=3.6 24=84 確定變位系數(shù) z 1=24 z2=84 a=20 h*an=h*acos 由圖 查得 x1=0.38 x2=-0.38 重合度系數(shù) Z 縱向重合度 037.8tan24.0138.tan138.0sin zmbd 端面重合度 . 54.183.021nxz 查得重合度 則 則71.0a86.02a58.1a 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60.n 1.Lh=60 247.35 1 6300=9.35 107 N2= (4-8)7 71 0.26.39i 接觸疲勞壽命系數(shù)由圖查得 KHN1=1.19 KHN2=1.15 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù) S1 1 1.19 1160=1380HNlim 2= =1.15 1160=1344SK1li 則 1238041357MPaH （2）計(jì)算小齒輪分度圓直徑 d1t 小齒輪分度圓直徑 d1t= (4-9)23 )(12HEadt ZuTK = 35 2.6403.6189.46()m7.5881357 （3）計(jì)算載荷系數(shù) K 齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) 由圖查得查得 Ha ar HaK =1.20FaK 齒間載荷分配系數(shù) K 由表查的 齒輪裝配時(shí)檢驗(yàn)調(diào)整得 H K 1.30H 載荷系數(shù) K KK A KV K =1.25 1.05 1.20 1.30=2.05Ha 修正小齒輪直徑 1d 331 2.0547.8m49.116ttd 計(jì)算模數(shù) mnt 1cos9.cos2.0nt （4）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) (4-10)cos21 2Fsaadn YzKTY 計(jì)算載荷載荷系數(shù) K 由圖 查得 =1.25 K= KA KV =1.25 1.05 1.20 1.25=1.97HaF 齒形系數(shù) FaY 由當(dāng)量齒數(shù) z 16.8cos221zv z 0.7422v 由 4圖 14-1-47 59.1FaY21.FaY 應(yīng)力修正系數(shù) Sa 由圖查得 6.1 74.2Sa 重合度系數(shù) anY7502. 已知 914.0b 58.1cos2baan72.0.07..0anY 彎曲壽命系數(shù) 根據(jù) N1=9.35 108 N2=2.67 107由圖查得N .1Y 計(jì)算許用彎曲疲勞應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4F 1= 160.8253.7MPa4ENXS 2F2 1...Y 計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較SaF =1FSaY0761..583972 492..2Sa 小齒輪的數(shù)值較大 設(shè)計(jì)計(jì)算 523221.970.98cos140.681m.3.m 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) mn與由齒根 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值 mn2.5 ，取分度 圓直徑 d1=48.90 96.15.24cos908cos1 nmdz 則 ，則12z 4.68127.51uz692z （7）幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算中心距 (4-11)12()(69)2.5m104.3coscos4nzma 將中心距圓整為 105 。 按圓整后的中心距修正螺旋角 (4-12)021 36.150.2)69()(arcoszn 因 值改變不多，因此參數(shù)中 等不須要修正。HaZK、、 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 102.5m31.cos69.78.9nzd 計(jì)算齒輪寬度 .241.3801db 圓整后取 ； 。25mB 圖 4-2 齒輪的三維效果圖 4.3.3 第三軸齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 選擇齒數(shù)取 z 1=12， z 2=i z1=3.2 11=35.23 轉(zhuǎn)距 T 5T.20Nm 確定變位系數(shù) z1=12 z2=45 a=20 h*an=h*acos 由機(jī)械 設(shè)計(jì)手冊圖 14-1-4 查的 x1=0.35 x2=-0.35 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH X =0 =8 查由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊圖 14-1- 16 ZH=2.46 重合度系數(shù) Z 縱向重合度 17.08tan1.038.tan138.0sin zmbd 端面重合度 . 15.83.01nxz 查得重合度 則65.01a87.02a43.1a 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60.n1.Lh=60 70.67 1 6300=2.67 107 N2= 6 71 05.09.46i 接觸疲勞壽命系數(shù)由由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊圖查 KHN1=1.20 KHN2=1.15 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù) S1 1 1.23 1160=1427HNlim 2 =1.39 1160=1612MPaSK1li 124716250MPaH （2）計(jì)算小齒輪分度圓直徑 d1t 小齒輪分度圓直徑 d1t= (4-13)23 )(12HEadt ZuTK = 35 2.6904.918.46()m3.0781350 （3）計(jì)算載荷系數(shù) K 齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) 由圖查得HaKar =1.10HaKF 齒間載荷分配系數(shù) K 由機(jī)械設(shè)計(jì)得 設(shè)計(jì)手冊齒輪裝配時(shí)檢H 驗(yàn)調(diào)整 K 1.05+0.26 （1+0.6 ） +0.16 10-3b=1.292d 載荷系數(shù) K KK A KV K =1.25 1.05 1.10 1.29=1.86Ha 修正小齒輪直徑 1d (4-14) 331 1.866.07m.2tt 計(jì)算模數(shù) mnt (4-15)1cos.2cos85.961ntd （4）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) (4-16)cos21 2Fsaadn YzKTYm 計(jì)算載荷載荷系數(shù) K K= KA KV =1.25 1.05 1.10 1.25=1.80 HaF 齒形系數(shù) aY 由當(dāng)量齒數(shù) z 2.18cos221zn z 9.4522n 由圖 14-1-47 31.FaY0.FaY 應(yīng)力修正系數(shù) SaY 由圖 50.176.12Sa 重合度系數(shù) an50. 47.19.3cos22ban6.0.5.075.0anY 彎曲壽命系數(shù) 根據(jù) N1=5.29 108 N2=9.35 107 N 由圖查的 8.012 計(jì)算許用彎曲疲勞應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4F 1= 1620.870.5MPa4ENXYS 2F2 1... 計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較YSaF =1FSa0273.5.783