汽車起重機(jī)起重臂關(guān)鍵件的設(shè)計(jì),指導(dǎo)老師：,主要內(nèi)容,1卷筒卷軸的尺寸設(shè)計(jì) 2卷筒組的solidworks建模 3卷筒卷軸的有限元分析,卷筒的設(shè)計(jì),本次設(shè)計(jì)的20噸汽車起重機(jī)起重臂卷筒，采用單層卷繞。單層卷繞的卷筒結(jié)構(gòu)較簡單，在起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊上都可以查閱到。技術(shù)要求：最大起重量為20T，最大起升高度為16M。工作級別 M4-M5卷筒在起升機(jī)構(gòu)或牽引機(jī)構(gòu)中用來卷繞鋼絲繩，將螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。卷筒直徑D與滑輪直徑一樣，是以槽底計(jì)算的直徑。卷筒直徑的確定方法與滑輪完全相同，即D0=ed=18×25=450mm卷筒的長度 L=L0+2L1+ L2 卷筒壁厚采用經(jīng)驗(yàn)值，對于鑄鐵卷筒，δ=0.02D+（6~10）（mm）；對于鋼卷筒，δ≈d。然后進(jìn)行強(qiáng)度校核，鑄鐵壁厚不宜小于12mm。這里取材料為45鋼，筒壁厚為25mm,軸的設(shè)計(jì)軸的材料的選擇，確定許用應(yīng)力選用45號鋼，正火處理 []=590MPa, =55MPa初步估算軸的最小直徑,,（1）、徑向尺寸的確定 從軸段d1=50mm開始逐漸選取軸段直徑，d2根據(jù)齒輪的相配合關(guān)系，取d2=86mm，d3與軸承的內(nèi)徑相配合，為便與軸承的安裝，查GB/T 292-1994，選角接觸70IC軸承，則d3=90mm且d3=d5=90mm，d6起固定作用，定位軸肩高度可在（0.07~0.1）d范圍內(nèi)， h≥（0.07~0.1）d5=（6.3~9）mm。應(yīng)取d6=100mm,d7根據(jù)結(jié)構(gòu)而定取d7=80mm。 （2）、軸向尺寸的確定 由GB/T4323-2002查聯(lián)軸段長度114mm取L1=91mm，L2根據(jù)齒輪寬度B，取L2=152mm，L3，L5為與軸承配合的軸段長度，L3=L9=43mm，L4考慮到與卷筒的配合關(guān)系取L4=604mm，L6與支架相配合，取L6=135mm，其他軸段的尺寸長度與箱體等的設(shè)計(jì)有關(guān)L7=185mm，則軸總長1253mm,卷筒組的solidworks建模,卷筒的三維模型截圖,,,卷軸的三位模型,,軸承,左軸承端蓋,,左連接板,右軸承端蓋,卷筒組組裝,卷筒組爆炸圖,2卷筒卷軸的有限元分析,使用solidworks對卷筒卷軸進(jìn)行有限元分析的步驟： ⑴模型簡化 ⑵邊界條件分析 ⑶受力載荷模型 ⑷設(shè)置材料屬性 ⑸網(wǎng)格的劃分和控制 ⑹運(yùn)行分析和觀察結(jié)果,在起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)中通常是將鋼絲繩單層卷繞在卷筒上,且雙聯(lián)卷筒較為典型,單聯(lián)卷筒較簡單些,故僅分析單層卷繞、雙聯(lián)卷筒的情況。對于單層卷繞的卷筒而言,卷筒在工作中承受著下述應(yīng)力:卷筒傳遞扭矩所引起的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力;鋼絲繩拉力引起的彎曲應(yīng)力;鋼絲繩在卷筒上卷繞時(shí)對卷筒的緊箍作用的應(yīng)力。卷筒上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力較小,可以忽略不計(jì)。在較短的卷筒中,彎曲應(yīng)力也可以不予考慮。因此,卷筒壁厚主要與鋼絲繩在卷筒上卷繞時(shí)對卷筒的緊箍作用有關(guān),緊箍作用引起的應(yīng)力使卷筒受到壓縮和彎曲。卷筒在具有一定拉力的單圈繩索的作用下將產(chǎn)生局部彎曲變形,而卷筒在受到依次排列的許多繩圈載荷作用下,也將依次產(chǎn)生局部彎曲變形。對于鋼絲繩拉力引起卷筒的彎曲應(yīng)力,通常對長徑比較大的卷筒才比較明顯,而對于粗短形狀的卷筒,這種整體彎曲應(yīng)力是可以不考慮的,由于卷筒受力較為復(fù)雜,繩槽截面又較為特殊,故需作些簡化。 (1) 模型簡化 在卷筒模型簡化時(shí)將卷筒和繩槽作如下假設(shè): ① 卷筒是圓柱薄殼,材料均質(zhì)且各向同性; ② 繩槽作為環(huán)肋加到卷筒壁厚中,且它并不參與縱向的承載,把環(huán)肋簡化為梁單元加到卷筒上; (2) 邊界條件處理 因卷筒可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng),卷筒一端視為固定約束(限制5個(gè)自由度) ,另一端簡支,可沿軸向微小移動(dòng)(限制4個(gè)自由度) (3)受力模型 因繩槽簡化，卷筒的受力做相應(yīng)簡化 ① 同一繩圈中的張力為常數(shù),壓力均勻分布在卷筒容繩寬度上; ② 忽略卷筒所受的扭轉(zhuǎn)和彎曲應(yīng)力,只在卷筒外表面施加徑向外壓。,卷筒約束情況,卷筒受力模型,卷筒使用鑄鋼AISI 1045 鋼制造,網(wǎng)格劃分運(yùn)行分析觀察結(jié)果,卷筒的應(yīng)力結(jié)果圖,,卷筒位移結(jié)果圖,卷筒的應(yīng)變結(jié)果圖,經(jīng)觀察上圖的結(jié)果，可以很直觀地得出：卷筒應(yīng)力最大值為4.116× ，與材料AISI 1045的屈服強(qiáng)度5.30× 還相差一定距離；另外，位移的最大值2.34e-002mm也在合理的范圍內(nèi)。因此設(shè)計(jì)強(qiáng)度足夠，所以卷筒滿足設(shè)計(jì)條件,卷筒軸的約束和受力模型,卷筒軸材料45鋼屬性,卷筒軸應(yīng)力結(jié)果圖,卷軸的位移結(jié)果圖,卷軸的應(yīng)變結(jié)果圖,經(jīng)觀察上圖的結(jié)果，可以很直觀地得出：卷軸應(yīng)力最大值為3.74× ，與材料45鋼的屈服強(qiáng)度5.30× 還相差一定距離；另外，位移的最大值6.769e—001mm也在合理的范圍內(nèi)。因此，卷筒軸設(shè)計(jì)符合要求。,結(jié)論,本文是就汽車起重機(jī)關(guān)鍵件卷筒卷軸的設(shè)計(jì)及其分析。設(shè)計(jì)過程中主要對卷筒卷軸的尺寸做了設(shè)計(jì)，并使用三維造型軟件solidworks進(jìn)行建模，再使用COSMOSwork有限元分析軟件進(jìn)行了分析并優(yōu)化。在設(shè)計(jì)過程中綜合選用了多本設(shè)計(jì)手冊和有限元分析軟件進(jìn)行論證，所設(shè)計(jì)和優(yōu)化的結(jié)果基本上能滿足設(shè)計(jì)和工作要求。,演講完畢謝謝各位老師,