集裝箱龍門起重機起升機構(gòu)傳動裝置設(shè)計摘 要：起重機的出現(xiàn)大大改善了人們的生產(chǎn)和生活，它能夠提高工作的自動化程度，提高工作效率，有效降低人們的工作強度，完成一些復(fù)雜重復(fù)性工作。它對于發(fā)展國民經(jīng)濟，改善人們的事物起著重要的作用。以前需要許多人花長時間才能搬動的大型物件現(xiàn)在用起重機就能輕易達到效果，尤其是在小范圍的搬動過程中起重機的作用是相當明顯的。例如在鐵路貨場裝卸火車、汽車，在船廠吊裝船舶，在水電站大壩起吊閘門，在港口碼頭裝卸集裝箱，在工廠內(nèi)部起吊和搬運笨重的成件物品，在建筑安裝工地進行施工作業(yè)，在儲木場堆積木材等。龍門起重機起重范圍可以從幾噸到幾十噸甚至幾百噸，在機械制造、冶金、鋼鐵、碼頭集裝箱裝運等行業(yè)都必須有龍門起重機。而起升機構(gòu)更是起重機的咽喉設(shè)備，它是小車的的重要部分。此次設(shè)計的龍門式起重機小車主要包括起升機構(gòu)、小車架、小車運行機構(gòu)、吊具等部分。其中的小車運行機構(gòu)主要由減速器、主動輪組、從動輪組、傳動軸和一些連接件組成。關(guān)鍵詞：起升機構(gòu)；傳動裝置；減速器Container gantry crane hoisting mechanism gear designAbstract: The emergence of the crane has greatly improved the people's production and life, it can improve the degree of automation of the work, improve work efficiency, reduce the intensity of the work of the people, the completion of some complex repetitive tasks. It plays an important role for the development of the national economy and improving people's things. Many people spend a long time to carry large objects with a crane can easily achieve the desired effect, especially in the role of small-scale moving process cranes are quite obvious. For example, in the railway yard handling train, automobile, ship in the shipyard lifting, lifting gates of the hydroelectric dam in the port loading and unloading containers, within the factory lifting and carrying bulky items into the building installation site construction work in wood storage ground accumulation timber. Gantry cranes lifting can range from a few tons to hundreds of tons or even hundreds of tons, in the machinery manufacturing, metallurgy, iron and steel, pier container shipping industry must gantry cranes. The sky crane hoisting mechanism is sore equipment, it is an important part of the car. The design of the gantry crane trolley lifting institutions, small frame, trolley traveling mechanism, spreader part. Car run institutions by the reducer, driving wheel units and idler wheel units, drive shafts and some connections.Keywords: Hoisting mechanism；gear reducer； 目 錄1 緒論 .51.1 起重機的定義 .51.2 起重機的工作原理 51.3 起重機的類型和特點 .61.4 龍門起重機的分類 61.5 龍門起重機的主要組成 .71.6 龍門起重機的選型特點 .71.7 龍門起重機的發(fā)展狀況 .71.8 龍門起重機的發(fā)展趨勢 .72 起升機構(gòu)傳動裝置參數(shù)及方案確定 .82.1 起升機構(gòu)的組成 82.2 起升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖 82.3 龍門起重機參數(shù)確定 .102.3.1 基本設(shè)計參數(shù) 102.3.2 主要尺寸的確定 112.4 確定起升機構(gòu)的傳動方案 .112.4.1 方案一 .112.4.2 方案二 .122.4.3 方案三 .123.主要部件的選擇與校核 133.1 吊鉤的選擇 .133.2 鋼絲繩的選擇 143.2.1 根據(jù)鋼絲繩的捻向分類 .143.2.2 根據(jù)繩股的構(gòu)造分類 .143.2.3 根據(jù)繩芯分類 .153.2.4 鋼絲繩選用注意事項 153.3 滑輪的選擇 .163.4 選定卷筒尺寸并驗算強度 .173.4.1 卷筒直徑 173.4.2 卷筒尺寸 .173.4.3 卷筒壁厚 .183.4.4 卷筒臂的壓力驗算 .183.5 電動機的選擇 183.6 制動器的選擇 193.6.1 計算制動力矩 193.7 聯(lián)軸器的選擇 194.傳動裝置-減速器的設(shè)計計算 214.1 計算傳動裝置分配各級傳動比 214.1.1 起升機構(gòu)的總傳動比 214.1.2 分配傳動裝置各級傳動比 214.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算 .214.2.1 輸入功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 214.2.2 輸出功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 224.3 減速器傳動零件設(shè)計 .224.3.1 圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 .224.3.2 軸的計算 .274.3.3 軸承的選擇和計算 .294.3.4 鍵聯(lián)接的設(shè)計和強度校核 .304.4 減速器潤滑方式、潤滑油牌號、密封類型的選擇和裝油量計算 314.4.1 軸承潤滑方式和潤滑油牌號的選擇 .314.4.2 齒輪潤滑方式、潤滑油牌號的選擇和裝油量的計算 .314.4.3 密封類型的選擇 .314.5 減速器箱體設(shè)計 314.5.1 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .314.5.2 油面位置及箱座高度的確定 .324.5.3 箱體結(jié)構(gòu)的工藝性 .324.5.4 減速器附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .32結(jié) 論 .33致 謝 .34參 考 文 獻 .35附錄 A：Hoist crane metal structure 36附錄 B：起重機金屬結(jié)構(gòu) .401 緒論人類生產(chǎn)活動中物料搬運已成為重要組成部分，距今已有幾千年的歷史。14 世紀，西歐出現(xiàn)了人力和畜力驅(qū)動的轉(zhuǎn)動臂架型起重機。19 世紀前期，出現(xiàn)了橋式起重機；起重機的重要磨損件如軸、齒輪和吊具等開始采用金屬材料制造，并開始采用水力驅(qū)動。19 世紀后期，蒸汽驅(qū)動的起重機逐漸取代了水力驅(qū)動的起重機。20 世紀 20 年代開始，由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機工業(yè)迅速發(fā)展，以電動機或內(nèi)燃機為動力裝置的各種起重機基本形成。|隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，自動化程度的提高，作為物料搬運重要設(shè)備的起重機在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機的要求也越來越高。起重機正經(jīng)歷著一場巨大的變革。起重機械是用來對物料作起重、運輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機械設(shè)備。它的出現(xiàn)改變了人類幾千年來以手工來搬動重物的狀況，現(xiàn)在幾個按鈕就能完成以前做不到或很難做到的搬運工作，人得到了休息，效率也提高了。起重機械發(fā)展歷史悠久，種類日益繁多，應(yīng)用極為廣泛。當今國民經(jīng)濟的各個部門，如冶金、機械、交通運輸、電力、建筑、采礦、化工、造船、港口、鐵路、農(nóng)場、林區(qū)和國防等都離不開起重機械。隨著科學技術(shù)的進步和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，日益顯現(xiàn)出起重機械作為實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化、減輕體力勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率的特種設(shè)備的突出地位。現(xiàn)代起重機械結(jié)構(gòu)已向大型、精密、高效、多功能、宜人化的機電一體化方向發(fā)展。1.1 起重機的定義起重機是在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運重物的多動作起重機械，又稱吊車。屬于物料搬運機械。起重機是以反復(fù)短暫的工作循環(huán)方式完成貨物裝卸或設(shè)備安裝作業(yè)的。一個工作循環(huán)包括：取物、貨物上升、水平運動、下降、卸載，然后空吊具返回原地。一個工作循環(huán)時間一般需要一定時間，其間各機構(gòu)在不同時刻有短暫的停息時間。龍門起重機是水平橋架設(shè)置在兩條支腿上構(gòu)成門架形狀的一種橋架型起重機，龍門起重機的起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和橋架結(jié)構(gòu)，與橋式起重機基本相同。這種起重機在地面軌道上運行，主要用在露天貯料場、船塢、電站、港口和鐵路貨站等地進行搬運和安裝作業(yè)。由于跨度大，起重機運行機構(gòu)大多采用分別驅(qū)動方式，以防止起重機產(chǎn)生歪斜運行而增加阻力，甚至發(fā)生事故。1.2 起重機的工作原理起重機械的主要任務(wù)是起重，而直接承擔起重任務(wù)的是起升機構(gòu)，其他機構(gòu)都是為了擴大起重機的使用范圍。最簡單的起重機實際上也就僅有一個起升機構(gòu)?，F(xiàn)代的絕大多數(shù)起重機，不論他們的型式和用途如何，都是根據(jù)同一個工作原理構(gòu)成的。龍門起重機通常由起升機構(gòu)(使物品上下運動)、運行機構(gòu)(使起重機械移動)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)(使物品作水平移動) ，再加上金屬機構(gòu)，動力裝置，操縱控制及必要的輔助裝置組合而成。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，起重量和起升速度不斷提高，因而機構(gòu)演變?nèi)遮呁晟啤?.3 起重機的類型和特點起重機根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可以分為：①橋架型起重機。可在長方形場地及其上空作業(yè)，多用于車間、倉庫、露天堆場等處的物品裝卸，有梁式起重機、橋式起重機、龍門起重機、纜索起重機、運載橋等。②臂架型起重機。可在圓形場地及其上空作業(yè)，多用于露天裝卸及安裝等工作，有門座起重機、浮游起重機、桅桿起重機、壁行起重機和甲板起重機等，這次課題則是龍門式起重機的設(shè)計。1.4 龍門起重機的分類（1）普通龍門起重機：這種起重機用途最廣泛，可以搬運各種成件物品和散狀物料，起重量在 100 噸以下，跨度為 4～35 米。用抓斗的普通門式起重機工作級別較高。（2）水電站龍門起重機:主要用來吊運和啟閉閘門 ,也可進行安裝作業(yè)。起重量達80～500 噸,跨度較小,為 8～16 米；起升速度較低,為 1～5 米/分。這種起重機雖然不是經(jīng)常吊運，但一旦使用工作卻十分繁重，因此要適當提高工作級別。（3）造船龍門起重機：用于船臺拼裝船體，常備有兩臺起重小車：一臺有兩個主鉤，在橋架上翼緣的軌道上運行；另一臺有一個主鉤和一個副鉤，在橋架下翼緣的軌道上運行，以便翻轉(zhuǎn)和吊裝大型的船體分段。起重量一般為 100～1500 噸；跨度達 185 米；起升速度為 2～15 米/分，還有 0.1～0.5 米/分的微動速度。（4）集裝箱龍門起重機：用于集裝箱碼頭。拖掛車將岸壁集裝箱運載橋從船上卸下的集裝箱運到堆場或后方后,由集裝箱龍門起重機堆碼起來或直接裝車運走,可加快集裝箱運載橋或其他起重機的周轉(zhuǎn)。可堆放高 3～4 層、寬 6 排的集裝箱的堆場，一般用輪胎式,也有用有軌式的。集裝箱龍門起重機與集裝箱跨車相比，其跨度和門架兩側(cè)的高度都較大。為適應(yīng)港口碼頭的運輸需要，這種起重機的工作級別較高。起升速度為 8～10 米/分；跨度根據(jù)需要跨越的集裝箱排數(shù)來決定,最大為 60 米左右相應(yīng)于 20 英尺、30 英尺、40 英尺長集裝箱的起重量分別約為 20 噸、25 噸和 30 噸。（5）運載橋：由龍門起重機加大跨度發(fā)展而成的一種橋架型起重機，又稱裝卸橋。用于露天貯料場、港口和鐵路貨站等處。普通運載橋與大型門式起重機的結(jié)構(gòu)相似。特點是：①搬運對象主要是大批量的散狀物料；②跨度大，一般在 30 米以上，有的達 170米；③作業(yè)頻繁，生產(chǎn)率高，一般為 500～1500 噸／時，工作速度高，起升速度為60～70 米／分，小車運行速度為 100～350 米／分，工作級別較高；④運載橋的運行機構(gòu)只用以調(diào)整工作位置，是非工作性機構(gòu)。當跨度較大時，運載橋的橋架支承在一條剛性支腿和一條柔性支腿上。橋架與兩條支腿可采用螺栓聯(lián)接；與柔性支腿的聯(lián)接也可通過球鉸或柱鉸，使柔性支腿可相對于橋架有一定范圍的偏斜。橋架由桁架梁組成，起重小車在它的上弦桿或下弦桿的軌道上運行。有的小車有回轉(zhuǎn)臂架，相當于一臺在橋架上運行的臂架型起重機。在港口岸壁運行的集裝箱運載橋，是一種特殊結(jié)構(gòu)的大型起重機，專用于船舶的集裝箱裝卸工作。兩側(cè)一般都是剛性支腿，形成堅固的門架，橋架支承在與門架連成一體的上部構(gòu)架上。帶有集裝箱吊具(見跨車)的小車在橋架上運行。伸向海面的長懸臂通常是可俯仰的。非作業(yè)狀態(tài)時，懸臂可吊起在 80°～85° 仰角處，使運載橋讓過船舶上的最高點。作業(yè)時懸臂放平。也有些懸臂是固定的。1.5 龍門起重機的主要組成龍門起重機通常由起升機構(gòu)(使物品上下運動)、運行機構(gòu)(使起重機械移動)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)(使物品作水平移動) ，再加上金屬機構(gòu)，動力裝置，操縱控制及必要的輔助裝置組合而成。起升機構(gòu)是起重機的基本工作機構(gòu)，它們大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車組成。運行機構(gòu)用以縱向水平運移重物或調(diào)整起重機的工作位置，一般是由電動機、減速器、制動器和車輪組成。金屬結(jié)構(gòu)是起重機的骨架，主要承載件，門架可為箱形結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)，也可為腹板結(jié)構(gòu)，有的可用型鋼作為支承梁。1.6 龍門起重機的選型特點龍門式起重機的起重小車若采用電葫蘆，稱為單梁電葫蘆式門式起重機。貨運量較小的鐵路貨場可以采用單梁電葫蘆門式起重機。它具有構(gòu)造簡單，上馬快等優(yōu)點。它的缺點是速度低，起重量小(一般在 10 噸以下)。單主梁門式起重機若采用專制小車則稱為單主梁小車門式起重機。由于其支腿的形式不同，可分為單主梁 L 形和單主梁 C 形門式起重機。L 形單主梁門式起重機的起重小車多采用垂直反滾輪式 (兩支點)小車；C 形單主梁門式起重機的起重小車多采用水平反滾輪式(三支點)小車。垂直反滾輪小車構(gòu)造簡單，維修方便，但其聲機構(gòu)啟動和制動是垂直方向跳動比較大．水平反滾輪小車工作過程中比較平穩(wěn)，但維修不太方便。雙箱形主梁門式起重機按照支腿的形式又分為 0 型、U 型、A 型和八字腿帶馬鞍型等幾種。1.7 龍門起重機的發(fā)展狀況龍門式起重機的市場份額越來越大，使用非常廣泛，這是產(chǎn)品本身、龍門式起重機廠家以及國家政策等多種因素共同作用下的結(jié)果，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國家“一攬子計劃”的推動，跟促進了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。起重機的市場需求一年年的上漲，需求量超出了很多起重機生產(chǎn)廠家的預(yù)期。雖然起重機市場需求增大，但我們應(yīng)該清楚地認識到，世界上工業(yè)發(fā)達國家的技術(shù)比我們領(lǐng)先很多。我們在機械設(shè)計方面與他們還有很大的差距，我們國家的起重機設(shè)計制造行業(yè)起點低、設(shè)備差，相對發(fā)達國家落后幾十年。所以我們應(yīng)該借鑒消化國外技術(shù)，完善自己，加快我國起重機械工業(yè)的發(fā)展。1.8 龍門起重機的發(fā)展趨勢隨著社會的發(fā)展，對龍門起重機要求越來越高，需要速度更快，裝載量更大，操作更方便，更安全可靠性更強的起重機，另外，新材料的研發(fā)及應(yīng)用也至關(guān)重要。起重機部件甚至整體有條件的采用強度更高，重量更輕的材料有利于降低自重，增加載重量。所以其會趨向高速化大型化智能化及新材料的方向發(fā)展。2 起升機構(gòu)傳動裝置參數(shù)及方案確定2.1 起升機構(gòu)的組成在起重機中，用以提升或下降貨物的機構(gòu)稱為起升機構(gòu)，一般采用卷揚式。起升機構(gòu)是起重機機中最重要、最基本的機構(gòu)，其工作的好壞直接影響到整臺起重機的工作性能。起升機構(gòu)一般由驅(qū)動裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、聯(lián)軸器、制動器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤、吊具等多種形式。安全保護裝置有超負荷限制器、起升高度限制器、下降深度限制器、超速保護開關(guān)等，根據(jù)實際情況配用。起升機構(gòu)有內(nèi)燃機驅(qū)動、電動機驅(qū)動和液壓驅(qū)動三種驅(qū)動方式。內(nèi)燃機驅(qū)動的起升機構(gòu)，其驅(qū)動力有內(nèi)燃機經(jīng)機械傳動裝置傳給包括起升機構(gòu)在內(nèi)的各個工作機構(gòu)。這種驅(qū)動方式的優(yōu)點是具有自身獨立的能源，機動靈活，適用于流動作業(yè)的流動式起重機。為保證各個機構(gòu)的獨立運動，整機的傳動系統(tǒng)復(fù)雜笨重。由于內(nèi)燃機不能逆轉(zhuǎn)，不能帶載啟動，需依靠傳動環(huán)節(jié)的離合實現(xiàn)啟動和換向。這種驅(qū)動方式調(diào)速困難，操縱麻煩。屬于淘汰類型。目前只在現(xiàn)有少數(shù)履帶起重機和鐵路起重機上應(yīng)用。電動機驅(qū)動是起升機構(gòu)主要的驅(qū)動方式。直流電動機的機械特性適合起升機構(gòu)工作要求，調(diào)速性能好，但獲得直流電源較為困難。在大型的工程機械上，常常使用內(nèi)燃機和直流發(fā)電機實現(xiàn)直流傳動。交流電動機驅(qū)動能直接從電網(wǎng)取得電能，操作簡單，維護容易，機組重量輕，工作可靠，在電動機起升結(jié)構(gòu)中被廣泛采用。本起升結(jié)構(gòu)采用的啟動方式也為電動機驅(qū)動。液壓驅(qū)動的起升結(jié)構(gòu)，由原動機帶動液壓泵。將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件（液壓缸或液壓馬達）使機構(gòu)動作，通過控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實現(xiàn)調(diào)速。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是傳動比大，可以實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作方便，過載保護性能好。缺點是液壓傳動元件的制造精度要求高，液體容易泄漏。目前液壓驅(qū)動在流動式起重機獲得廣泛的應(yīng)用。2.2 起升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖圖（1）為原動機驅(qū)動的起升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)件圖。電動機 1 通過聯(lián)軸器 2 與減速器 4 的高速軸相連。機構(gòu)工作時，減速器的低速軸帶動卷筒 7，將鋼絲繩 5 卷上或放出，經(jīng)過滑輪組系統(tǒng)，使吊鉤 6 實現(xiàn)上升或下降。機構(gòu)停止工作時，制動器 3 使吊鉤連同貨物懸吊在空中。吊鉤的升降靠電動機改變轉(zhuǎn)向來實現(xiàn)。圖 2-1 起升結(jié)構(gòu)件圖為了安裝方便與避免高速軸在小車架受載變形時發(fā)生彎曲，聯(lián)軸器 2 應(yīng)是帶有補償性能的，通常采用彈性柱銷聯(lián)軸器或齒輪聯(lián)軸器。前者簡單并能緩沖，但彈性橡皮圈的壽命不長；后者堅固耐用，應(yīng)用最廣。齒輪聯(lián)軸器的壽命安裝質(zhì)量有關(guān)，并且需要經(jīng)常潤滑。為使布置更方便并增高補償能力，降低磨損，常將齒輪聯(lián)軸器制成兩個半齒輪聯(lián)軸器，中間浮動軸或補償軸連起來。制動器通常裝在高速軸上，以減小尺寸，如圖（1）所示位置。經(jīng)常利用聯(lián)軸器的一個半體兼作制動輪。帶制動輪的聯(lián)軸器半體應(yīng)當安裝在減速軸上，這樣，即使聯(lián)軸器損壞，制動器仍能起作用，保證了安全。有時在高速軸上需要裝設(shè)兩個制動器，則第二個制動器可安裝在減速器高速軸另一端，如圖（1）虛線所示，或者裝在浮動軸的另一個聯(lián)軸器上。也可以把制動器裝設(shè)在電動機尾部輸出軸上，但這時需要有兩端出軸的電動機，所以一般盡量避免。目前也有將制動器放在電動機尾部的殼體內(nèi)，制成一個組合部件，從而使機構(gòu)簡化緊湊。起升機構(gòu)的制動器應(yīng)該是常閉式的。采用塊式制動器，裝有電磁鐵或電動推桿作為自動的松閘裝置，與電動機電氣聯(lián)鎖。制動器的制動力矩應(yīng)保證有足夠的制動安全系數(shù)。在要求緊湊的情況下，也有采用帶式制動器的。減速器常用封閉式的標準兩級圓柱減速器。在起重較大（超過 80t）的情況下，為得到低速并增大卷筒與電動機間的尺寸，常采用標準的封閉式兩級減速器，再增加一對開式齒輪作最后級傳動。在要求緊湊的起升機構(gòu)中，也有采用渦輪減速器的，其缺點是機械效率低。有時采用渦輪減速器是為了盡量減少噪音，例如在載客電梯中。近年來還有采用行星齒輪減速器的，減速器（如 3K 或擺線、漸開線齒形的少齒差行星減速器）裝在卷筒的內(nèi)腔中，電動機和卷筒成同軸線布置，其特點是十分緊湊，但維修不太方便。卷筒通常裝在轉(zhuǎn)軸上，使軸承的檢查與更換都較方便。卷筒與減速器低速軸可通過特種聯(lián)軸器相連接，卷筒軸用自位軸承支承于減速器軸的內(nèi)腔和軸承座中，扭矩由齒輪連接來傳遞。這種方法緊湊，可靠，分組性好，能補償減速器軸與卷筒軸間的角度偏差，但減速器低速軸需要帶特殊齒形軸端，加工較為復(fù)雜。國外有采用鼓形滾子聯(lián)軸器的，它利用鼓形滾子與兩個半圓凹槽的配合實現(xiàn)補償。由于它不僅能夠傳遞扭矩，同時還能承受很大的徑向支承裝置。這種布置還省去了卷筒長軸，使重量減輕。當卷筒與開式傳動的大齒輪連接時，卷筒端面與齒輪間用沿圓周布置的螺釘聯(lián)接。在某些需要貨物自由下降的起升機構(gòu)中，卷筒與減速器傳動裝置間裝有摩擦離合器。這時，制動器應(yīng)裝在卷筒上，用來控制自由下降的速度，它應(yīng)當是可操縱的。卷筒直徑一般盡量選用最小值，因為隨著卷筒直徑的增加，轉(zhuǎn)矩與減速器的傳動比也增大了，會引起整個機構(gòu)的體積過大。但在起升高度較大時，往往增加卷筒直徑以求限制其長度?；喗M型式（單式或雙聯(lián)的）和它的倍率對起升機構(gòu)的尺寸也有很大的影響。在龍門起重機中采用雙聯(lián)滑輪組?；喗M倍率的選定對鋼絲繩的拉力、卷筒直徑與長度、減速器的傳動比及總體尺寸都有關(guān)系。大起重量采用較大倍率，可以避免采用過粗的鋼絲繩。當起重量較小時不宜采用大倍率，因為起重量較小，鋼絲繩磨損較大。有時采用增大滑輪組倍率同時相應(yīng)降低起升速度的方式來提高起重量，可以使起升機構(gòu)達到通用性，即將同一起升機構(gòu)用于不同的起重量，這是在系列設(shè)計時常采用的方法。在某些情況下，還可能出于其它原因選用較小倍率，如在臂架式起重機中選用較小的倍率可以減少臂架端部的定滑輪的數(shù)目。在設(shè)計大起升高度的起升機構(gòu)時，也可以采用減小滑輪組倍率的方法來減小卷筒繞繩量，從而避免多層卷繞或過長的卷筒。2.3 龍門起重機參數(shù)確定2.3.1 基本設(shè)計參數(shù)設(shè)計起重機起升機構(gòu)時需給定的參數(shù)有：起重量、工作級別、起升高度和起升速度。起重量對起升機構(gòu)的組成型式、傳動部件的型號尺寸和電動機的驅(qū)動功率都有重要影響。在起重機系列設(shè)計時，合理選擇起重機系列是重要的環(huán)節(jié)。一般情況下，當起重量超過 10t 時，常設(shè)兩個起升機構(gòu)，即主起升機構(gòu)和副起升機構(gòu)。主起升機構(gòu)的起重量大，用以起吊重的貨物。副起升機構(gòu)的起重量小，但速度較快，用以起吊較輕的貨物或作輔助性的工作，提高工作效率。此次畢業(yè)設(shè)計的起重機為 10t,故設(shè)一個起升機構(gòu)。起升速度的選擇與起重量、起升高度、工作級別和使用要求有關(guān)。中、小起重量的起重機選用高速以提高生產(chǎn)率；大起重量的起重機選用低速以降低驅(qū)動功率，提高工作的平穩(wěn)性和安全性；工作級別高、經(jīng)常使用、要求生產(chǎn)率高的起重機宜選用高速。反之，工作級別低、用于輔助性工作的起重機可選用低速。用于安裝和維修的起重機除低速外，還可備有微速或調(diào)速功能。表 2-1 為本起重機起升機構(gòu)主要參數(shù)。表 2-1 本起重機起升結(jié)構(gòu)的主要起重量 10t1 工作幅度 6.5~21M起升速度 電動機型號 功率 轉(zhuǎn)速2 起升機 構(gòu) 15m minYZR250M1-8 30 720變幅機構(gòu) 電動機型號 功率 轉(zhuǎn)速3 變幅機 構(gòu) 14m minYZR180L-8 11 700旋轉(zhuǎn)機構(gòu) 電動機型號 功率 轉(zhuǎn)速4 旋轉(zhuǎn)機 構(gòu) 0.98rpmYZR160M2-6 7.5 940運行速度 電動機型號 功率 轉(zhuǎn)速5 運行機 構(gòu) 28m/minYZR160M2-6 7.5 9402.3.2 主要尺寸的確定根據(jù)《起重機設(shè)計計算》表 1.6、表 1.7、表 1.8 和工作級別 A5 可確定以下參數(shù)：載荷狀態(tài) Q2（有時起升額定載荷，大部分時間起升中等載荷）名義載荷系數(shù) Kp=0.25利用等級 U5總的工作循環(huán)次數(shù) N=5×105起重機起升高度為 6.5~21m.起重機起升速度為 v=15m/min；小車速度 V=28m/min。2.4 確定起升機構(gòu)的傳動方案大多數(shù)起重機起升機構(gòu)的驅(qū)動裝置都采用電動機軸與卷筒平行布置。初步擬定下列三種方案。2.4.1 方案一當起升機構(gòu)吊運液態(tài)金屬及其它危險物品時，需采用雙制動器。圖 2-2 2.4.2 方案二圖 2-32.4.3 方案三圖 2-41—電動機 2—聯(lián)軸器 3—傳動軸 4—制動器 5—減速器 6—卷筒 7—軸承座8—平衡滑輪 9—鋼絲繩 10—滑輪組 11—吊鉤方案一采用雙制動器，當起升機構(gòu)吊運液態(tài)金屬及其它危險物品時用這種方案的比較多，而我們所設(shè)計的起重機為露天場合常用輕型起重機。方案二在減速器輸出端增加了一級開式齒輪傳動，減速器傳動比較大，此機構(gòu)起升速度相對較慢，一般用于起重量較大的起重機。我們本次設(shè)計課題的起重機起重量為 10t,屬于較輕的起重量，要求起升速度和小車行走速度較快。方案三起升機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，安裝維修方便，而且變速范圍符合設(shè)計要求。綜合方案一和方案二，最終確定選用方案三。3.主要部件的選擇與校核3.1 吊鉤的選擇吊鉤是吊裝作業(yè)中最常用的取物裝置，是各類起重機，也是常用吊索、起重工具、專用吊具上的重要組成部分。根據(jù)制造方式，吊鉤可分為鍛造鉤和板式鉤，鍛造鉤一般應(yīng)用 GB699-1988 中規(guī)定的 20 號鋼，經(jīng)鍛造和沖壓、退火處理，再進行機械加工而成。熱處理后要求表面硬度為 95-135HB。鍛造可以制成單鉤或雙鉤，單鉤主要用在 70 噸以下的起重機上，雙鉤用在 50-100 噸的起重機上。板式鉤一般用在起升重量較大的起重機上，板式鉤由厚度為 30mm 成型板片重疊鉚合而成。板式鉤上有護板，一般用軋制鋼制成。板式鉤由于其板片不可能同時斷裂，所以可靠性好，修理方便。但是板式鉤的斷面積只能制成矩形，因此鉤體的材料不能充分利用。板鉤也分為單鉤和雙鉤兩種。單鉤多用于鑄造起重機上。吊鉤斷面形狀有圓形、矩形、梯形和 T 字形等。長鉤 短鉤吊鉤的安全使用規(guī)范：（1）新吊鉤在使用前，應(yīng)進行檢查，應(yīng)有制造廠的制造合格證，否則不準投入使用，新吊鉤的開口度要進行測量并符合規(guī)定。（2）新吊鉤應(yīng)做負荷試驗，其檢驗載荷按起重量的不同而不同，并且測量溝口開口不應(yīng)超過原開度的 0.25%。（3）對吊鉤三個危險斷面應(yīng)用油清洗，用放大鏡看有無裂痕；對板式鉤應(yīng)檢查其襯套、銷子磨損情況。（4）在起重吊裝作業(yè)中使用吊鉤，其表面要光滑，不能有剝裂、刻痕、銳角、接縫和裂紋等確缺陷。（5）吊鉤在使用過程中，應(yīng)進行定期檢查，主要檢查是否有變形、裂紋、磨損、腐蝕等現(xiàn)象，并做好記錄。（6）吊鉤不準超負荷作業(yè)，吊鉤不得補焊。（7）吊鉤停止使用時，應(yīng)對其進行仔細清洗、除銹，上好防銹油放在通風干燥的地方。根據(jù)要求查《龍門起重機（上） 》知鍛造單鉤適用于起重量為 3-75 噸的起重機，故選擇鍛單鉤，由本次設(shè)計起重量 10t 可由表 9-1 查知：D=120mm, O=90mm, B=74, h=115, d=75, d1=70, d0=64, L≥180, L1≥70, L2=90, m=60, R=14, R1=84, R2=62, R3=155, R4=36, R5=120, R6=125, R7=20, R8=2,重量為 29.5Kg。3.2 鋼絲繩的選擇鋼絲繩是由高強度碳素鋼絲圍繞繩芯繞捻而成的，被廣泛應(yīng)用于起重作業(yè)。其中吊用鋼絲繩通常指起重滑輪組使用的起重或牽引繩。具有以下優(yōu)點：（1）重量輕、強度高、能承受沖擊載荷。（2）撓性較高，使用靈活。（3）鋼絲繩磨損后，表面會產(chǎn)生許多毛刺，易于檢查。破段前有絲斷預(yù)兆，其整根鋼絲繩不會立即斷裂。（4）其中作業(yè)用鋼絲繩成本低。主要缺點剛性大，不易彎曲。起重作業(yè)選用的鋼絲繩一般為點接觸類型，如果配用的滑輪組直徑過小或直角彎折，鋼絲繩易受損壞且影響安全使用和縮短使用壽命。鋼絲繩種類3.2.1 根據(jù)鋼絲繩的捻向分類（1）交互捻鋼絲繩 繩與股的捻向相反，這是常用的鋼絲繩，由于繩與股的自行松捻趨勢相反，相互抵消，沒有扭轉(zhuǎn)打結(jié)的趨勢，使用方便。根據(jù)繩的捻向，又分別有右捻和左捻繩。起重機常用右捻鋼絲繩。（2）同向捻鋼絲繩 繩與股的捻向相同，有自行松捻和扭轉(zhuǎn)的趨勢，容易打結(jié)。由于撓性較好。通常用于具有剛性的導(dǎo)軌的牽引。進來在制造工藝中采用預(yù)變形的方法，成繩后消除了自行松散扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。這種繩又稱為不松散繩。（3）混合捻鋼絲繩 有半數(shù)股左旋，另外半數(shù)股右旋。這種鋼絲繩應(yīng)用較少。3.2.2 根據(jù)繩股的構(gòu)造分類（1）點接觸繩 繩股中各層鋼絲繩直徑相同，股中相鄰各層鋼絲繩捻距不等，相互交叉，在交叉點上接觸，因此，點接觸繩易于磨損，壽命低。點接觸型鋼絲繩 線接觸型鋼絲繩（2）線接觸繩 繩股中各層鋼絲繩的捻距相等，外層鋼絲繩位于里層鋼絲之間的溝槽里，內(nèi)外層鋼絲相互接觸在一條螺旋線上，改變了接觸，增長了壽命，增加了撓性。相同直徑的鋼絲繩，線接觸型比點接觸型的金屬斷面面積大，因而承載能力大。（3）面接觸繩 股與股之間形成面接觸，制作工藝復(fù)雜，多用于纜索起重機和架空索道的支撐纜索。3.2.3 根據(jù)繩芯分類按繩芯的不同有麻芯、棉紗芯、石棉芯和軟鋼心，其中帶浸油麻芯及棉紗芯的鋼絲繩比較軟，容易彎曲，芯中含油可經(jīng)常潤滑鋼絲，但不耐高溫高壓；帶石棉芯的鋼絲繩耐高溫；帶軟鋼芯的鋼絲繩能耐高溫高壓，但芯硬不易彎曲。使用要根據(jù)具體條件選用。根據(jù)繩股數(shù)和每股中鋼絲繩數(shù)量分類按繩股數(shù)和每股中鋼絲繩數(shù)量的不同表示，例如常用普通結(jié)構(gòu)鋼鋼絲繩中分為6×7、7×7、6×19、6×37、 6×61 等種類（前者數(shù)字表示股數(shù)，后者數(shù)字表示每股絲數(shù)） 。鋼絲繩中鋼絲越細越不耐磨，但比較柔軟，彈性較好，鋼絲繩越粗越耐磨，但比較不易彎曲，故應(yīng)視不同用途而選用。在卷筒直徑較大且磨損厲害處，如索道牽引、斜井卷揚可用較粗的 6×7、6×19 鋼絲繩；彎曲較多，滾筒直徑較小如懸掛構(gòu)件、滑輪組等應(yīng)用鋼絲繩較細的 6×37 以及 6×61 鋼絲繩。3.2.4 鋼絲繩選用注意事項（1）鋼絲繩的規(guī)格，應(yīng)根據(jù)不同的用途來選擇。如作起吊重物或繞滑輪組用的鋼絲繩，可選 6×37 或者 6×61 規(guī)格的鋼絲繩；作纜車繩或牽引繩，可選 6×19 規(guī)格的鋼絲繩。（2）鋼絲繩應(yīng)優(yōu)先選用 6 股線接觸，且鋼絲繩的直徑應(yīng)根據(jù)所要承受的載荷的大小及鋼絲繩的許用拉力來選擇，在有腐蝕性的環(huán)境中工作時，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。（3）起重機用張緊繩、牽引繩應(yīng)選用順繞繩，在需要有耐酸要求的場合應(yīng)選用鍍鉛鋼絲繩，在高溫環(huán)境中工作的起重機應(yīng)選用具有特級韌性石棉芯鋼絲繩或具有鋼芯的鋼絲繩。因為在起升過程中，鋼絲繩的安全性至關(guān)重要，所以要保證鋼絲繩的高安全和使用壽命。為此，我們可以采取以下措施：（1） 高的安全系數(shù)，也就是降低鋼絲繩的應(yīng)力（2） 選用較大的滑輪與卷筒直徑（3） 滑輪槽的尺寸與材料對于鋼絲繩的壽命有很大的關(guān)系，其太大會使鋼絲繩與滑輪接觸面積減少，太小會使鋼絲繩與槽臂間的摩擦劇烈，甚至會卡死。（4） 盡量減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)。根據(jù)鋼絲繩的額定起重量 Q=10t，查《龍門起重機（上） 》 ，選倍率 a=2。鋼絲繩的最大拉力：Smax=(Q+G)/2aη式中 Q—額定起重量，Q=100000N 。G—吊鉤組重量，G=295N 。 a—滑輪組倍率， a=2。η—滑輪組效率,η=0.99。所以 Smax=(100000+295)/(2×2×0.99)=25327N。根據(jù)《起重機設(shè)計計算》P439 知：鋼絲繩直徑不小于 dmin=C 根號下 S式中 S—鋼絲繩的最大靜拉力。C—為鋼絲的選擇系數(shù)。根據(jù)《起重機設(shè)計計算》P441，起重機工作級別 M5,查表 14-7 選擇 C=0.095，鋼絲的平均抗拉強度為 1770N/mm2 的纖維芯鋼絲繩,所以： m12.53709.dmin??查《龍門起重機（上） 》表 7-8 鋼絲繩標準 GB1102-74，選用單股鋼絲繩直徑 15.5mm,鋼絲繩斷面 108.28mm2。3.3 滑輪的選擇起重機滑輪是利用杠桿原理制成的一種簡單機械，它能借助起重機繩索的作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，以改變作用力的方向。在實際中，為了擴大滑輪的效用，往往把一定數(shù)量的動滑輪和一定數(shù)量的定滑輪組合起來使用，組成滑輪組，它經(jīng)常配合卷揚機進行吊裝、搬運等工作，是重要的工具?；営休嗇?、輪輻、加強筋、繩槽和輪緣組成，滑輪的材料一般為 HT150 鑄鐵或者ZG230-450、 ZG270-500 鑄鋼。大尺寸滑輪為了減輕自重也有鋼板焊制而成。本次設(shè)計為輕型起重機所以選用 HT150 作為滑輪材料。根據(jù)《起重機設(shè)計手冊》知，為了保證鋼絲繩有足夠的壽命，滑輪直徑不能過小，須與鋼絲繩直徑 d 之間保持一定的比例關(guān)系，即D0min≥e·d式中 D0min—按鋼絲繩中心計算的滑輪允許的最小卷繞直徑 mmd—鋼絲直徑 mme—系數(shù)由《起重機設(shè)計手冊》表 3-2-1 查知 e=20,所以D0min≥15.5×20=310mm根據(jù)《起重機設(shè)計手冊》表 3-2-2 和表 3-2-4 選取鑄造的 E1 型滑輪，鑄造滑輪繩槽斷面及尺寸如下：R=9.0, H=25, B1=50, E1=35, C=1.5, R1=16, R2=13, R3=3.0, R4=4.0, M=10, N=0, S=12。選擇 E 型滑輪的主要尺寸如下：D 5=90, D6=110, D7=160, D17=190, B=80, B3=90, B4=74, B9=70, S2=10,滾動軸承 E1 型按國標 276 選 218，B 10=30。3.4 選定卷筒尺寸并驗算強度卷筒組件有卷筒、連接盤以及軸承支架組成，卷筒有長軸卷筒和短軸卷筒，長軸卷筒有齒輪連接盤和帶大齒輪的卷筒組，這是一種應(yīng)用較多的一種形式，短軸卷筒是一種新的結(jié)構(gòu)形式。卷筒與減速器輸出軸用法蘭盤剛性連接，減速器底座通過鋼球或者圓柱銷與小車架連接。這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點是，結(jié)構(gòu)簡單調(diào)整與安裝方便，此外還有采用行星減速器放在卷筒內(nèi)部的形式，優(yōu)點是驅(qū)動結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕。鑄造卷筒材料一般采用不低于 HT20-40 的鑄鐵，重要卷筒可采用高強度鑄鐵或球墨鑄鐵，焊接滾筒采用 A3鋼制造。3.4.1 卷筒直徑根據(jù)《起重機設(shè)計手冊》知卷筒直徑：D≥d(e-1)=15.5×（18-1）=263.5mmD—卷筒名義直徑（卷筒槽底直徑）d—鋼絲繩直徑e—筒繩直徑比（由表 3-3-2 選 e=18）雙聯(lián)卷筒為了適當?shù)臏p少卷筒長度，保證鋼絲繩具有一定的使用壽命，取 D=300mm。由《起重機設(shè)計手冊》表 3-3-1 知：3.4.2 卷筒尺寸卷筒長度： L=2(L0+L1+L2)+L 光式中 L1—固定鋼繩所需的長度，L 2≈3p，取 60mmL2—卷筒兩端空余部分長度，由結(jié)構(gòu)需要決定，取 60mmL 光 —中間光滑部分長度，根據(jù)鋼絲繩允許偏角確定 ,取 170mmL0—卷筒上有螺旋槽部分長度 L0={（H max×m）/πD 0+Z1}·t1，式中 Hmax—最大起升高度，H max=21-6.5=14.5mZ1—為固定鋼繩的安全圈數(shù)，Z 1≥1.5，取 Z1=2t1—繩槽節(jié)距(標準槽) ， t1=d+(2～4)=15.5+2.5=18mmm—滑輪組倍率D0=D+d—卷筒計算直徑，由鋼絲繩中間算起的卷筒直徑所以：L 0=562.9,取 L0=600mm所以：L=2×(L 0+L1+L2)+L 光 =2×（600+60+60 ）+170=1610mm取整 L=1700mm根據(jù)《龍門起重機（上） 》表 7-7 知卷筒繩槽尺寸：R=10，t 1=18,r1=1.5,c1=63.4.3 卷筒壁厚根據(jù)《龍門起重機（上） 》知卷筒壁厚：δ=0.02D+（6～10）=0.02×300+ （ 6～10）=12 ～16取 δ=15mm3.4.4 卷筒臂的壓力驗算根據(jù)《龍門起重機（上） 》知：σymax=Smax/（δ·t 1）=25327/(15×18)=93.8MPa本設(shè)計采用 ZG270-500，根據(jù)《工程材料及成型技術(shù)》知 σs=270MPa,由《龍門起重機（上） 》知：[σ 壓 ]= σs/2=270/2=135式中 Smax—鋼繩的最大拉力δ—卷筒的壁厚t—繩槽的節(jié)距σs—鑄鋼的屈服極限因為：σ yma=93.8MPa≤[σ 壓 ] =135，所以抗壓強度足夠。卷筒上的扭矩：M=(Smax×D)/η=(25327×0.3)/0.99=7674.85Nm卷筒速度N 卷 =mv/πD=(2×15)/(3.14×0.3)=31.83n/min3.5 電動機的選擇根據(jù)《龍門起重機（上） 》知起重機靜功率為：P 靜 =Qv/(6120η)=(10000+29.5)×15/（6120×0.85）=28.92KW電動機按重復(fù)短時運行方式制造，不同的負載持續(xù)值（JC 值） ，電動機具有不同的功率，而負載持續(xù)率分為 JC=15%,JC=25%,JC=40%,JC=60%,JC=100%(即連續(xù)工作)五種。根據(jù)起重機工作級別，取 JC%=40；電動機功率 28.92KW，根據(jù)《起重機設(shè)計手冊》表 5-1-12 查電動機型號 YZR250M1-8,功率 30KW，轉(zhuǎn)速 720r/min，重 280Kg。3.6 制動器的選擇起升機構(gòu)每一套獨立的驅(qū)動裝置至少要安裝一個支持制動器；吊運液態(tài)金屬以及其它的危險品的起升機構(gòu)，每一套獨立的驅(qū)動裝置要裝設(shè)兩個支持制動器。本起重機用于露天吊裝設(shè)備及材料，故只安裝一個制動器。支持制動器通常是閉式的，制動輪必須安裝在與傳動機構(gòu)剛性連接的軸上。制動器的制動力矩應(yīng)保證在規(guī)定的制動時間內(nèi)將機構(gòu)制動住。塊式制動器的構(gòu)造簡單，制造與安裝都很方便，成對的瓦塊壓力相互平衡，使制動軸不受彎曲載荷。因此，在起重機上廣泛應(yīng)用。而其中電力液壓塊制動器（代號 YWZ）有動作平穩(wěn)，噪音小，壽命長，尺寸小，重量輕，不易漏電，省電，交流供電方便等特點。3.6.1 計算制動力矩制動器按一個計，計算機動力矩，根據(jù)《龍門起重機（上） 》 ，P=67 知：Nm2.37874.329.01075.1ai2QDKM????制其中 ：K—起升機構(gòu)的制動安全系數(shù)，根據(jù)起重機工作類型選 K=1.75η—制動時的機構(gòu)效率，η≈0.89i—實際傳動比a—倍率 D—卷筒直徑查《起重機設(shè)計手冊》P318,表 3-7-19，選擇制動器 YWZ2—300/50，額定制動力矩為 630N·m ,自重 65Kg。3.7 聯(lián)軸器的選擇無論是齒輪聯(lián)軸器還是彈性銷聯(lián)軸器，都是標準產(chǎn)品。選用時首先根據(jù)連接軸（如電動機出軸，減速器的輸入、輸出等）的直徑，從聯(lián)軸器的規(guī)格表中選擇一種合適尺寸的聯(lián)軸器，然后驗算所傳遞的扭矩是否足夠，即 T≤[Tt]。根據(jù)《起重機設(shè)計手冊》知T=k1k2k3Tt=1.3×1.2×1.25×302.3=589.45N·m式中 T—所傳遞扭矩的計算值k1 —考慮聯(lián)軸器重要程度的系數(shù)，由表 3-12-2 取 k1=1.3Tt—實際作用的扭矩[T]—機構(gòu)電動機額定扭矩轉(zhuǎn)換到聯(lián)軸器的扭矩k2—機構(gòu)的工作級別系數(shù)，由表 3-12-3，取 k2=1.2k3—考慮角度偏差的系數(shù)，由表 3-12-4，取 k3=1.25由《起重機設(shè)計手冊》表 5-1-6 知，電動機 YZ250M-81，軸端為圓錐形，錐度為 1:10，D=65mm,E=140mm 。根據(jù)減速器選擇的型號知其高速軸端的直徑d=60mm,l=185mm。所以根據(jù)《起重機設(shè)計手冊》 選 CL4Z1 型，許用扭矩[T t]=5600N·m,L=107mm，材料為不低于 40 鍛鋼或不低于鑄鋼 310-570（GB5676-85 ）制造。該聯(lián)軸器具有補償兩軸相對位移的性能，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，可靠性能高，安裝方便等。適用于起重機的起升結(jié)構(gòu)的減速機與卷筒聯(lián)接及其它類似機構(gòu)的聯(lián)接。因為 T=589.74≤[Tt],所以選擇的聯(lián)軸器符合要求。4.傳動裝置-減速器的設(shè)計計算4.1 計算傳動裝置分配各級傳動比4.1.1 起升機構(gòu)的總傳動比 62.83.17200??卷電ni4.1.2 分配傳動裝置各級傳動比取高速級 .541i則低速級傳動比為 03.5.46212??i總4.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算4.2.1 輸入功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩(1)0 軸（電機軸）：kwpd30?min/72rnmNTd ???9.370950(2)Ⅰ軸kwpd7.29.311?????min/70rnNPT?94.39511(3)Ⅱ軸 kwp8.29.07.29312 ?????min/6012rinNPT??799522(4)Ⅲ軸 kwp94.278.09.8323 ?????min/1.23rinNpT??839503(5)Ⅳ軸kwp4.279.06.27134 ????min/8.rn?NT?26950444.2.2 輸出功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩將上述運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果匯總下 軸名參數(shù)傳動比i效率 ?轉(zhuǎn)速 n(r/min)輸入功率 P(KW）輸入轉(zhuǎn)矩 T( )Nm?Ⅰ 軸 1 0.99 720 29.7 393.94Ⅱ 軸 4.5 0.97 160 28.8 1719Ⅲ 軸 5.03 0.97 31.81 27.94 8388Ⅳ 軸 1 0.98 31.81 27.4 82264.3 減速器傳動零件設(shè)計4.3.1 圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算4.3.1.1 高速級（1） 選擇齒輪材料采用硬齒面閉式齒輪傳動 由表 11.8 查得：小齒輪選用 20 ，滲碳后淬火處理，齒面硬度為 58~62HRC。rC大齒輪選用 20 ，滲碳后淬火處理，齒面硬度為 58~62HRC。r由表 11.20 選 8 級精度 齒面粗糙度 umRa3.62??（2） 確定許用應(yīng)力由表 11.9 查得： 0.1?HS??91 104.8137260 ???hnjLN8213.i由表 11.25 查得：小齒輪接觸疲勞極限 MPaH501lim??大齒輪接觸疲勞極限 2li查圖 11.28 得： 9.1NZ4.N許用接觸應(yīng)力： MPaSH1350][lim1????MPaSZHNH1402lim2??依據(jù)：當大小齒輪都是硬齒面時，硬齒面齒輪的承載能力較高，但需專門設(shè)備磨齒，常用于要求結(jié)構(gòu)緊湊或生產(chǎn)批量大的齒輪。當大小齒輪都時硬齒面時，小齒輪的硬度應(yīng)略高，也可和大齒輪相等。（3）齒面接觸疲勞強度設(shè)計：設(shè)齒輪按 8 級精度選擇齒寬系數(shù) 查表 11.19 得 =0.8d?d?選擇載荷系數(shù) K 查表 11.10 得 K=1.25小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 mNT??94.31小齒輪分度圓直徑????udHd.564.763211????齒輪的模數(shù)取 ,則 201?z 90.41???zi模數(shù) md85.1根據(jù)表 11.3 取標準模數(shù) m=3mm（8）齒輪幾何尺寸的計算zd601?m272bd481??取 502?b52??中心距 ??mza161(4) 驗算輪齒彎曲強度齒形系數(shù) 查表 11.12 得 FY80.21?FaY2.Fa應(yīng)力修正系數(shù) 查表 11.13 得 S 5S781?SY由表 11.9 查得 3.F許用彎曲應(yīng)力 查圖 11.26 ??F?MPaF9201lim??li查圖 11.27 得： 5.21NY許用彎曲應(yīng)力： ??MPaSFF3.6721lim1??YFNF.2li2 ??1121 9.47FSFPazbmKT?????212125.8FSFFMY?（5）齒輪的圓周速度smndv/26.106???根據(jù)表 11.21 可知，選用 8 級精度實合適的。幾何尺寸計算：d601?d270?mb38.5cos?mdb72.53cos2????????mza mpespzdmzchhfa afa165271.424.9.25.7675.0.25.1212 **??????????4.3.1.2 低速級 采用硬齒面閉式齒輪傳動 由表 11.8 查得：小齒輪選用 20 ，滲碳后淬火處理，齒面硬度為 58~62HRC。rC大齒輪選用 20 ，滲碳后淬火處理，齒面硬度為 58~62HRC。r由表 11.20 選 8 級精度 齒面粗糙度 umRa3.62??（2） 確定許用應(yīng)力由表 11.9 查得： 0.1?HS??81 103.23660???hnjLN7215.4i由表 11.25 查得：小齒輪接觸疲勞極限 MPaH501lim??大齒輪接觸疲勞極限 2li查圖 11.28 得： 94.1NZ8.N許用接觸應(yīng)力： MPaSH140][lim1????ZNH72li2查表 11.10 載荷系數(shù) K=1.25查表 11.19 齒寬系數(shù) 8.0??d小齒輪上轉(zhuǎn)矩 mNT?1792齒數(shù) ， 圓整1?z 63.1523.5?zil 1062?z實際傳動比 0.12'u誤差 ?????53.'小齒輪分度圓直徑：????mzdmuKTHd27.41.89.89376313?????由表 11.3 取標準模數(shù) m=4.5mm主要尺寸 dbz6.754.12??取??mzma75.28217634???按齒根彎曲疲勞強度校核齒形系數(shù) 查表 11.12 FY175.26.243??FFYY應(yīng)力修正系數(shù) 查表 11.13 S 951SS許用彎曲應(yīng)力 ??F?由圖 11.26 得 MPaF920lim1?由表 11.9 得 3.S由圖 11.27 得 .21NY??MPaSFNFF15.68.4lim43li3????4344 33232.51.7FSFFYzbKT????齒輪的圓周速度 smndv/79.061??由表 11.21 知 選 8 級精度最合理幾何尺寸計算：??????mzd mzdchmcmcdf aaffaab2065.82414512.0143os.975.443 4***432?????????mapes1568.2??4.3.2 軸的計算功率 kw 轉(zhuǎn)速 r/min 轉(zhuǎn)矩 N m?I 軸 29.4 720 393.94Ⅱ 軸 28.8 160 1719Ⅲ 軸 27.94 31.81 8388I 軸(1)材料的選擇由表 16.1 查得 用 45 號鋼，進行調(diào)質(zhì)處理， MPaB637??由表 16.3 得 ??MPab601???(2)估算軸的最小直徑根據(jù)表 11.6， =107-118 為取值范圍C估算軸的直徑：??mnpcd 6.408.372.918033 ?????因為軸上開有一個鍵槽，考慮到鍵槽對軸強度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時軸徑應(yīng)增大 3%-5%md63.429.7??查設(shè)計手冊 mLd1201??軸段①上有聯(lián)軸器需要定位，因此軸段②應(yīng)有軸肩，軸段③安裝軸承，必須滿足內(nèi)徑標準，故md472??軸段④B27503?md604??軸段⑤L14 mLLmd 475.12550 656 ??按彎扭合成強度校核軸頸圓周力 NdTFt 8.14283721???徑向力 tr.56an??水平 tBA0472?垂直 NFt6.8mMI ???4.253704.1 mNI ???92.1375)96(NI ???2.450.128086合成 2M?mNIII ???28.1369405221當量彎矩 6.???TMIeI ??.522NII ??321校核 ??beIeIeIeIeI MPadW13659.1.0.8??????同理對Ⅱ軸、Ⅲ 軸進行計算：Ⅱ軸： ??mnpcd 6.4.0168.20733 ?????因為軸上開有一個鍵槽，考慮到鍵槽對軸強度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時軸徑應(yīng)增大 3%-5%取md9.62.??d5?Ⅲ 軸： ??mnpc 13.028.31947103 ??因為軸上開有一個鍵槽，考慮到鍵槽對軸強度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時軸徑應(yīng)增大 5%-8%取md04.126.7??d0?Ⅱ軸、Ⅲ 軸的校核與 I 軸類似，在此就不再一一敖旭。4.3.3 軸承的選擇和計算因為考慮到軸承主要承受徑向載荷及較小的軸向載荷，選取深溝球軸承。根據(jù)初估軸承處的軸的直徑，由表 4.2 進行軸承型號的選擇高速軸：選取軸承類型 6310 基本尺寸 md50??D1mB27?中間軸：選取軸承類型 6213 基本尺寸 406mB3?低速軸：選取軸承類型 6226 基本尺寸 d130??28?B58?計算軸承的徑向力高速軸 NFr42.50?低速軸 r682軸承的壽命計算校核查表 17.8 X=1 查表 17.9 12.1?Tpff附表 4.2 kNCkNCrr 8.7040高速軸 N??50.6?arpYFXfP軸承工作時間 hLh1452??142356.7h????????pcnh601'