畢業(yè)設計(論文)
銅屑回收桶搬運裝置的設計
學生姓名： 學 號：
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專 業(yè)：
指導教師：
年 月 日
摘 要
本次設計是銅屑回收桶搬運裝置的設計。本課題來源于企業(yè)生產現(xiàn)場，企業(yè)為漢斯格雅衛(wèi)?。ㄉ虾＃┯邢薰荆摴旧a龍頭、花灑等產品。這些產品的材料為貴金屬銅，機械加工主要由數(shù)控機床完成，數(shù)控加工中會產生大量的銅屑，這些銅屑通過過濾網(wǎng)過濾后排出到銅屑回收桶中，桶中不可避免的會有殘留的切削液，回收公司回收銅屑的時候要
求銅屑干燥無液體成分，所以必須通過離心機甩干。每個銅屑回收桶裝滿2/3
銅屑的時候重量約為180公斤，需要兩個工人搬到離心機中，甩干后仍需人工
搬運、傾倒到回收袋中，這樣在整個過程中工人可能危險，以前就發(fā)生過砸傷、
扭傷等工傷事故，企業(yè)為保護工人，決定設計銅屑回收桶搬運裝置。
在這里主要包括:傳動系統(tǒng)的設計、升降機構系統(tǒng)的設計、回轉機構設計。這次畢業(yè)設計對設計工作的基本技能的訓練，提高了分析和解決工程技術問題的能力，并為進行一般機械的設計創(chuàng)造了一定條件。
本論文研究內容：
(1) 銅屑回收桶搬運裝置總體結構設計。
(2) 銅屑回收桶搬運裝置工作性能分析。
(3)電動機的選擇。
(4) 銅屑回收桶搬運裝置的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件設計。
(5)對設計零件進行設計計算分析和校核。
(6)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設計零件的零件圖。
關鍵詞：銅屑回收桶搬運裝置，電機，銅屑回收
29
Abstract
This design is the design of the copper scrap recycling bin carrying device.. This topic comes in the site of production of enterprises, enterprise Hansgrohe sanitary ware (Shanghai) Co., Ltd., the company production of faucets, showers and other products. These products materials for precious metals copper, mechanical processing is mainly completed by CNC machine tools, CNC machining will produce large amounts of copper scrap, these copper scrap after the filter is discharged to the copper scrap recycling bins, inevitable in the bucket residue cutting fluid, recycling company recycling copper scrap to
Copper scrap dry without liquid composition, so it must be dried by centrifuge. Each copper scrap recycling bin filled with 2/3
The weight of the copper scrap is about 180 kilograms, two workers need to move to the centrifuge, after drying still need artificial
Handling, poured into the recycle bag, so that workers in the whole process may be dangerous, it's happened before injured,
The injury accident, the enterprise protects the worker, the decision designs copper scrap recycling bucket transportation equipment.
The main design of the system includes the design of the transmission system, the design of the lifting mechanism and the design of the rotary mechanism.. The graduation design of the basic skills of the design of the training, improve the ability to analyze and solve engineering problems, and for the design of general machinery to create a certain condition.
Research content of this thesis:
(1) the overall structure design of the copper scrap recycling barrel.
(2) analysis of the performance of the copper scrap recycling barrel.
(3) motor selection.
(4) the design of the transmission system and the execution parts of the recycling barrel of the copper scrap recycling bin.
(5) design and calculation of the design parts for calculation and verification.
(6) drawing the assembly drawings and important parts of the assembly drawings and parts drawings of the design parts.
Key words: copper scrap recycling, motor, copper scrap recycling
目錄
摘 要 II
Abstract III
1 緒論 1
1.1 銅屑回收桶搬運裝置選題背景 1
1.2 銅屑回收桶搬運裝置課題的意義 1
1.3 銅屑回收桶搬運裝置研究現(xiàn)狀及工作原理 1
1.4本課題的研究內容和所需解決的問題 2
2 總體方案設計 3
2.1 設計方案選型與分析 3
2.2 方案的確定 3
3 銅屑回收桶搬運裝置的參數(shù)計算 4
3.1驅動電機的選型 4
3.1 鋼絲繩的特性及種類 8
3.2 鋼絲繩的選擇 10
3.3延長鋼絲繩使用壽命的途徑 14
3.4 鋼絲繩末端的聯(lián)接方法 14
4 滑輪的設計計算 17
4.1 滑輪的構造 17
4.2 滑輪的槽形 17
4.3 滑輪的材料 18
4.4 滑輪的直徑確定 19
5 滑輪軸的設計和校核 20
5.1 選擇滑輪軸的材料 20
5.2 初步確定滑輪軸的直徑 20
5.3 滑輪軸承的選用 21
6 立柱設計 22
6.1 垂直下壓力N 22
6.2 作用于立柱的彎矩M1 22
6.3 當起吊對側不能完全平衡起吊側張力，拉力差P1所產生的變矩M2 22
6.4 由于起吊繩偏移所產生的扭矩（同上，偏移角取3°）M3 22
6.5 立柱穩(wěn)定強度計算 22
6.6 立柱允許軸向壓力計算 23
6.7 立柱中段主材強度校核 23
7 回收桶包卡的設計 25
結 論 27
致 謝 28
參考文獻 30
1 緒論
1.1 銅屑回收桶搬運裝置選題背景
隨著科學技術飛速發(fā)展和經(jīng)濟競爭的日趨激烈，機械產品的更新速度越來越快，在機械及相關行業(yè)領域發(fā)揮著重要的作用，機械制造的競爭，其實質是生產質量的競爭。
該課題由教學內容和對社會日常用品的觀察所得，隨著社會的快速發(fā)展，墊片的廣泛應用于各個領域當中。人們越來越多的使用到各種墊片。提升搬運機越來越離不開人們的生活。通過畢業(yè)設計，強化專業(yè)知識與CAD繪圖能力，學會獨立分析問題與解決問題的能力，同時提高自己的實際操作能力，為就業(yè)打好基礎。
1.2 銅屑回收桶搬運裝置課題的意義
本題目不但對銅屑回收桶搬運裝置的零件及外形進行設計,還對銅屑回收桶搬運裝置的外觀進行更人性化、更合理的設計。讓銅屑回收桶搬運裝置更具競爭力的同時,也讓自己成為復合型人才，提高自己的水平，提高自己的競爭力。
綜合運用機械設計、機械繪圖、公差與技術測量、機械原理及零件等理論知識，分析和解決銅屑回收桶搬運裝置外形設計問題，進一步鞏固、加深和拓寬所學的知識。
為了適應社會的發(fā)展要求，滿足企業(yè)對人才的需求，本學院對部分同學提出銅屑回收桶搬運裝置的設計這一個畢業(yè)設計課題。此課題研究過程中涉及到我們大學三年所學的大量專業(yè)知識如：機械制圖、計算機輔助繪圖、CAD、公差與技術測量、銅屑回收桶搬運裝置材料及銅屑回收桶搬運裝置的設計等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識。
1.3 銅屑回收桶搬運裝置研究現(xiàn)狀及工作原理
提升搬運機是通過改變勢能進行運輸?shù)拇笮蜋C械設備，如礦井提升搬運機、過壩提升搬運機等。廣義地說，電梯、天車、卷揚、穩(wěn)車、吊車、啟閉機等均可稱為提升搬運機。提升搬運機一般指功率較大、提升搬運能力較強的大型機械設備。銅屑回收桶搬運裝置主要由機座、機架、軸承、輥筒、輥距調節(jié)裝置、輥筒變形調節(jié)裝置等組成。
銅屑回收桶搬運裝置用來垂直提升搬運經(jīng)過物料。根據(jù)料斗運行速度的快慢不同，銅屑回收桶搬運裝置可分為：離心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三種形式。離心式卸料的斗速較快，適用于輸送粉狀、粒狀、小塊狀等磨琢性小的物料；重力式卸料的斗速較慢，適用于輸送塊狀的，比重較大的，磨琢性大的物料，如石灰石、熟料等。銅屑回收桶搬運裝置的牽引構件有環(huán)鏈、板鏈和膠帶等幾種。環(huán)鏈的結構和制造比較簡單，與料斗的連接也很牢固，輸送磨琢性大的物料時，鏈條的磨損較小，但其自重較大。板鏈結構比較牢固，自重較輕，適用于提升搬運量大的提升搬運機，但鉸接接頭易被磨損，膠帶的結構比較簡單，但不適宜輸送磨琢性大的物料，普通膠帶物料溫度不超過60℃，夾鋼繩膠帶允許物料溫度達80℃，耐熱膠帶允許物料溫度達120℃，環(huán)鏈、板鏈輸送物料的溫度可達250℃。
1.4本課題的研究內容和所需解決的問題
本設計所要解決的主要問題如下：
1、熟悉整個機器的結構及設計參數(shù)；
2、根據(jù)所工件的結構特點和相關參數(shù)，完成機器總體結構的設計草圖；
3、根據(jù)設計參數(shù)和要求，完成相關計算（主要包括電機功率計算及選型、傳動選擇計算、強度計算等等）；
4、根據(jù)計算結果，確定結構尺寸，完成總裝圖；
5、完成重要零部件的部件圖或零件圖。
2 總體方案設計
課題來源：
本課題來源于企業(yè)生產現(xiàn)場，企業(yè)為漢斯格雅衛(wèi)?。ㄉ虾＃┯邢薰?，該公司
生產龍頭、花灑等產品。這些產品的材料為貴金屬銅，機械加工主要由數(shù)控機
床完成，數(shù)控加工中會產生大量的銅屑，這些銅屑通過過濾網(wǎng)過濾后排出到銅
屑回收桶中，桶中不可避免的會有殘留的切削液，回收公司回收銅屑的時候要
求銅屑干燥無液體成分，所以必須通過離心機甩干。每個銅屑回收桶裝滿2/3
銅屑的時候重量約為180公斤，需要兩個工人搬到離心機中，甩干后仍需人工
搬運、傾倒到回收袋中，這樣在整個過程中工人可能危險，以前就發(fā)生過砸傷、
扭傷等工傷事故，企業(yè)為保護工人，決定設計銅屑回收桶搬運裝置。
主要技術指標（或主要論點）
（1）回收桶高0.5米，上端直徑0.9米，凸緣長度25毫米
（2）離心機高度1.1米；
（3）回收袋高度1.5米；銅屑產生速度1桶/3天；
（4）企業(yè)三班倒，每年工作天數(shù)不少于350天；
2.1 設計方案選型與分析
方案一：
采用軸瓦結構的銅屑回收桶搬運裝置, 采用黃油潤滑, 此方案缺點是軸瓦易磨損，造成軋輥轉動過程中產生徑向跳動，很難保證產品尺寸公差.
方案二：
采用精度高的雙列向心滾子軸承銅屑回收桶搬運裝置，并采用稀油潤滑，減小軸承磨損，確保長度方向厚度公差,
2.2 方案的確定
選擇方案二，電動機經(jīng)過減速機構帶動滑輪提升機構，然后通過鋼絲繩提升銅屑回收桶。
3 銅屑回收桶搬運裝置的參數(shù)計算
3.1驅動電機的選型
電動機是應用很廣泛的動力設備，在農業(yè)機械中它與內燃機、拖拉機一樣，是不可缺少的主要動力之一。電動機是將電能轉換為機械能的動力機械。俗稱電滾，也叫馬達(譯音)。
一般來說，電動機的選擇方法主要包含以下內容。
（1）類型的選擇 選擇哪種類型的電動機，一方面要根據(jù)生產機械對電動機的機械特性、起動性能、調速性能、制動方法和過載能力等方面的要求，對各種類型的電動機進行分析比較；另一方面在滿足上述要求的前提下，還要從節(jié)省初期投資，減少運行費用等經(jīng)濟方面進行綜合分析，最后將電動機的類型確定下來。在對起動、調速等性能沒有特殊要求的情況下，優(yōu)先選用三相籠型異步電動機。
（2）功率的選擇 正確地選擇電動機的額定功率非常重要，額定功率選擇得過大，電動機長期在欠載狀態(tài)下運行，不僅增加了設備投資，還會降低其效率和功率因數(shù)(對異步電動機而言)等指標，增加了運行費用；額定功率選擇得太小，電動機長期在過載狀態(tài)下運行，會使電動機過熱而降低使用壽命，甚至拖動不了生產機械。因此，應使所選電動機的額定功率等于或稍大于生產機械所需要的功率。
（3）轉速的選擇 根據(jù)生產機械的轉速和傳動方式，通過經(jīng)濟技術比較后確定電動機的額定轉速。 額定功率相同的電動機額定轉速高，電動機的重量輕、體積小、價格低、效率和功率因數(shù)(對三相異步電動機而言)也較高。若生產機械的轉速比較低，電動機的額定轉速比較高，則傳動機構復雜、傳動效率降低，增加了傳動機構的成本和維修費用。因此，應綜合分析電動機和生產機械兩方面的各種因素最后確定電動機的額定轉速。
（4）工作制的選擇 根據(jù)電動機的工作方式選擇電動機的工作制c國產電動機按發(fā)熱與冷卻情況的不同，分為九種工作制，如連續(xù)工作制、短時工作制、斷續(xù)周期工作制，等等。選擇工作制與實際工作方式相當?shù)碾妱訖C比較經(jīng)濟。
電動機的種類繁多，其分類方法也很多，通常按電源及結構原理進行分類。根據(jù)電源，電動機可分為直流電動機和交流電動機。交流電動機分為異步電動機和同步電動機，同時，異步電動機又以轉子結構的不同，分為鼠籠型電動機和繞線型電動機兩種。鼠籠型電動機又有單鼠籠、雙鼠籠和深槽式3種。根據(jù)結構和運轉原理，直流電動機可分為串激、并激、復激和他激4種。異步電動機有單相和三相兩種。由于異步電動機結構簡單，成本低，堅固耐用，維護又方便以及有較好的運行性能，加之當前的動力電源主要是三相，所以在煤礦應用最多的是三相異步電動機。另外，還可按電動機的轉速、額定電壓、尺寸大小、安裝結構型式、外殼防護型式、冷卻方式、工作定額等進行分類。
此外，減速電機是一種新興的具有高科技含量的電機類型。減速電機是指減速機和電機(馬達)直聯(lián)的集成體。這種集成體通常也可稱為齒輪馬達或齒輪電機。通常由專業(yè)的減速機生產廠進行集成組裝好后成套供貨。廣泛應用于鋼鐵冶金、環(huán)保水處理、起重運輸、物料搬運、輕工、港口、機場、汽車生產、電力等各行各業(yè)。使用的優(yōu)點是簡化設計、節(jié)省空間、延長使用壽命、降低噪音、提高扭矩和負載能力。減速電機的電機接線盒經(jīng)過一定設計改造，可以直接連接變頻器，適用于分布式控制應用，不僅可以完成簡單驅動，還能夠實現(xiàn)復雜定位控制。減速電機的主要特點有：
（1）減速電機結合國際技術要求制造,具有很高的科技含量。
（2）節(jié)省空間,可靠耐用,承受過載能力高,功率可達95KW以上。
（3）能耗低,性能優(yōu)越,減速機效率高達95%以上。
（4）振動小,噪音低,節(jié)能高,選用優(yōu)質段鋼材料,鋼性鑄鐵箱體,齒輪表面經(jīng)過高頻熱 處理。
（5）經(jīng)過精密加工,確保定位精度,這一切構成了齒輪傳動總成的齒輪減速電機配置了各類電機,形成了機電一體化,完全保證了產品使用質量特征。
（6）產品才用了系列化、模塊化的設計思想,有廣泛的適應性,本系列產品有極其多的電機組合、安裝位置和結構方案,可按實際需要選擇任意轉速和各種結構形式。
基于電動機的以上特點，本文選用減速電機作為機床的驅動裝置。
查《機械設計課程設計手冊》得：
選擇，其銘牌如下表2-1：
表2-1 Y系列三相異步電動機
電動機型號
額定功率 KW
滿載轉速 r/min
堵轉轉矩/額定轉矩
最大轉矩/額定轉矩
質量 Kg
Y132S-4
5.5
同步轉速1500 r/min,4級
1440
2.2
2.2
81
（a）
（b）
圖2-3 電動機的安裝及外形尺寸示意圖
表2-2 電動機的安裝技術參數(shù)
中心高/mm
外型尺寸/mm
L×（AC/2+AD）×HD
底腳安裝
尺寸A×B
地腳螺栓 孔直徑K
軸伸尺
寸D×E
裝鍵部位
尺寸F×GD
132
515× 345× 315
216 ×178
12
38× 80
10 ×43
結合我實習所在公司的情況，決定初選為擺線針輪減速機，其特點如下：
擺線針輪減速機，是一種應用行星式傳動原理，采用擺線針齒嚙合的新穎傳動裝置。擺線針輪減速機全部傳動裝置可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。在輸入軸上裝有一個錯位180°的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個稱為轉臂的滾柱軸承，形成H機構、兩個擺線輪的中心孔即為偏心套上轉臂軸承的滾道，并由擺線輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒相嚙合，以組成齒差為一齒的內嚙合減速機構從而組成。當輸入軸帶著偏心套轉動一周時，由于擺線輪上齒廓曲線的特點及其受針齒輪上針齒限制，擺線輪的運動成為既有公轉又有自轉的平面運動，在輸入軸正轉一周時，偏心套亦轉動一周，擺線輪于相反方向轉過一個齒從而得到減速，再借助W輸出機構，將擺線輪的低速自轉運動通過銷軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉速。
擺線針輪減速機的使用條件：①擺線針輪減速機允許使用在連續(xù)工作制的場合，同時允許正、反兩個方向運轉。②輸入軸的轉速額定轉數(shù)為1500轉/分，在輸入功率大于18.5千瓦時建議采用960轉/分的6極電機配套使用。③臥式安裝擺線針輪減速機的工作位置均為水平位置。在安裝時最大的水平傾斜角一般小于15°。④擺線針輪減速機的輸出軸不能受較大的軸向力和徑向力，在有較大軸向力和徑向力時須采取其他措施。
帶電機擺線針輪減速機的扭矩計算：擺線針輪減速機扭矩=9550×電機功率÷電機功率輸入轉數(shù)×速比×使用效率（65%-75%）
綜合以上擺線針輪減速機的特點，選擇減速機型號為XWD8115，這是一款臥式帶電機型，減速比為17,其搭配的電機額定為3.0KW，配套型號為XWD3-17/1-Y2.2KW/4P，其傳動效率70%，額定輸出功率可達到1.54KW，輸出轉速為83.53r/min，滿足要求。XWD3-17/1-Y2.2KW/4P型號的電機減速器的輸出軸許用轉矩245N*m，輸出軸許用徑向力255㎏。
此型號的電機在一定程度上保證了驅動功率有一定的盈余，因數(shù)在電機起動時，若機床上有工件，則此時的起動功率會比平時工作時的功率要大，且減速電機本身還有一定的使用系數(shù)。
3.1 鋼絲繩的特性及種類
鋼絲繩是廣泛應用于提升機中的性構件。它具有承載能力大、卷繞性好，運動平穩(wěn)無噪音、極少突然斷裂、工作可靠等優(yōu)點。
提升機使用圓形截面的綱絲繩，繩股截面也多是圓形。
1、按鋼絲繩股內相鄰層鋼絲的接觸狀態(tài)，分點接觸和面接觸（如圖3.1所示）。
圖3.1鋼絲繩接觸狀態(tài)
( a )點接觸 ( b )線接觸 ( c )面接觸
（1）、點接觸（D型）鋼絲繩（圖3.1(a)），股內各層鋼絲互相交叉，呈點接觸。單股鋼絲繩在提升機中極少使用。多股鋼絲繩過去應用較多，由于鋼絲間接觸應力大磨損快，現(xiàn)已逐漸被線接觸鋼絲繩取代。
（2）、線接觸（x型）鋼絲繩：股內各層鋼絲在全長上平行捻制，呈線接觸；在提升機中應用最廣。線接觸鋼絲繩承載能力大，耐磨性好，使用壽命長，在相同使用條件下，比點接觸（D型）鋼絲繩壽命高50%~100%。在提升機中，凡是繞過滑輪或繞入卷簡的鋼絲繩，都應選用線接觸鋼絲繩。（如圖3.1（b））。
（3）、面接觸鋼絲繩：股內鋼絲形狀特殊，呈面接觸。（如圖3.1（c））。
2、按鋼絲繩捻繞次數(shù)，有單繞和雙繞之分：
由若干根圓形鋼絲按螺旋狀捻繞而成的單繞鋼絲繩，剛性大，表面不光滑，在提升機上僅用作固定張緊繩(圖3.2(a))。用異形截面鋼絲可以捻制成封閉繩(圖3.2(b))，繩的表面光滑，能承受橫向裁荷，常用作纜式提升機和架空索道的承載繩。
圖3.2單繞鋼絲繩
(a)張緊繩 (b)承載繩
雙繞鋼絲繩是先由鋼絲繞成股，再由股繞成繩(圖3.3)。由于強度高，撓性好，在提升機和提升機上被廣泛使用。
圖3.3雙繞鋼絲繩
(a)點接觸（D型） ；(b)線接觸（X-t，外粗型）；
(c)線接觸（X-y，粗細型）；(d)線接觸（X-c,密集型）。
雙繞鋼絲繩按外層股的捻繞方向分為右旋和左旋（圖3.4）；按繩股和股中綱絲的捻繞方向相同或相反而分為同向捻（鋼絲與股的捻繞方向一致）和交互捻（鋼絲與股的捻繞方向相反）。鋼繩的捻向（左旋或右旋）只在使用無繩槽的光面卷筒時才需要考慮。此時應將鋼絲繩的捻向與鋼絲繩在卷筒上卷繞的螺旋形走向一致，以避免鋼絲繩開繩松股（圖3.4）。
圖3.4 鋼絲繩的捻繞方向
(a)右旋、同向捻；(b)左旋、交互捻。
同向捻鋼絲繩撓性好。壽命長，但容易扭轉打結，自行松散，適用于有剛性導軌和經(jīng)常保持張緊的地方，如普通臂架的滑輪組變幅機構、牽引小車的牽引繩，此時，滑輪組卷筒也應具有半圓形繩槽。起升機構用的鋼絲繩，以及在繩槽底部開有缺口或楔形繩槽滑輪上工作的鋼絲繩，都宜使用交互捻鋼絲繩。
3、按繩芯的材料分有機芯、石棉纖維芯和金屬芯三種。用浸透油脂的麻繩作有機芯，有利于防止鋼絲繩銹蝕，減少鋼絲的磨損，雙繞鋼絲繩一般采用有機芯。石棉纖維芯和全屬芯鋼絲繩適用于高溫車間，金屬芯鋼絲繩能承受較大的橫向擠壓力，可在多層繞卷簡上使用。
4、按鋼絲表面情況分光面和鍍鋅鋼絲繩。在室內或一般工作環(huán)境中大都使用光面鋼絲繩。鍍鋅鋼絲繩適于在潮濕環(huán)境或有酸性侵蝕的地方工作。
5、按照鋼絲繩自行扭轉的程度分扭轉松散鋼絲繩(如鋼絲繩端不捆扎，或將鋼絲繩切斷，繩中的股絲會自行松散)，輕微扭轉鋼絲繩(多層多股，相鄰層股捻向相反，圖3.5)和不扭轉鋼絲繩(在捻制鋼絲繩之前，將鋼絲預先成型，加工成在繩中的形態(tài)，鋼絲內應力小，不扭轉打結，撓性好，壽命長。較一般鋼絲繩可提高壽命50％)。在起升高度大、承載分支數(shù)少的場合(如港口門座提升機、高層建筑用塔式提升機)推薦使用輕微扭轉或不扭轉鋼絲繩。
圖3.5 多股多層輕微扭轉鋼絲繩。
3.2 鋼絲繩的選擇
鋼絲繩的選擇包括鋼絲繩結構型式的選擇和綱絲繩直徑的確定。
1、鋼絲繩結構型式的選擇
繞經(jīng)滑輪和卷簡的機構工作鋼絲繩應優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。在腐蝕性環(huán)境中應采用鍍鋅鋼絲繩。鋼絲繩的性能和強度應滿足機構安全正常工作的要求。
一般情況下，單根的鋼絲繩右捻或左捻在使用上并無區(qū)別，但由于穿繞雙聯(lián)滑車組時就要使用右捻，以使之正確的卷繞于同一卷筒上。
同向捻的鋼絲繩表面較平整，也較柔軟，具有良好的抗彎曲疲勞性能，因此比價耐用。起缺點是：斷頭繩股容易松開，繩頭必須扎緊；懸吊重物時容易旋轉，極易卷曲扭結，故在吊裝中不宜采用。
交互捻鋼絲繩與同向捻的相反，雖耐用程度較差，但是使用方便。一般用粗絲捻制的要求耐磨性能較高的鋼絲繩，多為同向捻的，因同向捻能改變繩的撓性。
由于鋼絲繩捻繞方向的不同，起特點和采用范圍也有所不同，為了使用上的方便，避免使用過程中鋼絲繩的扭轉糾纏，故在提升機，滑車組等起吊裝置中，多采用交互捻的鋼絲繩為合適。
2、鋼絲繩直徑的確定
根據(jù)國際標準則ISO4308-I：1986和我國提升機設計規(guī)范GB3811-83的規(guī)定。提升機用鋼絲繩可以按下述兩種方法確定鋼絲繩的直徑。
（1）、按選擇系數(shù)c確定鋼絲繩直徑d(mm)
d＝C
式中 C—選擇系數(shù)(m m／)。
S——鋼絲繩最大工作靜拉力(N)。
選擇系數(shù)C的取值與機構工作級別有關，見表3.2.1
表3.2.1 C值和N值選擇表
（2）、按安全系數(shù)n選擇鋼絲繩直徑
≥Sn
式中 —— 所選鋼絲繩的整繩破斷拉力(N)；
S ——鋼絲繩最大工作靜拉力(N)；
n ——安全系數(shù)。按表3.2.1選取。
綜上所述：根據(jù)《起重吊裝常用數(shù)據(jù)手冊》表1-8初選定6×37。
鋼絲繩校核：
根椐《吊裝工藝計算近似公式及應用》可知：
鋼絲繩的容許拉力S由下試有：
T=P/k（N）
其中：P——鋼絲繩破斷拉力，如P采用破斷拉力總和，則須乘以“折減系數(shù)”。
K——鋼絲繩的安全系數(shù)。
鋼絲繩的安全系數(shù)主要由使用的工作性質而定，并考慮了材質的不均勻性、局部彎折以及受沖擊等因素。由《起重施工規(guī)范》（HGJ201-83）和《提升機械安全規(guī)程》（GB6067-85）等有關資料中已有規(guī)定。
當用于張拉（即拖拉繩）時，k≥3.5。
當作為滑車組串繞繩（或稱跑繩、走繩）即卷揚機（絞車）牽引繩時，手動，k≥4.5；電動，k≥5。
當作為捆綁吊索時，k=6～8。在有護繩輪、圓形吊耳或曲率半徑較大時，可采用低限，同時還要考慮吊索分支數(shù)的多少，吊索根數(shù)多，受力后每一個分支不易串動均勻，則應取上限。
由整條鋼絲繩破斷拉力與鋼絲繩全部鋼絲繩破斷接力總和的關系知
=
式中 ——整條鋼絲繩的破斷拉力；
——鋼絲繩全部鋼絲的破斷拉力總和；
——鋼絲繩捻制折減系數(shù)。
對于6×37+1的鋼絲繩， =0.85。
全部鋼絲的破斷拉力總和為（認為鋼絲的材質是均勻的）
=i×=
式中 i——鋼絲的根數(shù)；
——鋼絲的直徑，mm。
——鋼絲的抗拉強度，N/；
——鋼絲繩的凈截面面積，。
經(jīng)計算凈截面面積占毛截面面積的47%,則
=0.47
式中 0.47——折減系數(shù)。
鋼絲繩毛截面面積為
==0.785
式中 d——鋼絲繩公稱直徑，mm。
由上述幾式可得整條鋼絲繩的破斷拉力為
=0.47×0.785
=0.369
對于6×37+1的鋼絲繩
=0. 3025
按靜拉力計算，鋼絲繩上的靜拉力有：
T=G+Q
式中 G——所提升物體的重力
Q——所提升其他輔件的重力
有： T=（150+500）×10
=6500N
由此有： T=/k
故有： =6500×7÷0.82
=55487.8N
代入上式可得： d=
因抗拉強度未有明確要求，故可選擇為1550N/的鋼絲繩，則有
d=1550
3025
.
0
55487.8
′
=20.879mm
圓整為標準規(guī)格，取定d=21.5mm,公稱抗拉強度為1550MPa滿足要求。
故鋼絲繩類型：6×37+1
直徑d: 21.5mm
公稱抗拉強度：1550MPa
3.3延長鋼絲繩使用壽命的途徑
所謂鋼絲繩的壽命，就是達到報廢標準的使用期限。鋼絲繩在使用一些時間之后，首先是表面的鋼絲被磨損及產生疲勞破斷。根據(jù)使用規(guī)范規(guī)定，鋼絲繩任何一股的捻距破斷鋼絲達到規(guī)定的數(shù)值時，鋼絲繩就應該報廢，換用新的鋼絲繩。
為了延長鋼絲繩的使用壽命，除了選用合適的鋼絲繩構造型式外，可以采取下述幾方面的措施：
（1）、提高安全系數(shù)n、也就是降低鋼絲繩的應力；
（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影響。理想的滑輪槽半徑約為R＝0.53d，R太大使鋼絲繩與滑輪槽接觸面積減小，R太小有將鋼絲繩卡死的毛病。滑輪及卷筒的材料硬度過高，對于鋼絲繩壽命不利。鑄鐵較鑄鋼有利，但用用硬度過低的鑄鐵又會使滑輪或卷筒容易磨損，磨損下來的粉末會使鋼絲繩受到研磨，縮短鋼絲繩壽命。近年來有在滑輪槽底鑲以鋁或卡普龍襯墊的，據(jù)說可以大大延長鋼絲繩壽命。
（4）、盡量減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)，即不要使鋼絲繩通過太多的滑輪（在選用滑輪組的型式及倍率時予以考慮），并且盡量避免使鋼絲繩反向彎曲（見圖3.6）。因為反向彎曲對鋼絲繩壽命更為不利。
圖3.6 彎曲方向示意圖
此外，仔細的維護保養(yǎng)，例如定期潤滑，對于延長鋼絲繩的壽命（石墨和凡士林沒的混合物）。潤滑前需用鋼絲刷去繩上污物，并用煤油清洗，潤滑時要將潤滑油加熱到80攝氏度以上，使油容易滲到鋼絲繩的內部。
一般情況下，禁止將兩根鋼絲繩接起來使用。
3.4 鋼絲繩末端的聯(lián)接方法
鋼絲繩端常用的固定方法有以下幾種。
(1)、編結法(圖3.7(a))
長度為(20～25)d(d為鋼絲繩直徑)的鋼絲繩尾端繞過套環(huán)后，每個繩股依次穿插在繩的主體中，與主體繩編結在一起，并用細鋼絲扎緊。直徑l5mm以下的鋼絲繩，每股穿插次數(shù)不少于4；直徑15mm至28mm的鋼絲繩不少于5；直徑28至60 mm的鋼絲繩不少于6。用編結法固定繩端的鋼絲繩強度為鋼絲繩本身強度的75％～90％(繩徑小的取大值)。
(2)、繩卡固定法(圖3.7(b))
此法簡單可靠，拆聯(lián)方便，獲得廣泛應用。繩卡數(shù)目根據(jù)鋼絲繩直徑而定，但不應少于3個(表3.1)。繩卡底板應與鋼絲繩的主支接觸，U形螺栓扣在鋼絲繩的尾支上。繩卡螺母擰緊力矩見表3.2。根據(jù)使用經(jīng)驗，一般認為，當繩卡中的鋼絲繩直徑減小1/3，表明螺母的擰緊度合適。繩卡型號的選用見表3.3。
繩卡間距和最后一個繩卡后的鋼絲繩尾端長度都不應小于(5—6)d，d為鋼絲繩直徑。繩卡固定處的強度約為鋼絲繩強度的80％～90％。如繩卡裝反，強度將下降到75％以下。
(3)、楔形套筒固定(圖3.7(c)：
鋼絲繩尾端繞過楔塊，利用楔塊在套筒內的鎖緊作用使鋼絲繩固定，這種固定方法用于空間緊湊的地方。固定處的強度約為鋼絲繩強度的75％～85%。
(4)、錐形套筒港灌鋅固定(圖3.7(d))
鋼絲繩尾端穿入錐形套筒后將鋼絲松散，鋼絲末瑞彎成鉤狀，澆入鋅、鉛或其他易熔金屬。由于工藝簡單，聯(lián)接可靠，應用較廣。固定處的強度與鋼絲繩強度大致相同。
(5)、錐形套筒中多楔固定(圖3.7(e))
這種固定方法用于有粗鋼絲的承載繩。鋼絲繩尾端穿入套簡后，將鋼絲松散，在各層粗鋼絲之間插入楔條，再澆入鋅液。
(6)、鋼絲織快速聯(lián)接
這種聯(lián)接用于需要快速拆換鋼絲繩聯(lián)接的部件，例如用吊鉤組替換抓斗。它采用鏈節(jié)式接頭。可以快速裝拆鋼絲繩的兩端，為了鏈節(jié)順利通過滑輪不損壞鋼絲繩，將滑輪輪緣適當加寬。
圖3.7 綱絲繩端部的固定方法
(a) 編結法；(b)繩卡固定； (c)楔形套筒固定；
(d)錐形套筒灌鋅固定； (e)錐形套筒中多楔固定。
4 滑輪的設計計算
4.1 滑輪的構造
在提升機的起升機構中，鋼絲繩要先繞過若干個滑輪，然后固定在卷筒上，滑輪根據(jù)其用途可分成定滑輪和動滑輪兩種。定滑輪的心軸固定不動。用來改變鋼絲繩的方向；動滑輪裝在移動的心軸上，可與定滑輪一起組成滑輪組以達到省力或增速的目的。滑輪一般由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成、滑輪的構造如圖4—1所示。
圖4.1滑輪的種類
4.2 滑輪的槽形
滑輪繩槽的形狀(圖4.2)及尺寸,對鋼絲繩的壽命有很大影響，U形繩槽對鋼絲繩的損壞最小，它由一個圓弧形的槽底與兩個傾斜的側壁組成。對于槽形的要求如下：
(1) 、鋼絲繩與繩槽應有足夠
接觸面積，鋼絲繩圓周的接觸角一般在135°左右(120°~150°) 。槽底的直徑與鋼絲繩的直徑必須相適應，滑輪槽底的半徑應稍大于鋼絲繩的半徑，一般取R＝(0.54~0.6)d；鋼絲繩直徑小時R取大些，鋼絲繩直徑大時R取小些。
圖4.2 滑輪的槽形
(2) 、允許鋼絲繩有一心的偏斜角(角度的正切約為1／10)，而不使鋼絲繩與繩槽側壁相摩擦，為此繩槽側壁應有適當?shù)膴A角，通常＝35°~ 45°。過小，鋼絲繩允許偏斜角；過大，鋼絲繩的接觸角（180°—）減小。
(3)、繩槽應有足夠的深度C，以防止鋼絲繩脫槽。
表4.1 滑輪輪槽尺寸
鋼絲繩直徑d
A
B
C
m
S
R
r
7.7~9.0
25
17
11
5
8
5
2.5
1.5
10
5
11~14
40
28
25
8
10
8
4
2.5
16
8
15~18
50
35
32.5
10
12
10
5
3
20
10
18.5~23.5
65
45
40
13
16
13
6.5
4
26
13
25~28.5
80
55
50
16
18
16
8
5
32
16
31~34.5
95
65
60
19
20
19
10
6
38
19
36.5~39.5
110
78
70
22
22
22
11
7
44
22
43~47.5
130
95
85
26
24
26
13
8
50
26
本次設計鋼絲繩直徑d=21.5m,故滑輪輪槽A=65mm,B=45mm,C=40mm, m=13mm,S=16mm,R=13 mm,r=6.5 mm, =4mm,=26mm,=13mm。
4.3 滑輪的材料
滑輪的材質影響鋼絲壽命，如果滑輪急速磨損或在繩槽上產生壓痕就表明鋼絲繩壓在滑輪上接觸壓力過大，滑輪上一旦產生壓痕，將會加劇別處繩的磨損，為了防止產生壓痕，可以通過加大滑輪直徑、增加滑輪數(shù)目、采用較硬的耐磨件性好的金屬制造的滑輪來改善其工作狀況，滑輪材料一般有以下幾種。
1、鑄鐵(如HT150)滑輪 價格便宜，易于加工，并且由于它的彈件模數(shù)較低，使擠壓應力減小，有利于延長鋼絲繩壽命。主要缺點是輪緣易碰碎，壽命短 因此在工作繁重、沖擊大及不便檢修的地方不宜采用。
2、鑄鋼滑輪 目前多用，常用材料有ZG230~450和ZG270~500等，強度和沖擊韌性都很高。
3、球墨鑄鐵(如QT1400~15)滑輪 有一定的強度和韌性，不易脆裂，有利于提高鋼絲繩使用壽命，可用來代替鑄鋼。但鑄造質量不易保證。
4、焊接滑輪 鋼材可選用焊接性能好的Q235鋼。焊接滑輪重量輕，僅為鑄造滑輪的1/4。近年來，大尺寸單件生產的滑輪。愈來愈多地用焊接代替鑄造，焊接滑輪輪緣可用扁鋼或角鋼壓成，由兩塊或幾塊拼接。
5、鋁合金滑輪 重量輕，硬度低，有利于延長鋼絲繩使用壽命，但是價格較貴，用在要求滑輪重量很輕的地方，如臂端滑輪采用鋁合金還是比較經(jīng)濟的。
6、塑料滑輪 目前國外已采用多種不同材質的聚合材料制造滑輪，前有系列標準。這種滑輪重量輕、耐磨性好，制造工藝簡單，造價較低，很有發(fā)展前途，其缺點是受溫度影響，硬度、剛度峻區(qū)、剛度變化比較大，容易變形。
本次設計采用鑄鋼滑輪。
4.4 滑輪的直徑確定
根據(jù)提升機設計規(guī)范的規(guī)定，滑輪的最小卷繞直徑不能小于下式規(guī)定的數(shù)值：
＝hd
式中； ——按鋼絲繩中心計算的滑輪最小卷繞直徑(mm)；
h ——與鋼絲繩結構有關的系數(shù)，移動式提升機選取h=18；
d ——鋼絲繩的直徑(mm)；
卷繞直徑是以鋼絲繩中心計算的直徑，又稱計算直徑。而滑輪直徑是以槽底計算的直徑，用D表示。其關系如下：
=D+d
滑輪直徑可按下式設計計算
D≥（h-1）d
D≥(18-1)×21.5=361.5mm
取D=380mm
5 滑輪軸的設計和校核
5.1 選擇滑輪軸的材料
軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼，根據(jù)傳動的功率和一些參數(shù)選擇材料，最常用的材料是45#鋼，經(jīng)過調質處理，得到的組織具有良好的綜合力學性能，即有較好的強度，同時具有良好的塑性和韌性，因無特殊要求，選用45#鋼，調質處理；查《機械設計手冊》表11.1查得毛坯直徑200毫米，硬度217—255HBS，抗拉強度極限=640Mpa，屈服強度極限=355 Mpa，彎曲疲勞極限=275 Mpa剪切疲勞極限=155 Mpa。
5.2 初步確定滑輪軸的直徑
軸是機械傳動的中的重要零件，設計時應滿足合理的結構，足夠的強度，必要的強度和振動穩(wěn)定性，以及良好的工藝性等，軸的設計就是根據(jù)軸上零件的定位和固定要求，以及加工和裝配要求，合理定出軸的結構外形和全部尺寸過程。
設計軸時必需要先對軸的直徑進行必要的估算，由于本實用型的全喂入軸流脫谷機構的主軸主要承受扭矩作用，所以只需按軸所受的轉矩來進行計算。
扭矩強度條件為:
= = []
式中： ———軸的扭轉切應力，Mpa
T———軸所受到的扭矩，N.mm
n———軸的轉速，r/min
P———軸所傳遞的功率，Kw
[]———軸的許用扭轉切應力，Mpa
—軸的抗扭截面模量，
對實心圓軸，=/16，可得軸的直徑：
=
式中C為取決于軸材料的許用扭轉切應力[]的系數(shù)，當彎矩相對轉矩很小時，C取較小值，[]取大值，反之，C取較大值，[]取較小值。
幾種軸材料的[]和C值：
軸的材料
1
35
45
40 213
[]
12—20
12—25
20—30
30—40
40—52
C
160—135
148—125
135—118
118—107
107—98
根據(jù)選擇的軸材料為45#鋼，按照上述方法，對軸的直徑進行估算=25毫米，因此所設計的主軸直徑取為30米。
5.3 滑輪軸承的選用
軸承的作用是支撐軸及軸上的零件，保持軸的旋轉精度，減少轉軸與支撐之間的摩擦和磨損。
因為滾動軸承已經(jīng)標準化，所以我們只需要選型就可以了。
滾動軸承的類型應根據(jù)所受的載荷大小、性質、方向、轉速及工作要求來選擇。由于本設計的軸基本上只承受徑向載荷且承載能力不要求很高，所以我們選擇深溝球軸承6000系列。
查袖珍機械設計師手冊第二版。
選軸承尺寸如下：d=30,D=55，B=13，rmin=1，
極限轉速14000（油潤滑），軸承代號6006
6 立柱設計
立柱主要是對起吊物體起到支撐作用，滿足軸向運動。目前普遍采用的是立柱框架結構設計形式，對于大中型的移動立柱固定于滑座上。本課題研究的立柱是固定在一個底座上.
6.1 垂直下壓力N
立柱第一道腰環(huán)以上的垂直壓力，包括：起吊重力G、立柱自重GB、重力Gy、起吊與調幅滑車自重力Gx1、與起吊平面垂直方向的初張力Gx2、起吊牽引力P1等，經(jīng)計算得N＝306.9 kN。
6.2 作用于立柱的彎矩M1
M1與風壓Q相關。
其中Q —第一道腰環(huán)以上風壓荷載；
—風壓高度變化系數(shù)，取值1.4；
—構件體型系數(shù)，取值1.61；
—風壓調整系數(shù)，取值1.3；
—擋風面積，m２，=(0.09+0.045×1.414)×2×28＝8.6 m2；
V—風速，取值10 m/s。
6.3 當起吊對側不能完全平衡起吊側張力，拉力差P1所產生的變矩M2
取P=10 kN
6.4 由于起吊繩偏移所產生的扭矩（同上，偏移角取3°）M3
立柱水平材承受的扭力T2為
6.5 立柱穩(wěn)定強度計算
立柱截面選 400×280（mm）材料為Q235
主材28號槽鋼 280×86×11.5，A1=12.3 cm2，Jx=94.83 cm 4，Z0=2.48 cm，
輔材28號槽鋼280×30×11.5 ，A0=4.8 cm 2，Jx0=11.2 cm 4，Z0=1.42 cm
立柱斷面特性計算如下：
查折減系數(shù)=0.79
6.6 立柱允許軸向壓力計算
當<100時
其中 —材料彈性極限壓力，對Q235鋼，=34.5kN/c m2；
K強度—立柱材料破壞安全系數(shù)，取2.1；
GB—立柱第一道腰環(huán)上重量；
—與有關系數(shù)，查表得=3035；
因此=698 kN
立柱強度滿足要求。
6.7 立柱中段主材強度校核
從上往下，第二道腰環(huán)以下部分立柱中段采用鋼板（Q235）主材，要求每隔10 m打一道腰環(huán)?？紤]到腰環(huán)與塔身的軟連接性，自由長度L選取20 m,以此校核立柱中段主材強度。
立柱斷面特性計算如下：
查折減系數(shù)=0.79
取立柱第一道腰環(huán)以下重量N2為6000 kg。
按材料破壞安全系數(shù)2.1計算，Q235鋼容許穩(wěn)定應力為16429N/ c m2，因此立柱強度滿足要求。
7 回收桶包卡的設計
包卡主要用于捆綁物體的,本課題涉及的物件是不銹鋼桶.
結 論
在第一章中，我們主要對銅屑回收桶搬運裝置這一行業(yè)的當前情況、發(fā)展趨勢等到情況作了一個詳細的介紹。目的就是通過對這一行業(yè)的一個綜述，認識這一行業(yè)的當前形勢，緊跟時代潮流。在以下的幾章中，我們陸續(xù)介紹了銅屑回收桶搬運裝置的總體設計，功率的計算、減速電動的選型、接觸強度的計算等?；旧辖榻B了此銅屑回收桶搬運裝置的核心內容。
在銅屑回收桶搬運裝置的設計中，綜合運用了過去4年多學到的知識，逐漸認識到一個優(yōu)秀的機械設計人員應該具備的素質，應該在與機械有關的各個領域中都要有所收獲。在銅屑回收桶搬運裝置的設計當中，培養(yǎng)了我的求知欲，鍛煉了我的學習能力，為以后的發(fā)展打下了更為堅實的基礎。
在這個課題的設計當中，發(fā)現(xiàn)對銅屑回收桶搬運裝置的部件選型及設計中，存在著一些不足，希望在以后的實踐中，獲得更多的知識，有一個更全面的認識，從而進行更全面深入的設計。我希望在以后的工作學習當中，能夠對這類信息有更深刻的了解。
致 謝
在本次論文設計過程中，老師對該論文從選題，構思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細心指引與教導,使我得以最終完成畢業(yè)論文設計。在學習中,XX老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，導師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。在每次設計遇到問題時XX老師不辭辛苦的講解才使得我的設計順利的進行。從設計的選題到資料的搜集直至最后設計的修改的整個過程中，花費了本次畢業(yè)設計涉及的全部內容是在指導老師XX老師的悉心指導下完成的。感謝XX老師給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學到了許多的專業(yè)知識和相關的設計方法。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導。當然還有本院其他老師的指導。在此我向各位給予我指導的老師表示忠心的感謝和致敬。
謹向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導。當然還有本院其他老師的指導。在此我向各位給予我指導的老師表示忠心的感謝和致敬。感謝XX老師給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學到了許多的專業(yè)知識和相關的設計方法。
通過本次設計我可以更加系統(tǒng)的了解提升搬運方面的知識；能夠加強提升搬運結構設計；能夠加強提升搬運功能部件的選型和設計計算；能夠加強提升搬運的方法和理論；能夠檢驗自己能否將三年學習的理論知識轉化為實際應用；能夠培養(yǎng)自己自學和與人合作的能力。
很多的寶貴時間和精力，在此向導師表示衷心地感謝！導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責任心都將使學生受益終生！
還要感謝和我同一設計小組的幾位同學，是你們在我平時設計中和我一起探討問題，并指出我設計上的誤區(qū)，使我能及時的發(fā)現(xiàn)問題把設計順利的進行下去，沒有你們的幫助我不可能這樣順利地結稿，在此表示深深的謝意。這4年中還得到眾多老師的關心支持和幫助
最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。
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