課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).docx

1t電動(dòng)葫蘆設(shè)計(jì)

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電動(dòng)葫蘆 設(shè)計(jì)
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1t電動(dòng)葫蘆設(shè)計(jì),電動(dòng)葫蘆,設(shè)計(jì)
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電動(dòng)葫蘆 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 河南理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)系課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目： 電動(dòng)葫蘆 學(xué)生姓名： 王天賜 學(xué) 號(hào)： 311704000612 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)1703 指導(dǎo)教師： 張小明 2020年12月28日摘要電動(dòng)葫蘆簡(jiǎn)稱(chēng)電葫蘆,是一種輕小型起重設(shè)備。應(yīng)用領(lǐng)域：提升、牽移、裝卸重物，如各種大中型砼、鋼結(jié)構(gòu)及機(jī)械設(shè)備的安裝和移動(dòng)，適用于建筑安裝公司、廠礦的土木建筑工程及橋梁施工、電力、船舶、汽車(chē)制造、建筑、公路、橋梁、冶金、礦山、邊坡隧道、井道治理防護(hù)等基礎(chǔ)建設(shè)工程的機(jī)械設(shè)備。關(guān)鍵詞：起重 機(jī)械 電動(dòng)葫蘆Electric hoist is a kind of small lifting equipment .Application areas: promotion, led moving, loading and unloading heavy objects, such as various sized concrete, steel and mechanical equipment installation and mobile, for construction and installation companies, factories and mines in the civil construction and bridge construction, electricity, shipbuilding, automobile manufacturing , Buildings, roads, bridges, metallurgical, mining, slope tunnels, wells and other infrastructure construction management protection of mechanical equipment.Keywords：Lifting Mechanical Electric hoist 朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音字典 - 查看字典詳細(xì)內(nèi)容目錄1 引言52 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)63 起升機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算73.1 鋼絲繩最大拉力73.2 鋼絲繩直徑的計(jì)算與選擇73.3 卷筒結(jié)構(gòu)及尺寸計(jì)算與選擇83.3.1 卷筒繩槽尺寸83.3.2 卷筒直徑83.3.3 卷筒長(zhǎng)度83.3.4 卷筒厚度93.3.5卷筒轉(zhuǎn)速93.3.6 卷筒強(qiáng)度計(jì)算93.4 電動(dòng)機(jī)選擇103.4.1 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選擇103.4.2 電動(dòng)機(jī)容量的確定及發(fā)熱校核104 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算134.1 傳動(dòng)方案的擬定及傳動(dòng)比計(jì)算134.2 行星齒輪傳動(dòng)的齒數(shù)確定144.2.1 傳動(dòng)比條件144.2.2 通同心條件144.2.3 鄰接條件144.2.4 裝配條件154.2.5 齒數(shù)的確定155 傳動(dòng)裝置的承載能力和效率計(jì)算165.1 行星齒輪傳動(dòng)的受力分析165.2 行星齒輪傳動(dòng)承載能力計(jì)算165.2.1按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算小齒輪分度圓直徑165.2.2 按齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)175.3 行星齒輪傳動(dòng)的效率計(jì)算186 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算186.1運(yùn)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)186.2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)中車(chē)輪、軌道的選擇196.2.1 車(chē)輪196.2.2 軌道206.3 運(yùn)行機(jī)構(gòu)中電動(dòng)機(jī)及制動(dòng)器的選擇216.3.1 運(yùn)行阻力的計(jì)算216.3.2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇226.4 運(yùn)行機(jī)構(gòu)中減速器裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算236.4.1 結(jié)構(gòu)形式236.4.2 傳動(dòng)比分配246.4.3 各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)246.4.4 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)257 電動(dòng)葫蘆的電氣控制258 參考文獻(xiàn)261 引言 電動(dòng)葫蘆是一種輕小型起重設(shè)備，具有體積小，自重輕，操作簡(jiǎn)單，使用方便等特點(diǎn)，用于工礦企業(yè)，倉(cāng)儲(chǔ)碼頭等場(chǎng)所。起重量一般為 0.180噸，起升高度為330米。由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和卷筒或鏈輪組成，分為鋼絲繩電動(dòng)葫蘆和環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆兩種。環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆分為進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)兩種；鋼絲繩電動(dòng)葫蘆分CD1型、MD1型等。 此文為CD1型電動(dòng)葫蘆設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，總結(jié)記錄了設(shè)計(jì)過(guò)程及參數(shù)校核等內(nèi)容，供今后參考和學(xué)習(xí)。2 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)參數(shù)：起重量mQ1t起升高度H6m起升速度vn0.15 m/s運(yùn)行速度vy30 m/min跨距7.5 m工作制度中級(jí)，接電持續(xù)率JC25%3 起升機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算3.1 鋼絲繩最大拉力 Smax=FQKmZd (1-26)FQ起重量1000kg；K 系數(shù)，單聯(lián)卷筒K=1；雙聯(lián)卷筒K=2；m滑輪組倍率 2；Z，d滑輪組及導(dǎo)向滑輪的效率，對(duì)于滾動(dòng)軸承， Zd取0.97，對(duì)于滑動(dòng)軸承，Zd取為0.92；計(jì)算結(jié)論Smax=5155N3.2 鋼絲繩直徑的計(jì)算與選擇 由1表1-3得 機(jī)構(gòu)利用等級(jí)：T5; 由1表1-4得 名義載荷譜系數(shù)：Km=0.125； 由1表1-5得 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別：M4； 由1表1-11得 選擇系數(shù)：c=0.095，安全系數(shù)：n=5； 鋼絲繩最小直徑：d=cSmax=6.82mm (1-20) 由1表1-10取 鋼絲繩直徑d=8mm，公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度1470MPa，破斷拉力31.00kN；計(jì)算結(jié)論鋼絲繩直徑d=8mm3.3 卷筒結(jié)構(gòu)及尺寸計(jì)算與選擇3.3.1 卷筒繩槽尺寸 由1表1-8取 卷筒繩槽尺寸：R=5mm計(jì)算結(jié)論卷筒繩槽尺寸：R=5mm3.3.2 卷筒直徑 名義直徑：D=h-1d (1-10) h與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別相關(guān)的系數(shù)，由1表1-9?。篽=16； d鋼絲繩直徑（mm）； 得D=120mm，根據(jù)卷筒長(zhǎng)度的需要，取卷筒直徑D=200mm； 卷繞直徑：D0=D+d=128mm 1-11計(jì)算結(jié)論卷筒直徑D=200mm3.3.3 卷筒長(zhǎng)度 卷筒分為單聯(lián)卷筒和雙聯(lián)卷筒，單聯(lián)卷筒只有一條螺旋槽，單聯(lián)卷筒長(zhǎng)度為：L=L0+L1+2L2 (1-12) 其中L0=HmD0+nt H起升高度 6103mm； m滑輪組倍率； D0卷筒卷繞直徑（mm）； n附加安全圈數(shù)，取n=2； t螺旋槽螺距 由1表1-8得t=11mm； L1固定繩尾所需長(zhǎng)度 L1=3t； L2卷筒兩端空余部分長(zhǎng)度計(jì)算結(jié)論卷筒長(zhǎng)度L=365mm；3.3.4 卷筒厚度 =0.02D+610=12mm計(jì)算結(jié)論卷筒厚度=12mm3.3.5卷筒轉(zhuǎn)速卷筒轉(zhuǎn)速：nt=60000mvnD0 式中：nt卷筒轉(zhuǎn)速（r/min）； vn起升速度（m/s）； D0卷筒的卷繞直徑（mm）； m滑輪組倍率計(jì)算結(jié)論卷筒轉(zhuǎn)速 nt=22.38r/min 3.3.6 卷筒強(qiáng)度計(jì)算 卷筒壁主要承受壓應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)應(yīng)力通常很小，可以忽略不記。卷筒壁壓應(yīng)力的分布是不均勻的，內(nèi)表面應(yīng)力較高，當(dāng)壁厚不大時(shí)?？梢越普J(rèn)為是均勻分布的。壓應(yīng)力依照下式計(jì)算：y=ASmaxty (1-14)其中： y 作用在筒壁上的壓應(yīng)力； y 許用應(yīng)力，由2得 75MPa;A應(yīng)力減小系數(shù) 0.75； Smax 鋼絲繩最大拉力（N）； 卷筒厚度 12mm；t卷筒螺旋繩槽螺距 11mm綜上：y=29.29MPay 彎曲應(yīng)力依照下式計(jì)算：w=MwW=MwD4-(D-2)432D (1-15) 式中：w彎曲應(yīng)力（MPa）； Mw彎矩（N.m），對(duì)于單聯(lián)卷筒，Mw=SmaxL； W抗彎截面模量， 綜上可得：w=5.98MPaw，計(jì)算結(jié)論彎曲強(qiáng)度校核：安全3.4 電動(dòng)機(jī)選擇3.4.1 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選擇 電動(dòng)葫蘆經(jīng)常在短時(shí)重復(fù)、頻繁啟動(dòng)和逆轉(zhuǎn)、過(guò)載及惡劣的環(huán)境下工作，因此要求電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：(1) 在規(guī)定的工況下（短時(shí)重復(fù)的工作方式，一定的接電持續(xù)率），電動(dòng)機(jī)發(fā)熱不超過(guò)允許值；(2) 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)大，以滿(mǎn)足頻繁啟動(dòng)和過(guò)載啟動(dòng)的要求；(3) 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，以縮短啟動(dòng)加速時(shí)間；(4) 機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)，密封性能好。綜上所述，結(jié)合現(xiàn)有電機(jī)情況，選用YEJ系列電磁制動(dòng)電動(dòng)機(jī)。3.4.2 電動(dòng)機(jī)容量的確定及發(fā)熱校核 電動(dòng)機(jī)容量確定的原則是在規(guī)定的工作方式下，電動(dòng)機(jī)溫升不超過(guò)容許值，保證有足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力。 用于斷續(xù)、周期性負(fù)荷的電動(dòng)機(jī)，根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)分為斷續(xù)周期性工作、帶啟動(dòng)的斷續(xù)周期性工作及帶電制動(dòng)的斷續(xù)周期性工作三種工作方式。電動(dòng)機(jī)的斷續(xù)工作用接電持續(xù)率或稱(chēng)負(fù)載持續(xù)率JC值來(lái)表征，JC值表示在一個(gè)周期中負(fù)載（即通電）所持續(xù)的時(shí)間百分比。JC值分為15%、25%、40%、60%和100%。電動(dòng)機(jī)容量計(jì)算過(guò)程如下：(1) 計(jì)算穩(wěn)態(tài)平均功率，初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)穩(wěn)態(tài)平均功率：Ps=GFQvn1000 (1-23)式中：Ps起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)平均功率； G穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，由1表1-13取0.8； FQ起升載荷（N）； vn起升速度（m/s）； 機(jī)構(gòu)總效率綜上可得：Ps=1.65kW初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)：YEJ112M-6（2.2kW，1000r/min）(2) 電動(dòng)機(jī)過(guò)載校核起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)過(guò)載校核公式：PnHFQvnm1000 (1-24)式中：Pn基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)的電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）； FQ起升載荷（N）； vn起升速度（m/s）； 機(jī)構(gòu)總效率 m 基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩勻速的過(guò)載倍數(shù)，取技術(shù)條件規(guī)定值或?qū)嶋H達(dá)到的值，m=2.1； H考慮電壓降、最大轉(zhuǎn)矩存在誤差等因素的系數(shù)，H=2.15綜上可得：PnHFQvnm1000=2.11kW計(jì)算結(jié)論取電動(dòng)機(jī)：YEJ112M-6（2.2kW，1000r/min）(3) 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核電動(dòng)機(jī)所需的接電持續(xù)率：=Ps2twPn2t100% (1-25)式中：Ps計(jì)算得到的穩(wěn)態(tài)平均功率（kW）； Pn基準(zhǔn)工作方式下的電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）； t一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間（s）； tw一個(gè)工作循環(huán)中電動(dòng)機(jī)實(shí)際工作時(shí)間（s）計(jì)算結(jié)論=37.4%40%，滿(mǎn)足發(fā)熱條件(4) 計(jì)算靜力矩，選用制動(dòng)器起升時(shí)作用在電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩為：Tj=FQD02mi (1-28)下降時(shí)作用在電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩為：Tj=FQD02mi (1-29)式中：FQ起升載荷（N）； D0卷筒的卷繞直徑（mm）； m滑輪組倍率； i總傳動(dòng)比，電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速和卷筒轉(zhuǎn)速之比，i=44； 上升時(shí)機(jī)構(gòu)總效率 初定0.85； 下降時(shí)機(jī)構(gòu)總效率 初定0.85綜上可得：Tj=1.71104Nmm，Tj=1.24104Nmm所選用的制動(dòng)器力矩必須大于由升起載荷產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，使升起載荷處于懸吊狀態(tài)且有足夠的安全裕度，制動(dòng)器的制動(dòng)力矩滿(mǎn)足：MZdKZdTj式中：MZd制動(dòng)器的制動(dòng)力矩（Nm）； KZd制動(dòng)安全系數(shù)，由1表1-14得2.0故選用制動(dòng)器為：4 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算4.1 傳動(dòng)方案的擬定及傳動(dòng)比計(jì)算 常用行星輪系特點(diǎn)：(1) N型少齒差行星輪系齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比范圍較大，結(jié)構(gòu)緊湊，體積及重量小，但效率比NGW型低，且內(nèi)嚙合齒輪變位后徑向力較大，使軸承徑向載荷加大，適用于小功率或短期工作的情況；(2) NN型行星齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比范圍大，效率低，適用于短期工作。若行星架為從動(dòng)件，當(dāng)傳動(dòng)比達(dá)到某一數(shù)值后，機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖；(3) NGWN型行星齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，效率低于NGW型，工藝性差，適用于中小功率或短期工作的情況；(4) NGW型行星齒輪傳動(dòng)效率高，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，傳遞功率范圍大，軸向尺寸小，可用于各種工作條件，但單級(jí)傳動(dòng)比范圍較小。 綜上所述并結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)的實(shí)際情況，選用NGWN型行星齒輪傳動(dòng)作為傳動(dòng)方案。如圖所示： 圖4-14.2 行星齒輪傳動(dòng)的齒數(shù)確定4.2.1 傳動(dòng)比條件 此類(lèi)行星齒輪傳動(dòng)可以看成由一個(gè)NGW型和一個(gè)NN型型芯齒輪傳動(dòng)串聯(lián)而成，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖4-1。此類(lèi)行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比可表示為：iaeb=iaXbiXeb=1-iabX1-iebX=1+ZbZa1-ZbZdZcZe4.2.2 通同心條件 設(shè)a-c齒輪嚙合副、c-b齒輪嚙合副、d-e齒輪嚙合副的實(shí)際中心距分別為aac、acb、ade，應(yīng)保證：aac=acb=ade 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)、高度變位齒輪傳動(dòng)和等嚙合角的角度變位齒輪傳動(dòng)，若各對(duì)嚙合副均為模數(shù)相等的直齒輪組成時(shí)，則：Za+2Zc=ZbZb-Zc=Ze-Zd4.2.3 鄰接條件 在設(shè)計(jì)行星齒輪傳動(dòng)時(shí)，為提高承載能力，減少機(jī)構(gòu)尺寸，常均勻、對(duì)稱(chēng)地布置若干個(gè)行星輪。為使相鄰兩個(gè)行星輪不相互碰撞，必須保證他們齒頂之間在連心線方向有一定的間隙，通常最小間隙應(yīng)大于模數(shù)之一半。 設(shè)相鄰兩個(gè)行星輪中心之間的距離為L(zhǎng)，行星輪的齒頂圓直徑為dac，則鄰接條件為：Ldac，即2aacsinnpdac (2-5) 式中：np行星輪個(gè)數(shù)； aaca-c嚙合副的實(shí)際中心距； dac行星輪的齒頂圓直徑為4.2.4 裝配條件 在行星齒輪傳動(dòng)中，幾個(gè)行星輪能均勻裝入，并保證與中心輪正確嚙合所具備的齒數(shù)關(guān)系即為裝配條件。 由于NGWN結(jié)構(gòu)上可視為一個(gè)NGW型和一個(gè)NN型行星齒輪傳動(dòng)串聯(lián)，通常取中心輪齒數(shù)za、zb、ze或za+zb和ze為行星輪個(gè)數(shù)np的整數(shù)倍。4.2.5 齒數(shù)的確定 經(jīng)配齒及驗(yàn)算傳動(dòng)比條件、同心條件、鄰接條件和裝配條件，得各齒輪齒數(shù)基本參數(shù)如下表： 表4-1abcde齒數(shù)z17793125735 傳動(dòng)裝置的承載能力和效率計(jì)算5.1 行星齒輪傳動(dòng)的受力分析在行星齒輪傳動(dòng)中，凡是與主軸線重合且直接承受外加轉(zhuǎn)矩的構(gòu)件，成為基本構(gòu)件。作用在基本構(gòu)件上的轉(zhuǎn)矩T(Nm)、傳遞的功率P(kW)及旋轉(zhuǎn)速度n(r/min)符合如下關(guān)系：T=9549Pn=21 Nm (3-1)Tb=-zbza+zb1+zazdzczeTe=-20.5 NmTa=-zaza+zb1-zbzdzczeTeaeb=-0.523Nm計(jì)算結(jié)論 T=21 Nm Tb=-20.5 Nm Ta=-0.523Nm5.2 行星齒輪傳動(dòng)承載能力計(jì)算5.2.1按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算小齒輪分度圓直徑按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1：d1Ktd3T1KAKHPKHcnpdH lim2u+1u mm (3-2)式中：Ktd算式系數(shù)，對(duì)鋼制直齒傳動(dòng)Ktd=768； KA使用系數(shù)，對(duì)電動(dòng)葫蘆減速器傳動(dòng)齒輪，可取KA=1； KHP計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均勻系數(shù)。無(wú)均載機(jī)構(gòu)時(shí)，KHP值依照1圖3-1查??；對(duì)太陽(yáng)輪或內(nèi)齒輪為可變?nèi)嵝詸C(jī)構(gòu)，可取KHP=1+(KHP-1)，其中KHP為1圖3-1查得之值；當(dāng)采用齒輪聯(lián)軸器浮動(dòng)均載機(jī)構(gòu)時(shí)，對(duì)于6級(jí)精度齒輪可取KHP=1.051.20，對(duì)于7級(jí)精度齒輪可取KHP=1.101.25，當(dāng)太陽(yáng)輪浮動(dòng)時(shí)取小值，行星架浮動(dòng)時(shí)取大值；采用杠桿式聯(lián)動(dòng)均載機(jī)構(gòu)時(shí)，取KHP=1.051.10。綜上所述，此處取KHP=1.07。 T1計(jì)算齒輪副小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩（Nm）； u齒數(shù)比，u=z2z1，z1為計(jì)算齒輪副的小齒輪齒數(shù)，z2為大齒輪齒數(shù)； d 小齒輪齒寬系數(shù)，依照1表3-2得(d)a=zcza(d)c1; np行星輪個(gè)數(shù)； KH綜合系數(shù)。當(dāng)行星輪個(gè)數(shù)小于等于3時(shí)，可取KH=1.82.4；當(dāng)行星輪個(gè)數(shù)大于3時(shí)，可取KH=2.02.7。對(duì)高精度齒輪或硬齒面齒輪或采用有利于齒向載荷分布的措施，KH可取小值。綜上，此處取KH=2.0； c電動(dòng)葫蘆動(dòng)力系數(shù)。對(duì)高速級(jí)齒輪取c=1.31.4；對(duì)低速級(jí)齒輪取c=1.11.2。故此處取c=1.35； H lim2試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限 綜上所述，對(duì)于齒輪a與齒輪c的嚙合，可計(jì)算得：da35mm計(jì)算結(jié)論da35mm5.2.2 按齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)按齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)m：mKtm3T1KAKFPKFcYFa1npdz12F lim mm (3-3) 式中：Ktm算式系數(shù)。對(duì)鋼制直齒傳動(dòng)Ktm=12.1，斜齒傳動(dòng)Ktm=11.5； KFP計(jì)算齒輪彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷不均勻系數(shù)，可取KFP=1+1.5(KHP-1)，其中KHP見(jiàn)式(3-2)； KF綜合系數(shù)。當(dāng)行星輪數(shù)小于等于3時(shí)，可取KF=1.62.2，當(dāng)行星輪數(shù)大于3時(shí)，可取KF=1.82.4.對(duì)高精度齒輪或采用有利于齒向載荷分布的措施，KF可取小值1.8； z1小齒輪齒數(shù)； YFa1載荷作用于齒頂時(shí)小齒輪的齒形系數(shù)，依照GB/T3480-1983可得YFa1=2.76； F lim試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限 綜上，對(duì)于齒輪a與齒輪c的嚙合，模數(shù)m1.58計(jì)算結(jié)論m1.585.3 行星齒輪傳動(dòng)的效率計(jì)算行星齒輪傳動(dòng)的功率損失主要包括：齒輪嚙合副的摩擦損失、軸承中的摩擦損失、潤(rùn)滑油飛濺和攪動(dòng)的液力損失、均載機(jī)構(gòu)或輸出機(jī)構(gòu)的摩擦損失，故行星齒輪傳動(dòng)總效率為：=czYQ (3-13)式中：c齒輪嚙合效率。依照1表3-5可得； z軸承效率。一般比齒輪嚙合效率大得多，可以忽略不計(jì)； Y考慮液力損失的效率，一般在電動(dòng)葫蘆行星傳動(dòng)中因攪油速度較低，液力損失亦不予考慮； Q均載機(jī)構(gòu)或N型傳動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)的效率，目前尚無(wú)準(zhǔn)確的計(jì)算方法，必要時(shí)以實(shí)驗(yàn)測(cè)定。一般大于齒輪嚙合效率。 綜上可知，行星齒輪傳動(dòng)總效率主要取決于齒輪嚙合效率c。 在NGWN型傳動(dòng)中，齒輪嚙合效率為：c=aeb=1-iabXabX1-iebXebXieab=0.946 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1運(yùn)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)運(yùn)行機(jī)構(gòu)是電動(dòng)葫蘆的重要組成部分，它用于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)葫蘆的水平運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要有牽引式和自行式兩種。牽引式由裝在運(yùn)行部分以外的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，通常由鋼絲繩牽引；自行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的全部裝置則裝在運(yùn)行部分上，制造簡(jiǎn)單，零件少，拆裝方便而廣泛應(yīng)用。電動(dòng)葫蘆的運(yùn)行機(jī)構(gòu)多為自行式，自行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般由裝在小車(chē)上的電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速裝置、車(chē)輪和軌道組成。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速裝置驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠主動(dòng)輪和軌道之間的摩擦力，使電動(dòng)葫蘆移動(dòng)，制動(dòng)器用來(lái)停住電動(dòng)葫蘆。電動(dòng)葫蘆小車(chē)的驅(qū)動(dòng)方式有單邊驅(qū)動(dòng)、雙邊驅(qū)動(dòng)和全輪驅(qū)動(dòng)三種。單邊驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝方便，應(yīng)用廣泛。綜上所述，此處選取自行式、單邊驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)。6.2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)中車(chē)輪、軌道的選擇6.2.1 車(chē)輪6.2.1.1 車(chē)輪的材料 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的車(chē)輪多用鑄鋼制造，一般使用ZG35。為了提高車(chē)輪的承載能力與使用壽命，車(chē)輪踏面進(jìn)行熱處理。6.2.1.2 車(chē)輪的計(jì)算 電動(dòng)葫蘆車(chē)輪的計(jì)算輪壓一般由起升載荷、自重載荷及其沖壓載荷構(gòu)成。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，車(chē)輪踏面疲勞計(jì)算輪壓為：Fc=2Fmax+Fmin3 (4-1) 式中：Fc車(chē)輪踏面疲勞計(jì)算輪壓（N）； Fmax設(shè)備正常工作時(shí)的最大輪壓：Fmax=FQ+FG+F車(chē)=14500 N； Fmin設(shè)備正常工作時(shí)的最小輪壓：Fmin=FG+F車(chē)=4500 N 綜上可得：Fc=16000 N計(jì)算結(jié)論 Fc=16000 N按線接觸校核接觸疲勞強(qiáng)度：Fck1Dlc1c2 (4-2)式中：k1與材料有關(guān)的許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（MPa），鋼制車(chē)輪k1值按照1表4-4選??； D車(chē)輪直徑，依照1表4-3取D=113.5mm； l車(chē)輪與軌道有效接觸長(zhǎng)度，依照1表4-3取l=20mm； c1轉(zhuǎn)速系數(shù)，依照1表4-5選?。篶1=1.04； c2工作級(jí)別系數(shù)，依照1表4-6選取：c2=1.12 綜上可得，k1Dlc1c2=19037 NFc，故滿(mǎn)足使用要求計(jì)算結(jié)論線接觸校核接觸疲勞強(qiáng)度:安全6.2.2 軌道 電動(dòng)葫蘆運(yùn)行機(jī)構(gòu)的支撐軌道選用熱軋普通工字鋼（GB/T706-1988），計(jì)算選擇過(guò)程如下6.2.2.1 剛度條件 支撐軌道的剛度條件按照下式計(jì)算：f=FQ+FGL348EIxL700 4-4 Ix700FQ+FGL248E 式中：FQ起升載荷 10000 N； FG電動(dòng)葫蘆自重載荷 3500 N； L軌道兩端跨距，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，L=7500mm； E彈性模量20200 MPa； Ix軌跡跨中截面對(duì)水平形心軸慣性矩（mm4） 綜上可得，Ix5482 cm4，由1附表F12初選28a熱軋普通工字鋼，Ix=7110 cm4。計(jì)算結(jié)論Ix=5482 cm46.2.2.2 強(qiáng)度條件 彎曲應(yīng)力按照下式計(jì)算：z01=hIx2FQ+4FG4+4QL28 (4-5) 式中：z01軌道中截面上的彎曲應(yīng)力（MPa）； FQ起升載荷 10000 N； FG電動(dòng)葫蘆自重載荷 3500 N； q軌道單位長(zhǎng)度自重，由1附表F12查的q=0.71341 N/mm； L軌道兩端跨距，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，L=12000 mm； h軌道下表面至截面水平形心軸的距離 180mm； 2起升載荷動(dòng)載系數(shù)，取1.5； 4運(yùn)行沖擊系數(shù)，由1表4-8得1.0； Ix軌跡跨中截面對(duì)水平形心軸慣性矩（mm4） 綜上可得，z01=1.34105MPa計(jì)算結(jié)論彎曲應(yīng)力z01=1.34105MPa6.3 運(yùn)行機(jī)構(gòu)中電動(dòng)機(jī)及制動(dòng)器的選擇6.3.1 運(yùn)行阻力的計(jì)算有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)的阻力由三部分組成：摩擦阻力、風(fēng)阻力和坡度阻力。對(duì)于跨度不大、工作于室內(nèi)的電動(dòng)葫蘆而言，其運(yùn)行阻力主要為摩擦阻力，包括：車(chē)輪軸承中的摩擦阻力F1、車(chē)輪踏面上的滾動(dòng)摩擦阻力F2，以及車(chē)輪輪緣與軌道之間的附加摩擦阻力F3。(1) 車(chē)輪軸承摩擦阻力：F1=Fcd2D2式中：Fc車(chē)輪計(jì)算輪壓，16000N； D車(chē)輪直徑，113.5mm； d車(chē)輪軸承摩擦圓直徑； 摩擦系數(shù)(2) 車(chē)輪踏面摩擦阻力：F2=Fc2fD式中：f滾動(dòng)摩擦系數(shù)(3) 運(yùn)行阻力總的運(yùn)行阻力為車(chē)輪軸承中的摩擦阻力F1、車(chē)輪踏面上的滾動(dòng)摩擦阻力F2，以及車(chē)輪輪緣與軌道之間的附加摩擦阻力F3之和，由于車(chē)輪輪緣與軌道之間的附加摩擦阻力F3是一個(gè)隨機(jī)變量（隨著起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和制造質(zhì)量不同變動(dòng)很大），在一般計(jì)算中用一個(gè)附加系數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。故總的運(yùn)行阻力為：Fz=F1+F2+F3=F1+F2=dD+2fDFc=Fc 式中：Fz運(yùn)行阻力（N）； Fc車(chē)輪計(jì)算輪壓，16000 N； 復(fù)合摩擦系數(shù)，=0.006（滾動(dòng)軸承）或=0.015（滑動(dòng)軸承）； 附加阻力系數(shù)，單邊驅(qū)動(dòng)時(shí)=2.0綜上可得，F(xiàn)z=192 N計(jì)算結(jié)論運(yùn)行阻力Fz=192 N6.3.2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇6.3.2.1 電動(dòng)機(jī)容量初選計(jì)算出克服阻力所需的靜工作功率：Pw0=Fzvy60000 (4-12)式中：Pw0電動(dòng)機(jī)的靜工作功率（kW）； Fz運(yùn)行阻力，192N； vy運(yùn)行速度，30m/min； 運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的總機(jī)械效率，取 0.85； 考慮啟動(dòng)及過(guò)載的影響，電動(dòng)機(jī)實(shí)際工作功率按下式計(jì)算：Pw=1mKdPw0 (4-13)式中：Pw電動(dòng)機(jī)實(shí)際工作功率（kW）； m驅(qū)動(dòng)電機(jī)個(gè)數(shù)，此處為1； Kd過(guò)載影響系數(shù)，由1表4-9得Kd=1.2綜上可得，Pw=0.136 kW，初選電動(dòng)機(jī)PN=0.55kW，1500r/min。計(jì)算結(jié)論電動(dòng)機(jī)實(shí)際工作功率 Pw=0.136 kW6.3.2.2 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間 減速裝置傳動(dòng)比為：i=nNn1=nN1000vyD=17.83 (4-14)電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩平衡方程式為：Tq=Tj+TgTg=Jeq=Jeqtq=Jeq2nd60tq=Jeqnd9.55tqJeq=1.15mJg+(PQ+PG)D24gi2式中：Jeq折合轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2）； Jg高速軸上旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，包括：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器和制動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2）； m驅(qū)動(dòng)電機(jī)的個(gè)數(shù)； g重力加速度，9.81m/s2，因此，運(yùn)行機(jī)構(gòu)滿(mǎn)載情況下的起動(dòng)時(shí)間為：tq=JeqnN9.55(Tq-Tj) (4-17)式中：tq起動(dòng)時(shí)間（s）； Tq電動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（Nm），取電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1.6倍; Tj電動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)矩，即穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力距（Nm），Tj=FzD2i綜上可得，Tj=0.719 Nm，Tq=3.84 Nm，Jg=0.00498 kgm2，Jeq=0.02212 kgm2，tq=1.113 s計(jì)算結(jié)論起動(dòng)時(shí)間 tq=1.113s6.4 運(yùn)行機(jī)構(gòu)中減速器裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算6.4.1 結(jié)構(gòu)形式電動(dòng)葫蘆運(yùn)行機(jī)構(gòu)的減速器裝置為二級(jí)展開(kāi)式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，一級(jí)閉式一級(jí)開(kāi)式。6.4.2 傳動(dòng)比分配總傳動(dòng)比：i=nNn1=nN1000vyD=17.83 由傳動(dòng)比分配經(jīng)驗(yàn)公式：i01=1.31.4i12 (4-24)可得：i01=3.72，i12=2.75計(jì)算結(jié)論i01=3.72，i12=2.756.4.3 各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù) i01，i12相鄰兩軸間的傳動(dòng)比； 01，12相
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