畢業(yè)設(shè)計(jì)論文70t雙梁橋式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)全套圖紙

1、1 前言全套圖紙加174320523 各專(zhuān)業(yè)都有 隨著現(xiàn)代科學(xué)科技的發(fā)展、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和自動(dòng)化程度的提高，起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用越來(lái)越廣，作用越來(lái)越大。起重運(yùn)輸機(jī)械通常用于物料搬運(yùn)，隨著科技的進(jìn)步、現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)械越來(lái)越廣泛地使用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各部門(mén)?，F(xiàn)在不僅在港口、車(chē)站、倉(cāng)庫(kù)、料場(chǎng)、電站、高層建筑、工礦企業(yè)生產(chǎn)車(chē)間等領(lǐng)域用到起重運(yùn)輸機(jī)械，甚至在生活里也用到起重運(yùn)輸機(jī)械，例如電梯、自動(dòng)扶梯等。所以它不僅在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要位置，而且它在社會(huì)生產(chǎn)和生活的領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。并且大型起重設(shè)備的狀況，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家工程機(jī)械制造的能力，決定著交通建設(shè)的速度與質(zhì)量。隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益

2、發(fā)展,對(duì)車(chē)間內(nèi)部的起重機(jī)械的工作性能也提出了更新更高的要求：起重量的增大，工作次數(shù)頻繁,操作舒適而可靠,自重減輕等。橋式起重機(jī)是生產(chǎn)車(chē)間、料場(chǎng)、電站廠房和倉(cāng)庫(kù)中為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化與自動(dòng)化，減輕體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要物品搬運(yùn)設(shè)備。他通常用來(lái)搬運(yùn)設(shè)備，也可以用于設(shè)備的安裝和檢修等其他用途。橋式起重機(jī)安裝在廠房高處兩側(cè)的吊梁上，整機(jī)可以沿鋪設(shè)在吊車(chē)梁上的軌道（在車(chē)間上方）縱向行駛。橋式起重機(jī)可以人力驅(qū)動(dòng)或電力驅(qū)動(dòng)。人力驅(qū)動(dòng)只用在起重量不大（不超過(guò)20t）而且工作很輕閑的場(chǎng)合。在其它情況下，一般均使用電力驅(qū)動(dòng)。其中雙梁橋式起重機(jī)比單梁橋式起重機(jī)更好地解決提高起重量和增大跨度之間的矛盾。所以電

3、動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)是我國(guó)生產(chǎn)的各種起重機(jī)中產(chǎn)量最大應(yīng)用最廣的一種。通用的電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)的一般起重量在4t和500t之間。我國(guó)目前生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)橋式起重機(jī)范圍在5250t之間。運(yùn)行機(jī)構(gòu)是橋式起重機(jī)的一個(gè)重要部分。它安裝在起重機(jī)的橋架上。運(yùn)行機(jī)構(gòu)的任務(wù)是起重機(jī)和小車(chē)作水平運(yùn)動(dòng)。有時(shí)用于搬運(yùn)物品；有時(shí)用于調(diào)整起重機(jī)的工作位置。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、浮動(dòng)軸、制動(dòng)器、車(chē)輪組等設(shè)備組成。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，基本分為兩種，即分別傳動(dòng)的和集中傳運(yùn)的。橋式起重機(jī)常用的跨度（10.532m）范圍內(nèi)，均可用分別傳動(dòng)方案。本設(shè)計(jì)橋式雙梁起重機(jī)跨度為16m，故選用分別傳動(dòng)方案。 在分別驅(qū)動(dòng)的橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)

4、中，兩側(cè)的主動(dòng)輪都有各自的電動(dòng)機(jī)通過(guò)制動(dòng)器、減速器和聯(lián)軸器等部件來(lái)驅(qū)動(dòng)。兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間可以采用專(zhuān)門(mén)的電氣聯(lián)鎖來(lái)保持同步工作，但是本設(shè)計(jì)不采用電氣聯(lián)鎖方法，而是采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械性能和橋架結(jié)構(gòu)的剛性，自行調(diào)整由于不同步而引起的橋架運(yùn)行歪斜。 為了既保證電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又使減速器靠近梁，減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，機(jī)構(gòu)采用保留高速浮動(dòng)軸而取消低速浮動(dòng)軸的情況。 這種結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。便于組織專(zhuān)業(yè)制造場(chǎng)生產(chǎn)配套有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低成本。在維護(hù)檢修方面，對(duì)于小型起重機(jī)可以方便的整套替換。 在具體布置大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的零部件時(shí)，因?yàn)榇筌?chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)要安裝在起重機(jī)橋架上，橋架的運(yùn)行速度很高，而

5、且受載之后向下?lián)锨瑱C(jī)構(gòu)零部件在橋架上的安裝不可能十分準(zhǔn)確，所以從機(jī)構(gòu)的運(yùn)行性能和補(bǔ)償安裝的不準(zhǔn)確性著眼，靠近電動(dòng)機(jī)、減速器和車(chē)輪的軸采用浮動(dòng)軸。浮動(dòng)軸的長(zhǎng)度一般應(yīng)大于800mm，以免影響補(bǔ)償效果。同時(shí)為使浮動(dòng)軸可以在運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)能發(fā)揮吸收部擊動(dòng)能的作用，制動(dòng)器要靠近電動(dòng)機(jī)。 橋式起重機(jī)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常發(fā)生橋架對(duì)于軌道的歪斜現(xiàn)象。它不僅使運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的負(fù)載增加，更主要的是大大縮短了車(chē)輪的使用壽命。因此，對(duì)于分動(dòng)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)采取了以下措施：限制橋架跨度l和輪k的比值。因?yàn)槠鹬貦C(jī)運(yùn)行時(shí)，自由歪斜是指在車(chē)輪側(cè)緣與軌道牛接觸之前允許橋架一側(cè)相對(duì)另一側(cè)的超前距離。這個(gè)距離與l/k比值

6、成反比，也就是說(shuō)橋架的輪距越大越不容易發(fā)生歪斜啃軌；提高電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和橋架水平剛性，本身就具有自動(dòng)同步作用。因此，提高橋架的水平剛性是發(fā)揮分別驅(qū)動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)同步的關(guān)鍵；減輕車(chē)輪側(cè)緣和軌道的摩擦作用，采用潤(rùn)滑側(cè)緣和軌道的方法。近來(lái)有些起重機(jī)采取帶水平滾輪的無(wú)側(cè)緣車(chē)輪不代替有側(cè)緣的車(chē)輪，這種辦法不僅可以改善啃軌時(shí)車(chē)輪和軌道的磨損，也可以減少運(yùn)行機(jī)構(gòu)的阻力。但是車(chē)輪裝置的構(gòu)造要復(fù)雜些。1.1 橋架類(lèi)型起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的典型形式大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)裝置和支承裝置兩部分組成。分別傳動(dòng)的大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的布置方式如圖1-1。 （a） （b） （c）圖1-1 分別傳動(dòng)的大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的布置方式(a) 所示為

7、在電動(dòng)機(jī)與減速器間，減速器與車(chē)輪間均有浮動(dòng)軸的布置情況。（b）所示為保留高速浮動(dòng)軸而取消低速浮動(dòng)軸的情況。（c）所示為無(wú)浮動(dòng)軸的不知情況。 1.2 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)要求及具體布置的主要問(wèn)題1.大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)要求：（1）機(jī)構(gòu)要緊湊，重量要輕；（2）和橋架配合要合適；（3）盡量減輕主粱的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架的剛度；（4）維護(hù)檢修方便，機(jī)構(gòu)布置合理，使司機(jī)從駕駛室上、下走臺(tái)方便，便于裝拆零件及操作。2.具體布置的主要問(wèn)題：（1）車(chē)輪及其軌道的選擇 （2）電動(dòng)機(jī)的選擇（3）減速器的選擇 （4）制動(dòng)器的選擇（5）聯(lián)軸器的選擇 （6）軸的設(shè)計(jì)2 設(shè)計(jì)計(jì)算部分2.1 設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)：起重機(jī)跨度： 1

8、6.5m 起吊重量： 70t起升高度： 16m 大車(chē)運(yùn)行速度：87.6m/min小車(chē)運(yùn)行速度： 42.4m/min 工作級(jí)別:m6起重機(jī)估計(jì)總量: 65t 小車(chē)自重:25t電源： 三相交流電源，380v，50hz 機(jī)構(gòu)接電持續(xù)率：jc=252.2 確定傳動(dòng)方案跨度16.5m為中等跨度,為減輕重量,決定用以下傳動(dòng)方案：圖2-1 傳動(dòng)方案2.3 選擇車(chē)輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度 車(chē)輪結(jié)構(gòu)如圖2-2：圖2-2 車(chē)輪結(jié)構(gòu)圖 計(jì)算大車(chē)車(chē)輪的最大輪壓和最小輪壓 圖2-3 輪壓計(jì)算圖 滿載時(shí),最大輪壓: = （2-1） = =53.18t 滿載時(shí),最小輪壓: = =14.318t （2-2） 空載時(shí)，最大輪壓：

9、 空載時(shí)，最小輪壓： 載荷率：q/g=70/65=1.08 由文獻(xiàn)1表19-6選擇車(chē)輪：當(dāng)運(yùn)行速度為vdc=60-90m/min，q/g=1.08時(shí)工作類(lèi)型為中級(jí)時(shí)，車(chē)輪直徑dc=700mm，軌道為qu100的許用輪壓為65.5t，故可用。 1.疲勞強(qiáng)度的計(jì)算疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的等效載荷：qd=2·q=0.6 70t=42t (2-3) 式中2等效系數(shù)，由文獻(xiàn)1表4-8查得2=0.6。車(chē)論的計(jì)算輪壓： pj= kci· r ·pd=1.05×0.845×40.45=35.89t式中：pd車(chē)輪的等效輪壓pd=40.45tr載荷變化系數(shù)，由文獻(xiàn)1表19

10、-2，當(dāng)qd/g=0.65時(shí)，r=0.845kc1沖擊系數(shù)，由文獻(xiàn)1表19-1。第一種載荷當(dāng)運(yùn)行速度為 v=1.46m/s時(shí)，kc1=1.05根據(jù)點(diǎn)接觸情況計(jì)算疲勞接觸應(yīng)力： sj=4000 =4000 =17565kg/cm2 式中r-軌頂弧形半徑，由文獻(xiàn)1表19-10查得r=500mm，對(duì)于車(chē)輪材料65mn，當(dāng)hb>320時(shí)，sjd =20000-25000kg/cm2，因此滿足疲勞強(qiáng)度計(jì)算。 2.強(qiáng)度校核最大輪壓的計(jì)算：pjmax=kcii·pmax =1.1×53.18t =58.45t式中kcii-沖擊系數(shù)，由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-7第ii類(lèi)載荷kcii=1.

11、1按點(diǎn)接觸情況進(jìn)行強(qiáng)度校核的接觸應(yīng)力：jmax=20665.3kg/cm2 車(chē)輪采用65mn，由文獻(xiàn)1表19-3得，hb>320時(shí)， j=24000-30000kg/cm2，jmax < j,故強(qiáng)度足夠。2.4 運(yùn)行阻力計(jì)算摩擦總阻力矩: （2-4） 由文獻(xiàn)15查得=700mm車(chē)輪的軸承型號(hào)為22334,軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為170mm。表 3-1 軸承的摩擦系數(shù)值軸承型式 滑動(dòng)軸承 滾動(dòng)軸承軸承結(jié)構(gòu) 敞開(kāi)式 用稀油潤(rùn)滑的軸承箱 滾珠式和滾柱式 錐形滾子式 0.1 0.08 0.015 0.02由表3-1和文獻(xiàn)1表7-1、7-3查得:滾動(dòng)摩擦系數(shù)k=0.0008m(凸頂鋼軌)；軸

12、承摩擦系數(shù)；附加阻力系數(shù)。代入上式得：當(dāng)滿載時(shí)的運(yùn)行阻力矩： （2-5） = =4201.86nm運(yùn)行摩擦阻力: （2-6） = =12005.36n當(dāng)空載時(shí)： （2-7） = =2178.75nm =6225n （2-8）2.5 選擇電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)靜功率: （2-9） = =9.04kw式中: 滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力；m=2驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)；=0.95機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率。 粗選電動(dòng)機(jī)功率: n=kdnj =2x9.04=18.8kw （2-10）式中：kd電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)。 表2-2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的推薦值 運(yùn)行速度（m/s） 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0起動(dòng)時(shí)間（s） 5 6 6.5 7.

13、5 8 9(w=0.01) 1.2 1.6 2.0 2.2 2.4 2.6(w=0.02) 1.0 1.15 1.3 1.5 1.8 2.2由文獻(xiàn)2附表30選用電動(dòng)機(jī)yzr200l-8； 額定功率=18.5kw，額定轉(zhuǎn)速701r/min；轉(zhuǎn)子飛輪矩=26.26n.；電動(dòng)機(jī)質(zhì)量210kg。2.6 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件等效功率: kw （12-11）式中：k25工作級(jí)別系數(shù),由文獻(xiàn)1表6-4查得當(dāng)jc%=25%時(shí),k25=0.75； 由文獻(xiàn)1按起重機(jī)工作場(chǎng)所得tq/tg=0.25,查1圖6-6得 =1.3。由此可知, ,故初選電動(dòng)機(jī)發(fā)熱通過(guò)。2.7 選擇減速器車(chē)輪轉(zhuǎn)速: = 39.85 r/min

14、（2-12）機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比: = =17.59 （2-13）查文獻(xiàn)2附表13，選用兩臺(tái)zq-650-iv減速器i。=20.49；n=47.5kw，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速為701rpm，可見(jiàn)nj<n中級(jí)。(電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件通過(guò),減速器：zq-650-iv )2.8 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率實(shí)際運(yùn)行的速度：vdc=vdc· i。/ i。 =87.6×17.59/20.49=75.2m/min誤差：=（vdc- vdc）/ vdc=（87.6-75.2）/87.6×100%=14.1%<15%合適實(shí)際所需的電動(dòng)機(jī)功率：nj=njvdc/ vdc=9.04×75.2

15、/87.6=7.76kw由于nj<ne,故所選的電動(dòng)機(jī)和減速器都合適2.9 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間啟動(dòng)時(shí)間 （2-14）式中：=701 r/min；m=2 (驅(qū)動(dòng)電機(jī)臺(tái)數(shù))；風(fēng)力系數(shù)c=1.15；nm； （2-15） jc25%時(shí)電動(dòng)機(jī)額定扭矩。 滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力矩: （2-16） =215.86nm 空載運(yùn)行時(shí)的靜阻力矩: （2-17） =111.93n.m 初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩: （2-18） 機(jī)構(gòu)總飛輪矩(高速軸)： （2-19） =26.26+22.2=48.46n.m 滿載啟動(dòng)時(shí)間 =6s （2-20） 空載啟動(dòng)時(shí)間: =3s （2-21） 由文獻(xiàn)2知啟動(dòng)時(shí)間在允許范圍(81

16、0s)之內(nèi)，故合適。2.10 啟動(dòng)工況下校核減速器功率 啟動(dòng)工況下減速器傳遞功率： （2-22）式中： = 10399+(70000+28000)× =29088n （2-23）運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級(jí)傳動(dòng)減速器的個(gè)數(shù)，2因此， =22.5 kw （2-24）所選減速器的，njc2537.5kw>, 所以合適。2.11 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件由于起重機(jī)是在室內(nèi)使用，故坡度阻力及風(fēng)阻力均不予考慮。以下按三種工況進(jìn)行驗(yàn)算。1.二臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)同時(shí)起動(dòng)： （2-25）式中：p1=21.36+11.14=32.5t 主動(dòng)輪輪壓和； p1=p2=32.5t 從動(dòng)輪輪壓和； f = 0.2 室內(nèi)工作的

17、粘著系數(shù)； = 1.051.2 防止打滑的安全系數(shù)； ，故兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)不會(huì)打滑。2.事故狀態(tài)：當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作，而無(wú)載小車(chē)位于工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí)，則 （2-26）式中： p1=pmax=21.36t工作的主動(dòng)輪輪壓；p1=2=2×11.14+21.36=43.64t非主動(dòng)輪輪壓之和； 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的空載起動(dòng)時(shí)間：s =6.61 (2-32） , 故不打滑。3.事故狀態(tài)：當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作，而無(wú)載小車(chē)遠(yuǎn)離工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí)， p1=11.14n p1=2=2×21.36+11.4=53.86t=6.61s，與第2種工況相同。,故也不會(huì)打滑。2.

18、12 選擇制動(dòng)器由文獻(xiàn)1取制動(dòng)時(shí)間3s。按空載計(jì)算制動(dòng)力矩，即q=0 代入下式： （2-27）式中： = =-4.14n.m； （2-28）n 坡度阻力； 385n ( 2-29)m = 2 制動(dòng)器臺(tái)數(shù)，兩套驅(qū)動(dòng)裝置工作。 （2-30） =238.6nm現(xiàn)預(yù)選用兩臺(tái)ywz5-200/200制動(dòng)器；查文獻(xiàn)2附表15其額定制動(dòng)力矩為112225 nm ，為避免打滑，使用時(shí)需將其制動(dòng)力矩調(diào)至22以下?？紤]到所取的制動(dòng)時(shí)間 ，在驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件時(shí)已知是足夠安全的，故制動(dòng)不打滑驗(yàn)算從略。2.13 選擇聯(lián)軸器 根據(jù)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，每套機(jī)構(gòu)的高速軸采用浮動(dòng)軸。1.高速軸上的計(jì)算扭矩： nm （2-31）式中

19、：聯(lián)軸器的等效力矩； =252×2=504n.m； （2-32） 等效系數(shù)，見(jiàn)2表2-6取2； ； （2-33） 聯(lián)軸器的安全系數(shù)，由2知。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)3表12-9查的:電動(dòng)機(jī)yzr200l-8,軸端為圓柱形,d1=60mm,l=105mm;由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)4附表12查得zq-650-iv的減速器,高速軸端為圓錐形d=60mm,l=110mm,故在靠電機(jī)端從起重機(jī)課程設(shè)計(jì)4附表17中選兩個(gè)帶300制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器s198（靠電動(dòng)機(jī)一側(cè)為圓柱形孔，浮動(dòng)軸端d=55mm，l=85mm;mi=3150nm,(gd2)zl=1.8kgm2） ；在靠近減速器端，由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)4附

20、表19選用兩個(gè)半齒聯(lián)軸器clz3 (在靠近減速器端為圓錐形，浮動(dòng)軸端直徑為d=55mm，l=85mm;mi=3150 nm, (gd2)l=0.42kgm2, 重量g=18.4kg). 高速軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)零件的飛輪矩之和為：+=1.8+0.42=2.22 kg·m2=22.2nm2 （2-34）與原估計(jì)相符，故有關(guān)計(jì)算則不需要重復(fù)。2.低速軸上的計(jì)算扭矩： （2-35）=705.62×20.49×0.95=13735.25nm由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)4附表12查zq-650-iv的減速器,低速軸端為圓柱形d=125mm,l=165mm；查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)4表19-4得，dc=7

21、00mm的主動(dòng)車(chē)輪的伸出軸為圓柱形d=130mm,l=160mm；選用兩個(gè)聯(lián)軸器clz7，ml=18000 nm, (gd2)=1.25kgm2選用兩個(gè)聯(lián)軸器clz7，ml=18000 nm, (gd2)=1.25kgm2.取浮動(dòng)軸直徑d=100mm. 2.14 主動(dòng)輪軸的設(shè)計(jì)2.14.1 求車(chē)輪軸上的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩t 已知所選電動(dòng)機(jī)的功率ne=18.5kw,與車(chē)輪軸之間經(jīng)過(guò)5次機(jī)械傳動(dòng)查文獻(xiàn)17表1-7得傳動(dòng)效率（聯(lián)軸器），（減速器），車(chē)輪軸上的功率kw，車(chē)輪的運(yùn)行速度為74.6m/min，則 （2-36） （2-37） nm 作用在車(chē)輪上的力 圓周切向力: n （2-38）徑向力: n （2-

22、39）2.14.2 初步確定軸的最小軸徑選取軸的材料為40crni鋼,調(diào)質(zhì)處理。初步估算軸的最小直徑為： （2-40）系數(shù),查文獻(xiàn)21表13-2取120。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：nm （2-41）-工況系數(shù),查文獻(xiàn)21表14-1得=2.3。 車(chē)輪軸的最小軸徑式是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑（如圖2-4）。在2.13中直徑已定，即，=；已選定聯(lián)軸器，即，nm。2.14.3 主動(dòng)輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1擬定軸上零件的裝配方案，其方案如圖2-4圖2-4 軸的裝配方案 2.根據(jù)軸上定位得 要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度（1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸段右端需要制出一軸肩，故取段的 直徑。 （2）車(chē)輪組的穩(wěn)定性要求比

23、較高，因此4、6段的軸承需用圓螺母防止軸向運(yùn)動(dòng)，又因，取，選取規(guī)格為m100×2的圓螺母，其厚度為18mm，為保證圓螺母的緊固性，軸要比圓螺母的厚度多出幾個(gè)毫米，此段軸還要伸進(jìn)軸承幾個(gè)毫米，故取，則相應(yīng)的，。（3）在3.3中已選定軸承為圓錐滾子軸承7524e，其尺寸為，故 。（4)查文獻(xiàn)2附表19取安裝車(chē)輪處的軸段的直徑;車(chē)輪與兩邊軸承之間都采用套筒定位,已知車(chē)輪的輪轂的寬度為160mm,為了使套筒的端面可靠的壓緊車(chē)輪此軸段應(yīng)略短與車(chē)輪輪轂的寬度,故取根據(jù)軸承的尺寸及車(chē)輪輪轂的與軸承的定位要求, 取階梯形套筒長(zhǎng)度為30mm，階梯形套筒的大外徑為160mm，小外徑為140 mm，孔徑為

24、120mm。由于車(chē)輪輪轂的寬度大于軸段8mm，則兩邊裝軸承的軸段就要各加上4mm，按裝配要求，軸承外端應(yīng)超過(guò)軸2mm,則。 （5）根據(jù)軸承端蓋的裝拆方便及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，還有滿足小車(chē)行走裝置的裝配問(wèn)題，并查文獻(xiàn)2附表19取。 3.軸上零件的周向定位車(chē)輪輪轂與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按由文獻(xiàn)17表4-1查得平鍵b×h=28mm×16mm截面鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為140mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵gb/t1096-2003）同時(shí)，為了保證車(chē)輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選擇車(chē)輪輪轂與軸的配合為h7/r6，同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為25mm×14mm

25、5;100mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為h7/r6，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差的為m6。2.15 主動(dòng)輪軸的較核2.15.1 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行較核時(shí)，通常只校核軸上承受最大計(jì)算彎矩的截面的強(qiáng)度。從軸的結(jié)構(gòu)圖和軸的彎矩扭矩簡(jiǎn)圖（圖2-4）中可以看出截面c是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面c出的、及的值列于表2-3。表 2-3 截面c處的、及的值載荷水平面h垂直面v支反力r n彎矩m nm總彎矩扭矩tnm圖2-4軸的彎矩扭矩簡(jiǎn)圖2.15.2 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面c）的強(qiáng)度。，軸的計(jì)算應(yīng)力

26、： （2-42）前面已經(jīng)選定軸的材料為40crni鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)21 表131查。因此，故安全。2.15.3 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 1.判斷危險(xiǎn)截面截面,，只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過(guò)盈配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但軸的最小直徑是按扭矩強(qiáng)度較為寬裕地確定，所以截面,，均無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面和處過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看，截面上的彎矩最大。截面的應(yīng)力集中的影響和截面的相近，但截面不受扭矩的作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必作強(qiáng)度校核。截面c上雖然最大,但應(yīng)力集中不大（過(guò)盈配合及鍵槽所引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最

27、大，故截面c也不必校核。截面,顯然更不必校核。由設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只需校核截面的左右兩端即可。 2.截面的左側(cè)抗彎截面系數(shù) （2-43）抗扭截面系數(shù) （2-44）截面左側(cè)的彎矩m nm （2-45）截面上的扭矩 截面上的彎曲應(yīng)力副 （2-46）截面上扭轉(zhuǎn)應(yīng)力副 （2-47）彎曲平均應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力 mpa軸的材料為40crni號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)21表13-1 ，。材料的等效系數(shù)：查文獻(xiàn)21表13-1取，。截面上由于軸肩而形成的應(yīng)力集中系數(shù)：查文獻(xiàn)21附表13-2，因，可查得：，。絕對(duì)尺寸系數(shù)及表面質(zhì)量系數(shù)：查文獻(xiàn)21附表13-4和附表13-5得于是，

28、計(jì)算安全系數(shù)值，按下式計(jì)算： （2-48） （2-49） （2-50）故故該軸截面左側(cè)的疲勞強(qiáng)度足夠。 3.截面的右側(cè)抗彎截面系數(shù) （2-51）抗扭截面系數(shù) （2-52）彎矩m nm （2-53）彎曲應(yīng)力副 （2-54）扭矩 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力副 （2-55）彎曲平均應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力 mpa應(yīng)力集中系數(shù) 查文獻(xiàn)21附表13-1得 ，絕對(duì)尺寸系數(shù)及表面質(zhì)量系數(shù)：查文獻(xiàn)21附表13-4和附表13-5得： 所以軸在截面右側(cè)的安全系數(shù)為: （2-56） （2-57） （2-58）故該軸截面右側(cè)的疲勞強(qiáng)度也足夠。2.16 低速浮動(dòng)軸驗(yàn)算2.16.1 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 低速浮動(dòng)軸的等效扭矩： （2-59） =686

29、7.6n·m式中： 等效系數(shù)，由文獻(xiàn)2表2-6查得=1.4。由2.12已取浮動(dòng)軸最小直徑d=100mm，故其扭矩轉(zhuǎn)應(yīng)力為： （2-60）由于浮動(dòng)軸載荷變化為對(duì)稱(chēng)循環(huán)（因?yàn)楦?dòng)軸在運(yùn)行過(guò)程中正反轉(zhuǎn)之扭矩相同），所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： （2-61）式中：材料用45號(hào)鋼，取;。 所以, （2-62） （2-63）考慮零件幾何形狀，表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)。查得:; 。 安全系數(shù)。故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。2.16.2 靜剛度驗(yàn)算計(jì)算靜強(qiáng)度扭矩： （2-64） =12263.58nm式中： 動(dòng)力系數(shù)，查文獻(xiàn)2表2-5得 =2.5 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （2-65）許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： （2-66），故靜剛度驗(yàn)算通過(guò)

30、。2.17 高速浮動(dòng)軸驗(yàn)算2.17.1 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 高速浮動(dòng)軸的等效扭矩： （2-67）式中： 等效系數(shù)，由文獻(xiàn)2表2-6查得=1.4。由3.12已取浮動(dòng)軸最小直徑d=45mm，故其扭矩轉(zhuǎn)應(yīng)力為： （2-68）由于浮動(dòng)軸載荷變化為對(duì)稱(chēng)循環(huán)（因?yàn)楦?dòng)軸在運(yùn)行過(guò)程中正反轉(zhuǎn)之扭矩相同），所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： （2-69）式中： 材料用45號(hào)鋼，取;。 所以, （2-70） （2-71） 考慮零件幾何形狀，表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)。查得:；。 安全系數(shù)。 故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。2.17.2 靜剛度驗(yàn)算 計(jì)算靜強(qiáng)度扭矩： （2-72）式中： 動(dòng)力系數(shù)，查文獻(xiàn)2表2-5得 =2.5 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （2-73）

31、許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： ，故靜剛度驗(yàn)算通過(guò)。 3 總結(jié)本次設(shè)計(jì)采用帶高、低速浮動(dòng)軸的分別傳動(dòng)方式。這種方式技術(shù)成熟，布置方式運(yùn)轉(zhuǎn)效能較好，但占用的走臺(tái)較長(zhǎng)，為了避免這個(gè)缺點(diǎn)，我將高、低浮動(dòng)軸的長(zhǎng)度都定位1m（浮動(dòng)軸的長(zhǎng)度不小于800mm，最好在1m以上，否則它補(bǔ)償軸線不準(zhǔn)確的作用就體現(xiàn)不出來(lái)）。在選用軌道時(shí)，注意對(duì)軌道的熱處理方式，由于在實(shí)際生產(chǎn)中更換車(chē)輪的難度比更換軌道的難度小，所以應(yīng)保證軌道的硬度大于車(chē)輪的硬度，在本次設(shè)計(jì)中，由于車(chē)輪的材料是zg340-640（調(diào)質(zhì)），故軌道的調(diào)質(zhì)熱處理中回火應(yīng)采用低溫回火。在驗(yàn)算車(chē)輪與軌道的接觸強(qiáng)度時(shí)，分別在點(diǎn)接觸和線接觸兩種情況下驗(yàn)算，因?yàn)樵诮佑|面磨損時(shí)線接觸可能變成點(diǎn)接觸。在計(jì)算運(yùn)行阻力時(shí)，應(yīng)考慮附加阻力，這是由車(chē)輪側(cè)沿與軌道之間的摩擦造成的。在驗(yàn)算啟動(dòng)不打滑條件