三軸立式加工中心畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、（2010 屆） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 名 稱：三軸立式高速加工中心X、Y工作臺(tái) 學(xué) 院（部）： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 學(xué) 生 姓 名：周嘯 班 級(jí)：機(jī)制一班 學(xué)號(hào)10305910142 指導(dǎo)教師姓名：李忠群 職稱 最終評(píng)定成績(jī)： 2013 年 03 月 摘 要 工作臺(tái)是機(jī)床上必不可少的部件，因此工作臺(tái)的設(shè)計(jì)具有重要意義，工作臺(tái)的自動(dòng)化能大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。三軸立式高速加工中心X、Y工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便而且能保證一定的精度。降低成本，是微機(jī)控制技術(shù)的最簡(jiǎn)單的應(yīng)用，它充分的利用了微機(jī)的軟硬件功能以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，使機(jī)床的

2、加工范圍擴(kuò)大，精度和可靠性進(jìn)一步提高。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的許多普通機(jī)床和閑置設(shè)備，經(jīng)過(guò)數(shù)控改造以后，不但可以提高加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且能有效的適應(yīng)多品種，小批量的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要，使之更有效的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文主要介紹了三軸立式高速加工中心X、Y工作臺(tái)的整體設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)過(guò)程，其中重點(diǎn)設(shè)計(jì)了三軸立式高速加工中心導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)類型、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等類型關(guān)鍵詞：三軸立式 高速加工中心 刀架 主軸功率 目 錄第一章 三軸立式加工中心概述91.1 概論91.2 加工中心介紹91.3 加工中心的類型及特點(diǎn)91.4 國(guó)外高速加工中心發(fā)展動(dòng)向101.5 國(guó)內(nèi)高速加工中心發(fā)展動(dòng)向10第二

3、章 三軸立式高速加工中心導(dǎo)軌設(shè)計(jì)12 2.1 對(duì)導(dǎo)軌的基本要求122.2 滑動(dòng)導(dǎo)軌的介紹122.3 滾動(dòng)導(dǎo)軌的介紹132.4 提高導(dǎo)軌耐磨性的措施14第三章 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算233.1 橋式起重機(jī)小車運(yùn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu).233.2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容和要求233.2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算24第四章 卷筒部件及設(shè)計(jì)計(jì)算34 4.1 卷筒部件的構(gòu)造344.2 卷筒部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算35第五章 吊鉤裝置的設(shè)計(jì)395.1 吊鉤裝置的構(gòu)造395.2 吊鉤裝置主要零件的設(shè)計(jì)405.3 吊鉤裝置的計(jì)算42結(jié)論47參考文獻(xiàn)48致謝4945第一章 概述1.1 概論橋式起重機(jī)是橋架型起重機(jī)的一種，它依靠起

4、升機(jī)構(gòu)和在水平面內(nèi)的兩個(gè)相互垂直方向移動(dòng)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，能在矩形場(chǎng)地及其上空作業(yè)，是工礦企業(yè)廣泛使用的一種起重運(yùn)輸機(jī)械。它具有承載能力大，工作可靠性高，制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。橋式起重機(jī)一般有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的橋架、裝有起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起重小車、電氣設(shè)備、司機(jī)室等幾大部分組成。外形像一個(gè)兩端支承在平行的兩條架空軌道上平移運(yùn)行的單跨平板橋。起升機(jī)構(gòu)用來(lái)垂直升降物品，起重小車用來(lái)帶著載荷作橫向移動(dòng)，以達(dá)到在跨度內(nèi)和規(guī)定高度內(nèi)組成的三維空間里做搬運(yùn)和裝卸貨物用。橋式起重機(jī)是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運(yùn)行式起重機(jī)，其額定起重量從幾噸到幾百噸。最基本的形式是通用吊鉤橋式起重機(jī)，其他形式的橋式起重機(jī)

5、都是在通用吊鉤橋式起重機(jī)的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來(lái)的。起重機(jī)的產(chǎn)品型號(hào)表示為：類、組、型代號(hào) 特征代號(hào) 主參數(shù)代號(hào) 更新代號(hào)例如：QD70/20橋式起重機(jī)表示為，吊鉤橋式起重機(jī)，主鉤70t，副鉤20t。1.2起重機(jī)介紹起重機(jī)(Crane)屬于起重機(jī)械的一種，是一種作循環(huán)、間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。一個(gè)工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動(dòng)到指定地點(diǎn)降下物品，接著進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng)，使取物裝置返回原位，以便進(jìn)行下一次循環(huán)。通常起重機(jī)械由起升機(jī)構(gòu)(使物品上下運(yùn)動(dòng))、運(yùn)行機(jī)構(gòu)(使起重機(jī)械移動(dòng))、變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(使物品作水平移動(dòng))，再加上金屬機(jī)構(gòu)，動(dòng)力裝置，操縱控制及必要的輔助裝置組合而成。1.3起重機(jī)

6、的類型及特點(diǎn)  取物裝置懸掛在可沿橋架運(yùn)行的起重小車或運(yùn)行式葫蘆上的起重機(jī)，稱為“橋架型起重機(jī)”。 橋架兩端通過(guò)運(yùn)行裝置直接支承在高架軌道上的橋架型起重機(jī)，稱為“橋式起重機(jī)”。 橋式起重機(jī)一般由裝有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的橋架、裝有起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起重小車、電氣設(shè)備、司機(jī)室等幾個(gè)大部分組成。外形像一個(gè)兩端支承在平行的兩條架空軌道上平移運(yùn)行的單跨平板橋。起升機(jī)構(gòu)用來(lái)垂直升降物品，起重小車用來(lái)帶著載荷作橫向運(yùn)動(dòng)；橋架和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)用來(lái)將起重小車和物品作縱向移動(dòng)，以達(dá)到在跨度內(nèi)和規(guī)定高度內(nèi)組成三維空間里作搬運(yùn)和裝卸貨物用。 橋式起重機(jī)是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運(yùn)行式起重機(jī)，

7、其額定起重量從幾噸到幾百噸。最基本的型式是通用吊鉤橋起重機(jī)，其他型式的橋式起重機(jī)基本上都是在通用吊鉤橋式的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來(lái)的。1.4國(guó)外橋式起重機(jī)發(fā)展動(dòng)向當(dāng)前，國(guó)外橋式起重機(jī)發(fā)展有四大特征：1、簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，減輕自重，降低生產(chǎn)成本法國(guó)Patain公司采用了一種以板材為基本構(gòu)件的小車架結(jié)構(gòu)，其重量輕，加工方便，適應(yīng)于中、小噸位的起重機(jī)。該結(jié)構(gòu)要求起升采用行星圓錐齒輪減速器，小車架不直接與車架相連接，以此來(lái)降低對(duì)小車架的剛度要求，簡(jiǎn)化小車架結(jié)構(gòu)，減輕自重。Patain公司的起重機(jī)大小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用三合一驅(qū)動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)比較緊湊，自重較輕，簡(jiǎn)化了總體布置。此外，由于運(yùn)行機(jī)構(gòu)與起重機(jī)走臺(tái)沒(méi)有聯(lián)系，走臺(tái)

8、的振動(dòng)也不會(huì)影響傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。2、更新零部件，提高整機(jī)性能法國(guó)Patain公司采用窄偏軌箱形梁作主梁，其高、寬比為43.5左右，大筋板間距為梁高的2倍，不用小筋板，主梁與端梁的連接采用搭接的方式，使垂直力直接作用于端梁的上蓋板，由此可以降低端梁的高度，便于運(yùn)輸。3、設(shè)備大型化隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，起重機(jī)械設(shè)備的體積和重量越來(lái)越趨于大型化，起重量和吊運(yùn)幅度也有所增大，為節(jié)省生產(chǎn)和使用費(fèi)用，其服務(wù)場(chǎng)地和使用范圍也隨之增大。4、機(jī)械化運(yùn)輸系統(tǒng)的組合應(yīng)用國(guó)外一些大廠為了提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，把起重運(yùn)輸機(jī)械有機(jī)的結(jié)合在一起，構(gòu)成先進(jìn)的機(jī)械化運(yùn)輸系統(tǒng)。1.5 國(guó)內(nèi)橋式起重機(jī)發(fā)展動(dòng)向國(guó)內(nèi)橋式起重機(jī)發(fā)展有三大特

9、征：1、改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，減輕自重國(guó)內(nèi)橋式起重機(jī)多已經(jīng)采用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此提高整機(jī)的技術(shù)性能和減輕自重，并在此前提下盡量采用新結(jié)構(gòu)。如550t通用橋式起重機(jī)中采用半偏軌的主梁結(jié)構(gòu)。與正軌箱形相比，可減少或取消加筋板，減少結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省加工工時(shí)。2、充分吸收利用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)起重機(jī)大小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用了德國(guó)Demang公司的“三合一”驅(qū)動(dòng)裝置，吊掛于端梁內(nèi)側(cè)，使其不受主梁下?lián)虾驼駝?dòng)的影響，提高了運(yùn)行機(jī)構(gòu)的性能和壽命，并使結(jié)構(gòu)緊湊，外觀美觀，安裝維修方便。遙控起重機(jī)的需要量隨著生產(chǎn)發(fā)展頁(yè)越來(lái)越大，寶鋼在考察國(guó)外鋼廠起重機(jī)之后，提出大力發(fā)展遙控起重機(jī)的建議，以提高安全性，減少勞動(dòng)力。3、向大型化發(fā)展由于

10、國(guó)家對(duì)能源工業(yè)的重視和資助，建造了許多大中型水電站，發(fā)電機(jī)組越來(lái)越大。特別是長(zhǎng)江三峽的建設(shè)對(duì)大型起重機(jī)的需求量迅速提升。三峽電廠需要1200t橋式起重機(jī)和2000t大型塔式起重機(jī)。第二章 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)小車的基本原則與要求在設(shè)計(jì)橋式起重機(jī)小車時(shí)，必須力求滿足以下幾方面的要求： 1、整臺(tái)起重機(jī)與廠房建筑物的配合，以及小車與橋架的配合要恰當(dāng)。小車與橋架的互相配合，主要在于：小車軌距（車輪中心平面間的水平距離）和橋架上的小車軌距應(yīng)相同；其次在于：小車上的緩沖器與橋架上的擋鐵位置要配合好，小車上的撞尺和橋架上的行程限位開(kāi)關(guān)要配合恰當(dāng)。小車的平面布置應(yīng)緊湊，高度要小，相應(yīng)地可使起重

11、機(jī)的高度減小，從而降低了廠房建筑物的高度。2、 小車上機(jī)構(gòu)的布置及同一機(jī)構(gòu)中各零件間的配合要求適當(dāng)。起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)二者之間的距離不應(yīng)太小，否則維修不便，或造成小車架難以設(shè)計(jì)；但也不應(yīng)太大，否則小車就不緊湊。 3、 小車車輪的輪壓分布要求均勻。且要求獲得最小的車輪、軸及軸承箱的尺寸，并且使起重機(jī)橋架主梁上受到均勻的載荷。一般最大輪壓不應(yīng)超過(guò)平均輪壓的20%。 4、 小車架上的機(jī)構(gòu)與小車架配合要恰當(dāng)。在設(shè)計(jì)原則上，要以機(jī)構(gòu)為主，盡量用小車去配合機(jī)構(gòu)；同時(shí)機(jī)構(gòu)的布置也要盡量使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造方便。因?yàn)樾≤嚰苁菫榱税仓门c支承起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的，所以小車架要按照起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的要求設(shè)計(jì)，但

12、在不影響機(jī)構(gòu)工作的前提下，機(jī)構(gòu)的布置也應(yīng)配合小車架的設(shè)計(jì)，使其構(gòu)造簡(jiǎn)單、合理和便于制造。5、 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)零部件,以提高設(shè)計(jì)與制造的工作效率，降低生產(chǎn)成本。 6、 小車各部分的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮制造、安裝和維護(hù)檢修方便，盡可能保證各部件拆下修理時(shí)而不須移動(dòng)相鄰的部件。 以上所述，機(jī)械與建筑物的配合、機(jī)構(gòu)與小車架的配合、機(jī)構(gòu)的布置以及制造安裝與維修等方面的要求，不僅是設(shè)計(jì)小車的基本要求，也是設(shè)計(jì)其它機(jī)械的基本要求。至于輪壓分布要求均勻，則是設(shè)計(jì)起重機(jī)小車的特殊要求，應(yīng)予以充分注意。2.2 起重機(jī)小車的構(gòu)造 橋式起重機(jī)小車主要由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成。另外，還有一些安全防護(hù)裝置。起升機(jī)構(gòu)

13、：橋式吊鉤起重機(jī)在小車架上部安裝著起升機(jī)構(gòu)，單鉤時(shí)為一套獨(dú)立驅(qū)動(dòng)裝置；有主、付兩個(gè)鉤時(shí)，就有兩套各自獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置作為起升機(jī)構(gòu)。為了保證工作的安全可靠，減速機(jī)高速軸上裝有制動(dòng)裝置，卷筒一端的軸承座上裝有起升高度限位位置。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)立式減速機(jī)，減速機(jī)的低速軸以集中驅(qū)動(dòng)的方式連接主動(dòng)車輪，電動(dòng)機(jī)軸的另一端裝有制動(dòng)器。 小車架是由鋼板焊接而成，上面裝有起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)。 安全裝置：為了保證起重設(shè)備的自身安全，杜絕起重作業(yè)中發(fā)生事故，起重機(jī)構(gòu)設(shè)有安全防護(hù)裝置。常見(jiàn)的防護(hù)裝置有：限位開(kāi)關(guān)、緩沖器、防碰撞裝置、起重量限制器等。2.3 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案因起重機(jī)、起升速度和起

14、升高度等設(shè)計(jì)參數(shù)的不同，橋式起重機(jī)小車有多種傳動(dòng)方案。在這些方案中大體上可分為閉式傳動(dòng)和帶有開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的兩類。閉式傳動(dòng)在電動(dòng)機(jī)與卷筒之間，大多數(shù)情況采用傳動(dòng)效率較高的圓柱齒輪減速器，而渦輪減速器由于傳動(dòng)效率低，除受位置限制需要外，一般較少使用。電動(dòng)機(jī)與減速器之間采用一帶制動(dòng)輪的彈性柱塞聯(lián)軸器或帶制動(dòng)輪的全齒聯(lián)軸器直接聯(lián)接，而電動(dòng)機(jī)與減速器之間采用一中間軸，軸的一端聯(lián)有半尺聯(lián)軸器，另一端則聯(lián)有帶制動(dòng)輪的半尺聯(lián)軸器。中間的這一根軸就是浮動(dòng)軸。為了設(shè)計(jì)安全，帶制動(dòng)軸的半齒輪聯(lián)軸器和制動(dòng)器應(yīng)靠近減速器。減速器與卷筒的聯(lián)接型式很多，比較常見(jiàn)的是用一個(gè)全齒聯(lián)軸器來(lái)聯(lián)接。為了縮短卷筒與減速器聯(lián)接的軸向尺寸

15、，采用同軸傳動(dòng)的型式，即把卷筒軸與減速器低速軸合成為一根長(zhǎng)軸。綜上所述，起升機(jī)構(gòu)各種方案的組成方式雖然不同，但是所有的零部件基本上式相同的。起升機(jī)構(gòu)布置方案，要根據(jù)起重量、起升高度、起升速度、安裝位置和小車軌距等因素研究確定。起升機(jī)構(gòu)所用制動(dòng)器應(yīng)采用常閉式的。制動(dòng)器的位置通常都裝在高速軸上，因高速軸轉(zhuǎn)矩較小，從而選用制動(dòng)器尺寸也小。對(duì)于吊運(yùn)熾熱或熔化的金屬、毒品以及易燃易爆等危險(xiǎn)品的起升機(jī)構(gòu)，每套驅(qū)動(dòng)器裝置應(yīng)各裝有兩套制動(dòng)軸。卷筒上的螺旋槽應(yīng)與滑輪組的型式相適應(yīng)，用單螺旋槽或雙螺旋槽。通用橋式起重機(jī)多采用雙聯(lián)齒輪組，其起重重量與滑輪組的倍率關(guān)系見(jiàn)表2-1。表2-1 橋式起重機(jī)常用的起升機(jī)構(gòu)滑輪

16、組倍率起重重量Q（T）358（10）12.5162032倍率ih12333342.4 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算已知數(shù)據(jù)：起重量Q=8t,橋架跨度L=22.5m，起升高度H=10m，起升速度V=12m/min，小車運(yùn)行速度Vc=40m/min，工作級(jí)別為中級(jí)（即為M5級(jí)），機(jī)構(gòu)接電持續(xù)率JC=25%，小車重量估計(jì)Gxc=5t，起重機(jī)估計(jì)總重（包括小車重量）G=30t。設(shè)計(jì)內(nèi)容1確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組按照布置宜緊湊的原則，決定采用圖4-22的方案，圖中采用了雙滑輪組。按Q=8t，查表4-10取滑輪組倍率ih=3，承載繩分支數(shù)：Z = 2ih = 6 圖2-1 起升機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 查2選

17、圖號(hào)為G15吊鉤組，得其質(zhì)量：G0=219kg，兩動(dòng)滑輪組間距：A = 185 mm2選擇鋼絲繩 若滑輪采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)ih=3，查3表2-1得滑輪組效率：h=0.985鋼絲繩所受最大拉力：Smax=1390.6kg=13.91kN查7表2-4，中級(jí)工作類型（工作類別M5）時(shí)，安全系數(shù)n=5.5。.鋼絲繩計(jì)算破斷拉力Sb：Sb=n·Smax=5.5×13.91=76.5kN查7附表1選用瓦林吞型纖維鋼絲繩6×19W+FC，鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，光面鋼絲，右交互捻，直徑d =14mm，鋼絲繩最小破斷拉力Sb=108KN，標(biāo)記如下：鋼絲繩 14NAT6

18、15;19W+FC1770ZS108 GB8918-88 3 確定滑輪主要尺寸 齒輪的許用最小直徑：Dd（e-1）=14×（25-1）=336mm式中系數(shù)e=25由表2-4查得。由4附表2查得滑輪直徑D=355mm，平衡滑輪直徑Dp0.6D=0.6x355=213mm，由4附表2選用Dp=225mm?；喌睦K槽部分尺寸可由4附表3查得。由4附表4選用鋼繩直徑d=14mm，D=355mm，滑輪軸直徑D5=90mm的E1型滑輪標(biāo)記為： 滑輪E14×35590 ZB J80 006.8-87由附表5平衡滑輪選用d=14mm，D=225mm，滑輪軸直徑D5=45mm的F型滑輪標(biāo)記為

19、：滑輪F14×22545 ZB J80 006.9-874 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度卷筒直徑：Dd(e-1)=14×(25-1)=336mm由7附表13選用D=400mm，卷筒繩槽尺寸由3附表14-3查得槽距，t=16mm，槽底半徑r=8mm。卷筒尺寸：L=2（+4）t+L1 =2×（）×16+185 =1115.48mm 取L=1200mm式中 附加安全系數(shù)，取=2； L1卷槽不切槽部分長(zhǎng)度，取其等于吊鉤組動(dòng)滑輪的間距 L1=A=185mm（圖4-23），實(shí)際長(zhǎng)度在繩偏斜角允許范圍內(nèi)可以適當(dāng)增減； D0卷筒計(jì)算直徑D0=D+d=400+14=414mm卷

20、筒壁厚：=0.02D+（610）=0.02×400+(610)=1418mm取 =15mm卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算：選用灰鑄鐵HT200，最小抗拉強(qiáng)度=195MPa，許用壓應(yīng)力：y=130MPa<y 故抗拉強(qiáng)度足夠卷筒拉應(yīng)力驗(yàn)算：由于卷筒長(zhǎng)度L>3D，尚應(yīng)校驗(yàn)由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力，卷筒彎矩圖示于 圖2-2圖 2-2 卷筒彎矩圖卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲位于卷筒中間時(shí)：Mw=Smax l=Smax（）=13910× =7059325N·mm卷筒斷面系數(shù)：W=0.1=0.1× =1714597.5mm3式中 D卷筒外徑，D=400mm； Di卷筒內(nèi)徑，Di=

21、D-2=400-2×15=370mm于是l=6.63MPa合成應(yīng)力：l´=l+ =6.63+ =28.2MPa式中許用拉應(yīng)力 =39MPa l´ < 卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。故選定卷筒直徑D=400mm，長(zhǎng)度L=1500mm；卷筒槽形的槽底半徑r=8mm，槽距t=16mm，起升高度H=10mm，倍率ih=3；靠近減速器一端的卷筒槽向?yàn)樽蟮腁型卷筒，標(biāo)記為：卷筒 A400×1500-8×16-10×3 左 ZB J80 007.2-875 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算靜功率：Nj=18.96kW式中機(jī)構(gòu)總效率，一般=0.80.9，取=0.85 電動(dòng)

22、機(jī)計(jì)算功率： Nekd·Nj=0.8×18.96=15.17kW式中 系數(shù)Kd由表6-1查得，對(duì)于M1M6級(jí)機(jī)構(gòu)，Kd=0.750.85，取Kd=0.8查7附表30選用電動(dòng)機(jī)JZR2-42-8，其Ne（25%）=16kW，n1=715rpm，GD2d=1.465kg·m2,其質(zhì)量Gd=260kg6 驗(yàn)算發(fā)電機(jī)的發(fā)熱條件 按照等效功率法，求JC=25%時(shí)所需的等效功率：Nxk25··Nj=0.75×0.87×18.96=12.37kW式中 k25工作級(jí)別系數(shù)，查表6-4，對(duì)于M5M6 級(jí)，k25=0.75； 系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)平均

23、起動(dòng)時(shí)間與平均工 作時(shí)間的比值（tq/tg）查得。由表6-3， 一般起升機(jī)構(gòu)tq/tg=0.10.2，取 tq/tg=0.1，由圖76-6查得=0.87。.由以上計(jì)算結(jié)果Nx<Ne，故初選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件。7 選擇減速器 卷筒轉(zhuǎn)速：Nj=27.69r/min 減速器總傳動(dòng)比：io=25.82查5附表35選 ZQ-500-3CA減速器，當(dāng)工作類型為中級(jí)（相當(dāng)工作級(jí)別為M5級(jí)）時(shí)，許用功率N=15.1kW，i0´=23.34，質(zhì)量Gg=345kg（見(jiàn)7附表33），入軸直徑d1=50mm，軸端長(zhǎng)l1=85mm（錐形）8 驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率實(shí)際起升速度：v´=v=

24、12×=13.27m/min誤差：=×100%=×100%=10%<=15%實(shí)際所需等效功率：=Nx=12.37×=13.68kWNe(25%)=16kW9 校核減速器的輸出強(qiáng)度由公式得輸出軸最大徑向力：Rmax=（aSmax+Gj）R式中 aSmax=2×13910=27820N=27.82kN卷筒上卷繞絲繩引起的載荷； Gj=4.56kN卷筒及軸自重，參考2附表14估計(jì)； R=20.5kNZQ500減速器輸出軸端最大允許徑向載荷，由7附表40查得。 Rmax=×（27.82+4.56）=16.19kN<R=20.5kN

25、由公式（6-17）得輸出軸最大扭矩：Mmax=（0.70.8）maxMei0´0M式中 Me=9750=9750×=218Nm電動(dòng)機(jī)軸額定力矩； max=2.8當(dāng)JC=25%時(shí)電動(dòng)機(jī)最大力矩倍數(shù)由7附表33查得； 0=0.95減速器傳動(dòng)效率； M=26500Nm減速器輸出軸最大容許轉(zhuǎn)矩，由附表736查得。 Mmax=0.8×2.8×218×31.5×0.95 =14612.976Nm<M =26500Nm由上計(jì)算，所選減速器能滿足要求10 選擇制動(dòng)器所需靜制動(dòng)力矩：Mz Kz·Mj´=Kz· =1.

26、75××0.85 =36.14kg·m=361.4Nm式中 Kz=1.75制動(dòng)安全系數(shù)，由3第六章查得。由5附表15選用YWZ5-315/30制動(dòng)器，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mez=280450Nm，制動(dòng)輪直徑Dz=315mm，其制動(dòng)質(zhì)量Gz=50.6kg。11 選擇聯(lián)軸器高速聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由式：Mc=nBMe=1.5×1.8×218=588.6Nm式中Mc=218電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（前節(jié)求出）； N=1.5聯(lián)軸器安全系數(shù)；B=1.8剛性動(dòng)載系數(shù)，一般B=1.52.0。由3附表31查得JZR2-42-8電動(dòng)機(jī)軸端為圓錐形，d=65mm，l=105mm。從3附表

27、34查得ZQ-500減速器的高速軸端為圓錐形，d=50mm，l=85mm。 靠電動(dòng)機(jī)軸端聯(lián)軸器 由附表43選用CLZ3半聯(lián)軸器，其圖號(hào)為S139，最大容許轉(zhuǎn)矩Mt=3150Nm>Mc值，飛輪力矩（GD2）l=0.403kg·m2,質(zhì)量Gl=23.6kg。浮動(dòng)軸的兩軸端為圓柱形d=45mm，l=85mm?？繙p速器軸端聯(lián)軸器，由3附表45選用帶=300mm制動(dòng)輪的半軸聯(lián)軸器，其圖號(hào)為S124，最大容許轉(zhuǎn)矩Mt=3150Nm，飛輪矩（GD2）z=1.8kg·，質(zhì)量Gz=38.5kg。為與制動(dòng)器YWZ5-315/30相適應(yīng)，將S124聯(lián)軸器所帶300mm制動(dòng)輪，修改為315m

28、m應(yīng)用。12 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間起動(dòng)時(shí)間：Tq=式中（GD2）1=（GD2）d+（GD2）l+（GD2）z =1.465+0.403+1.8 =3.668kg·靜阻力距：Mj= =28.59kg·m=285.9Nm平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：Mq=1.5Me=1.5×218=327Nm tq=1.39s 通常起升機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間為15s，此處tq在次范圍內(nèi)，故所選電動(dòng)機(jī)合適。13 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間制動(dòng)時(shí)間：tz= = =1.30s式中 Mj´= =×0.85 =20.65kg·m=206.5Nm由4表6-6查得許用減速度，a0.2，a=，故tz= =1.11s

29、由于tztz，雖不完全符合tz<tz,但這么小的時(shí)間差完全可以在電氣設(shè)計(jì)時(shí)，在整流裝置的電路中增加特殊裝置來(lái)縮短這微小的制動(dòng)時(shí)間差。故選此電動(dòng)機(jī)合適。14 高速浮動(dòng)軸計(jì)算疲勞計(jì)算 由起升機(jī)構(gòu)疲勞計(jì)算基本載荷Mmax=6Me=1.06×218=231.08Nm式中 6動(dòng)載系數(shù)，6=（1+2）=（1+1.12） =1.06； 2起升載荷動(dòng)載系數(shù)（物品起升或下降制動(dòng)的 動(dòng)載效應(yīng)），2=1+0.71v=1+0.71× =1.15 。由.前節(jié)已選定軸徑d=45mm，因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：n=12.68×106N/=12.68MPa軸材料用45號(hào)鋼，b=600MPa，s=300

30、MPa。 彎曲-1：-1=0.27（b+s）=0.27×（600+300）=243MPa扭矩：-1=140MPas=0.6s=0.6×300=180MPa軸受脈動(dòng)循環(huán)的許用扭矩應(yīng)力：0k=式中 k=kx·km考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的 應(yīng)力集中系數(shù)； Kx與零件幾何形狀有關(guān)，對(duì)于零件表面有 急劇過(guò)渡和開(kāi)有鍵槽及緊配合區(qū)段， kx=1.52.5； Km與零件表面加工粗糙度有關(guān)，對(duì)于粗糙 度為3.2，km=1.151.2；對(duì)于粗糙度為 12.5，km=1.251.35 。 此處取 k=2×1.25=2.5。 考慮材料對(duì)應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱的敏感系 數(shù)，對(duì)碳鋼

31、及低合金鋼=0.2； 安全系數(shù)，=1.25（由7表30查得）。 0k= =88.9MPa故 n<0k 通過(guò)（2）強(qiáng)度驗(yàn)算軸所受最大轉(zhuǎn)矩：Mmax=Me=1.12×218=244.16MPa最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：max=13.40MPa許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：=120MPa式中 安全系數(shù)，=1.5max< 故通過(guò)浮動(dòng)軸的構(gòu)造如圖2-3所示，中間軸徑d1=d+（510）=5055mm，取d1=55mm 。圖2-3 高速浮動(dòng)軸構(gòu)造圖第三章小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1橋式起重機(jī)小車運(yùn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小車的傳動(dòng)方式有兩種即減速器位于小車主動(dòng)輪中間或減速器位于小車主動(dòng)輪一側(cè)。減速器位于小車主動(dòng)輪中間的小車

32、傳動(dòng)方式使小車減速器輸出軸及兩側(cè)傳動(dòng)軸所承受的扭矩比較均勻。減速器位于小車主動(dòng)輪一側(cè)的傳動(dòng)方式，安裝和維修比較方便，但起車時(shí)小車車體有左右扭擺現(xiàn)象。3.2運(yùn)行機(jī)夠設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容和要求1、設(shè)計(jì)目的現(xiàn)代橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)是在學(xué)完起重機(jī)械課程之后的一個(gè)重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過(guò)橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬訂傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配、制造工藝以及零件設(shè)計(jì)計(jì)算、機(jī)械制圖和編寫(xiě)技術(shù)文件等方面得到綜合訓(xùn)練；并對(duì)已經(jīng)學(xué)過(guò)的基本知識(shí)、基本理論和基本技能進(jìn)行綜合運(yùn)用。從而培養(yǎng)學(xué)生具有結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初步能力；使學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想、理論聯(lián)系實(shí)際和實(shí)事求是的工作作風(fēng)2、設(shè)計(jì)內(nèi)容a) 起重小車總體設(shè)計(jì)（

33、1）、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算b) 起升機(jī)構(gòu)卷筒組的設(shè)計(jì)計(jì)算。c) 吊鉤組或動(dòng)滑輪組（包括懸掛裝置）的設(shè)計(jì)計(jì)算。d) 起重機(jī)總體方案設(shè)計(jì)（2）、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)，主要包括：a) 確定大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案b) 進(jìn)行大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主要計(jì)算c) 選擇主要零部件3、設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)合起重機(jī)的實(shí)際工作條件，注意了以下幾方面的要求：整臺(tái)起重機(jī)與廠方建筑物的配合，以及小車與橋架的配合要恰當(dāng)。小車與橋架的相互配合，主要在于：小車軌距（車輪中心線間的水平距離）和橋架上的小車軌距應(yīng)相同，其次，在于小車的緩沖器與橋架上的擋鐵位置要配合好，小車的撞尺和橋架上的行程限位裝置要配合好。小車的平面布置愈緊湊小車愈能

34、跑到靠近橋架的兩端，起重機(jī)工作范圍也就愈大。小車的高度小，相應(yīng)的可使起重機(jī)的高度減小，從而降低了廠房建筑物的高度。小車上機(jī)構(gòu)的布置及同一機(jī)構(gòu)中各零件間的配合要求適當(dāng)。起升機(jī)構(gòu)和小車平面的布置要合理，二者之間的距離不應(yīng)太小，否則維修不便，或造成小車架難以設(shè)計(jì)。但也不應(yīng)太大，否則小車就不緊湊。小車車輪的輪壓分布要求均勻。如能滿足這個(gè)要求，則可以獲得最小的車輪，輪軸及軸承箱的尺寸，并且使起重機(jī)橋架主梁上受到均勻的載荷。一般最大輪壓不應(yīng)該超過(guò)平均輪壓得20%。小車架上的機(jī)構(gòu)與小車架配合要適當(dāng)。為使小車上的起升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)與小車架配合得好，要求二者之間的配合尺寸相符；連接零件選擇適當(dāng)和安裝方便。在設(shè)計(jì)原則

35、上，要以機(jī)構(gòu)為主，盡量用小車架去配合機(jī)構(gòu)；同時(shí)機(jī)構(gòu)的布置也要盡量使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的要求設(shè)計(jì)，但在不影響機(jī)構(gòu)的工作的條件下，機(jī)構(gòu)的布置也應(yīng)配合小車架的設(shè)計(jì)，使其構(gòu)造簡(jiǎn)單，合理和便于制造。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，以提高設(shè)計(jì)與制造的工作效率，降低生產(chǎn)成本。小車各部分的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮制造，安裝和維護(hù)檢修的方便，盡量保證各部件拆下修理時(shí)而不需要移動(dòng)鄰近的部件。總之，要兼顧各個(gè)方面的相互關(guān)系，做到各部分之間的配合良好。3.3小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 已知數(shù)據(jù)：起重量Q=8t,起升高度H=10m，起升速度v=12m/min,小車運(yùn)行速度=40m/min，工作級(jí)別均為中級(jí)，機(jī)構(gòu)接電持續(xù)率JC=25%，小車質(zhì)

36、量估計(jì)=5t。1、確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案經(jīng)比較后，確定采用如圖3-1所示的傳動(dòng)方案圖3-1 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖1、 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度車輪最大輪壓：小車質(zhì)量估計(jì)取。假設(shè)壓輪均布：車輪最小輪壓：初選車輪：由2附表17可知，當(dāng)運(yùn)行速度60m/min時(shí)，1.6，工作級(jí)別為中級(jí)時(shí)，車輪直徑，軌道型號(hào)為，18kg/m（P24）的許用輪壓為11.8t4.375t，根據(jù)GB4628-84規(guī)定，直徑系列為=250、315、400、500、630mm，故初步選定車輪直徑為。而后校核強(qiáng)度強(qiáng)度校核：按車輪與軌道為線接觸及點(diǎn)接觸兩種情況驗(yàn)算車輪接觸強(qiáng)度。車輪踏面疲勞強(qiáng)度計(jì)算載荷：車輪材料，取ZG340-640，M

37、Pa，MPa線接觸局部擠壓強(qiáng)度：N式中許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mm）, 由1表5-2查得；車輪與軌道有效接觸強(qiáng)度，對(duì)于軌道（由2附表22），轉(zhuǎn)速系數(shù)，由1表5-3，車輪轉(zhuǎn)速pm時(shí)，；工作級(jí)別系數(shù)，由1表5-4，當(dāng)為級(jí)時(shí)。 故通過(guò)點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度：N式中許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)，由1表5-2查得； 曲率半徑，車輪與軌道曲率半徑中的大值，車輪,軌道曲率半徑（由1附表22查得），故?。?由比值（、中的小值）所確定的系數(shù)，,由1表5-5查得 故通過(guò)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選定直徑的單輪緣車輪，標(biāo)記為：車輪 DYL-315 GB 4528-842、 運(yùn)行阻力計(jì)算摩擦阻力矩：查3附表19，由mm車輪組的軸承型號(hào)為7

38、518，據(jù)此選mm車輪組軸承亦為7518。軸承內(nèi)徑和外徑的平均值mm。由1表7-1表7-3查得滾動(dòng)摩擦系數(shù)，軸承摩擦系數(shù)，附加阻力系數(shù)代入上式的滿載時(shí)運(yùn)行阻力矩： 42kg·m420Nm運(yùn)行摩擦阻力：N無(wú)載荷時(shí)： 17.5kg·m175NmN3、 選電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)靜功率：kW式中滿載時(shí)靜阻力；機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率； 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)。 初選電動(dòng)機(jī)功率：Kw式中電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由1表7-6查得，由2附表30選擇電動(dòng)機(jī)JZR,kW，r/min, kg·m；電動(dòng)機(jī)質(zhì)量kg4、 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件等效功率：kW式中工作級(jí)別系數(shù)，由1查得，當(dāng)時(shí)，；由1表6-5查得，查1圖6-6得，

39、故所選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件5、 選擇減速器車輪轉(zhuǎn)速：機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：查2附表40選用ZSC-400-I-2減速器：；kW（當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)速為1000r/min時(shí)），6、 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率實(shí)際運(yùn)行速度：誤差：合適，實(shí)際所需電動(dòng)機(jī)等效功率：故適合7、 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間起動(dòng)時(shí)間： 式中 ；m=1驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)；Nm滿載運(yùn)行時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)上的運(yùn)行靜阻力矩：Nm空載運(yùn)行時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)上的運(yùn)行靜阻力矩初步估計(jì)制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的飛輪矩=0.26kg機(jī)構(gòu)總飛輪矩1.15（0.1105 +0.26）=0.426 kg滿軸啟動(dòng)時(shí)間：s無(wú)載啟動(dòng)時(shí)間s由1表7-6查得當(dāng)時(shí)，推薦值為5.5s，故電動(dòng)機(jī)能滿足快速啟動(dòng)要求8、

40、 按起動(dòng)工況校核減速器功率起動(dòng)狀況減速器傳遞的功率：kW式中=2667+為計(jì)算載荷 運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級(jí)傳動(dòng)減速器的個(gè)數(shù)=1。所用減速器的N=2.8kWN,如改選大一號(hào)，則中心距由400增至600 N=23.8，相差太大，考慮到減速器由一定過(guò)載能力（如NkW）故不再變動(dòng)9、 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件因室內(nèi)使用，故不計(jì)風(fēng)阻及坡度阻力矩，只驗(yàn)算空載及滿載起動(dòng)時(shí)兩種工況。在空載起動(dòng)時(shí)，主動(dòng)車輪與軌道接觸處的圓周切向力：=320kg=3200N 式中 車輪與軌道黏著力：，故可能打滑。解決辦法是在空載起動(dòng)時(shí)增大電阻，延長(zhǎng)起動(dòng)時(shí)間滿載起動(dòng)時(shí)，主動(dòng)車輪與軌道接觸處的圓周切向力： = =360kg=3600N車輪與軌道

41、的黏著力：故滿載起動(dòng)時(shí)不會(huì)打滑，因此所選電動(dòng)機(jī)合適10、 選擇制動(dòng)器由1查得，對(duì)于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)間34s，取=3s。因此，所需制動(dòng)力矩：=38Nm由附表15查得選用其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩考慮到所取制動(dòng)時(shí)間與起動(dòng)很接近，故略去制動(dòng)不打滑條件驗(yàn)算11、 選擇高速聯(lián)軸器及制動(dòng)輪高速聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由1（6-26）式：式中-電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；聯(lián)軸器的安全系數(shù)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)n=1.35；機(jī)構(gòu)剛性懂載系數(shù)，=1.22.0取=1.8由2附表31電動(dòng)機(jī)JZR-12-6兩端伸出軸各為圓柱形d=35mm。=80mm，由2附表37查ZSC-400減速器高速軸端為圓柱形，所以2附表41選擇GCL鼓式齒式聯(lián)軸器，主動(dòng)端A型鍵槽=40

42、mm。=80mm；從動(dòng)端A型鍵槽，。標(biāo)記為GICL聯(lián)軸器ZBJ19013-89其公稱轉(zhuǎn)矩630Nm=91Nm,飛輪矩質(zhì)量 =5.9kg高速軸端制動(dòng)輪：根據(jù)制動(dòng)器已經(jīng)選定為YWZ，由2附表16選制動(dòng)輪直徑，圓柱形軸孔，標(biāo)記為：制動(dòng)輪200-Y JB/ZQ4389-86 ,其飛輪矩為=0.2kg·m 質(zhì)量=10kg以上飛輪矩估計(jì)制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的飛輪矩=0.209kg與原估計(jì)值0.26 kg·m基本相符，故以上計(jì)算不需要修改12、 選擇低速聯(lián)軸器低速軸聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，可由前面的計(jì)算轉(zhuǎn)矩求出由2附表37電動(dòng)機(jī)ZSC-400減速器低速軸端為圓柱形d=65mm。=85mm，取浮動(dòng)軸裝聯(lián)

43、軸器徑,由2附表42選用兩個(gè)GICLZ鼓形齒式聯(lián)軸器。其主動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽，。從動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽，標(biāo)記為：標(biāo)記為GICLZ聯(lián)軸器ZBJ19014-89由前節(jié)已選定車輪直徑，由2表19參考車輪組，取車輪軸安裝聯(lián)軸器出直徑同樣選用兩個(gè)選用兩個(gè)GICLZ鼓形齒式聯(lián)軸器。其主動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽，。從動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽，標(biāo)記為：標(biāo)記為GICLZ聯(lián)軸器ZBJ19014-8913、 驗(yàn)算低速浮動(dòng)軸強(qiáng)度（1）疲勞計(jì)算 由于運(yùn)行既有疲勞計(jì)算基本載荷：Nm由前節(jié)已選定浮動(dòng)軸端直徑，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：浮動(dòng)軸的載荷變化為對(duì)稱循環(huán)（因運(yùn)行機(jī)構(gòu)正反轉(zhuǎn)扭矩值相同），材料45鋼，由起升機(jī)構(gòu)高速浮動(dòng)軸計(jì)算

44、得許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：式中、與起升機(jī)構(gòu)浮動(dòng)軸計(jì)算相同， 通過(guò)2強(qiáng)度驗(yàn)算 由2運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作最大載荷式中 考慮到彈性振動(dòng)的力矩增大系數(shù)，對(duì)突然起動(dòng)的機(jī)構(gòu)，=1.51.7這里選擇=1.7剛性動(dòng)載系數(shù)，此處取。最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 故通過(guò)浮動(dòng)軸直徑：第四章 橋式起重機(jī)卷筒部件及設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 卷筒部件的構(gòu)造卷筒部件的形式很多，根據(jù)起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的不同而不同。這種卷筒部件的構(gòu)造主要由卷筒、聯(lián)接盤(pán)、卷筒軸、卷筒軸承座和鋼絲繩在卷筒上的聯(lián)接件以及其它一些連接定位的零件等組成。1、卷筒卷筒可用HT150到HT300的灰鑄鐵及ZG270-500、ZG230-450的鑄鋼鑄造的毛坯，也有用Q235（A3）鋼板焊接

45、的毛坯焊接而成。后者的自重比前者的輕3540% 。在我國(guó)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)系列橋式起重機(jī)小車中常采用鑄造卷筒。由于卷筒所占的空間位置和界限尺寸在小車計(jì)劃圖中已經(jīng)確定，卷筒的主要尺寸如直徑、長(zhǎng)度、壁厚和螺旋槽等在機(jī)構(gòu)計(jì)算中也已經(jīng)確定，在此階段主要解決內(nèi)部機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及與其它有關(guān)零件好相互配合問(wèn)題。2、聯(lián)接盤(pán)用于連接卷筒與減速器的輸出軸端。它既是一個(gè)帶半內(nèi)齒的半齒輪聯(lián)軸器，又是卷筒的一個(gè)輪轂。因此，可使減速器輸出軸扭矩借助聯(lián)接盤(pán)傳到卷筒上，而使卷筒旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，卷筒上鋼絲繩的作用力可以通過(guò)聯(lián)接盤(pán)的輪轂傳遞給卷筒軸，再由卷筒軸的左軸承通過(guò)外齒輪形輸出軸端作用到減速器機(jī)殼上。聯(lián)接盤(pán)與卷筒的聯(lián)接型式，常見(jiàn)的有兩種：

46、一種是連接鉸孔螺栓安裝在卷筒內(nèi)，另一種是連接鉸孔螺栓裝在卷筒之外的型式。前一種聯(lián)接型式用的最多，因?yàn)榫硗仓圃旌?jiǎn)便，后一種型式只有在不得已的情況下使用。3、卷筒輪轂卷筒輪轂的型式有整體式和裝配式兩種。前者輪轂與卷筒做成一體，這種輪轂鑄造的工藝性較差，輪轂與輪輻過(guò)渡處鑄造時(shí)易產(chǎn)生裂縫，輪轂處易有鑄造缺陷，費(fèi)工時(shí)多。后者輪轂與卷筒分別制成，然后裝配成一體。這種輪轂鑄造方便且易保證質(zhì)量，鑄造后也易于清砂。缺點(diǎn)是加工及裝配工時(shí)較多。4、卷筒軸、軸承及軸承座卷筒軸在減速器一端，穿過(guò)聯(lián)接盤(pán)插入減速器輸出軸的喇叭口內(nèi)。根據(jù)喇叭口的大小，可以分別配置自位的的滾動(dòng)軸承和特質(zhì)的球面滑動(dòng)軸承來(lái)支承卷筒軸。卷筒軸的另一

47、端，則用單獨(dú)的自位滾動(dòng)軸承及軸承座來(lái)支持它（參看7附表47）。卷筒軸的材料通常為調(diào)制的45號(hào)鋼。卷筒軸只承受輪轂傳遞的載荷（由于鋼絲繩拉力引起的）。因扭矩直接由減速器輸出軸端通過(guò)齒輪聯(lián)接盤(pán)傳到卷筒上，所以卷筒軸為兩支點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)心軸（不承受扭矩）。卷筒軸承座可采用標(biāo)準(zhǔn)軸承座，另配上一焊接支架，也可以采用專用的高型軸承座（7附圖40）。卷筒軸承座主要承受卷筒和卷筒軸的自重及鋼絲繩通過(guò)卷筒與軸專遞的作用力。為使軸承座定位，需要定位裝置。一般在卷筒部件安裝調(diào)整好后，用一小段角鋼焊在小車架上使軸承座定位。5、鋼絲繩在卷筒上的固定位置鋼絲繩在卷筒上的位置應(yīng)該保證工作可靠、便于檢查和容易拆換鋼絲繩，避免鋼絲繩

48、在固定處受到過(guò)分彎曲。現(xiàn)有的鋼絲繩固定裝置都是利用摩擦力來(lái)固定的?，F(xiàn)在常用的固定裝置及其固定方法有三種：利用壓緊螺釘及壓板的方法，利用蓋板的方法，利用楔形固定繩端的方法。4.2 卷筒部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算題目和已知數(shù)據(jù)：起重重量Q=8T，起升高度H=10m，起升速度v=12m/min，小車的運(yùn)行速度Vxc=40m/min，工作級(jí)別均為M5級(jí)，機(jī)構(gòu)接電持續(xù)率JC=25%，小車質(zhì)量估計(jì)Gxc=5T。卷筒部件計(jì)算由第二章第四節(jié)計(jì)算已知數(shù)據(jù)有：卷筒名義直徑D=400mm，螺旋節(jié)距t=16mm;卷筒長(zhǎng)度L=1500mm；壁厚為=15mm。1、卷筒心軸計(jì)算通過(guò)做草圖得到卷筒心軸的支點(diǎn)位置（7圖5-8），并參考有

49、關(guān)資料，決定心軸的各段直徑。軸的材料用45號(hào)鋼。支座反力（如7圖5-8，a）： RA=19790N RB=2×1729019790=14790N心軸右輪轂支承處最大彎矩： Mw=RB·20=14790×20=295800N 疲勞計(jì)算：對(duì)于疲勞計(jì)算采用等效彎矩，由表2-7查得等效系數(shù)=1.1，等效彎矩：Md=kd·Mw=1.1×295800=325380N·cm彎曲應(yīng)力：w=94.9MPa心軸的載荷變化為對(duì)稱循環(huán)。由上式式知許用彎曲應(yīng)力：軸材料用45號(hào)鋼，其b=600MPa； s=300MPa；-1w=0.43b=258MPa；-1w=

50、式中 n=1.6安全系數(shù) K應(yīng)力集中系數(shù)，K=Kx·Km=1.4×1.15=1.61； Kx=1.4與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系 數(shù)（=1.11，=0.1， Km=1.15與零件表面加工粗糙度有關(guān)的應(yīng)力集中系 數(shù)，按粗糙度為5查得。故： -1w=100MPa w<-1w 通過(guò)靜強(qiáng)度計(jì)算：卷筒軸屬于起升機(jī)構(gòu)低速軸零件，其動(dòng)力系數(shù)可由表2-5查得，c=1.2M =c=1.2×295800=354960N·cmmax=103.5MPa許用應(yīng)力：w=187.5MPamax< 通過(guò)故卷筒軸的疲勞和靜強(qiáng)度計(jì)算通過(guò)。2、 選擇軸承 由于卷筒軸心軸上的左軸

51、承的內(nèi)、外座圈以同樣轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，故無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可按照額定靜載荷來(lái)選擇。右軸承的外座圈固定，內(nèi)座圈與心軸一同旋轉(zhuǎn)，應(yīng)按照額定動(dòng)載荷來(lái)選擇。左端軸承軸承的額定靜負(fù)荷C0n0P0式中 C0額定靜負(fù)荷； P0當(dāng)量靜負(fù)荷； N0安全系數(shù)，由表19-7取n0=1.04.參考3附表8，選用中型雙排滾珠軸承，型號(hào)1311，由表19-9查得軸承的額定靜負(fù)荷C0=22900N,左軸承的當(dāng)量靜負(fù)荷：P0=fd RA=1.1×19790=21770N式中 fd=1.1動(dòng)負(fù)荷系數(shù)，由表19-6選取n0 P0=1.04×21770=22640NC, 安全。右端軸承：令右端軸承也采用1311.其額定動(dòng)負(fù)荷

52、C=40300N右軸承的徑向負(fù)荷 Fr=fdRB=1.1×14790=16270N軸向負(fù)載Fa=0設(shè)M5級(jí)工作類型的軸承工作時(shí)數(shù)Lh=4000h，由表19-16查得1311軸承的e=0.23，令=0<e，故x=1，y=2.7，當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷：P=xFr+yFa=1×16270+2.7×0=16270N由（19-2）式：Lh= =1.607故動(dòng)負(fù)荷C=P=1.607×16270=26150N<C 安全3、 繩端固定裝置計(jì)算根據(jù)鋼絲繩直徑為13.5mm，由表23-11選擇壓板固定裝置（圖4-1）并將壓板的繩槽改用=40º梯形槽。雙頭螺柱的直徑M16。 圖4-1繩端固定裝置已知卷筒長(zhǎng)度計(jì)算中采用的附加圈數(shù)Z0=2，繩索與卷筒繩槽間的摩擦系數(shù)f=0.15。則在繩端固定處的作用力：S=2630N