機(jī)械設(shè)計(jì)爬坡加料機(jī)的設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：爬坡加料機(jī)設(shè)計(jì)目錄摘要3一、 機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)書41.1設(shè)計(jì)題目簡介42設(shè)計(jì)任務(wù)4二、 傳動方案的擬定及選擇51傳動方案分析52傳動方案確定5三、 電動機(jī)的選擇61電動機(jī)類型62電動機(jī)功率選擇63電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇74電動機(jī)型號的選擇7四、 傳動裝置的相關(guān)計(jì)算71傳動比的分配72各個軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算73各個軸的輸出功率計(jì)算74各個軸的輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算8五、 V帶傳動的設(shè)計(jì)及計(jì)算85.1確定計(jì)算功率85.2確定V帶的帶型及帶速85.3確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長度95.4驗(yàn)算小帶輪上的包角95.5計(jì)算帶的根數(shù)95.6計(jì)算單根V帶初拉力的最小值105.7計(jì)算帶傳動的壓軸力105.8確定V帶截面尺寸10六、 V帶帶輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算106.1選擇帶輪材料106.2選擇帶輪結(jié)構(gòu)形式106.3確定帶輪的輪槽12七、 齒輪傳動127.1高速級齒輪計(jì)算127.2低速級齒輪計(jì)算15八、 軸的設(shè)計(jì)18九、 軸承的校核21十、聯(lián)軸器設(shè)計(jì)22十一、卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)221鋼絲繩的選擇2211.2卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算23十二、小車的設(shè)計(jì)2712.1軌道2712.2車輪2712.3車輪直徑28十三、制動器的選擇28十四、Pro/E三維建模及仿真2914.1電動機(jī)模型2914.2帶傳動模型2914.3減速器模型2914.4聯(lián)軸器模型3014.5卷揚(yáng)機(jī)模型3014.6小車模型3214.7制動器模型3314.8運(yùn)動仿真34十五、ANSYS有限元分析35十六、結(jié)論36十七、參考文獻(xiàn)36摘要生產(chǎn)流程中，爬坡加料機(jī)可把塊狀、顆粒狀物料從貯料倉中均勻、定時(shí)、連續(xù)地給到受料裝置中去，在砂石生產(chǎn)線中可為破碎機(jī)械連續(xù)均勻地喂料，并對物料進(jìn)行粗篩分，廣泛用于冶金、煤礦、選礦、建材、化工、磨料等行業(yè)的破碎、篩分聯(lián)合設(shè)備中。本文首先分析了爬坡加料機(jī)的工作原理，確定了傳遞方案并畫出了它的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，結(jié)合題目中所提供的數(shù)據(jù)確定了電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速,然后運(yùn)用齒輪傳動原理，設(shè)計(jì)并計(jì)算了減速傳遞裝置，其次綜合各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，最后利用AutoCAD繪制了減速傳動裝置裝配圖及各零件圖，通過Pro/E建立了爬坡加料機(jī)的三維模型并進(jìn)行了運(yùn)動仿真。關(guān)鍵字：AutoCAD、Pro/E、運(yùn)動仿真一、機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目爬坡加料機(jī)設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)題目簡介1—卷揚(yáng)機(jī)2—傳動裝置3—滑輪4—小車5—電動機(jī)6—導(dǎo)軌()如圖為爬坡加料機(jī)的工作示意圖。電動機(jī)通過傳動裝置實(shí)現(xiàn)減速后驅(qū)動卷揚(yáng)機(jī)工作，卷揚(yáng)機(jī)通過鋼纜拖動小車沿導(dǎo)軌做往復(fù)運(yùn)動。原動機(jī)為三相交流電動機(jī)，單班制間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，輕微振動，較大灰塵，小批量生產(chǎn)。設(shè)計(jì)參數(shù)與要求:題號裝料所受重力G(N)導(dǎo)軌長度L(mm)運(yùn)行速度(m/s)輪距(mm)340006600.45002設(shè)計(jì)任務(wù)1、 確定傳動方案，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。2、 確定電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速。3、 設(shè)計(jì)減速傳動裝置。4、 設(shè)計(jì)卷揚(yáng)機(jī)結(jié)構(gòu)。5、 繪制減速傳動裝置裝配圖。6、 繪制主要零件圖。7、 利用Pro/E軟件建立三維模型并仿真。8、 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。二、傳動方案的擬定及選擇1傳動方案分析根據(jù)任務(wù)書的要求，傳動裝置應(yīng)滿足工作可靠、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低廉、使用和維護(hù)方便的要求。2傳動方案確定為了確定傳動方案，由已知條件計(jì)算出卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的電機(jī)，則可估算出傳動裝置的總傳動比：根據(jù)算出的傳動比，我們想到了三種傳動方案：方案一：帶-單級圓柱齒輪減速器圖一方案一：傳動裝置簡單，采用帶傳動，安裝維修方便，且有緩沖過載作用，噪聲較低，但不適合高速重載。方案二：單級蝸桿減速器圖二方案二：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，噪聲較低，但傳動效率低，而且蝸輪市場價(jià)格高，生產(chǎn)成品高。方案三：二級圓柱齒輪減速器圖三方案三：齒輪相對于軸承對稱布置，載荷分布均勻，齒輪傳動具有交大的承載能力、效率高、尺寸緊湊，帶傳動傳動平穩(wěn)、又能吸振，綜合考慮了上前兩方案的優(yōu)缺點(diǎn)，使本方案達(dá)到了最佳的效果。因此我們決定采用方案三作為爬式加料機(jī)傳動裝置的設(shè)計(jì)方案。三、電動機(jī)的選擇1電動機(jī)類型與單相異步電動機(jī)相比，三相異步電動機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料，卷揚(yáng)機(jī)工作需要頻繁變向，因此選用Y系列三相異步電動機(jī)。2電動機(jī)功率選擇卷揚(yáng)機(jī)工作的有效功率為：傳動裝置總效率:——聯(lián)軸器的傳動效率；——二級圓柱齒輪傳動的傳動效率；——滾動軸承的傳動效率；——V帶傳動的傳動效率；——卷揚(yáng)機(jī)的傳動效率。查閱資料書得，，則傳動裝置總效率為:則電動機(jī)所需功率為：因此，選用額定功率為3Kw的電動機(jī)。3電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇由前面知，選擇同步轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min的電動機(jī)。4電動機(jī)型號的選擇查閱資料書可知，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min的電動機(jī)為Y100L2-4和Y132S-6,它們的具體參數(shù)查閱資料可得下表:電動機(jī)型號額定功率(Kw)同步轉(zhuǎn)速(r/min)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)總傳動比軸外伸軸徑軸外伸長度Y100L2-431500143095.562860Y132S-63100096062.833860綜合上表，選擇電動機(jī)型號為Y100L2-4?？倐鲃颖葹椤Ｋ?、傳動裝置的相關(guān)計(jì)算1傳動比的分配根據(jù)前面選擇的電動機(jī)的型號以及傳動方案，查閱資料，取帶傳動的傳動比，則二級減速器的總傳動比為：將二級圓柱齒輪減速器分為高速級和低速級，則其高速級的傳動比為：低速級的傳動比為：2各個軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算小帶輪轉(zhuǎn)速：大帶輪轉(zhuǎn)速:3各個軸的輸出功率計(jì)算A軸的輸出頻率：B軸的輸出頻率：C軸的輸出頻率：D軸的輸出頻率：4各個軸的輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算五、V帶傳動的設(shè)計(jì)及計(jì)算帶傳動是一種撓性傳動，因具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸振等特點(diǎn)，可以通過打滑，提高設(shè)備的防過載能力，在機(jī)械傳動中得到了廣泛應(yīng)用。V帶傳動是靠V帶的兩側(cè)面與輪槽側(cè)面壓緊產(chǎn)生摩擦力進(jìn)行動力傳遞的。與平帶傳動比較，V帶傳動的摩擦力大，因此可以傳遞較大功率。V帶較平帶結(jié)構(gòu)緊湊，而且V帶是無接頭的傳動帶，所以傳動較平穩(wěn)，是帶傳動中應(yīng)用最廣的一種傳動。1確定計(jì)算功率查閱資料書得：計(jì)算功率為：式中：一一工作情況系數(shù)； 計(jì)算功率；——所需傳遞的功率，等于電動機(jī)額定功率。2確定V帶的帶型及帶速由及小帶輪轉(zhuǎn)速，選擇V帶帶型為B帶。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得：由于，初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑：式中，——滑動率，一般為1%~2%，可忽略不計(jì);——大帶輪的基準(zhǔn)直徑。則，V帶帶速：由于，驗(yàn)算的帶速合適。3確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長度初選中心距：計(jì)算所需的基準(zhǔn)長度：選擇帶的基準(zhǔn)長度:計(jì)算實(shí)際中心距：4驗(yàn)算小帶輪上的包角小帶輪的包角小于大帶輪的包角，小帶輪上的摩擦力也相應(yīng)的小于大帶輪上的摩擦力，因此打滑只會發(fā)生在小帶輪上，為了提高帶傳動的工作能力，有：包角大小合適。5.5計(jì)算帶的根數(shù)為了使各根V帶受力均勻，V帶數(shù)量應(yīng)少于10根。根據(jù)小帶輪的基準(zhǔn)直徑和轉(zhuǎn)速，查閱資料得:，根據(jù)，和B型帶，查得:，，，則:單根V帶的額定功率為則V帶的根數(shù)為：所以取Z=3。5.6計(jì)算單根V帶初拉力的最小值查得B型V帶單位長度質(zhì)量為:。則單根V帶所需的最小初拉力為：所以應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力：。5.7計(jì)算帶傳動的壓軸力壓軸力的最小值為：5.8確定V帶截面尺寸根據(jù)確定的B型V帶，則其尺寸參數(shù)為：節(jié)寬，頂寬，高度，橫截面積，棱角。六、V帶帶輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算1選擇帶輪材料常用的帶輪材料為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時(shí)可選擇鑄鋼或鋼板沖壓焊接而成，小功率可采用鑄鋁或塑料。本題選擇HT200為帶輪材料。2選擇帶輪結(jié)構(gòu)形式對于小帶輪，由于，選擇V帶輪為腹板式，如下圖。

3確定帶輪的輪槽查閱資料得:七、齒輪傳動7.1高速級齒輪計(jì)算7.1.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)已選直齒圓柱齒輪傳動，爬式加料機(jī)數(shù)度不高，故選用8級精度選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒心硬度為280HBS，齒面硬度為50HRC，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒心硬度為240HBS，齒面硬度為45HRC。選小齒輪齒數(shù)乙1=20，大齒輪齒數(shù)乙=20x5.96=119.2，取整乙=120。7.1.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)

試選載荷系數(shù)為K=1.4t小齒輪的轉(zhuǎn)矩：T=T=49.79N?m1A選取齒寬系數(shù)'廣1查得材料的彈性影響系數(shù)3廣189.8MPa；查得：小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限bHii1=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限b =550Mpa。Hlim1應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N=60njL=60x408.57x1x5x8x300=2.942x108N=60njL=60x68.55x1x5x8x300=4.936x107取接觸疲勞壽命系數(shù)：Kn=0.97 Kn=1.02sH數(shù)K一系=仝一_1安H取失效率為1.02x550 =510MPa1.1試計(jì)算小齒輪分度圓直徑d，帶入&I中較小的值：1t Hd產(chǎn)2,案11d=2.32x1.5=2.32x1.5x49.79x1035.96+1 x x5.96[189.8)mm=53.30mm計(jì)算圓周速度:職=兀dJ2a=^x53.30x408.57=114"計(jì)算圓周速度:V=60x1t000 60x1000 .mS計(jì)算齒寬：b='?d=1x53.30mm=53.30mmd 1t計(jì)算齒寬齒高之比：m=尹=5330=2.665tz201h=2.25m=2.25x2.665=5.9963mmtb53.30—= =o.o9h5.9963根據(jù)v=1.14m/s,8級精度，查得動載系數(shù)：K^=1.15直齒輪，KH=KF=1,使用系數(shù)KA=1根據(jù)8級精度，小齒輪相對支承對稱布置時(shí)，K=1.346b由^=8.89,k=1.346，查得K =1.29。故載荷系數(shù)：K=KKKK=1x1.15x1x1.346=1.5479AVHaHp按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑：飛=53.30x3.'-.5479=55.11mmIt3「K 31.4卜t=2.76mm=2.76mm計(jì)算模數(shù)：m=方4=mmZ2017.1.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)查得小齒輪的彎曲疲勞極限:=500MPaFE查得小齒輪的彎曲疲勞極限:=500MPaFE1查得大齒輪的彎曲疲勞極限:=380MPaK=0.93KK=0.93Kb——FN2 FE2STMPa=32-43MPa取疲勞壽命系數(shù)：Kf1=0.9計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得:"MPa=24429MPa計(jì)算載荷系數(shù)：K=KKKKAVFaFp1x1.15x1x1.29=1.4835查得齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)：Y=2.8IFY=2.174rai sa—Y=1.804Sa1=0.01350321.43FaZsa2杼FZ取數(shù)值較大的，即0.02718。2.174x1.804244.29=0.02718設(shè)計(jì)計(jì)算:,2kTYY2x1.4835x49.79x103m> 1―0J.=j 20 x0.02718mm=2.16對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5nmo算出小齒輪齒數(shù)：Z=勺=53.30=21.3，取整得z=22o1m2.5 1=22x5.96=131.12 取整得:Z=132o27.1.4幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑：d=Zm=22x2mmd244mm=132x2mm264mm計(jì)算中心距:=154mm44+264=154mm mm2計(jì)算齒輪寬度:b=4d=1x54mm=54mm17.2低速級齒輪計(jì)算取B=54mm，B=59mm已選直齒圓柱齒輪傳動，爬式加料機(jī)的速度要求不高，故選用8級精度選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。選小齒輪齒數(shù)為z=20，大齒輪齒數(shù)Z=20x4.58=91.6取整Z=92。7.2.1按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)試選載荷系數(shù)K=1.4t小齒輪的轉(zhuǎn)矩T=T=285.59N?m3B選取齒寬系數(shù)'廣1查得材料的彈性影響系數(shù)3廣189.8心尸。；查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限0Hi.3=600MP.，大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限

。 =550MPa。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N3=N2=4.09x107N=60njL=60X14.97X1x5x8x300=1.078x107取接觸疲勞壽命系數(shù)：K =1.02 K=1.15計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:LH]3(取失效率為計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:LH]3=KHNL1頊3=1.02X600MPa=556.36MPaS 1.11.15x550 MPa=575.0MPa1.1試計(jì)算小齒輪分度圓直徑:3tcgl5x285594.58+13tcgl5x285594.58+1=2.32 4.581556.36；mm=91.20mm計(jì)算圓周速度:兀dnV=計(jì)算圓周速度:兀dnV=60x：t100)0兀x91.20x6855/八g/ m/s=0.33n/s60x1000計(jì)算齒寬：計(jì)算齒寬齒高之比:b=。?d=1x92.20mm==91.20mmdMm=*=^1^=4.56tz203h=2.25m=2.25x4.56mm=10.26mm91.2010.2691.2010.26=8.89根據(jù)V=0.33根據(jù)V=0.33n/s，8級精度，查得動荷載系數(shù)K=1.0，直齒輪，K=K=1/Ha Fa使用系數(shù)KA=1。根據(jù)8級精度，小齒輪相對支承對稱布置時(shí)，K邱=1.358。-=8.89 斗"皿由hK邱=1.358，查得K =1.28，故載荷系數(shù)：K=KKKK=1X1.0X1X1.358=1.358AvHaHp按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑：mm=88.23mm=88.23mm「1.53'廠=91.20X3'-T^3t3i，K v1.5t計(jì)算模數(shù):敏啞=441mm7.2.2按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)查得小齒輪的彎曲疲勞極限:=500MPaFE3查得小齒輪的彎曲疲勞極限:=500MPaFE3查得大齒輪的彎曲疲勞極限:=380MPaFE4K=0.98*°MPa=350MPaKb——FN4 FE4S*°K=0.98*°MPa=350MPaKb——FN4 FE4S*°MPa=266MPa計(jì)算載荷系數(shù)：K=KKKKAvFa查得齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)：=1XFp1.0X1X1.28=1.28OFY「Y]Fa4 S^4F4Y=FaFa3.asbF32.192.8—350Y=1.782Fa土5=0.01242.19X1782=0.01467取數(shù)值較大值0.01467266取疲勞壽命系數(shù)：Kf=。.93計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù):S=1.4，得:——FN3 FE3S22KTY「Y_,m>| 3—& 卜'2x1.38x285.59x103' x0.01467mm=3.07' 1X202

d9120取標(biāo)準(zhǔn)值m=3皿，算出小齒輪齒數(shù)z3七=丁=30.4，取整整3=30,z4=30x4.58=137.47.2.3幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑：d=Zm=30x3mm=90mm3 3d=Zm=137x3mm=411mm4 4計(jì)算中心距:a=d3"4=90+411mm=250.5mm2計(jì)算齒輪寬度:b=4b=4d=1x90mm=90mm3取B=90mm4=95mm。3八、軸的設(shè)計(jì)（輸出軸（C軸）的設(shè)計(jì)）1、2、1、2、3、輸出軸上的功率P=1.97kW，轉(zhuǎn)速n=14.97r/min，轉(zhuǎn)矩T=1256.75N?m。求作用在齒輪上的力日丑 2x1256.75同F(xiàn)tF=亦mn=6115.57n4擬定軸上零件的裝配方案通過對傳動裝置的分析初步擬定輸出軸的裝配方案如下圖：4、初步確定軸的最小直徑取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表取A0=110，則：Ia昨 卞d=Ac=110x3,——mm=55.95mmmin 03'n 314.97c軸上會有兩平鍵用來定位，會削減軸的承載能力，應(yīng)適當(dāng)放大軸徑，輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時(shí)選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T=KT，考慮到轉(zhuǎn)矩變化比較小，故取K=1.3，則：T=KT=1.3x1256.75N?m=1633.775N?m按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，選用WH8型滑塊聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩2°°0N?m。半聯(lián)軸器的孔徑可以取55mm。故最小直徑取55mm,半聯(lián)軸器長度L=112nm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L=110mm。15、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)裝配方案圖可畫出軸的簡圖如下圖：

=58mm=60=58mm=60mm半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度軸肩，故取BC段的直徑dL1=110mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故取AB段得長度應(yīng)比乙略短一些，現(xiàn)取L =107mm。1 AB因軸承只承受徑向力作用，故選用深溝球軸承，根掀 =60mm，選用深溝球軸承CD6212，其尺寸為：dxDxT=60nmx110nmx22nm，故：d^=d^=60mm，而L田=39mm。右端滾動軸承采用軸肩定位，故取Lgh=38mm查得6212的軸肩定位高度為5mm,因此?。篸gh=70mm。取安裝齒輪處的軸徑def=65mm。齒輪左端與軸承之間采用套筒定位，該段直徑dde=63mm，長度Lde=49mm。已知齒輪寬度為100mm，故取Le^=99mm。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度h>0.07H，故取h=9mm，因此軸肩處的直徑dfg=83mm，軸肩寬度Lfg=10mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，故取L=39mm。至此，已初步確定了軸的各段長度和直徑。齒輪與軸的周向定位均采用雙圓頭平鍵。按d即=65m查得平鍵尺寸:寸為16mmx10mmx92mmx16mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為坐2TS k6旅V&」，其中：kldp對所選的平鍵進(jìn)行校核：bp—2Tkldtbp1寸為16mmx10mmx92mmx16mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為坐2TS k6旅V&」，其中：kldp對所選的平鍵進(jìn)行校核：bp—2Tkldtbp12x1256.75x10005.5x99x65k=0.5h，l=L。=71.018MPabp22Tkldf2x1256.75x10008x107x55=53.388MPa根據(jù)軸的材料為45鋼，查得1100-120MPa，故所選平鍵合適。p查得F、G、H處軸肩圓角半徑為2.5，其余均為2.0。首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖。算出簡支梁軸的支撐跨度，再做出彎矩圖、扭矩圖。如下圖所示：從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面W是軸的危險(xiǎn)截面。計(jì)算得出軸上載荷參數(shù)，如下表。載荷水平面H垂直面V支座反力F =3964NF=4143NNH2F =1443NF =1508NNV1彎矩M=366.67N?mM=133.49N?m總彎矩M=JMH2+MV2=390.21N?m扭矩T=1256.75N?m按彎扭組合應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度，通常只校核承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。取a=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力：Jm12+Gt) (3902102+G.6X1256750)caW 0.1x653根據(jù)已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得LL60MPa-1全。九、軸承的校核1、軸承的受力徑向力：七=扁12+Fnvi2=^39642+14432=4218n

F=」Fnh2+Fnv2=J41432+15082=4409N軸向力等于零。徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別為X=1,Y=0。取徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別為X=1,Y=0。取/=1.5。則：查得在軸向力為零時(shí)查得/=1.2~1.8，P=f(XF+YF)=1.5xGx4218+0)N=6327N1p1r1 1 ^1P=f(XF+YF)=1.5xGx4409+0)N=6613.5N3、 驗(yàn)算軸承壽命p計(jì)算預(yù)期壽命:Lh計(jì)算預(yù)期壽命:Lh=5x8x300h=12000h選用大的當(dāng)量載荷驗(yàn)算，查得C=112kN，則:)r106L=h\以60x14.97(112000\16613.5)軸承滿足使用要求。十、聯(lián)軸器設(shè)計(jì)聯(lián)軸器用來可用來傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩，能夠有效消除由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響，使軸與軸之間的傳動更加平穩(wěn)?；瑝K聯(lián)軸器屬于無彈性元件的撓性聯(lián)軸器，由于中間滑塊的質(zhì)量減小且具有彈性，因而有較高的極限轉(zhuǎn)速，該聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊，符合本題要求。根據(jù)已經(jīng)計(jì)算出的減速器輸出功率選擇WH8型滑塊聯(lián)軸器。Qirvin■氣日村mip1■兇i：FChb..，LfMfiWOOD12罰3013$DdOQ7眄WH2515uwi4(i3iLia27wU56Ifi5owxa1.5WHJid70?ilTlJS,1-92Q.J2ID?40SIBS2useSTH)23.2B■Mi?SOIBSOlDll234的M.3135tl4460100fDaID□防kaVKWOQ就ii26CItQgW3315D.U浦9KaawiW.4L45.?50.^5112制1WIM3B25D.43福19K50.SSw.eitiTO1121*12*IM1W：51.4S5S選擇公稱轉(zhuǎn)矩。卜一、卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)電動卷揚(yáng)機(jī)由于操作方法不同，其結(jié)構(gòu)相差很大。我們將其分為電控卷揚(yáng)機(jī)和溜放型卷揚(yáng)機(jī)兩類。電控卷揚(yáng)機(jī)通過通電或斷電以實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的工作或制動。物料的提升或下降由電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，操作簡單方便。本題采用電控卷揚(yáng)機(jī)。11.1鋼絲繩的選擇11.1.1鋼絲繩的種類和構(gòu)造鋼絲繩的種類.根據(jù)鋼絲繩中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同又可分為：點(diǎn)接觸鋼絲繩各層鋼絲直徑均相同，而內(nèi)外各層鋼絲的節(jié)距不同，因而相互交叉形成點(diǎn)接觸。其特點(diǎn)是接觸應(yīng)力高、表面粗糙、鋼絲易折斷、使用壽命低。但制造工藝簡單，價(jià)格便宜。這種鋼絲繩在受拉、尤其是受彎時(shí)由于鋼絲間的點(diǎn)接觸、造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生嚴(yán)重壓痕導(dǎo)致鋼絲疲勞斷裂。線接觸鋼絲繩由不同直徑的鋼絲統(tǒng)制而成，每一層鋼絲的節(jié)距相等，由于外層鋼絲位于內(nèi)層鋼絲之間的溝槽內(nèi)，因此內(nèi)外層鋼絲間形成線接觸。這種鋼絲繩的內(nèi)層鋼絲雖承受比外層鋼絲稍大的應(yīng)力，但它避免了應(yīng)力集中，減少了鋼絲間的摩擦阻力，使鋼絲繩在彎曲上有較大的自由度，從而顯著提高了抗疲勞強(qiáng)度；線接觸鋼絲繩比點(diǎn)接觸鋼絲繩的有效鋼絲總面積大，因而承載能力高。卷?xiàng)顧C(jī)優(yōu)先選用線接觸鋼絲繩。11.1.2鋼絲繩直徑的選擇鋼絲繩選擇多采用安全系數(shù)法：式中，一一整條鋼絲繩的破斷拉力，單位N；——卷揚(yáng)機(jī)工作級別規(guī)定的最小安全系數(shù)；——鋼絲繩的額定拉力，單位N。鋼絲繩直徑：式中，——鋼絲繩最大靜拉力，N；——鋼絲繩選擇系數(shù)。由于負(fù)載G=4000N，采用單滑輪組，則鋼絲繩承受載荷：該卷揚(yáng)機(jī)工作級別為M7,查閱資料得：鋼絲繩系數(shù)選擇c=0.123,則：選擇d=8mm。鋼絲繩最小拉斷力：式中，n 安全系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選n=7。查閱資料，本題目中鋼絲繩選用鋼芯鋼絲繩，鋼絲繩型號選擇：6X19(a)類6-19S-8。11.2卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算11.2.1卷筒的分類按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。一般起重機(jī)大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機(jī)構(gòu)緊湊的情況下，為了縮小卷筒的外形尺寸，才采用多層繞的方式。本設(shè)計(jì)采用單層繞。11.2.2卷筒繩槽的確定為了防止使用過程中鋼絲繩脫槽，本題選用深槽，鋼絲繩直徑選用8mm，則：式中，R——槽底半徑；一一槽深；——槽的節(jié)距；——鋼絲繩直徑。已知，則：R=4.32~4.8，取R=4.5mm；c=4.8~5.6mm，取c=5mm；t=14~16mm，取t=14mm。11.2.3卷筒的設(shè)計(jì)本題采用花鍵連接卷筒。為了延長鋼絲繩的壽命，采用鑄鐵卷筒。卷筒的設(shè)計(jì)主要尺寸有節(jié)徑、卷筒長度、卷筒壁厚。式中，一一與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)；根據(jù)工作環(huán)境級別為M7，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得:，又，則：選擇。本題采用單滑輪傳動，則：式中，一一卷筒總長度；——繩槽部分長度，；——固定鋼絲繩所需要的長度，一般??；——兩端的邊緣長度，取；——卷筒無繩槽部分長度，取100mm；——最大起升高度，取5000mm；——滑輪組倍率，取2；槽的節(jié)距；——附加安全圈數(shù)，通常取n=1.5~3圈，這里取2。所以，選取。對于鑄鐵筒壁根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于12mm，取。11.2.4卷筒強(qiáng)度計(jì)算卷筒材料一般采用不低于HT200的鑄鐵，本題的卷筒無特殊需要，額定起重重量不是很大，所以選擇材料為HT200O本題中L=400mm，D0=230mm，符合L3D0的要求，所以只計(jì)算壓應(yīng)力：式中，一一鋼絲繩單層卷繞時(shí)卷筒所受壓應(yīng)力；——鋼絲繩最大拉力；——卷筒壁厚；——應(yīng)力減小系數(shù)，取A=0.8o——許用壓力，對于鑄鐵，一一鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限，查資料得，則。則：符合強(qiáng)度要求。11.2.5卷筒軸的計(jì)算已知繩的額定拉力F=3460N,卷筒直徑D0=230mm，鋼絲繩的直徑d=8mm，查機(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊，軸的材質(zhì)選擇45鋼，調(diào)制處理，軸承選用型號為61911深溝球軸承。卷筒軸是不動的心軸，根據(jù)受力分析可知，當(dāng)鋼絲繩位于右極限位置時(shí)，心軸受力較大，因此應(yīng)按有極限位置進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算時(shí)，卷筒支承作用到心軸的力，可簡化為作用式中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa； 軸所受的扭矩，N.mm；——軸的抗扭截面系數(shù)，； 軸的轉(zhuǎn)速，r/min；P——軸傳遞的功率，Kw；d 計(jì)算截面處的直徑，mm；——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，查閱資料得45號鋼：;由于，，，則：符合要求2、按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算取卷筒自重F=500N，由得:所以。所以做出彎矩圖，扭矩圖，如下圖。式中， 軸的計(jì)算應(yīng)力，Mpa； 軸所受的彎矩，N.mm； 軸所受的扭矩，N.mm；——軸的抗彎截面系數(shù)，；——折合系數(shù)，取0.3；——軸的許用彎曲應(yīng)力。已知，查資料得:，，所以：符合條件。3、按疲勞強(qiáng)度計(jì)算卷筒軸的疲勞強(qiáng)度，即式中，一一鋼絲繩的當(dāng)量拉力；——當(dāng)量拉力系數(shù)。為使計(jì)算簡便，可假設(shè)Kd=1。由前述可知，心軸的應(yīng)力性質(zhì)可認(rèn)為是按脈動循環(huán)規(guī)律變化，則b=。二%，彎曲應(yīng)力為：mn2平均應(yīng)力b和應(yīng)力幅b為m ab=b=b=35.9Mpamn2查資料得：Kb=1.88，P=0.92，￡b=0.78，中。=0.34，則安全系數(shù)為:S=^ 1 =2.1bKFT七+肇mb式中，Kb——有效應(yīng)力集中系數(shù)；p——表面狀態(tài)系數(shù)；Fb——絕對尺寸系數(shù)；9b——等效系數(shù)。一般疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)氏］=1.5?1.8，所以該軸的疲勞強(qiáng)度足夠。4、按靜強(qiáng)度計(jì)算卷筒軸的靜強(qiáng)度計(jì)算，需要用靜強(qiáng)度計(jì)算拉力，可按下式求得：F式中fmax——靜強(qiáng)度計(jì)算最大拉力；中一一動載荷系數(shù)，查手冊：取中=1.35。查資料得：材料的抗彎屈服極限則靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)：綜上，該軸符合本設(shè)計(jì)要求。十二、小車的設(shè)計(jì)12.1軌道橋式起重機(jī)所用的軌道有鐵路鋼軌（P型）、起重機(jī)專用鋼軌（QU型）以及方鋼或扁鋼，本設(shè)計(jì)采用起重機(jī)專用鋼軌（QU型）。12.2車輪車輪材料一般選用ZG55II鑄鋼，對于輪壓較大的車輪可采用合金鋼。本題目中，材料選用45號鋼。為了提高車輪的使用壽命，車輪的踏面應(yīng)進(jìn)行熱處理，表面硬度為HB300?350。淬火深度不小于15mm，并均勻的過渡到未淬火層。12.3車輪直徑車輪的最大輪壓：小車自重取，負(fù)載，假設(shè)輪壓均布，則：，載荷率

查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)，當(dāng)運(yùn)行速度小于60m/min,時(shí)工作類型為中級，車輪直徑選為D=350mm。十三、制動器的選擇按照制動器構(gòu)造特征，可分為帶式制動器、塊式制動器、蹄式制動器和盤式制動器四種。與其他制動器相比，盤式制動器具有散熱快、重量輕、制動迅速、調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)。特別是高負(fù)載時(shí)耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定，受外界環(huán)境因素的影響