機(jī)械產(chǎn)品綜合課程設(shè)計

機(jī)械產(chǎn)品綜合課程設(shè)計南京xxx大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2013年9月電動葫蘆設(shè)計一、概述電動葫蘆是一種起重機(jī)械設(shè)備，它可安裝在鋼軌上，亦可配在某些起重機(jī)械上使用(如電動單梁橋式起重機(jī)、龍門起重機(jī)、搖臂起重機(jī)等)。由于它具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，因此是廠礦、碼頭、倉庫等常用的起重設(shè)備之一。電動葫蘆以起重量為0.5～5t、起重高度為30m以下者居多。如圖4-1所示的電動葫蘆主要由電動機(jī)(帶制動器)、減速器、鋼絲繩及卷筒、導(dǎo)繩器、吊鉤及滑輪、行車機(jī)構(gòu)和操縱按鈕等組成。圖4-1電動葫蘆1-減速器；2-行車機(jī)構(gòu)；3-電動機(jī)；4-導(dǎo)繩器；5-鋼絲繩及卷筒；6-操縱按鈕；7-吊鉤及滑輪電動葫蘆起升機(jī)構(gòu)如圖4-2所示。它由電動機(jī)通過聯(lián)軸器直接帶動齒輪減速器的輸入軸，通過齒輪減速器末級大齒輪帶動輸出軸(空心軸)，驅(qū)動卷筒轉(zhuǎn)動，從而使吊鉤起升或下降，其傳動系統(tǒng)如圖4-3所示。圖4-2電動葫蘆起升機(jī)構(gòu)示意圖1-減速器，2-輸出軸，3-輸入軸，4-聯(lián)軸器，5-電動機(jī)，6-制動器；7-彈簧，8-鋼絲繩：9-卷筒圖4-3電動葫蘆起升機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)如圖4-2所示，齒輪減速器具有三級斜齒圓柱齒輪傳動。為便于裝拆，通常制成部件，并通過螺栓固緊在卷筒的外殼上。為使結(jié)構(gòu)緊湊和降低重量，每級小齒輪的齒數(shù)選得較少，所有齒輪均用強(qiáng)度較高、并經(jīng)熱處理的合金鋼制成。圖4-4為齒輪減速器的裝配圖。減速器的輸入軸I和中間軸Ⅱ、Ⅲ均為齒輪軸，輸出軸Ⅳ是空心軸，末級大齒輪和卷筒通過花鍵和軸相聯(lián)。為了盡可能減小該軸左端軸承的徑向尺寸，一般采用滾針軸承作支承。電動機(jī)采用特制的錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)。如圖4-2所示，它的一端裝有常閉型錐形摩擦盤制動器。當(dāng)電動機(jī)通電時，由于轉(zhuǎn)子的磁力作用，使電動機(jī)轉(zhuǎn)子向右作軸向移動，制動彈簧7被壓縮，制動輪離開制動器的錐面，失去制動作用，電動機(jī)即開始轉(zhuǎn)動，同時卷筒作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動。當(dāng)電動機(jī)斷電時，軸向磁力消失，制動輪在彈簧力作用下向左作軸向移動，使制動器錐面接合，產(chǎn)生制動力矩，使整機(jī)停止運(yùn)動。二、設(shè)計計算設(shè)計電動葫蘆齒輪減速器，一般條件為：起重量Q(t)、起升速度v(m／min)、起升高度H(m)、電動葫蘆工作類型及工作環(huán)境等。對起重機(jī)械，按其載荷特性和工作忙閑程度，一般分為輕級、中級、重級和特重級。對電動葫蘆一般取為中級，其相應(yīng)負(fù)荷持續(xù)率JC％值為25％。局部電動葫蘆及其減速器主要參數(shù)見表4-1和表4-2。表4-1電動葫蘆主要參數(shù)型號規(guī)格HCD-0.5HCD-1HCD-2HCD-3HCD-5HCD-10起重量(t)0.5123510起升高度(m)6，9，126，9，12，18，24，309,12,18,24,30起、升速度(m／min)888887運(yùn)行速度(m／min)202020202020鋼絲繩直徑(mm)4.87.4111315.515.5規(guī)格6×37(GB1102-74)電源三相交流380V50Hz工作類型中級JC25％起重電機(jī)功率(kW)0.81.53.04.57.513轉(zhuǎn)速(r／min)138013801380138013801400運(yùn)行電機(jī)功率(kW)0.20.20.40.40.80.8×2轉(zhuǎn)速(r／min)138013801380138013801380圖4-4電動葫蘆減速器1-齒輪(B)；2-中間軸(Ⅱ)，3一端蓋板；4一滾針軸承；5-通氣孔；6-箱座；7-箱蓋；8-齒輪(F)；19-球軸承，10-擋圈；11-輸出軸(Ⅳ)：12-輸入軸(Ⅰ)；13-卷筒；14-定位銷；15-螺栓；16-放油塞；17-套筒；18-中間軸(Ⅲ)；19-齒輪(D)表4-2電動葫蘆減速器齒輪主要參數(shù)注：表中所有齒輪壓力角αn=20°，螺旋角β=8°06'34''。電動葫蘆齒輪減速器的設(shè)計內(nèi)容包括：擬訂傳動方案，選擇電動機(jī)及進(jìn)行運(yùn)動和動力計算，減速器主要零件，包括齒輪、軸、軸承和花鍵聯(lián)接等的工作能力計算。也可根據(jù)現(xiàn)有資料(表4-l、表4-2)采用類比法選用適宜的參數(shù)進(jìn)行校核計算?，F(xiàn)把其中一些設(shè)計計算要點(diǎn)簡述如下：(一)確定鋼絲繩及卷筒直徑，選擇電動機(jī)1．選擇鋼絲繩根據(jù)圖4-3，鋼絲繩的靜拉力(4-1)而Q”＝Q+Q’(4-2)式中Q”——總起重量，N；Q——起重量(公稱重量)，N；Q’——吊具重量，N，一般取Q’=0.02Q；m——滑輪組倍率。對單聯(lián)滑輪組，倍率等于支承重量Q的鋼絲繩分支數(shù)，如圖4-3結(jié)構(gòu)所示，m＝2；η7——滑輪組效率，η7＝0.98～0.99。鋼絲繩的破斷拉力(4-3)式中[n]——許用平安系數(shù)。對工作類型為中級的電動葫蘆，[n]＝5.5；—換算系數(shù)，—0.80～0.90。根據(jù)工作條件及鋼絲繩的破斷拉力，即可由有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或手冊選取鋼絲繩直徑d。也可根據(jù)起重量Q按表4-1選定鋼絲繩直徑，必要時加以校核。2．計算卷筒直徑和轉(zhuǎn)速如圖4-5所示，卷筒計算直徑D0＝ed＝D+dmm(4-4)D＝(e-1)dmm(4-5)式中d——鋼絲繩直徑，mm；e——直徑比，e＝D0／d，對電動葫蘆，取e＝20；D——卷筒最小直徑(槽底直徑)，mm，求出卷筒計算直徑D0后，應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。卷筒的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列為：300，400，500，600，700，800，900，……，單位為mm。卷筒轉(zhuǎn)速(4-6)這里v為起升速度(m／min)，其余符號含義同前。3．選擇起重電動機(jī)起重電動機(jī)的靜功率(4-7)(4-8)式中Q“——總起重量(式(4-2))，N；v——起升速度，m／min；η0——起升機(jī)構(gòu)總效率；η7——滑輪組效率，一般η7＝0.98～0.99；η5——卷筒效率，η5＝0.98；η1——齒輪減速器效率，可取為0.90～0.92。為保證電動機(jī)的使用性能，并滿足起重機(jī)的工作要求，應(yīng)選擇相應(yīng)于電動葫蘆工作類型(JC％值)的電動機(jī)，其功率的計算公式為：(4-9)式中Ke——起升機(jī)構(gòu)按靜功率初選電動機(jī)時的系數(shù)，對輕級起重機(jī)為0.70～0.80，中級為0.80～0.90，重級為0.90～l，特重級為1.1～1.2。圖4-5卷筒直徑根據(jù)功率Pjc從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(表4-3)選取與工作類型相吻合的電動機(jī)，并從中查出所選電動機(jī)相應(yīng)的功率和轉(zhuǎn)速。也可根據(jù)起重量按表4-1選取，然后按靜功率進(jìn)行校核計算。表4-3錐形轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)(ZD型)注：引自《機(jī)械產(chǎn)品目錄)第19冊，機(jī)械工業(yè)出版社，1985年。(二)計算減速器的載荷和作用力1．計算減速器的載荷工作時，由于電動葫蘆提升機(jī)構(gòu)齒輪減速器承受不穩(wěn)定循環(huán)變載荷，因此在對零件進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計算時，如果缺乏有關(guān)工作載荷記錄的統(tǒng)計資料，對工作載荷類型為中級的電動葫蘆，可以圖4-6所示的典型載荷圖作為計算依據(jù)。零件在使用壽命以內(nèi)，實(shí)際總工作時數(shù)(4-10)式中L——使用壽命(年)，根據(jù)起重機(jī)有關(guān)技術(shù)規(guī)定，對工作類型為中級的電動葫蘆，齒輪壽命定為10年，滾動軸承壽命為5年；t0——每年工作小時數(shù)，h，工作類型為中級時，t0＝2000h；JC％——機(jī)構(gòu)工作類型，對電動葫蘆可取JC％值為25％。故此，根據(jù)式(4-10)，在電動葫蘆減速器中．齒輪的使用壽命可按5000h計算，滾動軸承按2500h計算。電動葫蘆起升機(jī)構(gòu)載荷有如下特點(diǎn)：(1)重物起升或下降時，在驅(qū)動機(jī)構(gòu)中由鋼絲繩拉力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向不變，即轉(zhuǎn)矩為單向作用；(2)由于懸掛系統(tǒng)中的鋼絲繩具有撓性，因重物慣性而產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩對機(jī)構(gòu)影響不大(一般不超過靜力矩的10％)，故由此而產(chǎn)生的外部附加動載荷在進(jìn)行機(jī)械零件強(qiáng)度計算時，可由選定工作狀況系數(shù)K?；蛟S用應(yīng)力來考慮。(3)機(jī)構(gòu)的起升加速時間和制動減速時間相對于恒速穩(wěn)定工作時間是短暫的，因此在進(jìn)行零件疲勞強(qiáng)度計算時可不考慮。但由此而產(chǎn)生的短時過載，那么應(yīng)對零件進(jìn)行靜強(qiáng)度校核計算。圖4-6電動葫蘆載荷圖(工作類型：中級)Ql—額定載荷；t—周期進(jìn)行零件靜強(qiáng)度計算時，可用零件工作時最大的或偶然作用的最大載荷作為計算載荷。如無確切的具體數(shù)值，可用電動機(jī)軸上的最大轉(zhuǎn)矩Tmax為計算依據(jù)。電動機(jī)軸上的最大轉(zhuǎn)矩(4-11)式中’——過載系數(shù)，是電動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與JC％值為25％時電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩之比，對電動葫蘆，可取’＝3.1；Pjc——JC％值為25％時電動機(jī)的額定功率，kW；njc——JC％值為25％時電動機(jī)轉(zhuǎn)速，r／min。2．分析作用力為使結(jié)構(gòu)緊湊，電動葫蘆齒輪減速器的幾根軸一般不采用平面展開式布置，而是采用如圖4-7所示的、軸心為三角形頂點(diǎn)的布置形式。圖中OⅠ(Ⅳ)、OⅡ、OⅢ分別為軸I(Ⅳ)、Ⅱ、Ⅲ的軸心，因而各軸作用力分析比擬復(fù)雜。當(dāng)各級齒輪中心距aAB、aCD和aEF確定后，即可根據(jù)余弦定理，由下式求得中心線間的夾角，即(4-12)圖4-8所示為減速器齒輪和軸的作用力分析。其中齒輪圓周力Ft徑向力Fr和軸向力Fa。均可由有關(guān)計算公式求得。如圖4-8b所示，輸出軸Ⅳ為空心軸，它被支承在軸承a、b上。輸入軸I穿過軸Ⅳ的軸孔，其一端支承在軸孔中的軸承d上，另一端支承在軸承c上。作用于輸出軸Ⅳ上的力有：(1)齒輪F上的圓周力FtF、徑向力FrF和軸向力FaF；(2)對于圖示的單滑輪，卷筒作用于輸出軸上的力為R，當(dāng)重物移至卷筒靠近齒輪F一側(cè)的極端位置時，R到達(dá)最大值：(3)在軸承d處輸入軸I作用于輸出軸Ⅳ的徑向力Rdm和Rdn(圖4-9)。由于(1)、(2)中所述的作用力FtF、FrF、FaF和R都位于同一平面或互相垂直的平面內(nèi)，且在xdy坐標(biāo)系中(圖4-9)。而(3)中所述的力Rdm和Rdn分布在mdn坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，兩坐標(biāo)系間的夾角θ1。因此計算在軸承d處軸Ⅰ對軸Ⅳ的作用力時，必須把mdn坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的支反力Rdm和Rdn換算為xdy坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的支反力，其方法如下：(4-13)式中的Rdm和Rdn應(yīng)代入相應(yīng)的正負(fù)號。圖4-7減速器齒輪的布置這樣，Rdx和Rdy就與齒輪F上的作用力及重物對輸出軸Ⅳ的作用力處在同一坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)。這就可以在xdy坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行力的分析和計算。軸Ⅱ和軸Ⅲ的作用力分析可按上述方法參照進(jìn)行。這里不贅述。三、實(shí)例[例題4-1]根據(jù)以下條件設(shè)計電動葫蘆起升機(jī)構(gòu)的齒輪減速器。：額定起重量Q＝5t，起升高度H＝6m，起升速度v＝8m／min，工作類型為中級：JC％＝25％，電動葫蘆用于機(jī)械加工車間，交流電源(380V)。解：(一)擬訂傳動方案，選擇電動機(jī)及計算運(yùn)動和動力參數(shù)1．?dāng)M訂傳動方案采用圖4-l所示傳動方案，為了減小齒輪減速器結(jié)構(gòu)尺寸和重量，應(yīng)用斜齒圓柱齒輪傳動。2．選擇電動機(jī)按式(4-2)、式(4-7)和式(4-8)，起升機(jī)構(gòu)靜功率而總起重量Q”=Q+Q’=50000+0.2×50000=51000N起升機(jī)構(gòu)總效率η0=η7η5η1=0.98×0.98×0.90=0.864故此電動機(jī)靜功率按式(4-9)，并取系數(shù)Ke＝0.90，故相應(yīng)于JC％＝25％的電動機(jī)按表4-3選ZD141-4型錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)，功率Pjc＝7.5kW，轉(zhuǎn)速njc＝1400r／min。3．選擇鋼絲繩按式(4-1)。鋼絲繩的靜拉力圖4-8減速器齒輪和軸的作用力(a)齒輪作用力(b)軸1和軸N的作用力圖4-9力的坐標(biāo)變換按式(4-3)，鋼絲繩的破斷拉力按標(biāo)準(zhǔn)[2]選用6×37鋼絲繩，其直徑d＝15.5mm，斷面面積d＝89.49mm2，公稱抗拉強(qiáng)度4．計算卷簡直徑按式(4-4)，卷筒計算直徑D0＝ed＝20×15.5＝310mm按標(biāo)準(zhǔn)取D0＝300mm。按式(4-6)，卷筒轉(zhuǎn)速5．確定減速器總傳動比及分配各級傳動比總傳動比這里n3為電動機(jī)轉(zhuǎn)速，r／min。在圖4-3所示電動葫蘆齒輪減速器傳動比分配上沒有一個固定的比例關(guān)系。設(shè)計時可參考一般三級圓柱齒輪減速器按各級齒輪齒面接觸強(qiáng)度相等，并獲得較小外形尺寸和重量的分配原那么來分配各級傳動比，也可以參考現(xiàn)有系列結(jié)構(gòu)參數(shù)擬定各級齒輪傳動比和齒輪齒數(shù)(表4-2)。現(xiàn)按表4-2，根據(jù)起重量Q，擬定各級傳動比(圖4-4)和齒數(shù)。第一級傳動比第二級傳動比第三級傳動比這里ZA、ZB、ZC、ZD、ZE和ZF分別代表圖4-4中的齒輪A、B、C、D、E和F的齒數(shù)。減速器實(shí)際總傳動比傳動比相對誤差Δi不超過土3％，適合。6．計算各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩軸1(輸入軸)：這里，各級齒輪傳動效率取為0.97。仿此方法，可以計算軸Ⅲ、軸Ⅳ的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。計算結(jié)果列于下表：(二)高速級齒輪傳動設(shè)計因起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的齒輪所承受載荷為沖擊性質(zhì)，為使結(jié)構(gòu)緊湊，齒輪材料均用20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度HRC58～62，材料抗拉強(qiáng)度σB=1100MPa，屈服極限σs=850MPa。齒輪精度選為8級(GBl0095—88)。考慮到載荷性質(zhì)及對高硬度齒面齒輪傳動，因此設(shè)計時應(yīng)以抗彎強(qiáng)度為主，小輪應(yīng)采用少齒數(shù)大模數(shù)原那么，各輪齒數(shù)如前所述。并初選螺旋角β＝9°。1．按齒面接觸強(qiáng)度條件設(shè)計小輪分度圓直徑確定式中各參數(shù)：(1)載荷系數(shù)Kt對起重機(jī)，載荷沖擊較大，初選載荷系數(shù)Kt＝2。(2)齒輪A轉(zhuǎn)矩TATA＝T1＝53.65×103N·mm。(3)齒寬系數(shù)φd取φd=1。(4)端面重合度εα由資料顯示或有關(guān)計算公式求得εα＝1.54。(5)齒數(shù)比u對減速傳動，u＝i＝5.667。(6)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZHZH＝2.47。(7)材料彈性系數(shù)ZEZE＝189.8。(8)材料許用接觸應(yīng)力[σ]H式中參數(shù)如下：①試驗(yàn)齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力[σ]Hlim＝1450MPa；②接觸強(qiáng)度平安系數(shù)SH＝1.25；③接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)KHN：因電動葫蘆的齒輪是在變載條件下工作的，對電動葫蘆為中級工作類型，其載荷圖譜如圖4-6所示，如用轉(zhuǎn)矩了代替圖中的載荷Q(因轉(zhuǎn)矩了與載荷Q成正比)，那么當(dāng)量接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：對齒輪A：式中n1——齒輪A(軸1)轉(zhuǎn)速，n1＝1400r／min；i——序數(shù)，i＝1，2，…，k；ti——各階段載荷工作時間，h，Ti——各階段載荷齒輪所受的轉(zhuǎn)矩，N·m；Tmax——各階段載荷中，齒輪所受的最大轉(zhuǎn)矩，N·m。故此對齒輪B：查得接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)KHNA＝1.14，KHNB＝1.27~3。由此得齒輪A的許用接觸應(yīng)力齒輪B的許用接觸應(yīng)力因齒輪A強(qiáng)度較弱，故以齒輪A為計算依據(jù)。把上述各值代入設(shè)計公式，得小齒輪分度圓直徑(9)計算：齒輪圓周速度(10)精算載荷系數(shù)K查得工作情況系數(shù)KA＝1.25。按＝＝0.24查得動載荷系數(shù)Kv＝1.017齒間載荷分配系數(shù)KHe＝1.07。齒向載荷分布系數(shù)KHβ＝1.18。故接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)按實(shí)際載荷系數(shù)K修正齒輪分度圓直徑齒輪模數(shù)2．按齒根彎曲強(qiáng)度條件設(shè)計齒輪模數(shù)確定式中各參數(shù)：(1)參數(shù)K、T1、β、φd、z1和εα各值大小同前。(2)螺旋角影響系數(shù)Yβ因齒輪軸向重合度εβ＝0.318φdz1tanβ＝0.318×1×12×tan9°=0.604，查得Yβ=0.96。(3)齒形系數(shù)YFa因當(dāng)量齒數(shù)由電算式計算得齒形系數(shù)YFaA＝3.47，查表得YFaB＝2.25。(4)應(yīng)力校正系數(shù)YSa根據(jù)電算公式(或查手冊)得(5)許用彎曲應(yīng)力[σ]F式中σFlim——試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限，σFlim＝850MPa；SF——彎曲強(qiáng)度平安系數(shù)，SF＝1.5；KFN——彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)，與當(dāng)量彎曲應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有關(guān)。對齒輪A：式中各符號含義同前。仿照確定NHA的方式，那么得對齒輪B：因NFA>N0＝3×106，NFB>N0＝3×106，故查得彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)KFA＝1，KFB＝1。由此得齒輪A、B的許用彎曲應(yīng)力式中系數(shù)0.70是考慮傳動齒輪A、B正反向受載而引入的修正系數(shù)。(6)比擬兩齒輪的比值YFaYsa/[σ]F對齒輪A：對齒輪B：兩輪相比，說明A輪彎曲強(qiáng)度較弱，故應(yīng)以A輪為計算依據(jù)。(7)按彎曲強(qiáng)度條件計算齒輪模數(shù)m把上述各值代入前述的設(shè)計公式，那么得比擬上述兩種設(shè)計準(zhǔn)那么的計算結(jié)果，應(yīng)取齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn＝2.5mm。3．主要幾何尺寸計算(1)中心距a取中心距aAB＝101mm。(2)精算螺旋角β因β值與原估算值接近，不必修正參數(shù)εα、Kα和ZH。(3)齒輪A、B的分度圓直徑d(4)齒輪寬度b齒輪B：齒輪A：同理，可對齒輪C和D、E和F進(jìn)行設(shè)計計算。由于起重機(jī)齒輪常常承受短期最大載荷作用，因此實(shí)際設(shè)計時，還常常按短期最大載荷對齒輪進(jìn)行靜強(qiáng)度校核計算。此處從略。(三)計算軸Ⅳ1．計算軸Ⅳ的直徑軸材料選用20CrMnTi，按下式估算空心軸外徑：式中P——軸Ⅳ傳遞功率，P＝7.18kW；n——軸Ⅳ轉(zhuǎn)遞，n＝17.22r／min；β——空心軸內(nèi)徑與外徑之比，可取為0.5；A0——系數(shù)，對20CrMnTi，可取A0＝107。代入各值，那么取d＝85mm，并以此作為軸Ⅳ(裝齒輪F至裝卷筒段)最小外徑，并按軸上零件相互關(guān)系設(shè)計軸。軸Ⅳ的結(jié)構(gòu)如圖4-10所示。圖4-10軸I與軸IV的結(jié)構(gòu)2．分析軸Ⅳ上的作用力軸Ⅳ上的作用力如圖4-11所示，各力計算如下：(1)齒輪F對軸Ⅳ上的作用力因此題未對齒輪F進(jìn)行設(shè)計計算，現(xiàn)借用表4-2數(shù)據(jù)，取齒數(shù)zF＝45，模數(shù)mn=6mm，螺旋角β＝8°6′34"，故分度圓直徑圓周力徑向力軸向力(2)卷筒對軸Ⅳ上的徑向作用力R圖4-11軸ⅳ的作用力分析當(dāng)重物移至靠近軸Ⅳ的右端極限位置時，卷筒作用于軸Ⅳ上e點(diǎn)的力R到達(dá)最大值，近似取這里系數(shù)1.02是表示吊具重量估計為起重量的2％。(3)軸I在支承d處對軸Ⅳ上的徑向作用力Rdn和Rdm，軸I的作用力分析如圖4-12所示。如果略去軸I上聯(lián)軸器附加力的影響，齒輪A作用于軸1上的力有：圓周力徑向力(這里β＝8°6′34”是用表4-軸向力由圖4-10按結(jié)構(gòu)取L＝312mm，L1＝34mm。求垂直平面(mcd面)上的支反力：求水平面(ncd面)上的支反力：對軸Ⅳ來說，Rdm與Rdn的方向應(yīng)與圖4-12所示的相反。由于上述的力分別作用于xdy坐標(biāo)系內(nèi)和ndm坐標(biāo)系內(nèi)，兩坐標(biāo)間的夾角為θ1，因此要把ndm坐標(biāo)系內(nèi)的力Rdn和Rdm換算為xdy坐標(biāo)系內(nèi)的力Rdx和Rdy。由式(4-12)得兩坐標(biāo)系間的夾角(圖4-7)圖4-12軸I的作用力分析其中各齒輪副之間的中心距可求得如下(除齒輪A、B中心距aAB按上述計算外，其余按表4-2數(shù)值計算)：故根據(jù)式(4-13)和圖4-9，那么得力Rdn和Rdm在坐標(biāo)xdy上的投影把上述求得的力標(biāo)注在軸Ⅳ的空間受力圖上(圖4-11)。根據(jù)上述數(shù)據(jù)和軸上支點(diǎn)a、b處的支反力，可計算軸上危險截面的彎矩、轉(zhuǎn)矩和合成彎矩。然后驗(yàn)算軸的平安系數(shù)。確認(rèn)平安系數(shù)后，即可繪制軸的零件工作圖。軸承可按常用方法選取和計算，從略。軸I、Ⅱ、Ⅲ及其軸承的設(shè)計計算可仿此進(jìn)行。(四)繪制裝配圖和零件工作圖本減速器的總裝圖見圖4-4所示，零件工作圖從略。參考文獻(xiàn)[1]熊文修主編，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，華南理工大學(xué)出版社，2000[2]濮良貴主編，機(jī)械設(shè)計〔第七版〕[M]，北京：高等教育出版社，2001[3]朱理主編，機(jī)械原理，北京:高等教育出版社，2004[4]蘇翼林主編，材料力學(xué)，上冊[M]，北京；高等教育出版社，2003[5]吳宗澤主編，機(jī)械設(shè)計實(shí)用手冊[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001四、設(shè)計題目：試選以下一組數(shù)據(jù)，設(shè)計電動葫蘆起升機(jī)構(gòu)的齒輪減速器：電動葫蘆設(shè)計任務(wù)書數(shù)據(jù)分配序號學(xué)號型號規(guī)格起重量(t)起升高度(m)起、升速度(m／min)1HCD-0.50.5682HCD-0.50.5983HCD-0.50.51284HCD-11685HCD-11986HCD-111287HCD-22688HCD-22989HCD-2212810HCD-2218811HCD-2224812HCD-2230813HCD-336814HCD-339815HCD-3312816HCD-3318817HCD-3324818HCD-3330819HCD-446820HCD-449821HCD-4412822HCD-4418823HCD-4424824HCD-4430825HCD-559826HCD-5512827HCD-5518828HCD-5524829HCD-5530830HCD-669831HCD-6612832HCD-6618833HCD-6624834HCD-6630835HCD-889736HCD-8812737HCD-8818738HCD-8824739HCD-8830740HCD-10109741HCD-101012742HCD-101018743HCD-101024744HCD-1010307五、附錄：ZD1型錐形轉(zhuǎn)子制動三相異步電動機(jī)適用范圍:本系列電機(jī)是電動葫蘆的起升電動機(jī)，或用于要求起動轉(zhuǎn)矩較大及制動力矩較大的驅(qū)動裝置，也可以在起重運(yùn)輸機(jī)械、機(jī)床、生產(chǎn)流水線和其它需要迅速制動的場合中使用。本系列電機(jī)采用50Hz，380V電源。基準(zhǔn)工作制S3，負(fù)載持續(xù)率25%，通電起動次數(shù)為每小時120次。結(jié)構(gòu)簡介:本系列電機(jī)為臥式電動機(jī)，采用圓錐面制動器，輸出端軸伸為矩形花鍵，機(jī)座不帶底腳，前端蓋有凸緣〔法蘭式〕，安裝孔在前端蓋凸緣上。本系列電動機(jī)為封閉式結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級IP44，冷卻方式為自扇冷式IC0141，絕緣等級為B級。外形機(jī)聯(lián)接尺寸示意圖如下:外形及安裝尺寸(單位：mm)價格功率KMD1D2D3D4D5LL1L2L3dPZD111-4

0.2

φ155h9

φ140

φ155

200

196

15

φ7

三角花鍵D=15Z=36

ZD112-4

0.4

φ165h9

φ150

φ155

220

216

15

φ7

4D-15f9×12h15×4d11

ZD121-4

0.8

φ177

φ220h9

φ196

φ60h6

φ215

316

222

70

24

φ9

6D-20f9×16h15×4d11

ZD122-4

1.5

φ179

φ235h9

φ205

φ60h6

φ215

355

260

71

24

φ13

6D-20f9×16h15×4d11

ZD131-4

3.0

φ223

φ290h9

φ260

φ65h6

φ273

423

284

109

30

φ13

6D-28f9×23h15×6d11

ZD132-4

4.5,5.5

φ223

φ320h9

φ286

φ65h6

φ273

438

310

98

30

φ13

6D-28f9×23h15×6d11

ZD141-4

7.5

φ260

φ380h9

φ340

φ90h6

φ328

525

370

120

35

φ17

10D-35f9×28h15×4d11

ZD151-4

13,15

φ300

φ455h9

φ415

φ95h6

φ425

647

435

172

40

φ17

10D-40f9×32h15×5d11

ZD152-4

18.5

φ450h9

φ530

φ490

φ95h6

φ440

711

469

187

55

φ17

10D-45f9×36h15×5d11

主要技術(shù)參數(shù)功率KM轉(zhuǎn)速rzmmin額定電流A最大轉(zhuǎn)矩zm額定轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩zm額定轉(zhuǎn)矩起動電流A效率η功率因素制動力矩Nzxm轉(zhuǎn)動慣量kgzxm2重量KgZD111-4

0.2

1380

0.72

2.0

2.0

4.0

0.65

0.64

1.96

0.006

10

ZD112-4

0.4

1380

1.25

2.0

2.0

7.0

0.67

0.73

4.9

0.007

12

ZD121-4

0.8

1380

2.4

2.5

2.5

13.0

0.70

0.72

11.0

0.030

31

ZD