學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查表學(xué)生姓名課題名稱 0.8T 手推式簡(jiǎn)易小吊車設(shè)計(jì)難易程度 偏難 適中 偏易選題情況工作量 較大 合理 較小任務(wù)書 有 無(wú)開(kāi)題報(bào)告 有 無(wú)符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 一般 差工作進(jìn)度 快 按計(jì)劃進(jìn)行 慢中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況優(yōu) 良 中 差中期成績(jī)?cè)u(píng)定：所在專業(yè)意見(jiàn)：負(fù)責(zé)人： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（說(shuō)明書）任務(wù)書系 部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械制造及自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名 : 設(shè)計(jì)(論文) 題目：0.8T 手推式簡(jiǎn)易小吊車的設(shè)計(jì) 起 迄 日 期: 指 導(dǎo) 教 師: 年 3 月 15 日畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（說(shuō)明書）任 務(wù) 書1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的：本設(shè)計(jì)來(lái)源于某廠，需要對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)要滿足安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等要求。 通過(guò)設(shè)計(jì)以達(dá)到考察學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生機(jī)械制造方面知識(shí)的目的。2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：原始數(shù)據(jù)：提升最大重量為 800kg，提升的線速度為 V0=0.25m/s,提升的最大高度為 H=3m,適用于機(jī)械加工車間的小范圍的起重和搬運(yùn)。設(shè)計(jì)內(nèi)容：1. 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2. 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4. 軸的設(shè)計(jì)與校核5. 機(jī)架的設(shè)計(jì) 工作要求：畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，總裝配圖一張，零件圖一套。所在專業(yè)審查意見(jiàn)：負(fù)責(zé)人： 年 月 日系部意見(jiàn)：系領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書設(shè)計(jì)題目： 0.8T 手推式簡(jiǎn)易小吊車設(shè)計(jì)系 部:專 業(yè):班 級(jí):學(xué)生姓名:學(xué) 號(hào):指導(dǎo)教師:摘要簡(jiǎn)易吊車，用于機(jī)械加工車間小范圍內(nèi)的搬運(yùn)和起吊，對(duì)機(jī)械車間來(lái)說(shuō)，即使上小物件也有上百斤重甚至上千斤重，工人是無(wú)法搬運(yùn)和搬起的，此時(shí)，車間如果有一輛此種簡(jiǎn)易吊車，這種問(wèn)題便迎刃而解了，它的使用，既不耽誤大吊車的工作，又解決了上述問(wèn)題，可以提高車間的生產(chǎn)效率。簡(jiǎn)易吊車由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)和一對(duì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給卷筒，再通過(guò)鋼絲繩和滑輪組提升重物。其工作機(jī)構(gòu)包括卷筒、鋼絲繩和滑輪組。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、帶輪、齒輪和軸。因起吊時(shí)物件需要在空中停留故需要設(shè)計(jì)一制動(dòng)裝置。提升或降低物件是靠電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，使物件停留在空中是靠制動(dòng)裝置的。對(duì)原始數(shù)據(jù)和工作原理進(jìn)行分析，確定出大致的傳動(dòng)方案。根據(jù)大致的傳動(dòng)方案圖確定所要設(shè)計(jì)的部分有工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、制動(dòng)裝置、機(jī)架等，然后查閱相關(guān)資料對(duì)其進(jìn)行計(jì)算和校核.因其為手推式移動(dòng)吊車，故要求小吊車要有很高的靈活性，在此，把小吊車的兩后輪設(shè)計(jì)為萬(wàn)向輪，可以在任意方向運(yùn)動(dòng)。對(duì)小吊車整體要求是工作時(shí)穩(wěn)定可靠，故設(shè)計(jì)完成后要對(duì)小吊車的整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析和校核，力求穩(wěn)定、安全、可靠。關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)； 卷筒； 齒輪； 滑輪組； 軸IABSTRACTSimple cable car, used for machining workshop small range handling and lifting , and this time, the workshop if there is such a simple cable car, this problem is solved, and its use, does not delay the work of large cranes, but also to solve the above problems, can improve plant productivity. Summary by cable car from the motor and a belt drive transmission gear off, will be sports and power to the reel, and then through the rope and pulley upgrade the heavy group. Its work, including the drum, wire rope and pulley blocks. Transmission mechanism including motor、pulleys、and gear shaft. When lifting objects because of the need to stay in the air it needs a brake. Raise or lower the object is positive on the motor so that the object is to stay in the air brakes on. On the working principle of the original data and analysis, to determine the transmission program in general. Transmission scheme in accordance with general plans to be designed to identify some of the work of agencies, transmission, brakes, chassis, etc., and then access to relevant information and check their calculation. Because of their push for mobile cranes, and called for a small a very high flexibility of the cable car in the rear two small cranes designed to Caster, you can in any direction. The overall requirements for small cable car is stable and reliable work, so after the completion of the design to the overall stability of the small cable car to carry out the analysis and verification to stability, security and reliable. Key words: Motor; Drum; Gear; Pulley systems; Axis. II目 錄摘要………………………………………………………………………………. ………I緒論……………………………………………………………….….……………………1第 1 章 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………21.1 鋼絲繩的選擇…………………………………………………………………………21.2 卷筒和滑輪直徑的選取.4第 2 章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算.52.1 卷筒功率和轉(zhuǎn)速的計(jì)算……………………………………………………………….52.2 電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的選取……………………………………………………………….52.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算………………………………………………………………11第 3 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………173.1 初算各軸的最小直徑…………………………………………………………………173.2 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………173.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………183.4 卷筒的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………183.5 滑輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………223.6 伸臂桿和支撐桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………22第 4 章 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………………………………………274.1 小齒輪軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………274.2 卷筒軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………….29第 5 章 機(jī)架的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………….33機(jī)架設(shè)計(jì)的一般準(zhǔn)則……………………………………………………………………33第 6 章 吊車的穩(wěn)定問(wèn)題…………………………………………………………………34結(jié)論………………………………………………………………………………………35致謝………………………………………………………………………………………36參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………37編號(hào)： 機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯記錄課題名稱: 0.8 噸手推式簡(jiǎn)易小吊車設(shè)計(jì)班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 答 辯 記 錄記錄人： 年 月 日1緒 論簡(jiǎn)易吊車，適用于機(jī)械加工車間小范圍內(nèi)的搬運(yùn)和起重。此次設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)一些中型機(jī)械加工車間而言的，尤其是不發(fā)達(dá)的地區(qū)，此種吊車非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用。雖然現(xiàn)在的機(jī)加工車間都配有大航車，大吊車，但大吊車起吊小物件是不是大材小用了呢？可如果不用大吊車起吊，對(duì)機(jī)械車間來(lái)說(shuō)，即使上小物件也有上百斤重甚至上千斤重，工人是無(wú)法搬運(yùn)和搬起的，此時(shí)，車間如果有一輛此種簡(jiǎn)易吊車，這種問(wèn)題便迎刃而解了，它的使用，既不耽誤大吊車的工作，又解決了上述問(wèn)題，可以提高車間的生產(chǎn)效率。有些人或許會(huì)認(rèn)為，此種小吊車應(yīng)該被淘汰了，因?yàn)楝F(xiàn)在的企業(yè)正在向自動(dòng)化靠近了，可誰(shuí)能保證所有的機(jī)械行業(yè)都能達(dá)到自動(dòng)化的程度呢？所以我認(rèn)為此種吊車的設(shè)計(jì)好事非常有必要的。簡(jiǎn)易吊車的工作原理：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)和一對(duì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給卷筒，在通過(guò)鋼絲繩和滑輪組提升物體。雖然是簡(jiǎn)易吊車，但它有的工作機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)裝置和制動(dòng)裝置等多個(gè)部分，故其設(shè)計(jì)任務(wù)量也是很大的，需要借取大量的知識(shí)手冊(cè)，而此次的設(shè)計(jì)時(shí)間短，故在此只是把簡(jiǎn)易吊車的重要部分設(shè)計(jì)出來(lái)，其他的小細(xì)節(jié)只是提提而已或者一筆帶過(guò)了。2第 1 章 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：提升的最大重量為 800kg，提升的線速度為 V0=0.25m/s，提升的最大高度為H=3m，適用于機(jī)構(gòu)加工車間小范圍內(nèi)的起重和搬運(yùn)。工作原理：由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)和一對(duì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給卷筒，再通過(guò)鋼絲繩和滑輪組提升重物。傳動(dòng)方案如圖 1-1 所示：圖 1-1 工作機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖這里的工作機(jī)構(gòu)是指小吊車的起升機(jī)構(gòu)，即包括卷筒、滑輪和鋼絲繩。1.1 鋼絲繩的選擇1.1.1 鋼絲繩的種類和型號(hào)（1） 按鋼絲繩繩股數(shù)量的不同可分為單股和多股，在起重機(jī)械中以六股和八股的鋼絲繩應(yīng)用最多。（2）按鋼絲繩繩芯材料的不同可分為用油浸的纖維芯、石棉芯和金屬芯，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)。（3）按鋼絲繩的搓捻方向不同可分為右同向捻、左同向捻、右交互捻、左交互捻和混合捻等幾種3考慮到此種小吊車的起升重量不是太大，再結(jié)合鋼絲繩的優(yōu)缺點(diǎn)，在此選擇纖維芯的交互捻鋼絲繩。國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩品種型號(hào)較多，按抗拉強(qiáng)度分為140kg/mm2、155kg/mm 2、 170kg/mm2、185kg/mm 2、200kg/mm 2等五個(gè)等級(jí)。標(biāo)記示范為： ∠6x37+1-85∠GB024∠kg/m∠∠表 1-1 鋼絲繩的標(biāo)記樣式1.1.2 鋼絲繩直徑的選取根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 Plax?S≤P 破 （1）式中 Plax—單根鋼絲繩的最大工作拉力（公斤）P 破 —鋼絲繩破斷拉力總和（公斤）S—鋼絲繩安全系數(shù)以知 G=800kg，圖 I-II 為吊重時(shí)滑輪組的受力情況，G 將由兩根鋼絲繩分擔(dān)，因此得到：P lax=G/2η （2）式中 η 為滑輪組的效率（因摩擦力所產(chǎn)生的損失） ，一般為 94%，即 η=0.9則 Plax=800/2x0.94≈425.5 公斤即需要大約 425.5 公斤的力才能提升 800 公斤的重物。查文獻(xiàn)[1]，安全系數(shù)S=5則 Plax·S=425.5x5=2127.5 公斤4G/2Pmax∠∠圖 1-2 滑輪組的受力分析查文獻(xiàn)[1] 表 24-9“圓股鋼絲繩”得到大于 2127.5 公斤的數(shù)值是 2210 公斤的鋼絲破斷拉力總和，由此向上查對(duì)，得到 155kg/mm2抗拉強(qiáng)度向左查對(duì)，得到由0.4mm 的鋼絲擰成的 6.2mm 的鋼絲繩，因此所選鋼絲繩的標(biāo)記為：鋼絲繩 6x37+6.2-155-1-光-右交 GB1102-74。1.2 卷筒和滑輪直徑的選取由文獻(xiàn)[1]表示 24-19“卷筒幾何尺寸計(jì)算”得卷筒名義直徑的計(jì)算公式為：D=(e-1)·d式中：D—卷筒名義直徑（卷筒槽底直徑）mmd—鋼絲繩直徑 mme—輪繩直徑比（查文獻(xiàn)[1]表 24-7 得 e=16）現(xiàn)在知 d=6.2mm,e=16則 D=（16-1）x6.2=93mm為安全起見(jiàn)，在此初取 D 滑 =100mm,考慮到提升速度和傳動(dòng)比的要求，初取卷筒直徑 D 卷 =180mm.5第 2 章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)加絞車，其動(dòng)力一般為電動(dòng)機(jī)，要設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)絞車，就需要知道工作機(jī)構(gòu)在提升最大重量時(shí)所需要的功率，并由此選擇電動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置。2.1 卷筒功率和轉(zhuǎn)速的計(jì)算由式 N 卷 =p·v/102 千瓦式中 p—卷筒鋼絲繩的拉力（p=425.5 公斤）V—卷筒鋼絲繩的線速度，此設(shè)計(jì)中 V 為吊鉤運(yùn)動(dòng)速度的 2 倍，即V=2X0.25=0.5m/s。則 N 卷 =425.5x0.5/102=1.92 千瓦根據(jù)卷筒的速度公式 smDnV106π×=得卷筒的轉(zhuǎn)速： irn卷式中：D 0—卷筒的計(jì)算直徑(mm)即： =108+6.2=186.2mmdO+=則： minr3.512.8614.3=×卷n2.2 電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的選取（1）電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式按工作要求和工作條件來(lái)講，從類型方面，此設(shè)計(jì)宜選用 JZ 型三相異步電動(dòng)機(jī)（2）電動(dòng)機(jī)容量傳動(dòng)裝置的總功率 η 總 =η 1η 2η 23 式中：η 1—V 型帶傳動(dòng)效率η 2—圓柱齒輪傳動(dòng)效率η 3—卷筒軸滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率查文獻(xiàn)[4]表 2-4 得：η 1=0.96、η 2=0.95、η 3=0.99則 η 總 =0.96 0.95 0.992≈0.89×6由 η 總 =N 卷 /N 電輸 得 N 電輸 = N 卷/ η 總 =1.92/0.89=2.1 千瓦（3）電動(dòng)機(jī)額定功率查文獻(xiàn)[1] 表 26-6“JZ2、 JZH2 電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)” ，當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷持續(xù)率JC=25%時(shí)，選 JC2-11-6 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率 N 電額 =2.2 千瓦（4）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為了便于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇，可以選推算出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍。由文獻(xiàn)[4]表 2-1“常用機(jī)械傳動(dòng)的單級(jí)傳動(dòng)比推薦值”得 V 帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍 =2～4。vi單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍 =3～6，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為：齒i 123r/min∠07.8 451.∠ 2.××=齒電電 inV可見(jiàn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在 307.8～1231r/min 均符合要求，但考慮到傳遞裝置尺寸大小及經(jīng)驗(yàn)性問(wèn)題，決定選用由佳木斯電機(jī)生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)，其數(shù)據(jù)可查文獻(xiàn)[3]表 33-5“JZ2 系列電動(dòng)機(jī)基本數(shù)據(jù)” ，外形及安裝尺寸可查圖 33-2。由文獻(xiàn)[3] 表 33-5 可查出 JZ2-11-6 型電動(dòng)機(jī)有佳木斯電機(jī)場(chǎng)生產(chǎn)的，有上海起重電機(jī)廠生產(chǎn)的，有大連第二電機(jī)廠生產(chǎn)的。其功率都為 2.2 千瓦，其中佳木斯：n 轉(zhuǎn) =937r/min,m=49kg,上海：n 轉(zhuǎn) =910r/min,m=50kg,大連：n 轉(zhuǎn)=875r/min,m=60kg,考慮到傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸大小及經(jīng)濟(jì)性原則，最后決定選用由佳木斯電機(jī)廠生產(chǎn)的 JZ2-11-6 型電動(dòng)機(jī)，起基本數(shù)據(jù)見(jiàn)文獻(xiàn)[3]表 33-5。（5）計(jì)算總傳動(dòng)比 18.25397=卷電總 Ni（6）確定傳動(dòng)方案，畫出傳動(dòng)示意圖。為了獲得 的降速比，可采用標(biāo)準(zhǔn)的兩級(jí)圓柱齒輪減速器，查文獻(xiàn)[1]表.總i17-25，比較接近的只有名義傳動(dòng)比為 18 的，其減速器高速軸許用功率 N1=3.05kw,總中心距為 250mm，屬于重型減速器，其標(biāo)記為如表 2-1 所示：7ZL25---------9---II第二種裝配型查文獻(xiàn)[1]表 17-25 傳動(dòng)比一攔為第 9 種總中心距 a=250mm表示雙級(jí)傳動(dòng)的圓柱齒輪減速器表 2-1 減速機(jī)標(biāo)注樣式畫出傳動(dòng)示意圖如圖Ⅱ-Ⅱ（b）所示，得到第一個(gè)傳動(dòng)方案，由于 ZL25 的實(shí)際傳動(dòng)比為 20.17，比要求的偏大。故在此選用一個(gè)由帶傳動(dòng)和開(kāi)式齒輪傳動(dòng)組成的傳動(dòng)示意圖，其傳動(dòng)示意圖如圖Ⅱ-Ⅱ（b）所示。傳動(dòng)示意圖Ⅱ-Ⅱ（b）見(jiàn)傳動(dòng)方案草圖。（7）分配傳動(dòng)比查文獻(xiàn)[4] 表 2-1“常用機(jī)械傳遞的單級(jí)傳動(dòng)比范圍” ，可將總傳動(dòng) 分配18.2=i為 使齒輪的傳動(dòng)比稍大于帶的傳動(dòng)比，這樣可經(jīng)濟(jì)一些，考5.34iV==Vii、、 齒慮到齒輪的均勻摩擦，增加小帶輪的包角等問(wèn)題，最后決定選用第二組傳動(dòng)比。即。7.5.3齒帶 、 ii（8）計(jì)算效率，驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的功率。由文獻(xiàn)[4] 表 2-4“機(jī)械傳動(dòng)的效率概略值”查得 V 帶傳動(dòng)效率為 ,齒0.96=滾η輪傳動(dòng)效率 ，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率 ，0.96η=齒 0.9η=滾則 8.9.052≈×滾齒總 V此 千 瓦總 卷電 1.89.02N這說(shuō)明前面選擇電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的（9）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩。已知 N 電 千 瓦電 2.=min937rn=電5.3帶i .5齒η896.0η=帶 95.0η=總 9.0η滾P圖 2-1 傳動(dòng)示意圖設(shè)電動(dòng)機(jī)軸為 1 軸，小齒輪軸為 2 軸，卷桶軸為 3 軸。軸為 1 軸，小齒輪軸為 2 軸，卷桶軸為 3 軸。則 n 1=n 電 =973r/minn2=m/r 帶=937/3.5=267.7r/minn3=n1/i 齒 =267.7/5.77=46.4r/min各軸功率為：N1=N 電=2.2kwN2=N1 η 帶 =2.2 0.96≈ 2.1kw×N3= N2 η 滾 η 齒 =2.11 0.99 0.95≈ 1.98kw×N3 比此卷筒實(shí)際所需要的功率 N 卷 =1.92 要大一些，因此能保證正常的工作。各軸轉(zhuǎn)矩：吊車在起重時(shí)，卷筒的受力情況如下圖所示：在鋼絲繩最大拉力 Pmax 的作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為：M 轉(zhuǎn)卷 =Pmax·DO/2=425.5 186.2 2=39614.05 公斤/毫米,方向?yàn)轫槙r(shí)針，但是×÷吊車要提升重物，卷筒應(yīng)該逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)才行，因此必須使小齒輪給大齒輪施加一個(gè)作用力 F，使大齒輪產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩并且還要使 M 大齒輪 大于 M 轉(zhuǎn)卷，才能提升重物，而這個(gè) F 力是由電動(dòng)機(jī)的額定功率 N=2.2kw 傳遞的。9即電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)矩 M 轉(zhuǎn)電 =975000·N 電 /n 電 =975000X2.2/937=2289.2kg/mm975000·N 電 /n 電 =975000 2.2/937=2289.2kg/mm×小齒輪軸轉(zhuǎn)矩 mkg7691.8=0. 35289.Mη小 齒 輪電小 齒 輪卷筒軸轉(zhuǎn)矩 .40761==滾齒小 齒 輪大 齒 輪 Vi計(jì)算結(jié)果表明，M 轉(zhuǎn)大齒輪 大于 M 轉(zhuǎn)卷 ，能使卷筒得到逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到提升重物的目的。將以上表值列成表 2-2，以備后用。電動(dòng)機(jī)軸 小齒輪 卷筒軸傳動(dòng)比 i 3.5 5.77轉(zhuǎn)速 n(r/min)937 267.7 51.3功率 N（KW）2.2 2.11 1.98轉(zhuǎn)矩 M（公斤/厘米）228.92 769.18 4174表 2-2 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表此次設(shè)計(jì)的吊車是靠電動(dòng)機(jī)的反正轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)提升和卸下重物的，考慮到工作中的必要性停止，應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)制動(dòng)裝置（包括制動(dòng)器及其附件） ，制動(dòng)裝置是用來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)著的軸產(chǎn)生阻力矩，使軸很快地減速或停止轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。制動(dòng)器的選擇是根據(jù)吊車提升最大重量的制動(dòng)力矩要大于軸上的最大力矩的原則進(jìn)行的，既：M 制 ≥K 制· K 扭最大式中： K 制 ——制動(dòng)安全系數(shù)，查文獻(xiàn)（ 5）表 21-3“制動(dòng)安全系數(shù)”得 K 制=1.5，因此此次設(shè)計(jì)屬于輕級(jí)工作類型。M 扭最大 為制動(dòng)軸的最大轉(zhuǎn)矩（公斤/厘米）因此此次設(shè)計(jì)中有三根軸，即電動(dòng)機(jī)軸、卷筒軸、小齒輪軸，此三根軸都可被制動(dòng)，那么就有三種制動(dòng)方案進(jìn)行分析，擇優(yōu)選用。 （見(jiàn)下頁(yè)）10方案比較 優(yōu)缺點(diǎn)Ⅰ∠∠PI-(b)∠ 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，制動(dòng)力矩也小可小型電磁閘瓦型制動(dòng)器。制動(dòng)輪和小帶輪可做成一體。但缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)軸懸重大，更主要的是制動(dòng)輪表面線速度較高，在制動(dòng)過(guò)程中發(fā)熱嚴(yán)重，會(huì)降低制動(dòng)輪覆面摩擦系數(shù)，影響制動(dòng)器的壽命。ⅡPI-(b)卷筒軸轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)矩大，制動(dòng)力矩也大，高達(dá) 6261公斤/厘米。所選用較大的電磁閘瓦型制動(dòng)器。所需的制動(dòng)輪直徑和寬度也都較大，裝配時(shí)受到相鄰兩軸空間位置的限制，結(jié)構(gòu)上可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。Ⅲ I-(b)小齒輪轉(zhuǎn)速介于上面兩者之間，位置也足夠大，且布置均勻，結(jié)構(gòu)緊湊。表 2-3 三種制動(dòng)方案的分析11通過(guò)上述三種方案分析，決定采用第三種，即以小齒輪軸作為被制動(dòng)的軸，此軸的轉(zhuǎn)矩由表 21—2 可以知道 ，其制動(dòng)力矩為 毫 米公 斤扭 小 齒 輪 769.18=M≥1.5×769.18=1153.77 公斤/厘米，查文獻(xiàn)（ 1）表 24—44，可選用電磁閘瓦制M型制動(dòng)器 ZWZ-200，其產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，當(dāng)負(fù)荷持續(xù)率 JC=25%時(shí)，為 = 1600制M公斤/厘米，大于 1153.77 公斤/厘米，完全能達(dá)到制動(dòng)的目的，其標(biāo)記為 ZWZ-200制動(dòng)器 ZB113-62。2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算2.3.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(1) 確定設(shè)計(jì)功率 Pd：設(shè) P 為帶傳動(dòng)所需傳遞的功率，單位為 KW，KA 為工作情況系數(shù)，則設(shè)計(jì)功率Pd=KAP（KA 由文獻(xiàn)（6）表 5-10“Ⅰ況系數(shù) KA”查得為 1.3） 。已知 P=2.2KW，則Pd=1.3×2.2=2.86KW。(2) 選擇帶的型號(hào)：根據(jù) Pd=2.86KW 和 n 電=937r/min ,由文獻(xiàn)（6）圖 5-10“普通 V 帶選型圖”選A 型膠帶。(3) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 d1、d2,并驗(yàn)算帶速。小帶輪基準(zhǔn)直徑的確定：參考文獻(xiàn)（5）表 7-3“三角帶傳動(dòng)小帶輪最小計(jì)算直徑”和表 7-6“三角帶輪計(jì)算直徑” ，選擇小帶輪直徑 d1 =130mm,則大帶輪直徑 d2= d1 =3.5 130=455mm。帶i×驗(yàn)算帶速 V： V= =6.37m/s 在 5～25m/s 范圍內(nèi)，故合適。1069374.×(4) 確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld：初選中心距：初定中心距可按下列經(jīng)驗(yàn)公式定：經(jīng)驗(yàn)公式：0.7（d1 d2）≤ao≤2（d1 d2）++即：0.7（130 455）≤ao≤2（130 455）409.5≤ao≤1170 從結(jié)構(gòu)上考慮，取 ao=820mm初算 V 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld：12Ao初定后，可按下式初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 LdLd≈2 （d1 d2）+π+0214)(a即 Ld=2 820 （130+455）×.3+8204)135(×=1640 918.45 32.2+=2590.65mm由文獻(xiàn)（5）7-7“三角長(zhǎng)度系列和長(zhǎng)度系數(shù) K 帶長(zhǎng) ”中選取 A 型帶相近的計(jì)算長(zhǎng)度 L 計(jì)=2555mm ，其內(nèi)周長(zhǎng) L 內(nèi)=2500mm。確定中心距 a 實(shí)：a 實(shí)= ao =820 =802.2mm+2-dl計(jì) 265.90-(5) 驗(yàn)算小帶輪包角a = - = - =1o80l21?×o3.571802.13045×o.7o9.156大于 120 度故合適(6) 確定 V 帶的根數(shù)查文獻(xiàn)（5）表 7-8“單根三角帶所能傳遞的功率 N”和 V=6.37m/s，d1=130mm得單根膠帶所能傳遞的功率 N0=1.05KW，當(dāng) a=156.790時(shí)，由表 7-9“包角系數(shù) K a=0.95，由表 7-7 查得 K=0.93，從而得到：Z≥ =3.083 取 Z=4 根，符合要求93.05.1862×(7) 確定帶的初拉力 F單根普通 V 帶的初拉力可用下式計(jì)算：= 2)15.2(0VqZPKFdO?×= N06.37.10437.682)195.0( 2=××式中 K 由表 7-9 查得為 0.95，q 由文獻(xiàn)（5）表 5-1“V 帶的截面尺寸”查出a為 0.11。(8) 壓軸力 FQ13FQ=2ZF0 sin =2 4 96.03 sin( )°=753.08N×21a×156.792(9) 帶輪結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)帶輪結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)零件圖.2.3.2 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1. 選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)。(1) 由傳動(dòng)方案圖，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)(2) 簡(jiǎn)易吊車為一般工作機(jī)器，速度不高，故齒輪選用 8 級(jí)精度。(3) 齒輪選用便于制造且價(jià)格便宜的材料，由文獻(xiàn)（6）表 3-2“常用齒輪材料及其機(jī)械特征”選小齒輪材料為 45＃鋼（調(diào)質(zhì)）HBS 1 =240，大齒輪材料也為 45#鋼（ ?；?，HBS 1=200。(4) 初選小齒輪齒數(shù) Z1=22，則大齒輪齒數(shù) Z1=Z， =22×5.77=126.94≈1271i實(shí)際傳動(dòng)比 = 127/22=5.7731i誤差為( - )/ ·100％＝（5.773-5.77）/5.773·100％=0.051%I小于 4%是允許的因齒面硬度小于 350HBS 的開(kāi)式傳動(dòng)，所以按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。2. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式得設(shè)計(jì)公式為：D1t=2.32 mm[]2)σ(1φHedtZuKT±(1) 確定公式內(nèi)個(gè)參數(shù)數(shù)值① 選載荷系數(shù) K=1.3② 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩: m7.52.671.205.9105.91 ?????? NnNT小 齒 輪小 齒 輪③ 由文獻(xiàn)[6]表 3-9“圓柱齒輪的寬度系數(shù)”選 φ d=0.8④ 由文獻(xiàn)[6]表 3-7“彈性影響系數(shù)”查得 ZE=189.8Mpa⑤ 由文獻(xiàn)[6]圖 3-59“齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ，由圖 3-59baMHp5901lim14查得 。aMHp4702lim=⑥ 由式 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)hLjnN?6則 =60 267.7 1 (8 2 300 15)=11.561×××810812 7.405.=÷=n⑦ 由文獻(xiàn)[6]圖 3-57“接觸疲勞壽命系數(shù)”查得壽命系數(shù) 121=HNK⑧ 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失敗概率為 1%，安全系數(shù) S=1由式 []MpaSHKN5901σ11lim=×=H4722li(2) 計(jì)算① 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 td[]mZuKTdHedtt 34.6)σ(1φ32. 2=?±×=② 計(jì)算圓周速度 snVt 93.01607234160××小 齒 輪π③ 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) ，由文獻(xiàn)[6]圖 3-10“動(dòng)載荷系數(shù) KV值”查得smdt 8.10293.=KV=1.02，因是直齒圓柱齒輪，取 Ka=1,同時(shí)由表 3-5“使用系數(shù) KA”查得 KA=1.00，由圖 3-12“圓柱齒輪傳動(dòng)的載荷分布不均系數(shù) KB值得 KHB=1.12，K FB=1.25，故載荷系數(shù) K 為： 142.02.1=×=BaVA④ 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所計(jì)算的分度圓直徑 mdt 5.63.14231=⑤計(jì)算模數(shù)15mZdm8.25631=圓整取模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值 m=3。⑥計(jì)算分度圓直徑mzd38127621=×⑦ 計(jì)算中心距： mda5.23862×⑧ 計(jì)算齒輪寬度： db8.56.01=×?=φ?qǐng)A整取 B2=53mm，B 1=58mm。將以上所得數(shù)值列為表 3，以備后用?！?∠∠am∠ 17852表 2-4 大小齒輪主要的幾何尺寸c.較核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度公式得較核公式為： bmYKFsat=1σd.確定公式內(nèi)的各參數(shù)數(shù)值① 計(jì)算圓周力 NdTFt 9.28067521=×=16② 查取應(yīng)力校正系數(shù)由文獻(xiàn)[6]表 3-8“齒形系數(shù) 及應(yīng)力校正系數(shù) ”查得 ，F(xiàn)aYsaY72.1=Fa=1.57, , 。1saY16.2=Fa81.2s③ 計(jì)算載荷系數(shù)62.75.0.=×FBaVAK④ 查取彎曲疲勞強(qiáng)度極限及壽命由文獻(xiàn)[6]圖 3-58 查得 ，由圖 3-58b 查得MpaF41limσ MpaF390σ2lim=由圖 3-56 查得 。21=N⑤ 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)為 S= =1.5，則由式FS[]MpaSKFNFF2605.139σ.42lim21li1 =×=⑥ 校核計(jì)算：[] []MpapaYbmFFasFsaFt 260σ5.71.72861.σ 3.835.09.122 111 =≤=×==17第 3 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 初算各軸的最小直徑小齒輪軸的直徑：該軸選用材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[5]表 13-2“軸常用材料的 A 值” ，對(duì)于 45 號(hào)鋼，取 A=12，則由公式：得，3nPd=md207.6123=×考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱，適當(dāng)增大軸徑，取標(biāo)準(zhǔn)直徑為 。28dm?小 齒 輪 軸md28小 齒 輪 軸卷筒軸的直徑：該軸材料也選用 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，取 A=12，則同樣得考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱，則取 。md45=卷 筒 軸3.2 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已知選用 A 型膠帶，根據(jù)文獻(xiàn)[5]表 7-10“三角帶輪輪緣尺寸”計(jì)算可得：當(dāng)小帶輪計(jì)算直徑 d=130mm 時(shí)： 4,.13,8,93.05265.30min ==±Zmbf eHhoφδ頂則輪寬 B=（Z-1）e+2f=(4-1) 15+2 10=65mm×外徑 hd75.21頂頂孔徑 d 等于電動(dòng)機(jī)軸直徑，由文獻(xiàn)[3]圖 33-2 查得 JZ2-11-6 型電動(dòng)機(jī)軸直徑d=35mm,故孔徑 d=35mm.帶輪材料選用 HT200 灰鑄鐵， （根據(jù) V≤30m/s 時(shí)，一般選 HT150 或 HT200） 。小帶輪結(jié)構(gòu)形式由文獻(xiàn)[6]表 7-11“三角帶帶輪的結(jié)構(gòu)形式和軸板厚度”查得為實(shí)心輪。當(dāng)大帶輪計(jì)算直徑 d=45mm 時(shí)， 和小帶輪孔徑 d 等BzbfeHh、、、、、、、頂 σφ于和它裝配的軸頭直徑，由前面計(jì)算可知，應(yīng)為 28mm,因帶輪較大，而孔徑太小，結(jié)構(gòu)上不相稱，故取 d=38mm,其材料亦選用 HT200，大帶輪結(jié)構(gòu)形式由表 7-11 查得為四橢圓輪輻，輪緣內(nèi)徑: mHd42614622=×=σ頂緣18輪轂外徑 60mL76~5382.12~8.1 ==×=， 取）（）（ 軸轂 dd對(duì)于四橢圓輪輻的帶輪， 1nNh式中 N-帶所傳遞的功率（N=2.11KW）n-帶輪的轉(zhuǎn)速 （n=267.7r/min）代入式中得： ，則：mnNh427.6182133=×=mhfah72.641.06.82.3408.2112=×=3.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪，由于 〈160mm ，故做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，材料選用 45 鋼，正火處理。1d頂大齒輪，由于 160mm 500mm,故做成復(fù)板式結(jié)構(gòu)，材料選 45 鋼，正火處理。2頂其尺寸如下：δ=（2.5～4）·m=（2.5～4）·3=7.5～12,取 δ=12mm,輪緣內(nèi)徑 md5.34915.37=×=σ根緣取 =350mm緣齒輪孔徑 d 等于與相配的軸徑，由軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定，由前面計(jì)算知，卷筒軸最小直徑為 45mm，故在此取齒輪孔徑處軸徑 =55mm,d軸則輪轂外徑 856.1.=×=軸轂輪轂寬度 L=（1.2～1.5） =（1.2～1.5） 55=66～82.5d軸 ×取 L=66mm輻板厚度 C=（0.2～0.3）B=（0.2～0.3） 53=10.6～15.9mm,取 C=12，輻板上的孔數(shù)由齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸決定，考慮到大齒輪要和卷筒筒體組裝，不能按一般的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，故在此初步確定孔數(shù)為八個(gè)，孔徑為 =50mm，孔的圓周定位尺寸至0d少要大于卷筒擋板的直徑，故初步確定為 340mm，以上所選數(shù)值，如畫卷筒組裝圖時(shí)發(fā)現(xiàn)不合適，需另行設(shè)計(jì)。3.4 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)卷筒通常為圓柱形卷筒，可以做成鑄造的、焊接的、組合式的三種形式，考慮19到此吊車要求不高，起重量不大，故在此選用組合式卷筒，沿卷筒軸向連接的結(jié)構(gòu).卷筒繩槽斷面如下圖 3-1 所示：圖 3-1 卷筒繩槽斷面其幾何尺寸可由文獻(xiàn)[1]表 24-19“卷筒幾何尺寸計(jì)算”求出。由前面計(jì)算可知：d=6.2mm，D 卷 =180mm，D 0=186.2mm∴h=（0.25～0.4）d=（0.25～0.4）×6.2=1.55~2.48mm取標(biāo)準(zhǔn)值 h=2.7mmP=d+（2～4）mm=2+（2～4）=8.2～10.2mm取標(biāo)準(zhǔn)值 P=8mmR=（0.53～0.56）d=（0.53～0.56）×6.2=3.286～3.472mm取標(biāo)準(zhǔn)值 R=3.8mm，r 由標(biāo)準(zhǔn)取 r=0.5mm。考慮到卷筒工作時(shí)鋼絲繩纏繞有可能發(fā)生疏密不均可亂扣的現(xiàn)象，故要求鋼絲繩在卷筒表面的偏斜角不能太大，對(duì)于螺旋槽面卷筒偏斜角不得大于 ，即'045也就是卷筒前面安裝的第一個(gè)轉(zhuǎn)向滑輪中心線的距離 A 要大于卷筒1.0tan≤σL長(zhǎng)度 L 地倍,如下圖 3-2 所示:由文獻(xiàn)[1]表 24-19 知:L=L0+2L1+L2----①式中 L0----卷筒上有螺旋槽部分的有效長(zhǎng)度（mm）其中 L0=Hmax·P/π·D 0（*）*式中 Hmax-----吊車起升最大高度，由原始數(shù)據(jù)知 Hmax=3000mmP-------卷筒繩槽節(jié)距，由前面計(jì)算知 P=8mm20L1-------卷筒端部無(wú)繩槽部分的長(zhǎng)度，此結(jié)構(gòu)需要決定考慮到卷筒設(shè)計(jì)為組合式，兩端要留出做軸向連接用的凸緣和安裝螺栓的位置，初選 L1=60mm，L 2 附加長(zhǎng)度，初選 L2=85mm 。將具體數(shù)值代入①式中得：圖 3-2 卷筒的工作示意圖mL24685018624.30=××=卷筒壁厚按下式確定：鑄造卷筒 δ＝0.02D 卷 +（6～10）＝0.02×180+10=13.6mm鋼絲繩末端在卷筒上的固定要求牢固可靠，便于裝拆、檢查，其中最常用的方法就是用壓板和螺栓進(jìn)行固接。卷筒的結(jié)構(gòu)型式的確定：考慮到卷筒一端和大齒輪作軸向連接，另一端和端蓋連接，故可把其設(shè)計(jì)為下圖 3-3 所示型式：21圖 3-3 卷筒示意圖其具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)卷筒零件圖卷筒材料的選擇：考慮到該吊車的起重量不大，僅為 0.8 噸，屬于輕型級(jí)工作類型，故卷筒材料可選用不低于 HT150～HT350 的灰鑄鐵，在此選 HT200。強(qiáng)度計(jì)算：當(dāng) L≤3D 時(shí)，彎矩和扭矩的合成應(yīng)力一般不超過(guò)應(yīng)力的 10～15％，所以尺寸計(jì)算壓應(yīng)力是允許的，此時(shí)，卷筒壁內(nèi)表面上的最大壓應(yīng)力為： tPAδσmax21=壓式中：A 1――――多層卷繞系數(shù)，該值與鋼絲繩卷繞層數(shù)有關(guān)，其值見(jiàn)下表：表 3-1 多層卷系數(shù) A1卷繞層數(shù) 1 2 3 ≥4A1 1.0 1.4 1.8 2A2――――應(yīng)力減少系數(shù)，一般取 A2＝0.75Pmax――――鋼絲繩最大靜應(yīng)力δ――――卷筒壁厚（δ＝13.6mm）t――――－卷筒繩槽節(jié)距（t=8mm）則： MpatPA74.286.139547.01δσmax21 =×=壓對(duì)鑄鐵： 查 HT200 最小抗壓強(qiáng)度為 195Mpa 則： )(5為 抗 壓 強(qiáng) 度壓壓 σy22Mpa3951=壓σ由計(jì)算可知：卷筒壁的最大壓應(yīng)力 σ 壓 ≤[σ] 壓 ，強(qiáng)度足夠。3.5 滑輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：滑輪尺寸不大時(shí)做成實(shí)心體的或鑄造的，尺寸較大（＞800mm）時(shí)，由輪緣，帶肋板的輪輻和輪殼焊接而成，由前知 d 滑 ＝100mm,故做成實(shí)心輪。材料：在輕級(jí)和中級(jí)工作類型起重機(jī)上可采用鑄鐵滑輪，在重級(jí)和超重級(jí)工作類型起重機(jī)上宜采用鑄鋼滑輪或球墨鑄鐵滑輪，因此吊車為輕型工作類型，故滑輪材料選 HT200 灰鑄鐵?；喞K槽斷面的形狀和尺寸，由實(shí)際結(jié)構(gòu)決定。3.6 伸臂桿和支撐桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.6.1 伸臂桿和支撐桿的尺寸計(jì)算 GPmaxBANMCEDBCB1ENA∠CBDA∠BC圖 3-4 伸臂桿和支撐桿的結(jié)構(gòu)示意由上圖 3-4 所示，由于起升最大高度 Hmax=3000mm,再考慮活動(dòng)滑輪裝置對(duì)起升高度的影響，初步估計(jì)伸臂桿頂端離地面的高度為 3800～4000mm，初取 3800mm，設(shè)伸臂桿傾斜角為 60°，則在直角三角形 ACM 中，23Sin60°=CM／AC→ AC=CM／Sin60=3800／ =4387.9mm32取 AC＝4400mm，這個(gè)長(zhǎng)度按卷筒設(shè)計(jì)中提到的 A 要超過(guò)卷筒長(zhǎng)度 L 的 5 倍以上也是合適的。假設(shè)支撐桿的頂端 B 點(diǎn)約位于 AC 的 2/3 處，則 AB 約為 2933mm，圖中 20°為BA，BD 的投影角度，即 BA 與 BN 的夾角，在△ABN 中，利用正弦定理可求出：oNA60sinsi=∠＝180°-（∠A+∠B ）=180°-(60°+20°)= 100°B∴BN＝ ＝oNsisinbF在直角三角形 B1 D1 N1 中，B1 D1＝B 1 E1＝ ≈2670mm965.027cos=3.6.2 根據(jù)強(qiáng)度條件，決定伸臂桿的材料和斷面尺寸根據(jù)力學(xué)知識(shí)，由圖 3-5 可分析出伸臂桿的受力情況，為分析問(wèn)題的方便，在此可將伸臂桿放手畫出，A 點(diǎn)和 B 點(diǎn)畫成固定支座，如下圖所示，此處的伸臂桿相當(dāng)于二支座懸臂梁，為平面任意力系作用在上面的外力，已知有 G、P max,若取 XOY直角坐標(biāo)系，就可利用平衡條件，求出桿見(jiàn) A 點(diǎn)和 B 點(diǎn)的之反力。YOGyPXxmaFbxyFaxyXC圖 3-5 伸臂桿的受力分析為了求 Fb，可設(shè)各力對(duì) A 點(diǎn)的力矩之和為零，見(jiàn)圖 3-6，即24PmaxCGBAL32Fb1圖 3-6 A 點(diǎn)的力矩分析G·L1-Pmax·L2- Fb·L3=0式中 L1、 L2、 L3 為 A 點(diǎn)到 G、 P max、F b 各力作用線的距離，也就是力臂之長(zhǎng)，即：L1＝AC·sin30°=4400×1/2=2200mmL2=AC·sin70°=4400×0.1219=536.2mmL3=AB·sin20°=2933×0.3420=1003.1mm所以得到 800×2200－425.5×536.2－F b×1003.1＝0 于是 Fb＝1527.1 公斤現(xiàn)按 XOP 直角坐標(biāo)系，將各力分解為 X 和 Y 軸坐標(biāo)的分力得到：Fbx=Fb·cos20°=1527.1×0.94=1435.5 公斤Fby=Fb·Sin30°=522.3 公斤Gx=G·cos30°=800×0.866=692.8 公斤Gy=G·sin30°=800×0.5=400 公斤Px= Pmax·cos7°=425.5×0.9925=422.3 公斤Py= Pmax·sin7°=425.5×0.1219=51.8 公斤根據(jù) Y 軸方向分力和為零的平衡條件得：Gy＋P y+ Fby + Fay＝0→F ay= Gy- Py- Fby=400-51.8-522.3-174.1 公斤負(fù)號(hào)說(shuō)明 Fby 方向與圖中假設(shè)方向相反。從圖 6-1 可以看出，伸臂桿 AC 在外力作用下，將同時(shí)承受拉壓、剪切和彎矩，但以彎矩為主，其最大彎矩及相應(yīng)的截面位置，經(jīng)分析應(yīng)在 B 處，即25M 彎 max=( Gy- Py)·BC =(400-51.8)×(4400-2933)=348.2×1467=510809.4 公斤/毫米選用熱軋方鋼，其材料為 A3，由文獻(xiàn)[5] 表 2－5“查得 A3 鋼許用彎曲應(yīng)力[σ] 彎＝1500 公斤/厘米 3，考慮到起升重物開(kāi)始和停止的瞬間有沖擊載荷，應(yīng)適當(dāng)降低其許用彎曲應(yīng)力，現(xiàn)取[σ] 彎 ＝1000 公斤/厘米 3，根據(jù)強(qiáng)度條件公式σ 彎 ＝M max/W 彎式中 W 彎 ——抗彎斷面系數(shù)（cm 3）與斷面開(kāi)關(guān)和中性軸的位置有關(guān)，又有 W 彎＝a 3/6而 W 彎 ≥M max/[σ] 彎 =51081/1000=51.08 cm3則 a3＝6 W 彎 ＝6×51.08＝306.48→a=6.74cm查文獻(xiàn)[7] 表 2－22，取邊長(zhǎng) a=68mm,長(zhǎng)度為 4400mm 的熱軋方鋼，其標(biāo)記□68×4400GB702-723.6.3 根據(jù)強(qiáng)度條件，確定支撐桿的材料和斷面尺寸如圖 3-7 所示，支撐桿受到一個(gè)與 Fb 大小相等，方向相反的作用力 Fb′ 作用，利用平行四邊形法則，將 Fb′ 分解為A∠B1D1ENaeCAB圖 3-7 B 點(diǎn)的受力分析相等的 Fa′ 、F e′ 兩個(gè)力，即兩個(gè)支撐桿受到兩個(gè)相等的壓力，已知二支撐桿的夾角為 30°，根據(jù)余弦定理得：Fb′2 = Fd′2 +Fe′2 -2Fd′ ·Fe′ ·cos150°又 Fd′ =Fe′26于是有 Fb′2 ＝2F d′2 -2 Fd′2 ·cos150°=2 Fd′2 (1- cos150°)=2 Fd′2 (1+0.87)=3.74Fd′2→ F d′2 =794 公斤若支撐桿也選用熱軋方鋼，其材料為 A3，許用應(yīng)力按表 2－2 選取，則[σ 壓 ]＝1600 公斤/厘米 2，根據(jù)強(qiáng)度公式σ 壓 max=P 壓 /A≤[σ] 壓式中 A——鋼材的橫截面積（cm 2）,對(duì)于方鋼，其邊長(zhǎng)也為 a，則 A＝a 2∴ cma7.04963.≥=查文獻(xiàn)[7] 表 2－22，只要選取 70mm 的熱軋方鋼，就能承受 794 公斤的壓力，但考慮到支撐桿還受到一個(gè)與 Fby 大小相等、方向相反的作用力，F(xiàn) by′ 也將由BE、BD 兩桿分擔(dān)各為 Fby′ /2，是兩桿的彎矩力，兩桿相當(dāng)于懸臂梁，最大的彎矩在固定端 D 和 E 處，其最大值為 Fby′ /2 乘以 D（或 E）點(diǎn)到 Fby′ 的作用線的距離DK（EK） ，在直角三角形 中，DK＝ EK=B1D·cos20°,則11()BKE或20°＝522.3/2 ×2670×0.94＝655434 公斤/毫米1maxcos2byM???′彎同伸臂桿分析相同，取[σ] 彎 ＝1000 公斤/厘米 2，根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式：σ 彎 ＝M max/W 彎 得 W 彎 ≥M max/[σ] 彎 ＝65543.4/1000＝65.5434a3≥65.5434×6=393.2598 →a≥7.326mm查文獻(xiàn)[7] 表 2－22，取邊長(zhǎng)為 75mm，長(zhǎng)為 2670mm 的熱軋方鋼作支撐桿，其標(biāo)記為：75×2670GB702－72 由上述計(jì)算和分析知，這兩支撐桿主要承受彎矩力，只要彎曲強(qiáng)度足夠壓縮強(qiáng)度就不成問(wèn)題，故不必較核壓縮強(qiáng)度。[]22dc4963.1σ壓壓壓 FP27第 4 章 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 小齒輪軸的設(shè)計(jì)(1)軸的常用材料主要是碳素鋼和合金鋼，對(duì)于某些結(jié)構(gòu)外姓復(fù)雜的軸，還常用鑄鐵，而一般機(jī)器中的軸可選用優(yōu)質(zhì)中碳鋼制造，如 35、40、45、50 等型號(hào)的優(yōu)質(zhì)鋼，故此設(shè)計(jì)中小齒輪軸的材料選用 45 鋼正火處理。(2)擬定軸上的零件的裝拆方案由傳動(dòng)方案圖可知小齒輪、右軸承、套筒、大齒輪依次由右端裝配和拆卸，僅左端軸承和只動(dòng)輪由端裝配和拆卸。(3)定軸的各段直徑和長(zhǎng)度畫出各齒輪的裝配簡(jiǎn)圖和受力圖，見(jiàn)下頁(yè)Ⅰ段由計(jì)算可知，為軸上的最小直徑，即 d1=28mm，因該段位于軸端，要與軸端擋圈和端蓋配合，壓裝大開(kāi)輪，初步確定Ⅰ段長(zhǎng)度為 40mm，Ⅱ段的軸徑的確定：因該段軸要與大帶輪配合，其軸徑應(yīng)按大帶輪內(nèi)孔徑確定，因 d 大帶輪=38mm ，故在此取 d=38 mm.Ⅱ段長(zhǎng)度的確定，由前計(jì)算知，大帶輪寬度為 65 mm,因第三段是與軸承配合的故在大帶輪和軸承 之間可用一套筒對(duì)其進(jìn)行定位和固定。初選套筒長(zhǎng)度為 76 mm故初步確定Ⅱ段軸長(zhǎng)度為 65+76+2=143mm,即 L=143mm.Ⅲ段軸徑的:去頂因該段是與軸承配合的，故在尺應(yīng)先把軸承的型號(hào)選擇出來(lái)，軸承選擇分析：因此設(shè)計(jì)中的兩根軸是支撐在軸承座撒謊能夠的，由于安裝時(shí)不可能絕對(duì)保證兩頭的軸承座的同軸度，因此軸承應(yīng)優(yōu)先選用 1000 型滾動(dòng)軸承。該軸承能夠自動(dòng)調(diào)心，允許內(nèi)圈（軸）相對(duì)外圈（外殼）在傾斜 2°--3°的條件下工作。又由前面計(jì)算知，卷筒舟 6 最小距離為 45 mm，而卷筒軸最小直徑處（即軸端）是與軸承配合的，故可根據(jù) d 卷筒軸來(lái)選擇軸承的尺寸，查文獻(xiàn)(4)表 15-4，由 d=45mm 決定選擇 1209 型雙列向心球軸承的尺寸，由表 15-4 軸承內(nèi)徑為 45 mm 寬度為 19 mm 故此處初步?jīng)Q定把第三段軸徑也設(shè)為 45 mm，這樣方便軸承的選擇，即 dm=45 mm。Ⅲ段長(zhǎng)度的確定：依次段僅與軸承配合，故可取 Lm=17 mm，因?yàn)橐谳S承方向上把軸承固定緊，此段軸的長(zhǎng)度應(yīng)比軸承寬度小（2-3）mm，在此取 2 mm，這也就是在第Ⅱ段軸的長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)加 2 mm 的原由，軸上面既然已經(jīng)把軸承的型號(hào)和尺28寸已經(jīng)選擇出來(lái)的，在此一起把軸承座及端蓋、透蓋一并選擇出來(lái)，滾動(dòng)軸承座的選?。焊鶕?jù)軸承外徑 D=8 mm，可以選擇 GZ2-85 軸承座， （查文獻(xiàn)[1]第一版表 19-42） 。悶蓋的選擇：查表 19-46，選擇悶蓋 85X35（35 悶蓋和軸承座孔配合部分的長(zhǎng)度） 。透蓋的選擇：查表 19-47，透蓋選擇 DXdB=85x46x20 mm 的。Ⅳ直徑的確定：該段軸是與小齒輪配合，方便齒輪裝拆，在此段設(shè)置過(guò)濾軸肩。取過(guò)濾肩高 h=3.5mm，則 Ⅲ段直徑確定為 dm=d+2h=45+3.5x2=52mm.Ⅳ段長(zhǎng)度的確定：從軸承左端到透蓋左端一段距離為：85/2-19/2+2+10=46mm 透蓋左端與小齒輪之間應(yīng)留有一定的距離，初步確定為 28 mm，小齒輪寬為 58 mm。小赤磷左端軸段與卷筒相對(duì)應(yīng)，由前計(jì)算可知，卷筒和長(zhǎng)度為 26 mm，卷筒長(zhǎng)度為 246 mm，卷筒左端有一端蓋，選端寬度為 15 mm，剩下一段即是從制動(dòng)輪處 mNMCHVC ?=×== 8.2190.20987742''1'(5) 繪制轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩：nPT ?×6.752.6105.9105.96(6) 繪制當(dāng)量彎矩圖為此應(yīng)先計(jì)算當(dāng)量彎矩 ，根據(jù)合成彎矩圖可知，截面 C 為危險(xiǎn)截面，則Me2')6.0(TMCec=轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的切應(yīng)力，按脈動(dòng)循環(huán)變化則 mNec ?=×8.236).75.(8.192(7) 校核軸的長(zhǎng)度 Mpadec 9.15)2.0(82361.03÷=σ文獻(xiàn)[6] 表 10-1 查得： 強(qiáng)度足夠。[]4=≤σ29圖 4-1 小齒輪軸的受力分析4.2 卷筒軸的設(shè)計(jì)(1)選擇軸的材料，并確定許用應(yīng)力由于該軸傳遞加功率不大，熱切對(duì)其重量和尺寸無(wú)特素要求，故選用常用材料45 號(hào)鋼，正火處理。(2)擬定軸上的零件和裝拆方案由傳動(dòng)示意圖知，該軸上的零件有大齒輪，卷筒端蓋，此處還有軸承，故初步確定卷筒端蓋、卷筒、大齒輪、右軸承，依次由右端裝配口拆卸，左軸承由右端裝配口拆卸。(3)確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度30Ⅰ段直徑的確定：因該段與軸承配合，故確定其直徑為 45mm。Ⅰ段長(zhǎng)度的確定：右軸承與大齒輪之間用一套對(duì)其進(jìn)行定位和固定，處選套筒長(zhǎng)度為 62mm，該段軸長(zhǎng)度為 L1=2+62+19+2=85mmⅡ段長(zhǎng)度的確定：該段軸長(zhǎng)度 66mm，大齒輪矩（2-3）mm 即可故取 LⅡ=66-2=64 mm。Ⅱ段直徑的確定：為了固定軸承，適當(dāng)增大軸徑，處?、蚨屋S徑為 50 mm。Ⅲ段長(zhǎng)度的確定：卷筒長(zhǎng)度為 246 mm，減去大齒輪轂寬度的一半，再減去卷筒端蓋與軸配合處寬度的一半，即為該段候的長(zhǎng)度，卷筒杜鵑呆與軸配合處的寬度應(yīng)與大齒輪論 寬度差不多，取為 68 mm，故取 Lm=246-33-34=179 mmⅢ段直徑的確定：此段軸與卷筒配合，dm=45 mmⅣ段直徑與大齒輪處軸徑相等，即 dⅣ=55 mmⅣ段長(zhǎng)度的確定：取該段軸的長(zhǎng)度與卷筒處長(zhǎng)度相等，即 LⅣ=68 mmⅤ段直徑的確定：該段軸為一軸環(huán)，軸環(huán)設(shè)立是為了卷筒端蓋的固定，軸高度h=(0.07-0.1)dⅣ 取 h=0.07Ⅳ則 h=0.07dⅣ=3.85 mm 圓整取 h=4 mm 則dⅤ=55+2h=55+2x4=63 mm 軸環(huán)的寬度 b=1.4h=1.4x4=5.6 mm,圓整 b=6 mm,即該段軸的長(zhǎng)度為 6 mm。Ⅵ段軸徑的確定：該段軸不與其他零件配合，且第Ⅴ段為一軸環(huán)，故可取dⅥ=55 mm,這樣左端還可以對(duì)軸承起定位和固定作用，不再選用其他零件對(duì)軸承進(jìn)行固定了所以取 dⅥ=55 mm。Ⅵ段長(zhǎng)度的確定：小齒輪軸與該段軸相對(duì)應(yīng)的是制動(dòng)器，由選取的制動(dòng)器數(shù)據(jù)知，制動(dòng)器的最寬處是 185 mm，即 LⅥ==185 mm。Ⅶ段軸徑的確定：該段與軸承的配合，故取 dⅦ=45 mm,其長(zhǎng)度為 19+2=21 mm，即 LⅦ=21 mm。根據(jù)以上計(jì)算的各段軸的直徑和長(zhǎng)度，繪制出軸的結(jié)構(gòu)草圖，如圖 7-2 可得： L 卷筒軸總= L1 +LⅡ+L+ LⅣ+L(4)按彎矩組合強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度①繪制出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖 4-2）②繪制錢錘面彎矩圖A 畫鉛垂面受力圖，計(jì)算鉛垂面支反力大齒輪圓周力