畢業設計-電動卷揚機的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ??K 彎曲時的有效應力集中系數 取 ?? 表面質量系數 取為 ??? 彎曲時的尺寸影響系數 取為 ??? 材料拉伸的平均應力折算系數，取為 ?ma ?? \ 彎曲應力的應力幅和平均應力 由于載荷確定不夠精確，材料性質不均勻，選取 ? ? ~?S ，即該軸疲勞強度足夠。 軸靜強度安全系數的校核 16 軸的靜強度是根據軸的最短時最大載荷（包括動載荷和沖擊載荷）來計算的，校核的目的是保證軸對塑性變形的抵抗能力。卷筒軸的靜強度計算，需要用靜強度最大拉力 Fjmax 。 maxmax FFj ?? ?? 為動載荷系數，通過手冊查得 ?? 靜強度安全系數： m a x???WMWMSCsss ???? 由于 ~ ??bs ?? ，則取 ? ? ~?sS , ? ?SS SS ?? 即該軸靜強度足夠。 綜上，該軸符合設計要求。 滑輪的設計 滑輪最小直徑計算 根據 GB/T38111988的規定，按鋼絲繩中心來計算滑輪的最小直徑，即 mmhdD h 5 5 02225m in ???? 式中 d鋼絲繩直徑 h與機構工作級別和鋼絲繩結構有關的 系數，由機械手冊表 25 滑輪結構和材料 滑輪是用來導向和支承的，以改變繩索及其傳遞拉力的方向或者平衡繩索分支力。按規定，承受載荷不大的小尺寸滑輪（ mmD 350? ）一般制成實體滑輪，承受較大載荷的滑輪一般采用球墨鑄鐵或者鑄鋼，鑄成帶筋和孔或輪輻結構。大滑輪（ mmD 800? ）一般用型鋼和鋼板焊接結構。 受力不大的滑輪直接裝于心 軸，受力較大的滑輪則裝在滑動軸承（軸套材料采用青銅或粉末冶金材料等）或滾動軸承上，后者一般用在轉速較高，載荷大的工況。 根據設計要求環境及機構受力情況，這里選用滑輪材料為 QT410,機構用帶孔的結構；根據滑輪與鋼絲繩匹配表，選擇滑輪直徑 mmDh 560? 。其繩槽斷面尺寸見圖 。 按規定，小型鑄造滑輪的強度取決于鑄造工藝條件，一般不進行強度校核計算；對于大尺寸的焊接滑輪要進行強度校核。所以在這里沒必要對滑輪進行強度校核計算。 17 圖 吊鉤的選用 在本設計中選用直柄單鉤結構的吊鉤，這種結構型式分為四種： LM型、 LMD型、 LY型及 LYD型。吊鉤按其力學性能分為 M、 P、（ S）、 T和（ V）五個等級。在這里選用吊鉤的強度等級為 M，從而可確定吊鉤鉤號為 6號。吊鉤利用模鍛的方法獲得毛胚，并且，為了安全起見，使鋼絲繩不滑出吊鉤，用帶凸耳的吊鉤。吊鉤的標記如下 : LMD6P 第五章 傳動系統的設計 電動機的選擇 電動機的類型概述 電動機按采用電源的不同，可分為直流電動機和交流 電動機兩種。直流電動機可用于固定電壓或可調電壓。這種電動機允許在廣泛的范圍內均勻地調節角速度，能保證平穩的啟動、制動和反轉，故多用于電力運輸裝置，以及高速升降機、冶金機械和吊車中。直流電動機的主要缺點是需要把工業上常用的三相交流電轉變為直流電。 三相交流電動機分為同步電動機和異步電動機兩種，三相同步電動機的優點是具有較高的功率、定角速度及大的過載能力；缺點是維修比較復雜，價格較昂貴。三相異步電動機比其他電動機的優勢在于：機構簡單，價格便宜，維修容易，能直接與三相交流電源連接。雖 18 然它與三相同步電動機比較，其效 率較低；和直流電動機比較，只能作有限的角速度調節，但是對于工業一般機械并沒有什么影響，因此目前工業上所用的電動機大多是三相異步電動機。 正確選擇電動機額定功率的原則是：在電動機能夠滿足機械負載要求的前提下，經濟合理的決定電動機的額定功率。 本設計的卷揚機屬于非連續工作，需要經常啟動、制動和反轉，工作環境中存在大量的粉塵。因此，選擇電動機應與其工作特點相適應。 卷筒轉速 m rDn g ??? ? 卷筒線速度： smV S ??? 傳動裝置的總效率 2324233221 ???????? ????? 式中 ?1? 一個彈性連軸器的傳動效率 取 ?2? 一對滾動軸承的傳動效率，取 ?3? 一對 8級精度的一般齒輪傳動（油潤滑）的傳動效率 ，取 ?4? 齒輪連接盤的傳動效率 工作機所需功率 kWVFP Sw a x ??? 電動機所需功率 kWPP wd ??? ? 選用： Y系列三相異步電動機 型號： Y225M8 額定電壓： 380V 額定功率： 22kW 轉速： 730r/min 效率： 90% 19 減速器的設計計算 電動卷揚機傳動比的分配 按額定轉速初定總傳動比，中傳動比計算如下： ??? gmnni 因為電動機軸到減速器的傳動是用聯軸器，其傳動比為 1，故減速器的總傳動比為 ，本設計采用二級圓柱齒輪傳動。 總傳動比的分配： 根據減速器傳動比的分配原則及相關規定，確定各級的傳動比。 ??? iii 式中 ?1i 減速器高速級的傳動比 取為 ?2i 減速器低速級傳動比 取為 減速器中各軸的轉速的計算 根據軸的轉速大小依次編號為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ軸 m in73017300 rinn m ???Ⅰ m rinn ??? ⅠⅡ rinn ??? ⅡⅢ 減速器各軸功率計算 kWPP ???? ?Ⅰ WPP ????? ??ⅠⅡ WPP ????? ??ⅡⅢ 減速器各軸的功率、轉速、轉矩如下表： 軸號 功率 P(kW) 轉速 n(r/min) 轉矩 T（ N m） Ⅰ 730 Ⅱ 20 Ⅲ 圓柱齒輪傳動的設計計算 此減速器的齒輪為一般機械零件，沒有特殊要求，從降低成本，結構簡單和易于取材的原則出發選取。 高速級齒輪材料的選擇 小齒輪 40Cr 調質處理 齒表面硬度 260HBS 大齒輪 45剛 調 質處理 齒表面硬度 240HBS 高速級齒輪初步計算 齒寬系數 d? ：由表 1213，取 ?d? 接觸疲勞極限 limH? ：由圖 （ c）得 小齒輪 MPaH 7201lim ?? 大齒輪 MPaH 5902lim ?? 初步計算許用接觸應力 ? ?H? : 小齒輪 ? ? M P aHH 6 4 1lim1 ?? ?? 大齒輪 ? ? M P aHH 5 3 2lim2 ?? ?? 初選螺旋角 09?? ，由表 1216（機械設計 ）可估計取得 dA 值： 84?dA 初步計算小齒輪直徑 d1： ? ? 323 221 ??? ???? uuTAd Hdd ?? Ⅰ ? 取為 93mm 初步確定齒寬： mmdb d 8911 ??? 高速級齒輪接觸面疲勞強度的計算 圓周速度：smndv 111 ?? ????? ? 精度等級 :由表 126 選 9級精度 齒輪齒數： 取 231?Z ，則 1 ???? ZiZ 取 1172?Z 模數 m: 21 ??? Zdm t 初選螺旋角 09?? o o s 0 ??? ?tn mm 由表 123，取 4?nm 螺旋角 ? ： 4a rc c osa rc c os ??? tnmm? 和估計值接近 使用系數 KA：由表 129可查得 ?AK 動載荷系數 Kv:有圖 ?vK 齒間載荷分配系數 KHa: 由表 1210，先求 Ft NdTF t 1 1 ????? mmNmmNb FK tA ???? 端面重合度： 1 in89s in0 ????? nmb? ?? ? 縱向重合度： 21??????? ???????? ??? ?? ? ZZ 總重合度： ??? ??? ??? 000 os 20tana rc t a nc ostana rc t a n ??? ??? nt os20c osc osc osc osc os 000 ??? tnb ???? 可得 os2 ??? bFaHa KK ?? ? 齒向載荷分布系數 ?HK :由表 1211 bcdbdbBAK H 32121 ??????????????????? ???????????? 22 322 ?????????????????? ????????? ? ? 載荷系數 K： ?????? ?HHavA KKKKK 彈性系數 ZE:由表 1212查得 ?EZ 節點區域系數 ZH:由圖 ?HZ 重合度系數 ?Z :由式 1231 因為 11???? ，故取 1??? ? ? ? ? 1113 ??????????????? ????Z 螺旋角系數： o sc o s 0 ??? ??Z 接觸應力最小安全系數：由表 1214查得 ?HS 應力循環次數 NL： 由前知， t=12021h 81 ??? ⅠnN L 812 ??? iNN LL 由圖 ： ?NZ ?NZ 許用接觸應力 ? ?H? : ? ? MP aS ZH NHH in 11lim1 ???? ?? ? ? MP aS ZH NHH in 22lim2 ???? ?? 接觸應力的驗算： 23 2321 1 ??? ?????????? uubdKTZZZ HEH ?? ? ? H??? 計算結果表面，接觸疲勞強度符合要求；否則，應調整齒輪參數或者改變齒輪材料，并再次進行驗算。 確定高速級傳動主要尺寸 實際分度圓直徑 d: mmZmd t ???? mmZmd t ???? 中心距 a： ? ? mmdda 28 3221 ??? 齒寬 b: mmdb d ???? ?