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文檔簡介
1、<p> 機械產(chǎn)品綜合課程設(shè)計</p><p><b> 機械工程學院</b></p><p><b> 2013年9月</b></p><p><b> 電動葫蘆設(shè)計</b></p><p><b> 一、概述</b></p&g
2、t;<p> 電動葫蘆是一種起重機械設(shè)備,它可安裝在鋼軌上,亦可配在某些起重機械上使用(如電動單梁橋式起重機、龍門起重機、搖臂起重機等)。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,因此是廠礦、碼頭、倉庫等常用的起重設(shè)備之一。</p><p> 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(帶制動器)、減速器、鋼絲繩及卷筒、導繩器、吊鉤
3、及滑輪、行車機構(gòu)和操縱按鈕等組成。</p><p> 圖4-1 電動葫蘆</p><p> 1-減速器;2-行車機構(gòu);3-電動機;4-導繩器;5-鋼絲繩及卷筒;6-操縱按鈕;7-吊鉤及滑輪</p><p> 電動葫蘆起升機構(gòu)如圖4-2所示。它由電動機通過聯(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
4、升或下降,其傳動系統(tǒng)如圖4-3所示。</p><p> 圖4-2 電動葫蘆起升機構(gòu)示意圖</p><p> 1-減速器,2-輸出軸,3-輸入軸,4-聯(lián)軸器,5-電動機,6-制動器;7-彈簧,8-鋼絲繩:9-卷筒</p><p> 圖4-3 電動葫蘆起升機構(gòu)傳動系統(tǒng)</p><p> 如圖4-2所示,齒輪減速器具有三級斜齒圓柱齒輪傳
5、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,所有齒輪均用強度較高、并經(jīng)熱處理的合金鋼制成。</p><p> 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。</p><p> 電動機
6、采用特制的錐形轉(zhuǎn)子電動機。如圖4-2所示,它的一端裝有常閉型錐形摩擦盤制動器。當電動機通電時,由于轉(zhuǎn)子的磁力作用,使電動機轉(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,電動機即開始轉(zhuǎn)動,同時卷筒作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動。當電動機斷電時,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,使整機停止運動。</p><p><b> 二、設(shè)計計算</b
7、></p><p> 設(shè)計電動葫蘆齒輪減速器,一般已知條件為: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)負荷持續(xù)率JC%值為25%。部分電動葫蘆及其減速器主要參數(shù)見表4-1和表4-2。</p><p> 表4-1 電動葫蘆主要參
8、數(shù)</p><p> 圖4-4 電動葫蘆減速器</p><p> 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)</p><p>
9、 表4-2 電動葫蘆減速器齒輪主要參數(shù)</p><p> 注:表中所有齒輪壓力角αn=20°,螺旋角β=8°06'34''。</p><p> 電動葫蘆齒輪減速器的設(shè)計內(nèi)容包括:擬訂傳動方案,選擇電動機及進行運動和動力計算,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)采用類比法選用合適
10、的參數(shù)進行校核計算。</p><p> 現(xiàn)把其中一些設(shè)計計算要點簡述如下:</p><p> (一)確定鋼絲繩及卷筒直徑,選擇電動機</p><p><b> 1.選擇鋼絲繩</b></p><p> 根據(jù)圖4-3,鋼絲繩的靜拉力</p><p><b> (4-1)</
11、b></p><p> 而 Q”=Q+Q’ (4-2)</p><p> 式中 Q”——總起重量,N;</p><p> Q——起重量(公稱重量),N;</p><p> Q’——吊具重
12、量,N,一般取Q’=0.02Q;</p><p> 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;</p><p> η7——滑輪組效率,η7=0.98~0.99。</p><p><b> 鋼絲繩的破斷拉力</b></p><p><b> (4-3)&
13、lt;/b></p><p> 式中 [n]——許用安全系數(shù)。對工作類型為中級的電動葫蘆,[n]=5.5;</p><p> —換算系數(shù),—0.80~0.90。</p><p> 根據(jù)工作條件及鋼絲繩的破斷拉力,即可由有關(guān)標準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。</p><p>
14、2.計算卷筒直徑和轉(zhuǎn)速</p><p> 如圖4-5所示,卷筒計算直徑</p><p> D0=ed=D+d mm (4-4)</p><p> D=(e-1)d mm (4-5)</p><p>
15、 式中 d——鋼絲繩直徑,mm;</p><p> e——直徑比,e =D0/d,對電動葫蘆,取e=20;</p><p> D——卷筒最小直徑(槽底直徑),mm,</p><p> 求出卷筒計算直徑D0后,應(yīng)圓整為標準直徑。卷筒的標準直徑系列為:300,400,500,600,700,800,900,……,單位為mm。</p><p&
16、gt;<b> 卷筒轉(zhuǎn)速</b></p><p><b> (4-6)</b></p><p> 這里v為起升速度(m/min),其余符號含義同前。</p><p><b> 3.選擇起重電動機</b></p><p><b> 起重電動機的靜功率</
17、b></p><p><b> (4-7)</b></p><p><b> (4-8)</b></p><p> 式中Q“——總起重量(式(4-2)),N;</p><p> v——起升速度,m/min;</p><p> η0——起升機構(gòu)總效率;</
18、p><p> η7——滑輪組效率,一般η7=0.98~0.99;</p><p> η5——卷筒效率,η5=0.98;</p><p> η1——齒輪減速器效率,可取為0.90~0.92。</p><p> 為保證電動機的使用性能,并滿足起重機的工作要求,應(yīng)選擇相應(yīng)于電動葫蘆工作類型(JC%值)的電動機,其功率的計算公式為:</p&
19、gt;<p><b> (4-9)</b></p><p> 式中 Ke——起升機構(gòu)按靜功率初選電動機時的系數(shù),對輕級起重機為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。</p><p> 圖4-5 卷筒直徑</p><p> 根據(jù)功率Pjc從有關(guān)標準(表4-3)選
20、取與工作類型相吻合的電動機,并從中查出所選電動機相應(yīng)的功率和轉(zhuǎn)速。也可根據(jù)起重量按表4-1選取,然后按靜功率進行校核計算。</p><p> 表4-3 錐形轉(zhuǎn)子異步電動機(ZD型)</p><p> 注:引自《機械產(chǎn)品目錄)第19冊,機械工業(yè)出版社,1985年。</p><p> (二)計算減速器的載荷和作用力</p><p> 1
21、.計算減速器的載荷</p><p> 工作時,由于電動葫蘆提升機構(gòu)齒輪減速器承受不穩(wěn)定循環(huán)變載荷,因此在對零件進行疲勞強度計算時,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)。</p><p> 零件在使用壽命以內(nèi),實際總工作時數(shù)</p><p><b> (4-10)</b>
22、;</p><p> 式中 L——使用壽命(年),根據(jù)起重機有關(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;</p><p> t0——每年工作小時數(shù),h,工作類型為中級時,t0 =2000h;</p><p> JC%——機構(gòu)工作類型,對電動葫蘆可取JC%值為25%。</p><p> 故此,根據(jù)
23、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。</p><p> 電動葫蘆起升機構(gòu)載荷有如下特點:</p><p> (1)重物起升或下降時,在驅(qū)動機構(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;</p><p> (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)矩對機構(gòu)影響不大(一般不超
24、過靜力矩的10%),故由此而產(chǎn)生的外部附加動載荷在進行機械零件強度計算時,可由選定工作狀況系數(shù)K。或許用應(yīng)力來考慮。</p><p> (3)機構(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,因此在進行零件疲勞強度計算時可不考慮。但由此而產(chǎn)生的短時過載,則應(yīng)對零件進行靜強度校核計算。</p><p> 圖4-6 電動葫蘆載荷圖(工作類型:中級)</p>&
25、lt;p> Ql —額定載荷;t —周期</p><p> 進行零件靜強度計算時,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,可用電動機軸上的最大轉(zhuǎn)矩Tmax為計算依據(jù)。電動機軸上的最大轉(zhuǎn)矩</p><p><b> (4-11)</b></p><p> 式中 ’——過載系數(shù),是電動機最大轉(zhuǎn)矩與JC
26、%值為25%時電動機額定轉(zhuǎn)矩之比,對電動葫蘆,可取’=3.1;</p><p> Pjc ——JC%值為25%時電動機的額定功率,kW;</p><p> njc —— JC%值為25%時電動機轉(zhuǎn)速,r/min。</p><p><b> 2.分析作用力</b></p><p> 為使結(jié)構(gòu)緊湊,電動葫蘆齒輪減速器
27、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較復雜。</p><p> 當各級齒輪中心距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</p><p><b> (4-12)</b></p><
28、p> 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:</p><p> (1)齒輪F上的圓周力FtF、徑向力FrF和軸向力FaF;</p><p> (2)對
29、于圖示的單滑輪,卷筒作用于輸出軸上的力為R,當重物移至卷筒靠近齒輪F一側(cè)的極端位置時,R達到最大值:</p><p> (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)。</p><p> 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坐標系中(圖4-9)。而(3)中所述的力Rdm和Rdn分布在mdn坐標系
30、統(tǒng)內(nèi),兩坐標系間的夾角θ1。因此計算在軸承d處軸Ⅰ對軸Ⅳ的作用力時,必須把mdn坐標系統(tǒng)內(nèi)的支反力Rdm和Rdn換算為xdy坐標系統(tǒng)內(nèi)的支反力,其方法如下:</p><p><b> (4-13)</b></p><p> 式中的Rdm和Rdn應(yīng)代入相應(yīng)的正負號。</p><p> 圖4-7 減速器齒輪的布置</p>&l
31、t;p> 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系統(tǒng)內(nèi)。這就可以在xdy坐標系統(tǒng)內(nèi)進行力的分析和計算。</p><p> 軸Ⅱ和軸Ⅲ的作用力分析可按上述方法參照進行。這里不贅述。</p><p><b> 三、實例</b></p><p> [例題4-1]根據(jù)下列條件設(shè)計電動葫蘆起升機構(gòu)的齒輪
32、減速器。已知: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%,電動葫蘆用于機械加工車間,交流電源(380V)。</p><p><b> 解:</b></p><p> (一)擬訂傳動方案,選擇電動機及計算運動和動力參數(shù)</p><p><b> 1.擬訂傳動方案</b>
33、;</p><p> 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。</p><p><b> 2.選擇電動機</b></p><p> 按式(4-2)、式(4-7)和式(4-8),起升機構(gòu)靜功率</p><p><b> 而總起重量</b></p&
34、gt;<p> Q”=Q+Q’=50000+0.2×50000=51000N</p><p><b> 起升機構(gòu)總效率</b></p><p> η0=η7η5η1=0.98×0.98×0.90=0.864</p><p><b> 故此電動機靜功率</b></p&
35、gt;<p> 按式(4-9),并取系數(shù)Ke=0.90,故相應(yīng)于JC%=25%的電動機</p><p> 按表4-3選ZD141-4型錐形轉(zhuǎn)子電動機,功率Pjc=7.5 kW,轉(zhuǎn)速njc=1400r/min。</p><p><b> 3.選擇鋼絲繩</b></p><p> 按式(4-1)。鋼絲繩的靜拉力</p&g
36、t;<p> 圖4-8 減速器齒輪和軸的作用力</p><p> (a) 齒輪作用力 (b) 軸1和軸N的作用力</p><p> 圖4-9 力的坐標變換</p><p> 按式(4-3),鋼絲繩的破斷拉力</p><p> 按標準[2]選用6×37鋼絲繩,其直徑d=15.5mm,斷面面積d=89.
37、49mm2,公稱抗拉強度σ=2000MPa,破斷拉力Qs=178500N。</p><p><b> 4.計算卷簡直徑</b></p><p> 按式(4-4),卷筒計算直徑</p><p> D0=ed=20×15.5=310 mm</p><p> 按標準取D0=300mm。</p>
38、<p> 按式(4-6),卷筒轉(zhuǎn)速</p><p> 5.確定減速器總傳動比及分配各級傳動比</p><p><b> 總傳動比</b></p><p> 這里n3為電動機轉(zhuǎn)速,r/min。</p><p> 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
39、齒輪減速器按各級齒輪齒面接觸強度相等,并獲得較小外形尺寸和重量的分配原則來分配各級傳動比,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)?,F(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)。</p><p><b> 第一級傳動比</b></p><p><b> 第二級傳動比</b></p>&l
40、t;p><b> 第三級傳動比</b></p><p> 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)。</p><p><b> 減速器實際總傳動比</b></p><p><b> 傳動比相對誤差</b></p><p
41、> Δi不超過土3%,適合。</p><p> 6.計算各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩</p><p><b> 軸1(輸入軸):</b></p><p> 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:</p><p> (二)高速級齒輪傳動設(shè)計</p
42、><p> 因起重機起升機構(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,材料抗拉強度σB=1100MPa,屈服極限σs=850MPa。齒輪精度選為8級(GBl0095—88)。</p><p> 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)以抗彎強度為主,小輪應(yīng)采用少齒數(shù)大模數(shù)原則,各輪齒數(shù)如前所述。并初選螺旋角β=9&
43、#176;。</p><p> 1.按齒面接觸強度條件設(shè)計</p><p><b> 小輪分度圓直徑</b></p><p><b> 確定式中各參數(shù):</b></p><p> (1)載荷系數(shù)Kt對起重機,載荷沖擊較大,初選載荷系數(shù)Kt=2。</p><p> (
44、2)齒輪A轉(zhuǎn)矩TA TA=T1=53.65 ×103N·mm。</p><p> (3)齒寬系數(shù)φd 取φd=1。</p><p> (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。</p><p> (5)齒數(shù)比u 對減速傳動,u=i=5.667。</p><p> (6)節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH
45、 ZH=2.47。</p><p> (7)材料彈性系數(shù)ZE ZE=189.8。</p><p> (8)材料許用接觸應(yīng)力[σ] H</p><p><b> 式中參數(shù)如下:</b></p><p> ?、僭囼烗X輪接觸疲勞極限應(yīng)力[σ] Hlim=1450MPa;</p><p> ②
46、接觸強度安全系數(shù)SH=1.25;</p><p> ?、劢佑|強度壽命系數(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),則當量接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為:</p><p><b> 對齒輪A:</b></p><p> 式中 n1——齒輪A(軸
47、1)轉(zhuǎn)速,n1=1400r/min;</p><p> i——序數(shù),i=1,2,…,k;</p><p> ti——各階段載荷工作時間,h,</p><p> Ti——各階段載荷齒輪所受的轉(zhuǎn)矩,N·m;</p><p> Tmax——各階段載荷中,齒輪所受的最大轉(zhuǎn)矩,N·m。</p><p>
48、;<b> 故此</b></p><p><b> 對齒輪B:</b></p><p> 查得接觸強度壽命系數(shù)KHNA=1.14,KHNB=1.27~3。</p><p> 由此得齒輪A的許用接觸應(yīng)力</p><p> 齒輪B的許用接觸應(yīng)力</p><p> 因齒
49、輪A強度較弱,故以齒輪A為計算依據(jù)。</p><p> 把上述各值代入設(shè)計公式,得小齒輪分度圓直徑</p><p> (9)計算:齒輪圓周速度</p><p> (10)精算載荷系數(shù)K</p><p> 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
50、=1.18。故接觸強度載荷系數(shù)</p><p> 按實際載荷系數(shù)K修正齒輪分度圓直徑</p><p><b> 齒輪模數(shù)</b></p><p> 2.按齒根彎曲強度條件設(shè)計</p><p><b> 齒輪模數(shù)</b></p><p><b> 確定式中各
51、參數(shù):</b></p><p> (1)參數(shù)K、T1、β、φd、z1和εα各值大小同前。</p><p> (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。</p><p> (3)齒形系數(shù)YFa 因當量齒數(shù)&
52、lt;/p><p> 由電算式計算得齒形系數(shù)YFaA=3.47,查表得YFaB=2.25。</p><p> (4)應(yīng)力校正系數(shù)YSa 根據(jù)電算公式(或查手冊)得</p><p> (5)許用彎曲應(yīng)力[σ]F</p><p> 式中σFlim——試驗齒輪彎曲疲勞極限,σFlim=850MPa;</p><p>
53、 SF——彎曲強度安全系數(shù),SF=1.5;</p><p> KFN——彎曲強度壽命系數(shù),與當量彎曲應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有關(guān)。</p><p><b> 對齒輪A:</b></p><p> 式中各符號含義同前。仿照確定NHA的方式,則得</p><p><b> 對齒輪B:</b></p&g
54、t;<p> 因NFA>N0=3×106,NFB>N0=3×106,故查得彎曲強度壽命系數(shù)KFA=1,KFB=1。</p><p> 由此得齒輪A、B的許用彎曲應(yīng)力</p><p> 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)。</p><p> (6)比較兩齒輪的比值YFaYsa/[σ]F&
55、lt;/p><p><b> 對齒輪A:</b></p><p><b> 對齒輪B:</b></p><p> 兩輪相比,說明A輪彎曲強度較弱,故應(yīng)以A輪為計算依據(jù)。</p><p> (7)按彎曲強度條件計算齒輪模數(shù)m</p><p> 把上述各值代入前述的設(shè)計公式
56、,則得</p><p> 比較上述兩種設(shè)計準則的計算結(jié)果,應(yīng)取齒輪標準模數(shù)mn=2.5mm。</p><p> 3.主要幾何尺寸計算</p><p><b> (1)中心距a</b></p><p> 取中心距aAB=101mm。</p><p><b> (2)精算螺旋角β&
57、lt;/b></p><p> 因β值與原估算值接近,不必修正參數(shù)εα、Kα和ZH。</p><p> (3)齒輪A、B的分度圓直徑d</p><p><b> (4)齒輪寬度b</b></p><p><b> 齒輪B:</b></p><p><b&g
58、t; 齒輪A:</b></p><p> 同理,可對齒輪C和D、E和F進行設(shè)計計算。</p><p> 由于起重機齒輪常常承受短期最大載荷作用,因此實際設(shè)計時,還常常按短期最大載荷對齒輪進行靜強度校核計算。此處從略。</p><p><b> (三)計算軸Ⅳ</b></p><p><b>
59、 1.計算軸Ⅳ的直徑</b></p><p> 軸材料選用20CrMnTi,按下式估算空心軸外徑:</p><p> 式中 P——軸Ⅳ傳遞功率,P=7.18kW;</p><p> n——軸Ⅳ轉(zhuǎn)遞,n=17.22r/min;</p><p> β——空心軸內(nèi)徑與外徑之比,可取為0.5;</p><p
60、> A0——系數(shù),對20CrMnTi,可取A0=107。</p><p><b> 代入各值,則</b></p><p> 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。</p><p> 圖4-10 軸I與軸IV的結(jié)構(gòu)</p><p&g
61、t; 2.分析軸Ⅳ上的作用力</p><p> 軸Ⅳ上的作用力如圖4-11所示,各力計算如下:</p><p> (1)齒輪F對軸Ⅳ上的作用力</p><p> 因本題未對齒輪F進行設(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</p><p><b&
62、gt; 圓周力</b></p><p><b> 徑向力</b></p><p><b> 軸向力</b></p><p> (2)卷筒對軸Ⅳ上的徑向作用力R</p><p> 圖4-11 軸ⅳ的作用力分析</p><p> 當重物移至靠近軸Ⅳ的右端
63、極限位置時,卷筒作用于軸Ⅳ上e點的力R達到最大值,近似取</p><p> 這里系數(shù)1.02是表示吊具重量估計為起重量的2%。</p><p> (3)軸I在支承d處對軸Ⅳ上的徑向作用力Rdn和Rdm,</p><p> 軸I的作用力分析如圖4-12所示。</p><p> 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:
64、</p><p><b> 圓周力</b></p><p><b> 徑向力</b></p><p> (這里β=8°6′34”是用表4-2數(shù)據(jù))</p><p><b> 軸向力</b></p><p> 由圖4-10按結(jié)構(gòu)取L=3
65、12mm,L1=34mm。</p><p> 求垂直平面(mcd面)上的支反力:</p><p> 求水平面(ncd面)上的支反力:</p><p> 對軸Ⅳ來說,Rdm與Rdn的方向應(yīng)與圖4-12所示的相反。</p><p> 由于上述的力分別作用于xdy坐標系內(nèi)和ndm坐標系內(nèi),兩坐標間的夾角為θ1,因此要把ndm坐標系內(nèi)的力Rd
66、n和Rdm換算為xdy坐標系內(nèi)的力Rdx和Rdy。</p><p> 由式(4-12)得兩坐標系間的夾角(圖4-7)</p><p> 圖4-12 軸I的作用力分析</p><p> 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):</p><p><b> 故</
67、b></p><p> 根據(jù)式(4-13)和圖4-9,則得力Rdn和Rdm在坐標xdy上的投影</p><p> 把上述求得的力標注在軸Ⅳ的空間受力圖上(圖4-11)。</p><p> 根據(jù)上述數(shù)據(jù)和軸上支點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。然后驗算軸的安全系數(shù)。確認安全系數(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
68、算,從略。</p><p> 軸I、Ⅱ、Ⅲ及其軸承的設(shè)計計算可仿此進行。</p><p> (四)繪制裝配圖和零件工作圖</p><p> 本減速器的總裝圖見圖4-4所示,零件工作圖從略。</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> [1] 熊文修 主編,機械設(shè)計課程設(shè)
69、計,華南理工大學出版社,2000</p><p> [2] 濮良貴 主編,機械設(shè)計(第七版)[M],北京:高等教育出版社,2001</p><p> [3] 朱 理 主編,機械原理,北京:高等教育出版社,2004</p><p> [4] 蘇翼林 主編,材料力學,上冊[M],北京;高等教育出版社,2003</p><p> [5]
70、吳宗澤 主編,機械設(shè)計實用手冊[M],北京:化學工業(yè)出版社,2001</p><p> 四、設(shè)計題目:試選下列一組數(shù)據(jù),設(shè)計電動葫蘆起升機構(gòu)的齒輪減速器:</p><p> 電動葫蘆設(shè)計任務(wù)書數(shù)據(jù)分配</p><p> 五、附錄:ZD1型錐形轉(zhuǎn)子制動三相異步電動機</p><p> 適用范圍: 本系列電機是電動葫蘆的起升電動機,或用于
71、要求起動轉(zhuǎn)矩較大及制動力矩較大的驅(qū)動裝置,也可以在起重運輸機械、機床、生產(chǎn)流水線和其它需要迅速制動的場合中使用。本系列電機采用50Hz,380V電源?;鶞使ぷ髦芐3,負載持續(xù)率25%,通電起動次數(shù)為每小時120次。</p><p> 結(jié)構(gòu)簡介: 本系列電機為臥式電動機,采用圓錐面制動器,輸出端軸伸為矩形花鍵,機座不帶底腳,前端蓋有凸緣(法蘭式),安裝孔在前端蓋凸緣上。本系列電動機為封閉式結(jié)構(gòu),防護等級IP44,
72、冷卻方式為自扇冷式IC0141,絕緣等級為B級。</p><p> 外形機聯(lián)接尺寸示意圖如下:</p><p> 外形及安裝尺寸(單位:mm) </p><p><b> 主要技術(shù)參數(shù)</b></p><p> 機械產(chǎn)品綜合課程設(shè)計任務(wù)書</p><p> 專業(yè)___________班級
73、___________設(shè)計者____________學號____________</p><p> 設(shè)計題目:電動葫蘆傳動裝置采用___________設(shè)計(①三級直齒圓柱齒輪減速器;②三級斜齒圓柱齒輪減速器;③二級2K-H行星圓柱齒輪減速器;</p><p> 設(shè)計電動葫蘆傳動裝置采用三級直齒圓柱齒輪減速器參考方案(見圖)</p><p> 圖為三齒輪減速器
74、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。</p><p><b> 原始數(shù)據(jù):</b></p><p> 起重量(t)G= ______起升高度(m) H= ______起、升速度(m/min) v= ________</p>
75、<p> 鋼絲繩直徑(mm) d= ___________工作類型:中極JC25%</p><p> 電動葫蘆設(shè)計壽命為10年。</p><p><b> 工作條件:</b></p><p> 兩班制,常溫下連續(xù)工作;空載起動,工作載荷平穩(wěn),單向運轉(zhuǎn);三相交流電源,電壓為380/220伏。 </p><
76、;p> 設(shè)計任務(wù):1、電動葫蘆裝配圖1張(0號或1號圖紙);三維圖一張</p><p><b> 2、全部零件圖</b></p><p> 3、設(shè)計計算說明書1份</p><p> 設(shè)計期限: 年 月 日至 年 月 日</p><p>
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