3491 四速電動葫蘆機械系統(tǒng)的設(shè)計,電動葫蘆,機械,系統(tǒng),設(shè)計 1河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表指導(dǎo)教師： 王 志 陽 職稱： 副 教 授 所在院（系）：機械與動力工程學(xué)院 教研室（研究室）：機械設(shè)計教研室題 目 四速電動葫蘆機械系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名 王彥婷 專業(yè)班級 機設(shè) 10 升（一）班 學(xué)號 0816101040一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟、社會、文化及實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度）選題符合機械設(shè)計專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，能夠體現(xiàn)綜合訓(xùn)練的要求。設(shè)計任務(wù)難易程度和工作量適中。該畢業(yè)設(shè)計可以訓(xùn)練機械專業(yè)學(xué)生按要求進(jìn)行計算機繪圖和手工繪圖能力，訓(xùn)練學(xué)生方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計的能力。對以往所學(xué)知識進(jìn)行總結(jié)和應(yīng)用，能夠滿足綜合訓(xùn)練的要求。所選題目與實際貼合比較緊密，在實際的應(yīng)用中比較廣泛。二、開題報告完成情況：按時按要求完成了開題報告。2三、階段性成果：1．通過各種渠道查閱了相關(guān)資料，并提交了開題報告和畢業(yè)實習(xí)報告。2．掌握了電動葫蘆的理論基礎(chǔ)，并初步確定了四速電動葫蘆的研究方案。3．完成了一篇與本課題有關(guān)的文獻(xiàn)翻譯。四、存在主要問題：1．對電動葫蘆的減速器設(shè)計中齒輪的選擇不太合理，技術(shù)方面還有一些問題需要解決；決；2．說明書有文字錯誤，通過目前設(shè)計知此電動葫蘆豐富的功能只能通過機械裝置完成 成；3．局部結(jié)構(gòu)設(shè)計思路不是很清晰；五、指導(dǎo)教師對學(xué)生在畢業(yè)實習(xí)中，勞動、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)展等方面的評語指導(dǎo)教師： （簽名）年 月 日1河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表指導(dǎo)教師： 王 志 陽 職稱： 副 教 授 所在院（系）：機械與動力工程學(xué)院 教研室（研究室）：機械設(shè)計教研室題 目 四速電動葫蘆機械系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名 王彥婷 專業(yè)班級 機設(shè) 10 升（一）班 學(xué)號 0816101040一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟、社會、文化及實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度）選題符合機械設(shè)計專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，能夠體現(xiàn)綜合訓(xùn)練的要求。設(shè)計任務(wù)難易程度和工作量適中。該畢業(yè)設(shè)計可以訓(xùn)練機械專業(yè)學(xué)生按要求進(jìn)行計算機繪圖和手工繪圖能力，訓(xùn)練學(xué)生方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計的能力。對以往所學(xué)知識進(jìn)行總結(jié)和應(yīng)用，能夠滿足綜合訓(xùn)練的要求。所選題目與實際貼合比較緊密，在實際的應(yīng)用中比較廣泛。二、開題報告完成情況：按時按要求完成了開題報告。2三、階段性成果：1．通過各種渠道查閱了相關(guān)資料，并提交了開題報告和畢業(yè)實習(xí)報告。2．掌握了電動葫蘆的理論基礎(chǔ)，并初步確定了四速電動葫蘆的研究方案。3．完成了一篇與本課題有關(guān)的文獻(xiàn)翻譯。四、存在主要問題：1．對電動葫蘆的減速器設(shè)計中齒輪的選擇不太合理，技術(shù)方面還有一些問題需要解決；決；2．說明書有文字錯誤，通過目前設(shè)計知此電動葫蘆豐富的功能只能通過機械裝置完成 成；3．局部結(jié)構(gòu)設(shè)計思路不是很清晰；五、指導(dǎo)教師對學(xué)生在畢業(yè)實習(xí)中，勞動、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)展等方面的評語指導(dǎo)教師： （簽名）年 月 日四速電動葫蘆機械系統(tǒng)的設(shè)計目錄前言 ....................................................................................................................11 電動葫蘆簡介 ................................................................................................21.1 電動葫蘆的原理 .....................................................................................21.2 發(fā)展前景 .................................................................................................31.3 電動葫蘆在使用時應(yīng)該注意的事項 .....................................................41.4 設(shè)計要求 .................................................................................................52 四速電動葫蘆的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 ................................................................62.1 電動葫蘆的結(jié)構(gòu)分析 .............................................................................62.2 電動葫蘆的設(shè)計方案 .............................................................................63 電動葫蘆起升機構(gòu)部件的設(shè)計 ....................................................................83.1 起升機構(gòu)的工作分析 .............................................................................83.2 電動機的選擇 .........................................................................................93.3 滑輪組的選擇 .........................................................................................93.4 鋼絲繩的選擇和校核 ...........................................................................103.4.1 鋼絲繩的選擇 ...............................................................................103.4.2 計算鋼絲繩所承受的最大靜拉力 ...............................................113.4.3 計算鋼絲繩破斷拉力 ...................................................................113.5 吊鉤的設(shè)計 ...........................................................................................113.5.1 吊鉤的選擇 ...................................................................................123.5.2 吊鉤的尺寸設(shè)計 ...........................................................................123.6 卷筒裝置的設(shè)計 ...................................................................................143.6.1 卷筒直徑的確定 ...........................................................................153.6.2 卷筒長度的確定 ...........................................................................153.6.3 卷筒厚度的計算 ...........................................................................164 同軸式三級齒輪傳動減速器的設(shè)計 ..........................................................174.1 確定傳動裝置的總傳動比和分配轉(zhuǎn)動比 ...........................................174.2 計算各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩和功率 ...........................................................174.3 傳動零件的設(shè)計計算 ...........................................................................194.3.1 第一軸齒輪的設(shè)計計算 ...............................................................194.3.2 第二軸齒輪的設(shè)計計算 ...............................................................254.3.3 第三軸齒輪的設(shè)計計算 ...............................................................294.4 軸的設(shè)計 ...............................................................................................354.4.1 第一根軸的設(shè)計計算 ...................................................................354.4.2 初步估算軸的最小直徑 ...............................................................364.4.3 第二根軸的設(shè)計計算 ...................................................................394.4.3 第三根軸的設(shè)計計算 ...................................................................425 軸的校核 ......................................................................................................455.1 第一根軸的校核 ...................................................................................455.1.1 求支反力 .......................................................................................455.1.2 求彎矩 ...........................................................................................455.2 第三根軸的校核 ...................................................................................475.2.1 求支反力 .......................................................................................475.2.2 求彎矩 .........................................................................................475.3 中間軸的校核 .......................................................................................495.3.1 求支反力 .....................................................................................495.3.2 求彎距 .........................................................................................495.3.3 總彎距的計算 ...............................................................................506 軸承的校核 ..................................................................................................526.1 計算軸承的支撐反力 ...........................................................................526.2 軸承的當(dāng)量動載荷 ...............................................................................536.3 軸承的壽命 ...........................................................................................537 減速器箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ..............................................................................548 減速器潤滑密封設(shè)計 ..................................................................................579 運行機構(gòu)外殼的選擇 ..................................................................................589.1 行走機構(gòu)電動機及車輪的選取 ...........................................................589.2 行走機構(gòu)減速比的確定 .......................................................................5810 結(jié)論 ............................................................................................................6011 致謝 ............................................................................................................61參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................62前言起重機械廣泛應(yīng)用于各種物料的起重、運輸、裝卸等作業(yè)中，可以減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率。如在工廠、礦山、車站、港口、建筑工地、水電站、倉庫等生產(chǎn)部門中得到應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟改革的不斷深入,一些老的工業(yè)基地逐漸復(fù)蘇,大量冶煉、鑄造和機加工行業(yè)出現(xiàn)增長勢頭,引發(fā)市場對起重機械需求量的不斷增加。有關(guān)調(diào)查資料表明,65%的起重機械用戶主要是為了提高生產(chǎn)率、減少勞動工資、降低職工勞動強度。因而用戶對起重機械的安全性、先進(jìn)性、適用性和自動化程度就提出了更高的要求,使起重機械的制造廠家面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。起重機械制造行業(yè)的發(fā)展趨勢為設(shè)計、制作的計算機化、自動化近年來,隨著電子計算機的廣泛應(yīng)用,許多國外起重機制造商從應(yīng)用計算機輔助設(shè)計系統(tǒng),提高到應(yīng)用計算機進(jìn)行起重機的模塊化設(shè)計。起重機采用模塊單元化設(shè)計,不僅是一種設(shè)計方法的改革,而且將影響起重機行業(yè)的技術(shù)、生產(chǎn)和管理水平,老產(chǎn)品的更新?lián)Q代,新產(chǎn)品的研制速度都將大大加快。對起重機的改進(jìn),只需針對幾個需要修改的模塊;設(shè)計新的起重機只需選用不同的模塊重新進(jìn)行組合,提高通用化程度,可使單件小批量的產(chǎn)品改換成相對大批量的模塊生產(chǎn)。亦能以較少的模塊形式,組合成不同功能和不同規(guī)格的起重機,滿足了市場的需求,提高了競爭能力。作為起重設(shè)備中輕便靈活的電動葫蘆作業(yè)范圍是有點、線為主、自重輕、構(gòu)造緊湊、體積小、維修方便、經(jīng)久耐用等特點。目前起重設(shè)備較多，如單、雙梁橋式起重機、門式起重機等，但結(jié)構(gòu)體積龐大，一次性投資與運行成本較高，就是不能良好的滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的要求，急需技術(shù)經(jīng)濟性能價格良好的起重設(shè)備，電動葫蘆在此方面具有優(yōu)勢，但目前電動葫蘆多以為單速、雙速為主，多速電動葫蘆極少，特別是四速電動葫蘆。作為起重基地的新鄉(xiāng)，研究開發(fā)四速電動葫蘆，是很有前景的。1 電動葫蘆簡介1.1 電動葫蘆的原理電動葫蘆,簡稱電葫蘆。又名電動提升機。它保留了手拉葫蘆輕巧方便的特點，由電動機、傳動機構(gòu)和卷筒或鏈輪組成，分鋼絲繩電動葫蘆和環(huán)鏈電動葫蘆兩種。通常用自帶制動器的鼠籠型錐形轉(zhuǎn)子電動機（或另配電磁制動器的圓柱形轉(zhuǎn)子電動機）驅(qū)動，起重量一般為 0.1～80 噸，起升高度為 3～30 米。多數(shù)電動葫蘆由人用按紐在地面跟隨操縱，也可在司機室內(nèi)操縱或采用有線（無線）遠(yuǎn)距離控制。電動葫蘆除可單獨使用外，還可同手動、鏈動或電動小車裝配在一起，懸掛在建筑物的頂棚或起重機的梁上使用。手拉葫蘆和手扳葫蘆都叫做手動葫蘆，是用人力來提升重物的。電動葫蘆是一種用途十分廣泛的輕小型起重設(shè)備。其特點是體積小,重量輕,承載能力大,常被安裝在電動單梁橋門起重機和懸掛式起重機上 ,用來升降和運移物品。 電動葫蘆的各類較多電動葫蘆主要有鋼絲繩電動葫蘆，環(huán)鏈電動葫蘆，微型電動葫蘆和防爆電動葫蘆幾種型號。電動葫蘆又改進(jìn)了手拉葫蘆人工操作、提升速度慢等不足，它集電動葫蘆和手拉葫蘆的優(yōu)點于一身。采用盤式制動電機作用力，行星減速器減速，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、效率高、使用方便，制動可靠維護(hù)簡單等特點。適用于低速小行程的、物料裝卸、設(shè)備安裝、礦山及工程建筑等方面，價廉物美，安全可靠，為您的工作帶來便利。本設(shè)計是鋼絲繩電動葫蘆，因為鋼絲繩電動葫蘆有它特有的特點。下面就來和大家看一看鋼絲繩電動葫蘆的結(jié)構(gòu)原理。減速器：采用三級定軸斜齒輪轉(zhuǎn)動機構(gòu)，齒輪和齒輪軸用經(jīng)過熱處理的合金鋼制成，箱體，箱蓋由優(yōu)質(zhì)鑄鐵制成，裝配嚴(yán)密，密封良好。減速器自成一個部件，裝卸極為方便。控制箱：采用能在緊急情況下切斷主電路，并帶有上下行程保護(hù)斷火限位器的裝置。確保了電動葫蘆的安全運行。電器元件壽命長，使用可靠。鋼絲繩：采用 GB1102-74（6*37+1）X 型起重鋼絲繩，它保證了經(jīng)久耐用。錐行電動機：起升電機采用較大起動力矩錐形轉(zhuǎn)子制動異步電動機，無須外加制動器。電機負(fù)載持續(xù)率為 25%，電機采用 B 級或 F 級絕緣，電機防護(hù)等級 IP44/IP54。按鈕開關(guān)：手操作輕巧靈便，分有繩操縱和無線遙控兩種方式.鋼絲繩電動葫蘆的結(jié)構(gòu)原理就決定它的優(yōu)點，在市場上也有很好的反映。從深層次了解鋼絲繩電動葫蘆，可以讓你在它的維護(hù)保養(yǎng)中做得更好，也更能讓鋼絲繩電動葫蘆在工作中發(fā)揮更大的作用。提高它的工作效率，也就提高了相對的收入。1.2 發(fā)展前景目前，國內(nèi)外電動葫蘆產(chǎn)品在構(gòu)造特征、性能配置等方面仍存在一定差異，通過對國內(nèi)外該類產(chǎn)品的比較，明示了其差異情況。1964 年聯(lián)合設(shè)計的 CD／MD 葫蘆，在 1975 年設(shè)計改進(jìn)之后，雖經(jīng)各制造企業(yè)不同程度的改進(jìn)，并未吸收世界進(jìn)程中的任何技術(shù)發(fā)展。包括 1983 年引進(jìn)德國 Stahl 公司的 AS 鋼絲繩葫蘆，距離當(dāng)代發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)品水平，仍有數(shù)十年差距。而隨著科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步新一代多速電動葫蘆有著跟多的發(fā)展趨勢：向大型化、高效化、無保養(yǎng)化合節(jié)能化發(fā)展。向智能化、集成化合信息化發(fā)展。向成套化、系統(tǒng)化、綜合化和規(guī)?；l(fā)展。向模塊化、組合化、系列化和通用化發(fā)展。向小型化、輕型化、簡易化和多樣化發(fā)展。所以，新型電動葫蘆的開發(fā)研究對于我國的起重行業(yè)還是很有實際意義的。而這個設(shè)計題目這樣不但可以是我們和社會科技環(huán)境接軌。雖然我們的水平有限，但是可以借此更加全面的了解起重器材的性能和工作環(huán)境，為將來的起重行業(yè)的工作做一個鋪墊。同時可以把以前學(xué)過的知識鞏固一下，把以往不太注意的基礎(chǔ)知識更加熟悉起來，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。所以，在設(shè)計中，我們應(yīng)該采用新理論、新方法、新技術(shù)和新手段來提高我們的的設(shè)計質(zhì)量。電動葫蘆種類一般分為幾種：環(huán)鏈電動葫蘆，鋼絲繩電動葫蘆，防爆電動葫蘆，氣動葫蘆，微型電動葫蘆，舞臺專用電動葫蘆，還有臺灣進(jìn)口的小金剛。按照能否運行來分，又分為固定式與運行式兩種，按照起升速度來分，分為單速與雙速兩種。電動葫蘆使用非常簡單，有操作手柄，運行式電動葫蘆手柄上一般有上下左右四個按扭，固定式有上下兩個按扭，特殊的也有其他設(shè)置，根據(jù)您的需要從下面調(diào)節(jié)手柄即可操作電動葫蘆。一般電動葫蘆都配有說明書，按照說明書上來按裝即可。1.3 電動葫蘆在使用時應(yīng)該注意的事項（1）電動葫蘆在使用前，應(yīng)進(jìn)行靜負(fù)荷和動負(fù)荷試驗。 （2）檢查電動葫蘆制動器的制動片上是否粘有油污，各觸點均不能涂潤滑油或用銼刀挫平。 （3）嚴(yán)禁超負(fù)荷使用。不允許傾斜起吊或作為拖拉工具使用。 （4）操作人員操作時，應(yīng)隨時注意并及時消除鋼絲繩在卷筒上脫槽或繞有兩層的不正常情況。 （5）電動葫蘆盤式制動器要用彈簧調(diào)整至是物件能容易處于懸空狀態(tài)，其制動距離在最大負(fù)荷時不得超過 80mm。 （6）電動葫蘆應(yīng)有足夠的潤滑油，并保持干凈。 （7）電動葫蘆不工作時，禁止把重物懸于空中，以防零件產(chǎn)生永久變形1.4 設(shè)計要求本設(shè)計的四速電動葫蘆機械系統(tǒng)的根據(jù)現(xiàn)有普通電動葫蘆的應(yīng)用情況提出要求是：(1) 四速電動葫蘆的最大載重為 10 噸，最大起升高度為 9 米。(2) 四速電動葫蘆的強度等級為 M，工作級別為 M5。(3) 通過電機的變速實現(xiàn)在一個電機帶動下輸出 4 種速度。2 四速電動葫蘆的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計2.1 電動葫蘆的結(jié)構(gòu)分析電動葫蘆主要由起升機構(gòu)和運行機構(gòu)組成。起升機構(gòu)包括吊鉤、鋼絲繩、滑輪組、電機、卷筒和減速器組成；它的運行機構(gòu)為小車。電動機的總體結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示 圖 2-1 電動葫蘆總體結(jié)構(gòu)簡圖電葫蘆中間是鋼絲繩卷筒，用小車將其懸掛于工字鋼鍛造的天車大梁上，一端用法蘭固定一臺可制動的錐形轉(zhuǎn)子電動機，用傳動軸將動力傳遞到另一端的減速機。經(jīng)過減速的動力傳遞給鋼絲繩卷筒，帶動吊鉤起重。2.2 電動葫蘆的設(shè)計方案電動葫蘆起升的結(jié)構(gòu)主要為電動機、減速器和卷筒裝置 3 個部件。排列方式主要有平行軸和同軸兩種方式排列形式，如圖 2-2 所示 a b圖 2-2 起升機構(gòu)部件排列圖1 電動機 2 減速器 3 卷筒裝置經(jīng)過分析這里優(yōu)先選用 b 方案，其方案的電機、減速器、卷筒布置較為合理。減速器中的大齒輪和卷筒連在一起，起吊產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距經(jīng)大齒輪可以直接傳給卷筒，使得卷筒只受彎距而不受扭距。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，傳動穩(wěn)定，安全系數(shù)高。減速器用斜齒輪傳動，載荷方向不變和齒輪傳動的脈動循環(huán)，對電動機產(chǎn)生一個除彈簧制動的軸向力以外的載荷制動軸向力。當(dāng)斜齒輪傾斜角一定時，軸向的力大小與載荷成正比，起吊載荷越大，該軸向力也越大，產(chǎn)生的制動力矩也越大；反之亦然。它可以減小制動彈簧的軸受力，制動瞬間產(chǎn)生的沖擊減小，電動機軸受扭轉(zhuǎn)的沖擊也將減小，尤其表現(xiàn)在起吊輕載荷時，從而提高了電動機軸的安全性。因此，選擇 b 方案。a 方案中結(jié)構(gòu)電機與卷筒布置不再同一平面上通過減速器相連，使得減速器轉(zhuǎn)距增大。3 電動葫蘆起升機構(gòu)部件的設(shè)計電動葫蘆式起升機構(gòu)用來實現(xiàn)物料垂直升降，是任何起重機不可缺少的部分，因而也是起重機最主要、也是最基本的機構(gòu)。起升機構(gòu)的安全狀態(tài)得好壞將直接地關(guān)系到起重作業(yè)的安全，是防止起重事故的關(guān)鍵。電動葫蘆的機構(gòu)主要包括:起升用錐形轉(zhuǎn)子制動電動機、減速器、卷筒裝置和吊鉤裝置等 4 個動力和傳動部件。起升電機、減速器、和卷筒裝置構(gòu)筑成一個革命性緊湊又堅固的結(jié)構(gòu)，使起重機能更有效的利用廠房空間，增加了起升高度。平穩(wěn)安靜的運行延長起升機構(gòu)的壽命。起升電機處于大直徑卷筒內(nèi)使電動葫蘆具有較小的外形尺寸且起升電機具有良好的冷卻性能。所有起升電機都裝有盤式直流電磁制動器，自動監(jiān)控間隙。電器和制動器和諧工作保證吊鉤任何時候都不打滑。制動器為長閉設(shè)計防止失電事故，制動摩擦片不含石棉。卷筒由高強度無縫鋼管制成，兩端軸承支撐，鋼絲繩由壓板固定。卷筒最少有 2 圈安全繩槽，標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩為剛強度鋼絲制成并鍍鋅，重級制導(dǎo)繩器由耐磨的球墨鑄鐵制成，防止亂繩。大直徑滑輪由球磨鑄鐵制成，防止跳繩。3.1 起升機構(gòu)的工作分析電動機通過聯(lián)軸器與減速器的中間軸連接，而中間軸又通過齒輪連接與減速器的高速軸相連，用減速器的低速軸帶動卷筒，吊鉤等鉤取物裝置與并卷繞在卷筒上的鋼絲繩滑輪組連接起來。當(dāng)電動機正反兩個方向的運動經(jīng)聯(lián)軸器和減速器傳遞給卷筒時，通過卷筒不同方向的旋轉(zhuǎn)將鋼絲繩卷入或放出，從而使吊鉤與吊掛在其上的物料實現(xiàn)升降運動，這樣，就將電動機輸出的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為吊鉤的垂直上下的直線運動。用常閉式制動器空竹起重機機構(gòu)的運轉(zhuǎn)。通電時松閘，使機構(gòu)運轉(zhuǎn)；在失電情況下制動，使吊鉤連同貨物停止升降，并在指定位置上保持靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)于與自鎖。當(dāng)滑輪組升到最高極限位置時，上升極限位置限制器被觸碰面動作，使吊鉤停止上升，即起到了限位開關(guān)的作用。當(dāng)?shù)踺d接近額定起重量時，起重量限制器及時檢測出來，并給予顯示，同時發(fā)出警示信號，一旦超過額定值及時切斷電源，使起升機構(gòu)停止運行，以此來保證生產(chǎn)安全。3.2 電動機的選擇本次設(shè)計為 10 噸四速電動葫蘆，電動機采用 YZR 系列起重用三相一步電動機用電動機。由公式得：P=FV/1000=GV/1000=10000×(4/60)/1000=0.67kW (3-1)滾筒傳動的效率?。?.96聯(lián)軸器的效率取: 0.99電機軸的效率?。?0.98(3-2)Ⅰ 與 電 機Ⅱ 與 ⅠⅢ 與 Ⅱ輸 出 軸 與 Ⅲ筒 與 輸 出 軸總 ???=0.96×(0.99×0.99)×(0.99×0.99)×(0.99×0.99)×0.98=0.8857電動機功率：= / =0.67/0.8857=0.75266kW (3-3)dpw總?由于鋼絲繩電葫蘆起吊和停止時有一些沖擊，根據(jù)沖擊程度一般使用系數(shù) =1.4 故 1.4 =1.0537kWAkp?d電機轉(zhuǎn)速取:n 電 =930r/min故選電動機的電動的額定功率為 8.5kw，轉(zhuǎn)速為 930/min3.3 滑輪組的選擇滑輪組由動滑輪和定滑輪組成，其上纏繞鋼絲繩，此方法可以減小起重所須的力還可以達(dá)到增速的目的。其中通過滑輪可以改變鋼絲繩的運動方向。平衡滑輪還可以均衡張力。四速電動葫蘆選用的滑輪組倍率由 [1]查得 m＝2。滑輪組效率＝ 0.99z?3.4 鋼絲繩的選擇和校核本次設(shè)計選用的鋼絲繩主要依據(jù)其工作環(huán)境及工作強度及使用特點及重要性選用。柔韌性好、鋼絲繩強度高、耐沖擊、安全可靠。雖然在正常情況下使用的鋼絲繩不會發(fā)生突然破斷，但是鋼絲繩廣泛應(yīng)用在起重機上，可能會因為承受的載荷超過其極限載荷而破壞。而鋼絲繩的破壞是有前兆的，總是從斷絲開始，極少發(fā)生整條繩的突然斷裂。鋼絲繩的破壞會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，所以鋼絲繩既是起重機械的重要零件之一，也是保證起重作業(yè)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 3.4.1 鋼絲繩的選擇鋼絲繩是起重機械中最常用的構(gòu)件之一，根據(jù)其本身的結(jié)構(gòu)特點及工作環(huán)境的需要選擇。查得鋼絲繩型號選為 6X37-15-1550-I-右。（1）根據(jù)設(shè)計要求`起重重量為 10 噸，按照構(gòu)造易緊湊的原則，選用滑輪倍數(shù)為：a=2F=58800NK:安全系數(shù)；取 1.2（2）鋼絲繩的直徑 dd=21mmC=0.898為選擇系數(shù)查得鋼絲繩型號選為 6X37-15-1550-I-右。3.4.2 計算鋼絲繩所承受的最大靜拉力鋼絲繩所承受的最大靜拉力（即鋼絲繩分支的最大靜拉力）為：(3-4)kQZmPS??ax式中: --額定起升載荷，指所有起升質(zhì)量的重力，包括允許起升的QP最大有效物品、取物裝置（如下滑輪組吊鉤、吊梁、抓斗、容器、起重電磁鐵等） 、懸掛撓性件以及其 他在升降中的設(shè)備的質(zhì)量的重力；Z--繞上卷筒的鋼絲繩分支數(shù)，單聯(lián)滑輪組 Z=1，雙聯(lián)滑輪組Z=2，根據(jù)要求 Z=1；m--滑輪組倍率；--滑輪組的機械效率。h?其中 ＝810000N ，m＝2， ＝0.99QPh?所以 ＝29.7Naxs3.4.3 計算鋼絲繩破斷拉力計算鋼絲繩破斷拉力為：=n (3-5)psmax式中:n--安全系數(shù)，根據(jù)機構(gòu)工作級別查表確定，n＝5；=150> =136psax所以鋼絲繩滿足要求。3.5 吊鉤的設(shè)計吊鉤在起重裝置中屬于取物裝置，用于提取物料。既是起重機械的重要零件之一，也是保證起重作業(yè)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)3.5.1 吊鉤的選擇吊鉤按形狀分為單鉤和雙鉤，按制造方法分為鍛造吊鉤疊片吊鉤。單鉤制造簡單、使用方便，但受力情況不好。大多用在起重量為 80噸以下的場合；起重量大時常采用受力對稱的雙鉤。疊片式吊鉤由數(shù)片切割成形的鋼板鉚接而成，個別板材出現(xiàn)裂紋時整個吊鉤不會破壞，安全性較好，單自重較大，大多用在大起重量或吊運鋼水盛桶的起重機上。吊鉤在作業(yè)過程中常受沖擊，需采用韌性好的優(yōu)質(zhì)碳素鋼制造。吊鉤分類極廣，一般包括：卸扣、吊環(huán)、圓環(huán)、梨形環(huán)、長吊環(huán)、組哈吊環(huán)，S 鉤、鼻吊鉤、美式吊鉤、羊角吊鉤、眼形滑鉤、帶保險卡吊環(huán)螺釘、鏈條卸扣，居于獨特、新穎、質(zhì)優(yōu)安全的特點，適用于工廠、礦山、石油、化工及船舶碼頭等。確保安全，質(zhì)量安全系數(shù)高，靜載荷達(dá)到 3 倍，起重量從 5 噸到 150 噸。吊鉤是起重機械常見的一種吊具，吊鉤常借助滑輪組等部件懸掛在起重機構(gòu)的鋼絲繩上，還適用于工廠、礦山、石油、化工和船舶碼頭等吊運重物的場所。鍛造吊鉤分為單鉤和雙鉤。單鉤一般用于小起重量，雙鉤多用于較大的起重量。鍛造吊鉤材料采用優(yōu)質(zhì)低碳鎮(zhèn)靜鋼或低碳合金鋼，如 20 優(yōu)質(zhì)低碳鋼、16Mn、20MnSi、36MnSi。這次設(shè)計的是 5 噸的葫蘆，屬于小起重量，結(jié)合電葫蘆的生產(chǎn)現(xiàn)狀，選用鍛造單鉤。3.5.2 吊鉤的尺寸設(shè)計吊鉤鉤孔直徑與起重能力有一定關(guān)系：單鉤： ???tQD35~0?鉤身各部分尺寸（見圖 3）間的關(guān)系如下:hLS75.021(2.)/05Lh圖 3-1 鍛造單鉤計算得: D=80 S=60 H=96 =184 =482L23-2 吊鉤的三維效果圖由于負(fù)載屬于輕型因此吊鉤的各部位直徑選擇按照起重設(shè)計手冊的常規(guī)數(shù)據(jù)選取完全可以滿足工作要求，但注意的是吊鉤的前端尖嘴部分應(yīng)有一定的揚角避免磨損后起吊容易脫鉤。在參考常規(guī)設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計的已滿足設(shè)計要求，故在次不與校核。3.6 卷筒裝置的設(shè)計卷筒是用來卷繞鋼絲繩的部件，它承載了起升載荷，收放鋼絲繩，實現(xiàn)勾取物裝置的升降，是實現(xiàn)四速電動葫蘆機械系統(tǒng)滿足要求的裝置。（1）電動葫蘆卷筒的種類電動葫蘆按卷筒的筒體形狀，可分為長軸卷筒和短筒卷筒；按制造方式，可分為鑄造卷筒和焊接卷筒；按卷筒表面是否有繩槽，可分為光面卷筒和螺旋槽面卷筒；按鋼絲繩在卷筒表面卷繞層數(shù)，可分為單層纏繞卷筒和多層纏繞卷筒，多層纏繞卷筒用于起升高度特大，或要求機構(gòu)緊湊的起重機上。(2）電動葫蘆卷筒的結(jié)構(gòu)電動葫蘆的卷筒是由筒體、連接盤、卷筒軸以及軸承支架等組成。單層纏繞的卷筒的筒體表面切有弧形螺旋槽，以增大鋼絲繩與筒體的接觸面積，避免相鄰繩之間摩擦，并使鋼絲繩在卷筒上纏繞位置固定。其缺點是筒體體積較大。多層纏繞卷筒的筒體表面直接采用光面，筒體兩端有凸緣，以防止鋼絲繩滑出。其缺點是鋼絲繩排列緊密產(chǎn)生摩擦，各層互相疊加，對鋼絲繩的壽命影響很大。電動葫蘆的卷筒結(jié)構(gòu)尺寸中，影響鋼絲繩壽命的關(guān)鍵尺寸是按鋼絲繩中心算起的計算直徑，卷筒允許的最小卷繞直徑必須滿足所在機構(gòu)工作級別所要求的規(guī)定值。3.6.1 卷筒直徑的確定卷筒的直徑式卷筒集合尺寸中最關(guān)鍵的尺寸，其名義直徑 D 是指光面卷筒的卷筒外包直徑尺寸，有槽卷筒取槽底直徑，大小按下式確定。mm (3-6)28917)()1(????dhD式中 D--按鋼絲繩中心計算的最小卷筒直徑，mmh--與機構(gòu)工作級別和鋼絲繩有關(guān)的系數(shù)，查表為 18d--鋼絲繩的直徑，mm計算得 289mm，取 290mmminD?3.6.2 卷筒長度的確定由表查得卷筒幾何尺寸的計算: (3-7)210L??(3-8)PZDmH)(1ax?式中 L--卷筒長度；--卷筒上螺旋繩槽部分的長度；0L--無繩槽卷筒端部尺寸的長度，由結(jié)構(gòu)需要決定；1--卷筒兩端多余部分的長度 ；2 23LP?P--繩槽節(jié)距；--最大起升高度；maxHm--滑輪組倍率；--卷筒的計算直徑。1D其中 ＝720mm ， ＝83mm， ＝32mm，L＝835mm0L1L23.6.3 卷筒厚度的計算對于鑄鋼卷筒， 式中 --卷筒壁厚；d??--鋼絲繩直徑。所以 ＝15mm4 同軸式三級齒輪傳動減速器的設(shè)計電動葫蘆減速器是起升機構(gòu)中傳動的重要組成部分，也是本次設(shè)計的重要部分，所以單獨進(jìn)行計算。其傳動關(guān)系如圖 4-1 所示a b圖 4-1 同軸式三級傳動減速器示意圖4.1 確定傳動裝置的總傳動比和分配轉(zhuǎn)動比（1） 總傳動比： = = (4-1)ainm3.651980?（2）分配減速器的各級傳動比：按同軸式布置。由 [2]表 15-1-3 三級圓柱齒輪減速器分配傳動比。 由圖查的 =5.7， =3.6。1i2i則低速級傳動比 = = 3.23i5.2681?4.2 計算各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩和功率（1） 各軸轉(zhuǎn)速: nⅠ =nⅡ =nm =980 rinnⅢ = 1980r7.min5.mi?nⅣ 2r4.i3.6i?nⅤ 275r1.92in.i??nⅥ =nⅤ（2）各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 40.8295.095???mddpNM?TⅠ =Td 01.1.7d?聯(lián) 軸 器TⅡ 21.6?? ?花 鍵TⅢ 21..48.75.09420.85i????齒 輪 滾 動 軸 承TⅣ = 34323.7391NM??齒 輪 滾 動 軸 承TⅤ =T .5...12.ii ?齒 輪 滾 動 軸 承TⅥ = 6908.64???卷 筒 滾 動 軸 承（3）各軸入輸功率: .5kWdPPⅠ =Pd Pd.?.01?80.92.43k??聯(lián) 軸 器PⅠⅠ =PⅠ . PⅠ =2、?681PⅢ =PⅡ PⅡ3、、.8.109.87.k??PⅣ =P PⅢ23??、、.7...4W PⅤ =P PⅣ?34??、、.7.4098.7.1kW?PⅥ =P PⅤ34、、..15.6.?各軸的運動和動力參數(shù)如表 4-1 所示表 4-1 運動和動力參數(shù)4.3 傳動零件的設(shè)計計算4.3.1 第一軸齒輪的設(shè)計計算（1）選擇齒輪材料,查表選小擇齒輪材料為 40cr，調(diào)質(zhì)和表面淬火處理或氮化 48～55 HRC。（2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計選擇齒數(shù)取 z 1=13， z 2=i1 z1=5.7 13=74?齒寬系數(shù) 由表 14-1-79，選 =0.8d?d?初選螺旋角 =14o?軸號 輸出功率P（kW）轉(zhuǎn)速 n(r/min) 輸出轉(zhuǎn)矩 T/(N·m)Ⅰ軸 8.432 980 81.74Ⅱ軸 8.11 980 78.47Ⅲ軸 7.78 171.9 420.85Ⅳ軸 7.47 47.75 395.51V 軸 7.18 14.92 1190.83VI 軸 6.68 14.92 1131.14初選載荷系數(shù) 按齒輪非對稱布置速度中等沖擊載荷不大來選擇Kt=1.3轉(zhuǎn)距 T 18.401.NmT???彈性系數(shù) ZE 由表查的 Z E=187.7 ?MPa確定變位系數(shù) z1=12 z2=68 a=20o h*an=h*acos 由圖查的?x1=0.39x2=-0.38節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH X∑ =0 =8o 查圖得 Z H=2.43?重合度系數(shù) Z?縱向重合度 35.014tan8.013.tan138.0sin ????????zmbd端面重合度 42.9.1?nxz由機械設(shè)計手冊圖 14-1-7 查的重合度則 78.01?a?87.02?a? 61.870)39.1(78.0)39.1()()(11 ???????nnxx由圖 14-1-19 查得 5.??螺旋角系數(shù) .4cos?????許用接觸應(yīng)力[ ]??接觸疲勞極限 由機械設(shè)計手冊圖 14-1-24 查得大小齒輪的接觸lim疲勞極限為[ ]Hlim1=[ ]Hlim2=1160???MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 1=60 n1 Lh=60 980 1 6300=3.70 108???N2= (4-2)71049.67.53??i接觸疲勞壽命系數(shù)由機械設(shè)計手冊圖 6.4-10 查得KHN1=1.08 KHN2=1.14計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1％ 安全系數(shù) S＝1[ ]1＝??lim.0816253MPaHN??[ ]2= SK1li.4?則 [ ]＝??1[]253128PaH??（3）計算小齒輪分度圓直徑 d1t小齒輪分度圓直徑 d1t= (4-3)23 )][(12HEadt ZuTK?????＝34 2.805.189.46()m3.4516?????驗算圓周速度 132.01.ss6tdnV??選擇精度等級 根據(jù)圓周速度由機械設(shè)計手冊 6.4-19、6.4-20選擇齒輪精度等級為 7 級精度（4）計算齒寬 b 和模數(shù) mntb= 10.83245.96mdt????1coscos12.4tntz???fah?? 46.28.1)3.04cos1()(* ???????nanmxh 56.18)30cos5????tc2.56.2fa4.0.9?hb（5） 計算載荷系數(shù) K使用系數(shù) 由表查的　K A=1.25動載系數(shù) KV 根據(jù)圓周速度 v=1.66 由圖查的 K V＝1.1sm齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) 由圖查得Ha ????ar＝ =1.20HaF齒間載荷分配系數(shù) K 由表查的齒輪裝配時檢驗調(diào)整?HK ＝1.05+0.26 （1+0.6 ） +0.16 10-3b=1.29?H?2d??載荷系數(shù) K K＝K A KV K =1.25 1.1 1.20 1.29=2.12Ha?修正小齒輪直徑 1d331 2.1.45m35.8ttd??計算模數(shù) mn mn= 1cos.8cos2.6z???（6）按齒根彎曲疲勞強度校核(4-4)][cos221Fsaadn YzKTY?????計算載荷載荷系數(shù) K 由 K ＝1.29 由圖查得 =1.2746.?hb?H?FKK= KA KV =1.25 1.1 1.20 1.27=1.74aF?齒輪的彎曲疲勞強度極 由圖查得E?MPaFE89021??齒形系數(shù) FaY由當(dāng)量齒數(shù) z 80.134cos221????znz 76.522n由圖查的 78.1?FaY90.12?FaY應(yīng)力修正系數(shù) S由圖查的 56.1a 85.2Sa重合度系數(shù) anY??7.0.??由表查得　 2)cos(i1arcosnb???= cos08n? 2)cos(in1nba???= 94.2.0?51.cos2baan??72.08.075.0???anY??螺旋角系數(shù) 由圖根據(jù) 查得 ＝0.98???Y尺寸系數(shù) 由表的公式 〈5 時，取X nXm01.~5.=5 =2nmY彎曲壽命系數(shù) 根據(jù) N1=5.29 108 N2=9.35 107由圖查得N??8.01?1?Y計算許用彎曲疲勞應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4][F?1=][F1620.870.5MPa4ENXYS???2＝ 21...計算大、小齒輪的 并加以比較][?YSaF=1][FSa0745.5.7892??31..3][2SaY?小齒輪的數(shù)值較大設(shè)計計算42322.17508.9cos80.745m2.3815m??????對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) mn與由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值 mn＝2.5 ，取分度圓直徑 d1=30.54(4-4)09.125.8cos430cos1????nmdz?則 ，取 13?z 76.512u742z（7）幾何尺寸計算計算中心距(4-5)12()(374)2.5m1.82coscos8nzma??????將中心距圓整為 120 。按圓整后的中心距修正螺旋角(4-6)"5`12902.)7413()(arcos21 ??????mzn?因 值改變不多，故參數(shù) 等不必修正。HaZK、??計算大、小齒輪的分度圓直徑123.538.26mcos86`4"7.179.nzdm?????計算齒輪寬度(4-7) 0.38.01???db?圓整后取 ； 。23B44.3.2 第二軸齒輪的設(shè)計計算（1） 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計選擇齒數(shù)取 z 1=24， z 2=i1 z1=3.6 24=84?確定變位系數(shù) z 1=24 z2=84 a=20o h*an=h*acos 由圖 ?查得 x1=0.38 x2=-0.38重合度系數(shù) Z?縱向重合度 037.8tan24.0138.tan138.0sin ??????????zmbd端面重合度 . 54.183.021??nxz查得重合度則 則71.0?a?86.02?a?58.1a?應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60.n 1.Lh=60 247.35 1 6300=9.35 107??N2= (4-8)771 0.26.39?i接觸疲勞壽命系數(shù)由圖查得KHN1=1.19 KHN2=1.15計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1％ 安全系數(shù) S＝1[ ]1＝ ＝1.19 1160=1380??HNlim?[ ]2= =1.15 1160=1344SK1li則 [ ]＝ ??12[]38041357MPaH???（2）計算小齒輪分度圓直徑 d1t小齒輪分度圓直徑 d1t= (4-9)23 )][(12HEadt ZuTK?????=35 2.6403.6189.46()m7.5881357????（3）計算載荷系數(shù) K齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) 由圖查得查得 ＝Ha ????ar HaK=1.20FaK齒間載荷分配系數(shù) K 由表查的 齒輪裝配時檢驗調(diào)整得 ?HK ＝1.30?H載荷系數(shù) K K＝K A KV K =1.25 1.05 1.20 1.30=2.05Ha??修正小齒輪直徑 1d331 2.0547.8m49.116ttd??計算模數(shù) mnt 1cos9.cos2.0nt????（4）按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計(4-10)][cos212Fsaadn YzKTY?????計算載荷載荷系數(shù) K 由圖 查得 =1.25?K= KA KV =1.25 1.05 1.20 1.25=1.97HaF?齒形系數(shù) FaY由當(dāng)量齒數(shù) z 16.8cos221????zvz 0.7422v由 [4]圖 14-1-47 59.1?FaY21.?FaY應(yīng)力修正系數(shù) Sa由圖查得 6.1 74.2Sa重合度系數(shù) anY??7502.??已知 914.0b? 58.1cos2?baan??72.0.07..0??anY??彎曲壽命系數(shù) 根據(jù) N1=9.35 108 N2=2.67 107由圖查得N??.?1Y計算許用彎曲疲勞應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4][F?1= 160.8253.7MPa4ENXS???2＝][F21...Y計算大、小齒輪的 并加以比較][?SaF=1][FSaY0761..583972??492..2Sa?小齒輪的數(shù)值較大設(shè)計計算 523221.970.98cos140.681m.3.m??????對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) mn與由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值 mn＝2.5 ，取分度圓直徑 d1=48.9096.15.24cos908cos1 ????nmdz?則 ，則12?z 4.68127.51??uz692?z（7）幾何尺寸計算計算中心距(4-11)12()(69)2.5m104.3coscos4nzma??????將中心距圓整為 105 。按圓整后的中心距修正螺旋角(4-12)021 36.150.2)69()(arcos?????zn?因 值改變不多，因此參數(shù)中 等不須要修正。HaZK、、 ??計算大、小齒輪的分度圓直徑102.5m31.cos69.78.9nzd????計算齒輪寬度.241.3801???db?圓整后取 ； 。25mB圖 4-2 齒輪的三維效果圖4.3.3 第三軸齒輪的設(shè)計計算（1）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計選擇齒數(shù)取 z 1=12， z 2=i z1=3.2 11=35.23?轉(zhuǎn)距 T 5T.20Nm???確定變位系數(shù) z1=12 z2=45 a=20o h*an=h*acos 由機械?設(shè)計手冊圖 14-1-4 查的 x1=0.35 x2=-0.35節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH X∑ =0 =8o 查由機械設(shè)計手冊圖 14-1-?16ZH=2.46重合度系數(shù) Z?縱向重合度 17.08tan1.038.tan138.0sin ?????????zmbd端面重合度 . 15.83.01??nxz查得重合度則65.01?a?87.02a?43.1?a?應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60.n1.Lh=60 70.67 1 6300=2.67 107??N2= 671 05.09.46??i接觸疲勞壽命系數(shù)由由機械設(shè)計手冊圖查KHN1=1.20 KHN2=1.15計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1％ 安全系數(shù) S＝1[ ]1＝ ＝1.23 1160=1427??HNlim?[ ]2＝ =1.39 1160=1612MPaSK1li[ ]＝??12[]4716250MPaH???（2）計算小齒輪分度圓直徑 d1t小齒輪分度圓直徑 d1t= (4-13)23 )][(12HEadt ZuTK?????=35 2.6904.918.46()m3.0781350????（3）計算載荷系數(shù) K齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) 由圖查得HaK????ar＝ =1.10HaKF齒間載荷分配系數(shù) K 由機械設(shè)計得 設(shè)計手冊齒輪裝配時檢?H驗調(diào)整K ＝1.05+0.26 （1+0.6 ） +0.16 10-3b=1.29??2d??載荷系數(shù) K K＝K A KV K =1.25 1.05 1.10 1.29=1.86Ha?修正小齒輪直徑 1d(4-14)331 1.866.07m.2tt???計算模數(shù) mnt (4-15)1cos.2cos85.961ntd??（4）按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計(4-16)][cos212Fsaadn YzKTYm?????計算載荷載荷系數(shù) K K= KA KV =1.25 1.05 1.10 1.25=1.80 Ha?F?齒形系數(shù) aY由當(dāng)量齒數(shù) z 2.18cos221????znz 9.4522n由圖 14-1-47 31.?FaY0.?FaY應(yīng)力修正系數(shù) SaY由圖 50.1?76.12Sa重合度系數(shù) an??50.?47.19.3cos22??ban?6.0.5.07