自動(dòng)罐簾門畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)械CAD圖紙

1、摘 要煤炭被人們譽(yù)為黑色的金子，工業(yè)的食糧，它是十八世紀(jì)以來人類世界使用的主要能源之一。在礦井系統(tǒng)中，提升機(jī)是不可或缺的主要設(shè)備之一，而保障礦井提升機(jī)的安全運(yùn)作更是煤礦生產(chǎn)的重中之重。針對礦用罐籠門原理和結(jié)構(gòu)上的弊端，目前，一種基于無極繩的自動(dòng)罐籠門應(yīng)運(yùn)而生。該設(shè)備是由PLC通過對外部動(dòng)力機(jī)制和無極繩牽引的控制，達(dá)到在提升過程中的安全閉鎖。該系統(tǒng)具有簡單的結(jié)構(gòu)，靈活、可靠的操作和高度的自動(dòng)化。此外，該設(shè)備安全，結(jié)構(gòu)緊湊，適合廣泛的應(yīng)用。作為一個(gè)多用途籠吊提升裝置，罐籠不僅能提升人員、各類用于地下的機(jī)械和電氣設(shè)備，也可以轉(zhuǎn)移在礦井提升系統(tǒng)的材料和礦物質(zhì)。在特殊時(shí)間提升人員時(shí)，必須確保人身安全，所

2、以提升罐籠的出入口必須安裝安全的罐籠，要求是安全、可靠和易于使用。雖然罐籠的結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了數(shù)次改善，罐籠的設(shè)計(jì)理念依舊保持強(qiáng)調(diào)安全性，其舒適性和用戶滿意度都被忽略。為了保障其安全性和舒適性，同時(shí)提高自動(dòng)化程度，減少體力勞動(dòng)強(qiáng)度，一種基于無極繩的新型自動(dòng)罐籠門應(yīng)運(yùn)而生。基于無極繩的自動(dòng)罐籠門結(jié)構(gòu)的設(shè)備是在PLC對外部動(dòng)力交換機(jī)的核心和無極繩運(yùn)動(dòng)的整體程序控制基礎(chǔ)上進(jìn)行的閉環(huán)傳遞，從而達(dá)到罐籠門在提升過程中安全封鎖的目的。關(guān)鍵詞：無極繩； 罐籠門； 可編程邏輯控制器。ABSTRACTThe coal was hailed as the black gold, food industry, it is

3、one of the main energy of the human world in the 18th century. Mine system, the elevator is one of the indispensable equipment, to protect the mine to enhance the safe operation of the machine is a top priority of mine production.Aiming at the disadvantages of cage doors principle and structure used

4、 in mine， at present, a type of automatic cage door based on endless rope is designed. The equipment is controlled by PLC with mechanism of external motive force switch and traction by endless rope, which achieves safe blocking in the hoisting process of cage door. The system has simple structure, f

5、lexible and reliable operation and high degree of automation. In addition, the equipment is also safe, shapely and comfortable with a wide range of practical.As a multi-purpose cage hoisting container, the cage not only can hoist personnel, various types of mechanical and electrical equipment for us

6、e underground, but also can transfer materials and minerals in mine shaft hoisting system. When lifting personnel in particular must ensure the personal safety, so the safety cage must be installed for lifting cages entrances and exits, the request is safe, reliable and easy to use. Although the cag

7、e of the structure has experienced several improvements, the cages design concept is keeping emphasizing the safety, and its comfort and user-friendly are ignored. A type of new automatic cage door based on endless rope is designed in order to protect the safety and comfort, increase the degree of a

8、utomation and reduce manual labor intensity. The device of the structure of automatic cage door based on endless rope is based on PLC for the overall programs control of the core with external motive force switch and endless rope exercise closed loop passing, which achieves to safe blocking in the l

9、ifting process of cage door. Keywords： endless rope ; cage door ; PLC.目 錄1 緒 論12 自動(dòng)罐簾門門型部分的分析及初步設(shè)計(jì)23 對簾門機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算及強(qiáng)度校核43.1桿的強(qiáng)度校核：43.1.1主動(dòng)桿的強(qiáng)度校核43.1.2 從動(dòng)桿及兩端的角鋼63.1.3 門簾桿的總重量的計(jì)算73.2 無極繩及聯(lián)結(jié)件的選擇83.2.1 鋼絲繩夾：83.2.2無極繩鋼絲繩得最大伸長量得計(jì)算：93.2.3懸掛鋼絲繩的選擇：93.2.4 滑輪的選型：93.2.5 鋼絲繩與滑輪的摩擦力的計(jì)算：103.3滑道的強(qiáng)度校核113.4 受軸向載荷

10、緊螺栓連接（靜載荷）強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)133.5 電動(dòng)機(jī)的選擇144 蝸輪蝸桿減速器進(jìn)行選型計(jì)算174.1減速器總體設(shè)計(jì)174.1.1減速器概述174.1.2減速器設(shè)計(jì)174.2阿基米德蝸桿蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算（參考機(jī)械設(shè)計(jì)）174.2.1蝸桿傳動(dòng)概述174.2.2蝸桿傳動(dòng)的失效形式184.2.3蝸桿傳動(dòng)的材料選定184.2.4確定傳動(dòng)比194.2.5傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算194.2.6蝸桿傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)20蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算214.3蝸桿傳動(dòng)的潤滑244.4 蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算244.5蝸輪軸系設(shè)計(jì)314.6鍵的選擇及強(qiáng)度校核364.7軸承的選擇及強(qiáng)度校核364.8蝸桿軸上軸承的選擇及強(qiáng)度

11、校核374.9蝸輪軸上軸承的選擇及強(qiáng)度校核414.10減速器其他部件的設(shè)計(jì)44通氣器44油標(biāo)44減速器箱體的設(shè)計(jì)445 自動(dòng)罐籠門附屬裝置的設(shè)計(jì)485.1計(jì)算軸承工作在中等沖擊時(shí)的壽命485.2圓柱螺旋彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算495.2.1確定彈簧絲直徑d495.2.2確定彈簧有效圈數(shù)n495.2.3 彈簧的幾何尺寸計(jì)算505.2.4滑輪在滑道上的安裝位置計(jì)算51結(jié) 論52參考文獻(xiàn)53翻譯部分英文原文54中文譯文61致 謝661 緒 論 煤炭是我國的基礎(chǔ)能源和重要原料，是當(dāng)前我國能源的主要組成部分之一，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的戰(zhàn)略地位，這就是中國的國情。過去以至未來可預(yù)見的幾十年內(nèi)，煤炭仍是我國的重要能源

12、，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)將難以改變，煤炭工業(yè)的地位空前提高。但是目前我國的煤炭工業(yè)的發(fā)展遠(yuǎn)不能滿足整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。因此必須以更快的速度發(fā)展煤炭工業(yè)。然而，高速發(fā)展煤炭工業(yè)的出路在于煤炭工業(yè)的機(jī)械化。礦山機(jī)械主要面向能源、交通和原材料基礎(chǔ)工業(yè)部門服務(wù)，主要任務(wù)是為煤炭、鋼鐵、有色金屬、化工、建材和核工業(yè)等部門的礦山開采和原材料的深加工，以及為鐵路、公路、水電等大型工程的施工提供先進(jìn)、高效的技術(shù)裝備。礦山機(jī)械是機(jī)械工業(yè)中一個(gè)品種繁多、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需求量大、使用面廣的機(jī)械行業(yè)。礦山機(jī)械按其用途大致可分為采掘設(shè)備、提升設(shè)備、窄軌運(yùn)輸設(shè)備、破碎粉磨設(shè)備、礦用篩分設(shè)備、洗選設(shè)備和焙燒設(shè)備等7大類，

13、30小類，700多個(gè)品種和數(shù)千種規(guī)格。礦山機(jī)械在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科技進(jìn)步和社會發(fā)展中占有十分重要的地位和作用，屬于國民經(jīng)濟(jì)的支柱行業(yè)。礦山機(jī)械制造業(yè)是國家建立獨(dú)立工業(yè)體系的基礎(chǔ)，也是衡量一個(gè)國家工業(yè)實(shí)力的重要標(biāo)志。根據(jù)國家重點(diǎn)支持能源、交通和原材料等基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策，礦山機(jī)械作為這些基礎(chǔ)工業(yè)的支柱應(yīng)優(yōu)先得到國家的重點(diǎn)支持，以得到進(jìn)一步發(fā)展和提高，為煤炭、金屬和非金屬礦山的開發(fā)提供更多的具有國際先進(jìn)水平的優(yōu)質(zhì)、高效設(shè)備，滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源和原材料的需要。我國絞車的發(fā)展大致分為三個(gè)階段。20世紀(jì)50年代主要是仿制設(shè)計(jì)階段；60年代，自行設(shè)計(jì)階段；70年代以后，我國進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì)階段。在

14、這個(gè)科技發(fā)展迅速的時(shí)代，機(jī)械設(shè)備日新月異，這一特性在煤炭領(lǐng)域也不例外，其中在整個(gè)煤炭系統(tǒng)中起著最重要也是最或不可缺作用的設(shè)備之一提升機(jī)也在不斷更新。罐籠是一種大型提升機(jī)械設(shè)備。由電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械設(shè)備，以帶動(dòng)鋼絲繩從而帶動(dòng)容器在井筒中升降，完成輸送任務(wù)。礦井提升機(jī)是由原始的提水工具逐步發(fā)展演變而來?，F(xiàn)代的礦井提升機(jī)提升量大，速度高，安全性高，已發(fā)展成為電子計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)重型礦山機(jī)械。針對目前礦井提升罐籠門原理與結(jié)構(gòu)的不足，設(shè)計(jì)了一種礦井提升自動(dòng)罐籠門，該裝置以PLC為控制核心，采用外動(dòng)力開關(guān)門機(jī)構(gòu)，無極繩傳遞牽引力，能夠?qū)崿F(xiàn)礦井提升過程中罐籠門的安全閉鎖，其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行靈活可靠、自動(dòng)化程度高，

15、能夠達(dá)到電梯的安全。美觀和舒適，具有廣泛的實(shí)用性。2 自動(dòng)罐簾門門型部分的分析及初步設(shè)計(jì)立井罐籠的罐門結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但使用效果普遍不夠理想，以目前使用最多、向上開啟的簾式罐門為例，其結(jié)構(gòu)雖簡單，但比較笨重，橫桿易變形，罐久開啟也不靈活，“卡死”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。尤其是寬罐籠，罐籠寬度大，罐門橫扦長，稍有變形罐門就難以打開，所以有些礦井將簾式罐門的立柱改為柔性鋼絲繩立柱但安全性、可靠性又降低了。另外，罐籠下大設(shè)備時(shí)還需將罐門拆掉，影響了生產(chǎn)效率。 因此通過綜合考慮煤礦現(xiàn)場操作的一些成熟的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過自己這些天來的對煤礦現(xiàn)場工作情況了解以及多種罐簾門型的深入研究，自行設(shè)計(jì)了一種門型和傳動(dòng)部分，在門型

16、、機(jī)械傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參考了早期一些門型設(shè)計(jì)，并把把其中的一些成熟的機(jī)構(gòu)保留了下來，在此基礎(chǔ)上又增加了自己的創(chuàng)新想法。在門型的設(shè)計(jì)中增加了許多零部件，詳細(xì)情況如表2-1所示，新型罐籠門的門型如圖2.1所示；表2-1 門的零件及控制元件組成：安裝零件、部件作 用備 注滑輪傳遞動(dòng)力、改變力的傳遞方向六個(gè)從動(dòng)定滑輪；一個(gè)主動(dòng)滑輪；從動(dòng)調(diào)整滑輪張緊無極繩安裝在防水棚上；軸承、彈簧、螺栓使主動(dòng)桿更好的動(dòng)作裝在主動(dòng)長棒上；角鋼、螺栓使從動(dòng)桿更好的動(dòng)作裝在主動(dòng)短棒上；新型MC尼龍棒作罐簾門橫杠六個(gè)從動(dòng)短棒；一個(gè)主動(dòng)長棒；不銹鋼繩懸掛罐簾門、傳遞動(dòng)力1.懸掛繩； 2.無極繩傳動(dòng)；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)安裝在防水棚上蓄電

17、池為整個(gè)系統(tǒng)提供電源安裝在防水棚上滑道倒向、承受門力安裝在罐籠門兩側(cè)的門框上圖2.1 自動(dòng)罐簾門的門型3 對簾門機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算及強(qiáng)度校核這部分是罐簾門的傳動(dòng)部分和整個(gè)門承受力的主要部分，該結(jié)構(gòu)包括滑輪、滑道、鋼絲繩、主動(dòng)桿、從動(dòng)桿、滑道固定螺栓、軸承、導(dǎo)向角鋼、螺釘。罐簾門的上升和下降是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器，通過主動(dòng)滑輪由鋼絲繩把力傳遞到主動(dòng)桿上，使罐簾門進(jìn)行上升及下降。在此傳動(dòng)系統(tǒng)中滑輪是改變力的傳遞方向的。3.1桿的強(qiáng)度校核主動(dòng)桿的強(qiáng)度校核罐簾門的主動(dòng)橫桿采用新型MC尼龍棒，它的優(yōu)點(diǎn)罐簾橫桿采用密度小、抗彎曲性能好且彈性大。因此整個(gè)罐簾門強(qiáng)度高，質(zhì)量輕(與原有尺寸的鋼制柵欄門相比僅

18、為原質(zhì)量的310)，耐腐蝕，耐磨損，操作靈活方便，故障維修率低；它的缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)較復(fù)雜，與尺寸、強(qiáng)度相同的鋼制柵欄門相比較大，造價(jià)較高。從主動(dòng)桿的形狀看截面是橢圓形，一是為了美觀，二是因?yàn)樗菣E圓形沒有太大的棱角不會傷到工人。當(dāng)有巨大的力沖擊時(shí)是橫桿先彎曲再，因?yàn)閺?qiáng)度不如滑道的大不會對滑道造成太大的影響。罐簾門主動(dòng)桿的形狀如圖31所示：圖3.1 罐簾門主動(dòng)桿當(dāng)有人撞擊門簾時(shí)對橫桿的校核：假定撞擊力為2kN，撞擊力作用在桿的中心位置，因?yàn)樽饔迷谥行奈恢脮r(shí)比其他位置彎矩較大。主動(dòng)橫桿的受力圖：由于橫桿上的載荷和支反力對跨度中心點(diǎn)對稱，在截面C左側(cè)的外力只有，且在截面C上引起的剪力是正的，故截面C上的

19、剪力為。在跨度中點(diǎn)截面C左側(cè)的外力有，且引起的彎矩為正，數(shù)值為，故截面C上的彎矩為： 在有人撞擊簾門情況下的彎矩近似圖為：最大彎矩在跨度中點(diǎn)，且。主動(dòng)橫桿的截面是一個(gè)橢圓形，在計(jì)算時(shí)為了方便計(jì)算把它看成是長方形，因?yàn)樗皇且粋€(gè)簾門桿，它的尺寸大小對整個(gè)系統(tǒng)的精度影響不大只要有足夠的強(qiáng)度就可以了，基本的尺寸為長軸長為d=60mm，短軸長為a=40mm，那么由于是按照長方形的形狀計(jì)算抗彎截面系數(shù)，選取橢圓截面的最大長方形實(shí)體尺寸，長為c=45mm，寬為d=30mm；主動(dòng)橫桿的抗彎截面系數(shù)為：于是有通過對橫桿的計(jì)算校核，尼龍MC的彎曲強(qiáng)度為98107MPa抗彎強(qiáng)度完全符設(shè)計(jì)要求。那么橫桿所能承受的

20、最大彎矩是： 由計(jì)算可知橫桿在承受最大的力為3560 從動(dòng)桿及兩端的角鋼MC尼龍的性質(zhì)：（1）高強(qiáng)度，能夠長時(shí)間承受負(fù)荷； （2）良好的回彈性，能夠彎曲而不變形，同時(shí)能保持韌性，抵抗反復(fù)沖擊； （3）耐磨自潤滑性，提供了優(yōu)于青銅鑄鐵碳鋼和酚醛層壓板在無油（或脫油）潤滑應(yīng)用時(shí)的工作性能，降低消耗，節(jié)約能源； （4）吸噪聲、減震，MC尼龍模量比金屬小得多，對震動(dòng)的衰減大，提供了優(yōu)于金屬防止噪音的實(shí)用途徑； （5）與金屬相比， MC尼龍硬度低，不損傷對磨件； （6）低mc系數(shù)，提供了其在摩擦件上廣泛應(yīng)用可能； （7）高化學(xué)穩(wěn)定性，耐堿、醇、醚、碳?xì)浠衔?、弱酸、潤滑油、洗滌劑、水（海水），并具有無臭

21、、無毒、無味、無銹的特點(diǎn)，為其廣泛應(yīng)用在抗堿腐蝕，環(huán)保衛(wèi)生、食品、紡織印染等方面的機(jī)械零部件使用提供了優(yōu)良條件。 （8）簡化機(jī)器的維修保養(yǎng)、節(jié)約勞動(dòng)力，優(yōu)良的機(jī)械切削加工性能、提高勞動(dòng)生產(chǎn)力。罐簾門的從動(dòng)橫桿采用新型MC尼龍棒，主要是為了降低罐簾門的重量，既減少電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，降低電動(dòng)機(jī)所消耗的功率，因?yàn)樵诠藁\上沒有外部電源為罐簾門的驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，只能采用蓄電池為其供電，因此從節(jié)電的角度考慮罐簾門的橫桿應(yīng)該盡量減少從動(dòng)橫桿的質(zhì)量。從動(dòng)橫桿的上升是由主動(dòng)橫桿的推力上升的，從動(dòng)橫桿上裝有懸掛鋼絲繩的夾緊裝置、導(dǎo)向角鋼、傳動(dòng)鋼絲繩的滑套和固定螺釘。圖3.2 罐簾門從動(dòng)桿裝在從動(dòng)橫桿上的導(dǎo)向角鋼，其作用

22、：1.是起從動(dòng)桿滑動(dòng)倒向作用；2.減少滑道對尼龍棒的磨損；圖3.3 導(dǎo)向角鋼 門簾桿的總重量的計(jì)算尼龍棒的總質(zhì)量，由于罐簾門的截面形狀是橢圓切去了上表面，是一個(gè)不規(guī)則的圖形，那么為了簡化計(jì)算，把橫桿看成是一個(gè)圓形截面的桿，圓的直徑是外接圓的直徑，直徑為d=60mm，計(jì)算它的最大重量，因?yàn)檫@樣計(jì)算可以為后面的電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)的計(jì)算下余量，這樣會使傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算更能滿足要求。尼龍的參數(shù)見表3.1故簾門的總重量為152.3N，重量很輕。MC 尼龍（象牙白）：未改性澆鑄尼龍6的特性與尼龍66極為接近，其綜合性能好，強(qiáng)度，剛度和硬度高，抗蠕變、耐磨，耐熱老化，機(jī)加工性能好等。表3-1尼龍的機(jī)械性能參數(shù)表

23、常用工程材料的性能及應(yīng)用（）3.2 無極繩及聯(lián)結(jié)件的選擇 鋼絲繩夾鋼絲繩直徑為；圖3.4絲繩夾由于，故需要三個(gè)繩夾，其間距；假定簾門系統(tǒng)所承受的總重量是500N（包括簾門桿、懸掛鋼絲繩、軸承、螺栓、墊片、彈簧），無極繩用的是不銹鋼絲繩，其直徑為，最小破斷力為21kN，若不考慮其他因素的影響，鋼絲繩有足夠的強(qiáng)度。表3-2不銹鋼鋼絲繩的力學(xué)性能無極繩鋼絲繩得最大伸長量得計(jì)算：由設(shè)計(jì)圖紙可知鋼絲繩，罐簾門升降的極限距離是1.85m，罐籠的門寬是1.2m，鋼絲繩的全長大約為，鋼絲繩得強(qiáng)度模量為E=-186206取。則： 懸掛鋼絲繩的選擇：鋼絲繩直徑為，最小破斷力為13.9kN，雙排。因?yàn)楹熼T橫桿的總重

24、量為76.6N，而鋼絲繩的最小破斷力遠(yuǎn)大于簾門的總重量，故完全滿足使用要求。 滑輪的選型：滑輪安裝在滑道中它的主要作用是改變力的傳遞方向，在在此罐簾門的傳動(dòng)系統(tǒng)中，使用了6個(gè)定滑輪和一個(gè)預(yù)緊力調(diào)節(jié)滑輪和一個(gè)主動(dòng)滑輪，它是力傳動(dòng)的主要部件?；喌男螤钊鐖D所示和尺寸參考下表3-3圖3.5 滑輪的形狀參數(shù)鋼絲繩直徑:表3-3滑輪的形狀和尺寸參數(shù)項(xiàng)目基本尺寸（參考尺寸）基本尺寸（R）/mm尺寸3.3基本尺寸（R）/mm極限偏差|1級(+0.1,0)基本尺寸（R）/mm極限偏差|2級(+0.2,0)基本尺寸（H）/mm12.5基本尺寸（B1）/mm22基本尺寸（E1）/mm15基本尺寸（C）/mm0.5

25、參考尺寸（R1）/mm7參考尺寸（R2）/mm5參考尺寸（R3）/mm1.5參考尺寸（R4）/mm2.0參考尺寸（M）/mm4參考尺寸（N）/mm0參考尺寸（S）/mm6 鋼絲繩與滑輪的摩擦力的計(jì)算：鑄鐵滑輪與鋼絲繩的摩擦系數(shù)為=0.100.15，單位線長度的許用壓力為，假定預(yù)緊力為1000N，f=0.1，。最大有效拉力；預(yù)緊力； 自然對數(shù)的底（e=2.718）； 帶與帶輪間的摩擦系數(shù)；帶在帶輪上的包角，rad 。由上式可知增大預(yù)緊力、包角a和摩擦系數(shù)f都可以提高帶的傳動(dòng)能力，但是預(yù)緊力不能過大，否則會加倍帶的磨損導(dǎo)致帶過快的松弛，縮短帶的壽命。最大有效拉力完全滿足使用要求，故確定的預(yù)緊力初定

26、為1000N。無級繩允許的最大的正壓力為：，故全滿足設(shè)計(jì)要求；表3-43.3滑道的強(qiáng)度校核滑道的作用主要是起承載桿力和倒向作用。正常情況下，角鋼、軸承對其的摩擦力和倒向力產(chǎn)生的力是很微小的，現(xiàn)在為了方便計(jì)算先忽略不計(jì)。在有人擠壓橫桿時(shí)，這時(shí)橫桿對滑道產(chǎn)生的壓力，這個(gè)壓力可以對外滑道造成一些較大的影響?；赖牟牧线x擇許用應(yīng)力為的碳鋼，由于碳鋼的抗拉、抗壓強(qiáng)度相等的材料，只要只要絕對值大于正應(yīng)力不超過許用應(yīng)力即可。由以上的計(jì)算可知，人對桿的推力可以達(dá)到1kN，若把忽略的微小因素假定為1kN，那么橫桿對滑道的推力為。為了方便計(jì)算此滑道可以簡單的看作一個(gè)受均布力作用的簡支梁，均布力為，可以看出在該梁的

27、中心的彎矩最大，故將均布力集中在C點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，集中力為滑道的受力圖：故支反力為 在截面C左側(cè)的外力有和均布力q，且在截面C上引起的剪力是正的。故截面C上的剪力為在跨度中點(diǎn)截面C左側(cè)的外力有集中力和一部分均布載荷，引起的彎矩為正，且數(shù)值為。截面C左側(cè)的一部分均布載荷引起的彎矩為負(fù)，數(shù)值為。故截面C上的彎矩為：滑道的力矩圖為：型鋼的截面抗彎截面系數(shù)：H=80mm、h=50mm、B=40mm、b=22mm；于是有通過對滑道的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，滑道的強(qiáng)度完全符合設(shè)計(jì)要求。3.4 受軸向載荷緊螺栓連接（靜載荷）強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)滑道與罐籠的固定連接，是由六個(gè)螺栓進(jìn)行連接，那么這六個(gè)螺栓承受著全部的水平方向的拉力

28、和垂直方向的剪切應(yīng)力，因此要對螺栓的軸向的抗拉強(qiáng)度和剪切應(yīng)力進(jìn)行校核計(jì)算。選擇型螺栓d=M30、公稱長度l=85、性能等級為8.8級、表面氧化、A級的六角頭螺栓：，殘余預(yù)緊力系數(shù)K = 1.6相對剛度、 = 0.25強(qiáng)度校核計(jì)算公式： 由上式得螺栓設(shè)計(jì)計(jì)算公式：許用應(yīng)力計(jì)算公式：總載荷計(jì)算公式：預(yù)緊力計(jì)算公式： 殘余預(yù)緊力計(jì)算公式：式中：軸向載荷，N；螺栓所受軸向總載荷，N；殘余預(yù)緊力，N；螺栓小徑，mm，查表獲得；殘余預(yù)緊力系數(shù)，可按表1選取；相對剛度，可按表2選取。螺栓屈服強(qiáng)度，MPa，由螺紋連接機(jī)械性能等級決定；安全系數(shù)，查表3.7。表3-5受軸向力緊螺栓所須殘余預(yù)緊力系數(shù)K工作情況一般

29、連接變載荷沖擊壓力容器或重要連接K0.61.01.01.51.51.8表3-6螺栓連接的相對剛度墊片材料金屬（或無墊片）皮革銅皮石棉橡膠0.20.30.70.80.9表3-7預(yù)緊螺栓連接的安全系數(shù)材料種類靜載荷動(dòng)載荷M6M16M16M30M30M60M6M16M16M30M30M60碳鋼433221.3106.56.56.510合金鋼5442.52.57.55567.5通過對螺栓的校合計(jì)算，螺栓的強(qiáng)度完全滿足要求。3.5 電動(dòng)機(jī)的選擇假定:提升的罐簾門的質(zhì)量為；滾輪直徑為；簾門開關(guān)時(shí)候所消耗的其他質(zhì)量為；提升的總質(zhì)量為；提升余量；提升罐簾門的速度為 ；提升的總質(zhì)量為；轉(zhuǎn)化為重量為；轉(zhuǎn)化為扭矩為

30、；電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為；初選Z2-11型直流電動(dòng)機(jī)；整個(gè)提升簾門所消耗的總功率為；提升整個(gè)簾門系統(tǒng)所需要的扭矩為；初選蝸輪蝸桿減速器的傳動(dòng)比為；選擇電動(dòng)機(jī)的型號為: Z2-11表3-8 電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)項(xiàng) 目參 數(shù)額定功率/kW0.4額定電壓/V110額定電流/A5額定轉(zhuǎn)速/(r/min)1500勵(lì)磁電壓/V110勵(lì)磁方式并勵(lì)磁電流/A0.347電動(dòng)機(jī)的減速增扭采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，下面對蝸輪蝸桿減速器進(jìn)行選型計(jì)算。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)直接輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速不適合提升罐簾門，所以選擇一種減速器，將其輸出扭矩增大并降電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其適應(yīng)簾門提升系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。4 蝸輪蝸桿減速器進(jìn)行選型計(jì)算4.1減速器總體設(shè)計(jì)減速器概

31、述減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要，在某些場合也用來增速，稱為增速器。選用減速器時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件，技術(shù)參數(shù)，動(dòng)力機(jī)的性能，經(jīng)濟(jì)性等因素，比較不同類型、品種減速器的外廓尺寸，傳動(dòng)效率，承載能力，質(zhì)量，價(jià)格等，選擇最適合的減速器。減速器的類別、品種、型式很多，目前已制定為行（國）標(biāo)的減速器有40余種。減速器的類別是根據(jù)所采用的齒輪齒形、齒廓曲線劃分；減速器的品種是根據(jù)使用的需要而設(shè)計(jì)的不同結(jié)構(gòu)的減速器；減速器的型式是在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上根據(jù)齒面硬度、傳動(dòng)級數(shù)、出軸型式、裝配型式、安裝型式、聯(lián)接型式等因素而設(shè)計(jì)的不同特性的減速器。與減速器聯(lián)

32、接的工作機(jī)載荷狀態(tài)比較復(fù)雜，對減速器的影響很大，是減速器選用及計(jì)算的重要因素，減速器的載荷狀態(tài)即工作機(jī)（從動(dòng)機(jī)）的載荷狀態(tài)，通常分為三類：均勻載荷;中等沖擊載荷;強(qiáng)沖擊載荷。減速器設(shè)計(jì)減速器的種類很多，根據(jù)傳動(dòng)類型分為齒輪減速器、蝸桿減速器、齒輪-蝸桿減速器及行星齒輪減速器；根據(jù)齒輪類型分為圓柱齒輪減速器、錐齒輪減速器、好錐-圓柱齒輪減速器；根據(jù)傳動(dòng)的級數(shù)分為單級減速器和多級減速器；根據(jù)傳動(dòng)布置形式分為展開式減速器、分流式減速器和同軸式減速器。本次設(shè)計(jì)采用的是蝸輪-蝸桿減速器，蝸輪傳動(dòng)布置在低速級，采用蝸桿傳動(dòng)，一級傳動(dòng)。4.2阿基米德蝸桿蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算（參考機(jī)械設(shè)計(jì)）蝸桿傳動(dòng)概述蝸桿傳動(dòng)

33、的類型：圓柱蝸桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)、錐蝸桿傳動(dòng)。圓柱蝸桿傳動(dòng)的類型：普通圓柱蝸桿傳動(dòng)、圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)。普通圓柱蝸桿傳動(dòng)分為阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）、法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）和漸開線蝸桿（ZI蝸桿）。各蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用：阿基米德蝸桿：端面齒廓為阿基米德螺旋線，軸向齒廓為直線。加工時(shí)，車刀切削平面通過蝸桿軸線。一般用于低速、輕載或不重要的傳動(dòng)。法向直廓蝸桿：端面齒廓為漸開線。加工時(shí)，車刀刀刃平面與基圓相切，可在專用機(jī)床上磨削，易保證加工精度。一般用于蝸桿頭數(shù)較多、轉(zhuǎn)速效高且精度要求較高的傳動(dòng)。漸開線蝸桿：端面齒廓為延伸漸開線，法面齒廓為直線?？捎蒙拜喣ハ鳎Ｓ糜诙囝^、精密的傳動(dòng)。圓弧圓柱蝸桿

34、傳動(dòng)：蝸桿齒廓為內(nèi)凹弧形，蝸輪齒廓為凸弧形。其綜合曲率半徑較大，承載能力高， 較普通圓柱蝸桿傳動(dòng)高。廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、化工、建筑、起重等機(jī)械設(shè)備中。環(huán)面蝸桿傳動(dòng):同時(shí)嚙合的齒對數(shù)多,由于齒的接觸線與相對運(yùn)動(dòng)方向處處幾乎垂直,齒面間形成動(dòng)壓油膜條件好,承載能力高于普通圓柱蝸桿傳動(dòng)約倍.制造和安裝較復(fù)雜,對精度要求高。錐蝸桿傳動(dòng)：同時(shí)嚙合的齒對數(shù)多，重合度大。傳動(dòng)比大，一般為。承載能力和效率較高。側(cè)隙可調(diào)整，機(jī)構(gòu)緊湊。制造安裝簡單方便。但傳動(dòng)具有非對稱性，正反轉(zhuǎn)受力、承載能力和效率均不相同。蝸桿傳動(dòng)的失效形式蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)有：模數(shù)、壓力角、蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒數(shù)、蝸桿直徑系數(shù)、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程

35、角、傳動(dòng)比、中心距和蝸輪變位系數(shù)等。蝸桿傳動(dòng)的失效形式與齒輪一樣，也會出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕、膠合、磨損和齒根折斷等。蝸桿傳動(dòng)齒面之間的相對滑動(dòng)速度大，發(fā)熱量高，更容易發(fā)生磨損和膠合。尤其是當(dāng)重載、高轉(zhuǎn)速且潤滑不良時(shí)，膠合將是蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式。由于蝸桿輪齒材料的強(qiáng)度要高于蝸輪輪齒材料的強(qiáng)度，而且蝸桿輪齒是連續(xù)的螺旋，蝸桿傳動(dòng)的失效只發(fā)生在蝸輪輪齒上。蝸桿的主要失效形式是剛度不足。蝸桿傳動(dòng)承載能力的計(jì)算：接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度，在此基礎(chǔ)上適當(dāng)考慮膠合和磨損因素的影響，故其強(qiáng)度計(jì)算是條件性的。蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：蝸桿傳動(dòng)的承載能力主要取決于蝸輪輪齒的承載能力。閉式傳動(dòng)中，通常是按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)

36、行設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。開式傳動(dòng)中，只需保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，考慮到磨料磨損嚴(yán)重，將計(jì)算所得模數(shù)加大10%15%左右。此外，閉式蝸桿傳動(dòng)，由于散熱較為困難，還應(yīng)作熱平衡校核。蝸桿傳動(dòng)的材料選定蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼制成，對于高速重載蝸桿傳動(dòng)，常用20Cr、20 CrMnTi、12CrNi3A等，表面經(jīng)滲碳淬火硬度達(dá)HRC5662，淬火后需磨削；對中速中載蝸桿傳動(dòng)，常用45、40Cr、35SiMn等，表面淬火至HRC4555，再磨削；對一般用途的蝸桿傳動(dòng)可用45號鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為HRC220250,；對低速不重要的蝸桿傳動(dòng)，蝸桿可不經(jīng)熱處理，或采用鑄鐵。蝸輪齒圈材料常用鑄錫青銅

37、、鑄鋁青銅及鑄鐵等。對于滑動(dòng)速度為1525m/s的較高速、且重要的蝸桿傳動(dòng)、蝸輪齒圈材料可采用鑄錫青銅，常用ZcuSn10Pbl等，其耐磨性、減摩性、抗膠合能力及切削性能均好，但價(jià)格較貴、強(qiáng)度較低；對于滑動(dòng)速度為610m/s的傳動(dòng)，可用鑄鋁青銅，常用ZcuAl10Fe3等，其強(qiáng)度較高、價(jià)格低廉，但抗膠合能力差；對于滑動(dòng)速度小于2m/s的低速傳動(dòng)，可用灰鑄鐵，如HT150、HT200等。蝸桿：參見 選用45號鋼表面淬火，便面硬度HRC=4550。蝸輪：參見表7.6 選用ZCuSn10Pl蝸輪許用接觸應(yīng)力由式7-9蝸輪的許用接觸應(yīng)力由表7.6查得應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N, 接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) 則蝸輪許用接觸

38、應(yīng)力蝸輪的許用彎曲應(yīng)力 由式7-12 蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力，由表7.6查得彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù) 則蝸輪許用彎曲應(yīng)力確定傳動(dòng)比蝸輪蝸桿傳動(dòng)比：i=15.5 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算雙頭蝸桿效率，取0.8聯(lián)軸器效率，取0.98；滾動(dòng)軸承效率，取0.99；滑輪組的效率，取0.89；從減速器的高速軸開始各軸命名為軸（蝸桿）、軸（蝸輪軸）。第軸：第軸：n2= 2）各軸功率計(jì)算：電機(jī)輸出功率為p=0.4kw第軸：第軸： 3)各軸扭距計(jì)算第軸：第軸：軸 號轉(zhuǎn)速n(r/min)輸出功率P(KW)輸出扭矩T(N·m)傳動(dòng)比i效率軸15000.392.48315.50.98軸95.50.3434表4.1

39、各軸參數(shù)表蝸桿傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)蝸桿直徑小，通常與軸做成一個(gè)整體，稱為蝸桿軸，蝸桿輪齒部分可用車制和銑制兩種方法加工，車削的輪齒部份要有退刀槽，因而削弱了蝸桿軸的剛度。銑削出的蝸桿，在軸上直接銑出螺旋部分，無退刀槽，因而蝸桿軸的剛度好；當(dāng)蝸桿的直徑過大，或蝸桿與軸采用不同的材料時(shí)，可將蝸桿做成套筒套裝在軸上。圖4.1 蝸桿結(jié)構(gòu)圖蝸輪直徑較大，為節(jié)約貴重的有色金屬，通常蝸輪做成裝配式，常見的蝸輪結(jié)構(gòu)形式有以下幾種： 1）拼鑄式：將青銅齒圈鑄造在鑄鐵輪芯上，然后切齒。 2）壓配式：這種結(jié)構(gòu)由青銅齒圈及鑄鐵輪芯所組成，齒圈與輪芯常采用過盈配合或，加熱齒圈或加壓裝配。蝸輪圓周力靠配合面摩擦力傳遞。為可靠起見，

40、沿配合面裝置48個(gè)螺釘。圖4.2 蝸輪結(jié)構(gòu)圖3）螺栓聯(lián)接式：青銅齒圈與鑄鐵輪芯可采用過渡配合或間隙配合，如或。用普通螺栓或鉸制孔用螺栓聯(lián)接，蝸輪圓周力由螺栓傳遞。螺栓聯(lián)接式蝸輪拆卸方便，多用于大尺寸或易于磨損的蝸輪。只有鑄鐵蝸輪，鋁合金蝸輪以及直徑小于100mm的青銅蝸輪，才采用整體式 。此次設(shè)計(jì)采用的是壓配式裝配。蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算蝸桿與蝸輪嚙合處的齒面接觸情況與齒輪傳動(dòng)相似，其公式應(yīng)用赫茲公式，并考慮蝸桿和蝸輪齒廓的特點(diǎn)，可得蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核和設(shè)計(jì)條件為：蝸桿頭數(shù)蝸輪頭數(shù) 蝸輪轉(zhuǎn)矩 估取效率 蝸輪轉(zhuǎn)速 則 蝸輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù) 使用系數(shù) 查表

41、7.8動(dòng)載荷系數(shù)：估取，取載荷分布不均勻系數(shù)，載荷平穩(wěn)，取則，載荷系數(shù)：彈性系數(shù)故查表7.3得：模數(shù)，蝸桿分度圓直徑：， 蝸輪分度圓直徑：蝸輪圓周速度：2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由于蝸輪輪齒的齒形比較復(fù)雜，要精確計(jì)算較為困難。所以通常是把蝸輪近似當(dāng)作斜齒圓柱齒輪來考慮，則蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核和設(shè)計(jì)公式為：蝸輪齒形系數(shù)，查表7.9得故故彎曲強(qiáng)度足夠。3）熱平衡計(jì)算閉式蝸桿傳動(dòng)，若散熱不良，會使?jié)櫥陀蜏厣仙^高而使?jié)櫥驼扯认陆?，使?jié)櫥瑮l件惡化導(dǎo)致齒面粘合。所以對于連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動(dòng)，應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算，以保證單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量能在同一時(shí)間內(nèi)散發(fā)出去，使油溫保持在一個(gè)規(guī)定的范圍內(nèi)。由式

42、7-15可得蝸桿傳動(dòng)所需的散熱面積A傳動(dòng)效率嚙合效率 當(dāng)量摩擦角 由式7-14 滑動(dòng)速度由查表7.10得則取軸承效率（滾動(dòng)軸承）攪油效率則散熱系數(shù) 按通風(fēng)良好，取油的工作溫度周圍空氣溫度故若熱平衡條件不能滿足時(shí)，必須采取措施，以提高散熱能力。通常采?。海?）在箱體外增加散熱片以增加散熱面積；（2）在蝸桿軸端加裝風(fēng)扇，以加速空氣的流通；（3）在箱體油池中增加循環(huán)冷卻管路；（4）采用壓力噴油循環(huán)潤滑，循環(huán)油田冷卻器冷卻。4）其他主要尺寸由表7.4、表7.5蝸桿頂圓直徑：蝸桿根圓直徑：蝸桿螺紋部分長度：蝸桿喉圓直徑：蝸輪根圓直徑：蝸輪外圓直徑：蝸輪寬度：表4.2 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的主要尺寸名稱蝸桿蝸輪中

43、心距分度圓直徑蝸桿軸面齒距齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑蝸輪喉圓直徑蝸桿螺旋長度蝸輪輪緣寬度4.3蝸桿傳動(dòng)的潤滑為避免或減少輪齒膠合和磨損，常采用粘度大的礦物油進(jìn)行潤滑，并在潤滑油中常加入各種添加劑。對于閉式蝸桿傳動(dòng)，常用的潤滑方法與滑動(dòng)速度有關(guān)；在采用油池潤滑的蝸桿傳動(dòng)中蝸桿最好下置，形成下置式蝸桿傳動(dòng)。下置的蝸桿不宜浸油過深，浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個(gè)螺旋齒高。當(dāng)蝸桿線速度時(shí)，為減小攪油損失，常將蝸桿置于蝸輪之上，形成上置式蝸桿傳動(dòng)，由蝸輪帶油潤滑，此時(shí)蝸輪的浸油深度可取蝸輪半徑的1613。當(dāng)滑動(dòng)速度必須采用噴油潤滑。為增強(qiáng)冷卻效果，噴油嘴應(yīng)放在嚙出齒側(cè)，雙向轉(zhuǎn)動(dòng)的應(yīng)布置在雙側(cè)。對于開式蝸桿

44、傳動(dòng)，則采用粘度較高的潤滑油或潤滑脂。4.4 蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1）計(jì)算軸上的作用力其中：, ,蝸桿分度圓直徑蝸輪分度圓直徑在傳動(dòng)過程中，蝸桿齒面上所受的的力可以分解為3個(gè)相互垂直的分力：圓周力、徑向力、軸向力。蝸桿圓周力： 蝸桿軸向力: 蝸輪圓周力：蝸輪軸向力: 徑向力：2）初步估算軸的直徑蝸桿的材料為40Cr。由式計(jì)算軸的最小直徑，由于軸跨度很長且要要考慮軸上鍵槽的影響使軸加大60%來確保安全；查表：取A=100 則取軸的最小直徑為。3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案右軸承從軸的右端裝入，左邊靠擋油環(huán)定位，右邊靠軸承蓋。左軸承從軸的左端裝入，左邊靠軸承蓋定位，右邊靠擋油環(huán)定位。由于齒輪直

45、徑小，故做成齒輪軸，齒輪軸段的長度取。右邊半聯(lián)軸器靠軸肩定位。采用調(diào)心滾子軸承和彈性柱銷聯(lián)軸器。圖4.3 蝸桿軸結(jié)構(gòu)圖（2）確定各軸段直徑和長度段 根據(jù)，并且與電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑相配合來選擇聯(lián)軸器并確定軸段的軸頸。公稱轉(zhuǎn)矩。Y型軸孔長度，J、Z型軸孔長度。軸的長度比轂孔長度少短一點(diǎn)為。由軸徑根據(jù)選擇鍵。尺寸為，。段 考慮到軸承端蓋的大小和厚度，以及端蓋的裝拆，所以段軸的長度為，此段要定位聯(lián)軸器，所以軸的直徑要大于，故取。段 此段上裝有深溝球軸承,考慮到軸承的便于裝拆以及軸承端蓋對軸承的定位，取要大于，且要符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑，故取。查暫選軸承的型號為6012，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤滑方式選

46、擇脂潤滑?？紤]到軸承的定位和擋環(huán)的寬度，取。段 便于拆卸軸承內(nèi)圈且要定位軸承，。取軸肩。段 根據(jù)蝸輪的分度圓直徑以及蝸桿的齒輪長度暫定。便于蝸桿的加工要小于圓弧面齒輪的分度圓直徑。故取。段 根據(jù)蝸輪蝸桿嚙合傳動(dòng)取蝸桿，段 此段與段考慮的相似，查暫選軸承的型號為22212，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤滑方式選擇脂潤滑。軸的長度等于軸承的寬度，所以，。軸承的右端采用圓螺母對軸承進(jìn)行軸向定位，選用的圓螺母的螺紋規(guī)格。段 該段軸的直徑，用圓螺母進(jìn)行軸向定位。3）確定軸承作用力的位置如圖所示，先確定軸承支點(diǎn)的位置，查7014C軸承，起支點(diǎn),因此軸的支承點(diǎn)到齒輪載荷作用點(diǎn)距離，。圖4.4 軸的結(jié)構(gòu)布置圖

47、4）繪制軸的彎矩圖和扭矩圖（1）求軸承反力H水平面：由圖4.5(b)求軸承反力由得：解得：由解得：V垂直面：由圖4.5（c）求軸承反力由得：解得由：解得（2）求齒寬中點(diǎn)處彎矩 H水平面 V垂直面合成彎矩M圖4.5（d）扭矩 圖4.5（e）軸的彎矩圖和扭矩圖如下面所示：圖4.5 軸的計(jì)算簡圖5）按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度當(dāng)量彎矩，取折合系數(shù)=0.6,則齒寬中點(diǎn)處當(dāng)量彎矩 圖4.5（f）軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理，硬度HBS217255，查得抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限。軸的御用彎曲應(yīng)力軸的計(jì)算應(yīng)力為：所以，該軸滿足強(qiáng)度要求。6）確定危險(xiǎn)截面：根據(jù)載荷較大及截面較小的原則，選取六

48、軸左截面為危險(xiǎn)截面（1） 計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力：截面右側(cè)彎矩： 截面上的扭矩： 抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：截面上的彎曲應(yīng)力：截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：彎曲應(yīng)力幅：彎曲平均應(yīng)力：0扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即：（2）確定影響系數(shù)：軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。查表得彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限。截面圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)、根據(jù) ，查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-9可得：尺寸系數(shù)、，根據(jù)軸的截面查圖8-12的得，表面質(zhì)量系數(shù)、 根據(jù)和表面加工方法為精車，查圖8-2，得材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù) 、 ?。? 0.1= 0.5，= 0.05由上面參數(shù)可得：其中：查表得許用安全系數(shù)值為1.8，查得該軸安全，校核通過。4.

49、5蝸輪軸系設(shè)計(jì)（1）蝸輪軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：軸段用于與自動(dòng)罐籠門主動(dòng)滑輪聯(lián)結(jié)，根據(jù)要求選取軸徑mm，長度50mm。選用型平鍵。軸段制出定位軸肩，取軸肩高度mm，根據(jù)軸承端蓋的結(jié)構(gòu)和端蓋的裝拆要求，選取軸段的長度mm。軸段用于安裝滾動(dòng)軸承，考慮軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力，選擇圓錐滾子軸承。取軸段直徑mm，選用30211型圓錐滾子軸承，尺寸，軸承的左端采用J型無骨架密封圈進(jìn)行軸向定位，綜合考慮軸承寬度與各種因素，確定軸段的長度mm。軸段上安裝蝸輪，其直徑為蝸輪的內(nèi)徑mm。軸段與蝸輪采用型平鍵聯(lián)接，鍵的型號為，鍵的工作長度mm，軸段的長度mm。軸段是一段過渡軸，其選取直徑mm，長度mm。軸段用于安裝滾動(dòng)軸

50、承，考慮軸承同時(shí)承受徑向力和軸向力，選擇圓錐滾子軸承。取軸段直徑mm，選用30211型圓錐滾子軸承，尺寸，軸承的左端采用軸套進(jìn)行軸向定位。（2）蝸輪軸系強(qiáng)度的設(shè)計(jì):以下是蝸輪軸受力簡圖：圖4.6求蝸輪軸上的轉(zhuǎn)矩 N·mm求作用在蝸輪上的力蝸輪的分度圓直徑為 mm圓周力、徑向力、軸向力的大小如下，方向如圖4-3所示。 N N N已知： mm mm mm N·mm N N N求解： ， ， ， ， ， ， 解得：支反力 N， N， N， N， N，彎矩和： 水平面 N·mm 垂直面 N·mm N·mm合成彎矩： N·mm N·m

51、m扭矩： N·mm當(dāng)量彎矩： N·mm式中： 彎矩和扭矩，N·mm，計(jì)算心軸時(shí)，取?？紤]彎矩和扭矩在軸截面引起的應(yīng)力循環(huán)特性差異的系數(shù)。轉(zhuǎn)軸的彎曲應(yīng)力一般為對稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力常常不是對稱循環(huán)變應(yīng)力。對于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，考慮起動(dòng)、停車及運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻性的影響，通常將剪應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；對于雙向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸則將剪應(yīng)力視為對稱循環(huán)變應(yīng)力。當(dāng)剪應(yīng)力為靜應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力和對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，分別。根據(jù)蝸桿軸的工作情況可以確定。 N·mm N·mm根據(jù)上面的計(jì)算作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。如下圖所示：（3）蝸輪軸強(qiáng)度校核：從軸當(dāng)量彎矩圖中可

52、看出，截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸最危險(xiǎn)截面。其當(dāng)量彎矩為 N·mm。校核軸的強(qiáng)度：軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表4-1，查得N/mm，則，即 N/mm，取 N/mm。軸的計(jì)算應(yīng)力為： N/mm根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。 4.6鍵的選擇及強(qiáng)度校核鍵聯(lián)接就是用鍵把軸和軸上零件連接起來的一種結(jié)構(gòu)形式。由于這種聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)接單，工作可靠，裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛使用。鍵分為平鍵、半圓鍵和斜鍵。平鍵分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵。斜鍵分為普通斜鍵、溝頭斜鍵和切向鍵。普通平鍵用于靜聯(lián)接，A型鍵在鍵槽中的固定良好，但軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大；B型鍵在鍵槽中的定位性較圓形鍵差，常用緊定螺釘

53、輔助緊固；C型鍵主要用于軸端。導(dǎo)向平鍵用于動(dòng)聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向移動(dòng)?；I用于動(dòng)聯(lián)接，它與導(dǎo)向平鍵的區(qū)別在于滑鍵固定在轂上隨轂一同沿軸向鍵槽移動(dòng)。半圓鍵：鍵能在鍵槽中繞幾何中心擺動(dòng)以適應(yīng)轂槽底面。軸上的鍵槽較深，對軸的強(qiáng)度影響較大。普通斜鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)簡單，軸向固定不需附加零件。切向鍵裝配時(shí)應(yīng)使兩斜鍵斜面相互貼合并楔緊在軸轂之間。傳遞雙向轉(zhuǎn)矩須用兩隊(duì)切向鍵分不成1200-1300平鍵聯(lián)接的失效形式有：靜聯(lián)接時(shí)，鍵、軸槽和輪轂槽中較弱零件的工作面可能被壓潰；動(dòng)聯(lián)接時(shí)，工作面出現(xiàn)過度磨損；鍵被剪斷。與普通平鍵聯(lián)接相比，花鍵聯(lián)接主要優(yōu)點(diǎn)有：齒對稱布置，齒的工作面積大，壓力分布較均勻；花鍵聯(lián)接的齒槽較淺，齒根應(yīng)力集中小，對軸和輪轂的強(qiáng)度削弱較小；定心精度高，動(dòng)聯(lián)接時(shí)導(dǎo)向較好；可利用銑、滾、磨等方法制造，能提高聯(lián)接的精度和質(zhì)量。但花鍵軸及輪轂槽加工需要專門的設(shè)備和工具，制造成本較高?；ㄦI聯(lián)接的類型及特點(diǎn)：矩形花鍵聯(lián)接:有輕、中兩個(gè)系列，分別用于輕載、中載場合。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定定心方式為內(nèi)徑定向。制造時(shí)，軸和輪轂上的結(jié)合面都要經(jīng)過磨削，鍵熱處理后的表面硬度應(yīng)高于40HRC。漸開線花鍵聯(lián)接：根部強(qiáng)度高，應(yīng)力集中小，由作用在齒面上的壓力自動(dòng)平衡定心。制造加工工藝和齒輪制造加工完全相同，制造精度較高，拉