機(jī)械產(chǎn)品綜合課程設(shè)計(jì)-電動(dòng)葫蘆設(shè)計(jì)課件

1、機(jī)械產(chǎn)品綜合課程設(shè)計(jì) 電動(dòng)葫蘆設(shè)計(jì)一、概述一、概述 電動(dòng)葫蘆電動(dòng)葫蘆是一種起重機(jī)械是一種起重機(jī)械設(shè)備，它可安裝在鋼軌上，亦設(shè)備，它可安裝在鋼軌上，亦可配在某些起重機(jī)械上使用可配在某些起重機(jī)械上使用(如如電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)、龍門(mén)起電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)、龍門(mén)起重機(jī)、搖臂起重機(jī)等重機(jī)、搖臂起重機(jī)等)。由于它。由于它具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，因此是湊和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，因此是廠礦、碼頭、倉(cāng)庫(kù)等常用的起廠礦、碼頭、倉(cāng)庫(kù)等常用的起重設(shè)備之一。重設(shè)備之一。 電動(dòng)葫蘆以起重量為電動(dòng)葫蘆以起重量為0.55t、起重高度為起重高度為30m以下者居多。以下者居多。如圖如圖4-

2、1所示的電動(dòng)葫蘆主要由所示的電動(dòng)葫蘆主要由電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)(帶制動(dòng)器帶制動(dòng)器)、減速器減速器、鋼鋼絲繩及卷筒絲繩及卷筒、導(dǎo)繩器、吊鉤及、導(dǎo)繩器、吊鉤及滑輪、行車機(jī)構(gòu)和操縱按鈕等滑輪、行車機(jī)構(gòu)和操縱按鈕等組成。組成。1-減速器；2-行車機(jī)構(gòu)；3-電動(dòng)機(jī)；4-導(dǎo)繩器；5-鋼絲繩及卷筒；6-操縱按鈕；7-吊鉤及滑輪下一頁(yè)下一頁(yè) 電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)如圖電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)如圖4-24-2所示。它由電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接所示。它由電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接帶動(dòng)齒輪減速器的輸入軸，通過(guò)齒輪減速器末級(jí)大齒輪帶動(dòng)輸帶動(dòng)齒輪減速器的輸入軸，通過(guò)齒輪減速器末級(jí)大齒輪帶動(dòng)輸出軸出軸(空心軸空心軸)，驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使吊鉤起升或下降

3、，其傳，驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使吊鉤起升或下降，其傳動(dòng)系統(tǒng)如動(dòng)系統(tǒng)如圖圖4-34-3所示。所示。圖圖4-2 電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)示意圖電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)示意圖1-減速器，減速器，2-輸出軸，輸出軸，3-輸入軸，輸入軸，4-聯(lián)軸器，聯(lián)軸器，5-電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)，6-制動(dòng)器；制動(dòng)器；7-彈簧，彈簧，8-鋼絲繩：鋼絲繩：9-卷筒卷筒下一頁(yè)下一頁(yè)圖圖4-3 電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)減速器部件減速器部件鋼絲繩及卷鋼絲繩及卷筒部件筒部件下一頁(yè)下一頁(yè)圖圖4-4為齒輪減速器為齒輪減速器的裝配圖。減速器的裝配圖。減速器的輸入軸的輸入軸I和中間軸和中間軸、均為齒輪軸，均為齒輪軸，輸出軸輸出軸是空心軸，

4、是空心軸，末級(jí)大齒輪和卷筒末級(jí)大齒輪和卷筒通過(guò)花鍵和軸相聯(lián)。通過(guò)花鍵和軸相聯(lián)。為了盡可能減小該為了盡可能減小該軸左端軸承的徑向軸左端軸承的徑向尺寸，一般采用滾尺寸，一般采用滾針軸承作支承。針軸承作支承。圖4-4 齒輪減速器的裝配圖1-齒輪齒輪(B)；2-中間軸中間軸()，3一端蓋板；一端蓋板；4一滾針軸承；一滾針軸承；5-通氣通氣孔；孔；6-箱座；箱座；7-箱蓋；箱蓋；8-齒輪齒輪(F)；19-球軸承，球軸承，10-擋圈；擋圈；11-輸輸出軸出軸()：12-輸入軸輸入軸()；13-卷筒卷筒 下一頁(yè)下一頁(yè)圖圖4-4 齒輪減速器的裝配圖17-套筒；套筒；18-中間軸中間軸()；19-齒輪齒輪(D)

5、下一頁(yè)下一頁(yè)圖圖4-4 齒輪減速器的裝配圖下一頁(yè)下一頁(yè)二、設(shè)計(jì)計(jì)算二、設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)電動(dòng)葫蘆齒輪減速器，一般已知條件為：設(shè)計(jì)電動(dòng)葫蘆齒輪減速器，一般已知條件為：起重量起重量Q(t)Q(t)、起升速度、起升速度v(mv(mmin)min)、起升高度、起升高度H(m)H(m)、電動(dòng)葫蘆工、電動(dòng)葫蘆工作類型及工作環(huán)境等。作類型及工作環(huán)境等。 對(duì)起重機(jī)械，按其載荷特性和工作忙閑程度，一般分為輕級(jí)、對(duì)起重機(jī)械，按其載荷特性和工作忙閑程度，一般分為輕級(jí)、中級(jí)、重級(jí)和特重級(jí)。對(duì)電動(dòng)葫蘆一般取為中級(jí)、重級(jí)和特重級(jí)。對(duì)電動(dòng)葫蘆一般取為中級(jí)中級(jí)，其相應(yīng)負(fù)荷持，其相應(yīng)負(fù)荷持續(xù)率續(xù)率JCJC值為值為2525。部分電動(dòng)

6、葫蘆及其減速器主要參數(shù)見(jiàn)表。部分電動(dòng)葫蘆及其減速器主要參數(shù)見(jiàn)表4-14-1和表和表4-24-2。下一頁(yè)下一頁(yè)表表4-1 4-1 電動(dòng)葫蘆主要參數(shù)電動(dòng)葫蘆主要參數(shù)型號(hào)規(guī)格型號(hào)規(guī)格HCD-0.5HCD-0.5HCD-1HCD-1HCD-2HCD-2HCD-3HCD-3HCD-5HCD-5HCD-10HCD-10起重量起重量(t)(t)0.50.51 12 23 35 51010起升高度起升高度(m)(m)6 6，9 9，12126 6，9 9，1212，1818，2424，30309,12,18,24,309,12,18,24,30起、升速度起、升速度(m(mmin)min)8 88 88 88

7、88 87 7運(yùn)行速度運(yùn)行速度(m(mmin)min)202020202020202020202020鋼鋼絲絲繩繩直徑直徑(mm)(mm)4.84.87.47.41111131315.515.515.515.5規(guī)格規(guī)格6 637(GB1102-74)37(GB1102-74)電源電源三相交流三相交流380V 50Hz380V 50Hz工作類型工作類型中級(jí)中級(jí)JC25JC25起起重重電電機(jī)機(jī)功率功率(kW)(kW)0.80.81.51.53.03.04.54.57.57.51313轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速(r(rmin)min)138013801380138013801380138013801380138014

8、001400運(yùn)運(yùn)行行電電機(jī)機(jī)功率功率(kW)(kW)0.20.20.20.20.40.40.40.40.80.80.80.82 2轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速(r(rmin)min)138013801380138013801380138013801380138013801380下一頁(yè)下一頁(yè)表表4-2 4-2 電動(dòng)葫蘆減速器齒輪主要參數(shù)電動(dòng)葫蘆減速器齒輪主要參數(shù)注：表中所有齒輪壓力角注：表中所有齒輪壓力角n n=20=20，螺旋角，螺旋角=8=806340634。下一頁(yè)下一頁(yè) 電動(dòng)葫蘆齒輪減速器的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：電動(dòng)葫蘆齒輪減速器的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： 1、擬訂傳動(dòng)方案（、擬訂傳動(dòng)方案（1天），天）， 2、選擇電動(dòng)機(jī)及進(jìn)行

9、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力計(jì)算（、選擇電動(dòng)機(jī)及進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力計(jì)算（2天），天）， 3、減速器主要零件，包括齒輪、軸、軸承和花鍵聯(lián)、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(jì)算（接等的工作能力計(jì)算（2天），天）， 4、繪制裝配圖（、繪制裝配圖（4天），天）， 5、繪制減速器箱體零件圖（、繪制減速器箱體零件圖（2天），天）， 6、繪制其它全部零件圖（、繪制其它全部零件圖（2天），天）， 7、編寫(xiě)整理計(jì)算說(shuō)明書(shū)（、編寫(xiě)整理計(jì)算說(shuō)明書(shū)（1天）天） 8、答辯（、答辯（1天）。天）。 也可根據(jù)現(xiàn)有資料也可根據(jù)現(xiàn)有資料(表表4-l、表、表4-2)采用類比法選用合采用類比法選用合適的參數(shù)進(jìn)行校核計(jì)算。適的參數(shù)

10、進(jìn)行校核計(jì)算。下一頁(yè)下一頁(yè)式中式中 Q”總起重量，總起重量，N； Q 起重量起重量(公稱重量公稱重量)，N； Q吊具重量，吊具重量，N，一般取，一般取Q=0.02Q； m 滑輪組倍率。對(duì)單聯(lián)滑輪組，倍率等于支承重量滑輪組倍率。對(duì)單聯(lián)滑輪組，倍率等于支承重量Q的鋼絲繩分支數(shù)，如圖的鋼絲繩分支數(shù)，如圖4-3結(jié)構(gòu)所示，結(jié)構(gòu)所示，m2； 7 滑輪組效率，滑輪組效率，70.980.99。鋼絲繩的破斷拉力鋼絲繩的破斷拉力(一一)確定鋼絲繩及卷筒直徑，選擇電動(dòng)機(jī)確定鋼絲繩及卷筒直徑，選擇電動(dòng)機(jī)1選擇鋼絲繩選擇鋼絲繩根據(jù)圖根據(jù)圖4-3，鋼絲繩的靜拉力，鋼絲繩的靜拉力NmQQ70 Q”Q+Q 9 . 08 .

11、0換算系數(shù)式中式中 nn許用安全系數(shù)。對(duì)工作類型為中級(jí)的電動(dòng)葫蘆，許用安全系數(shù)。對(duì)工作類型為中級(jí)的電動(dòng)葫蘆，nn5.55.5；圖圖4-3下一頁(yè)下一頁(yè) 根據(jù)工作條件及鋼絲繩的破斷拉力根據(jù)工作條件及鋼絲繩的破斷拉力QS，即可由有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè)，即可由有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè)選取鋼絲繩直徑選取鋼絲繩直徑d。也可根據(jù)起重量也可根據(jù)起重量Q按表按表4-1選定鋼絲繩直徑，必要時(shí)加以校核。選定鋼絲繩直徑，必要時(shí)加以校核。2 2計(jì)算卷筒直徑和轉(zhuǎn)速計(jì)算卷筒直徑和轉(zhuǎn)速 如圖如圖4-54-5所示，卷筒計(jì)算直徑所示，卷筒計(jì)算直徑 D D0 0ededD+d mm D+d mm (4-4) D D(e-1)d mm (e-1)d

12、mm (4-5)式中式中 dd鋼絲繩直徑，鋼絲繩直徑，mmmm； ee直徑比，直徑比，e e D D0 0d d，對(duì)電動(dòng)葫蘆，取，對(duì)電動(dòng)葫蘆，取e e2020； DD卷筒最小直徑卷筒最小直徑( (槽底直徑槽底直徑) )，mmmm，求出卷筒計(jì)算直徑求出卷筒計(jì)算直徑D D0 0后，應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。卷筒的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列為：后，應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。卷筒的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列為：300300，400400，500500，600600，700700，800800，900900，單位為，單位為mmmm。 卷筒轉(zhuǎn)速卷筒轉(zhuǎn)速 (4-6) 這里這里v v為起升速度為起升速度(m(mmin)min)，其余符號(hào)含義同前。其余符

13、號(hào)含義同前。圖圖4-5卷筒直徑卷筒直徑 下一頁(yè)下一頁(yè)3 3選擇起重電動(dòng)機(jī)選擇起重電動(dòng)機(jī)式中式中Q Q“總起重量總起重量N N； vv起升速度，起升速度，m mminmin； 0 0起升機(jī)構(gòu)總效率；起升機(jī)構(gòu)總效率； 7 7滑輪組效率，一般滑輪組效率，一般7 70.980.980.990.99； 5 5卷筒效率，卷筒效率，5 50.980.98； 1 1齒輪減速器效率，可取為齒輪減速器效率，可取為0.900.900.920.92。 為保證電動(dòng)機(jī)的使用性能，并滿足起重機(jī)的工作要求，應(yīng)選擇相應(yīng)于為保證電動(dòng)機(jī)的使用性能，并滿足起重機(jī)的工作要求，應(yīng)選擇相應(yīng)于電動(dòng)葫蘆工作類型電動(dòng)葫蘆工作類型(JC(JC值值

14、) )的電動(dòng)機(jī)，其功率的計(jì)算公式為：的電動(dòng)機(jī)，其功率的計(jì)算公式為： 式中式中 K Ke e起升機(jī)構(gòu)按靜功率初選電動(dòng)機(jī)時(shí)的系數(shù)，對(duì)輕級(jí)起重機(jī)為起升機(jī)構(gòu)按靜功率初選電動(dòng)機(jī)時(shí)的系數(shù)，對(duì)輕級(jí)起重機(jī)為0.700.700.800.80，中級(jí)為，中級(jí)為0.800.800.900.90，重級(jí)為，重級(jí)為0.900.90l l，特重級(jí)為，特重級(jí)為1.11.11.21.2。起重電動(dòng)機(jī)的靜功率起重電動(dòng)機(jī)的靜功率下一頁(yè)下一頁(yè) 根據(jù)功率根據(jù)功率PjcPjc從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)( (表表4-3)4-3)選取與工作類型相吻合的電選取與工作類型相吻合的電動(dòng)機(jī)，并從中查出所選電動(dòng)機(jī)相應(yīng)的功率和轉(zhuǎn)速。也可根據(jù)起重動(dòng)機(jī)，并從中查出所

15、選電動(dòng)機(jī)相應(yīng)的功率和轉(zhuǎn)速。也可根據(jù)起重量按量按表表4-14-1選取，然后按靜功率進(jìn)行校核計(jì)算。選取，然后按靜功率進(jìn)行校核計(jì)算。 表表4-3 4-3 錐形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)錐形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)(ZD(ZD型型) )注：引自注：引自機(jī)械產(chǎn)品目錄機(jī)械產(chǎn)品目錄) )第第1919冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，19851985年。年。下一頁(yè)下一頁(yè)電機(jī)尺寸見(jiàn)電機(jī)尺寸見(jiàn)附錄表附錄表下一頁(yè)下一頁(yè)( (二二) )計(jì)算減速器的載荷和作用力計(jì)算減速器的載荷和作用力1 1計(jì)算減速器的載荷計(jì)算減速器的載荷工作時(shí)，由于電動(dòng)葫蘆提升機(jī)構(gòu)齒輪減速器承受不穩(wěn)定循環(huán)工作時(shí)，由于電動(dòng)葫蘆提升機(jī)構(gòu)齒輪減速器承受不穩(wěn)定循環(huán)變載荷，因

16、此在對(duì)零件進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，如果缺乏有關(guān)工變載荷，因此在對(duì)零件進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，如果缺乏有關(guān)工作載荷記錄的統(tǒng)計(jì)資料，對(duì)工作載荷類型為中級(jí)的電動(dòng)葫蘆，作載荷記錄的統(tǒng)計(jì)資料，對(duì)工作載荷類型為中級(jí)的電動(dòng)葫蘆，可以圖可以圖4-64-6所示的典型載荷圖作為計(jì)算依據(jù)。所示的典型載荷圖作為計(jì)算依據(jù)。零件在使用壽命以內(nèi)，實(shí)際總工作時(shí)數(shù)零件在使用壽命以內(nèi)，實(shí)際總工作時(shí)數(shù)式中式中 LL使用壽命使用壽命( (年年) )，齒輪壽命，齒輪壽命定為定為1010年，滾動(dòng)軸承壽命為年，滾動(dòng)軸承壽命為5 5年；年；t t0 0每年工作小時(shí)數(shù)每年工作小時(shí)數(shù)h h，t t0 0 2000h2000h；JCJC機(jī)構(gòu)工作類型，對(duì)電

17、動(dòng)葫蘆可機(jī)構(gòu)工作類型，對(duì)電動(dòng)葫蘆可取取JCJC值為值為2525。故此，電動(dòng)葫蘆減速器中齒輪的使用故此，電動(dòng)葫蘆減速器中齒輪的使用壽命可按壽命可按5000h5000h計(jì)算，滾動(dòng)軸承按計(jì)算，滾動(dòng)軸承按2500h2500h計(jì)計(jì)算。算。圖圖4-6 4-6 電動(dòng)葫蘆載荷圖電動(dòng)葫蘆載荷圖( (工工作類型：中級(jí)作類型：中級(jí)) )Q Ql l 額定載荷；額定載荷；t t 周期周期20%時(shí)間為滿載荷時(shí)間為滿載荷下一頁(yè)下一頁(yè)電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)載荷有如下特點(diǎn)：電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)載荷有如下特點(diǎn)： (1)重物起升或下降時(shí)，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中由鋼絲繩拉力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)重物起升或下降時(shí)，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中由鋼絲繩拉力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向不變，即矩方向

18、不變，即轉(zhuǎn)矩為單向轉(zhuǎn)矩為單向作用；作用； (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(duì)機(jī)構(gòu)影響不大附加轉(zhuǎn)矩對(duì)機(jī)構(gòu)影響不大(一般不超過(guò)靜力矩的一般不超過(guò)靜力矩的10)，故由此，故由此而產(chǎn)生的外部附加動(dòng)載荷在進(jìn)行機(jī)械零件強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，可由選而產(chǎn)生的外部附加動(dòng)載荷在進(jìn)行機(jī)械零件強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，可由選定工作狀況系數(shù)定工作狀況系數(shù)K，或許用應(yīng)力來(lái)考慮。，或許用應(yīng)力來(lái)考慮。 (3)機(jī)構(gòu)的起升加速時(shí)間和制動(dòng)減速時(shí)間相對(duì)于恒速穩(wěn)定工作機(jī)構(gòu)的起升加速時(shí)間和制動(dòng)減速時(shí)間相對(duì)于恒速穩(wěn)定工作時(shí)間是短暫的，因此在進(jìn)行零件疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)可不考慮。但時(shí)間是短

19、暫的，因此在進(jìn)行零件疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)可不考慮。但由此而產(chǎn)生的由此而產(chǎn)生的短時(shí)過(guò)載，則應(yīng)對(duì)零件進(jìn)行靜強(qiáng)度校核計(jì)算短時(shí)過(guò)載，則應(yīng)對(duì)零件進(jìn)行靜強(qiáng)度校核計(jì)算。下一頁(yè)下一頁(yè)電動(dòng)機(jī)軸上的最大轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸上的最大轉(zhuǎn)矩T Tmaxmax為計(jì)算依據(jù)。電動(dòng)機(jī)軸上的最大轉(zhuǎn)矩為計(jì)算依據(jù)。電動(dòng)機(jī)軸上的最大轉(zhuǎn)矩式中：式中： 過(guò)載系數(shù)，是電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與過(guò)載系數(shù)，是電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與JCJC值為值為2525時(shí)電動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩之比，對(duì)電動(dòng)葫蘆，可取機(jī)額定轉(zhuǎn)矩之比，對(duì)電動(dòng)葫蘆，可取3.1；P Pjcjc JC JC值為值為2525時(shí)電動(dòng)機(jī)的額定功率，時(shí)電動(dòng)機(jī)的額定功率，kWkW；n njcjc JC JC值為值為2525時(shí)電動(dòng)

20、機(jī)轉(zhuǎn)速，時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r rminmin。 下一頁(yè)下一頁(yè)2 2分析作用力分析作用力 為使結(jié)構(gòu)緊湊，電動(dòng)葫蘆齒輪減速器的幾根軸一般不采用為使結(jié)構(gòu)緊湊，電動(dòng)葫蘆齒輪減速器的幾根軸一般不采用平面展開(kāi)式布置，而是采用如圖平面展開(kāi)式布置，而是采用如圖4-74-7所示的、軸心為三角形頂點(diǎn)所示的、軸心為三角形頂點(diǎn)的布置形式。圖中的布置形式。圖中O O()()、O O、O O分別為軸分別為軸I()I()、的軸的軸心，因而各軸作用力分析比較復(fù)雜。心，因而各軸作用力分析比較復(fù)雜。 當(dāng)各級(jí)齒輪中心距當(dāng)各級(jí)齒輪中心距a aABAB、a aCDCD和和a aEFEF確定后，即可根據(jù)余弦定理確定后，即可根據(jù)余弦定理，由下

21、式求得中心線間的夾角，即，由下式求得中心線間的夾角，即下一頁(yè)下一頁(yè)圖圖4-7 減速器齒輪的布置減速器齒輪的布置下一頁(yè)下一頁(yè) 圖圖4-8所示為減速器齒輪和軸的作用力分析。其中齒輪圓周所示為減速器齒輪和軸的作用力分析。其中齒輪圓周力力Ft徑向力徑向力Fr和軸向力和軸向力Fa。均可由有關(guān)計(jì)算公式求得。均可由有關(guān)計(jì)算公式求得。 如圖如圖4-9所示，輸出軸所示，輸出軸為空心軸，它被支承在軸承為空心軸，它被支承在軸承a、b上。上。輸入軸輸入軸穿過(guò)軸穿過(guò)軸的軸孔，其一端支承在軸的軸孔，其一端支承在軸孔中的軸承孔中的軸承d上，上，另一端支承在軸承另一端支承在軸承c上。作用于輸出軸上。作用于輸出軸上的力有：上的

22、力有： (1)齒輪齒輪F上的圓周力上的圓周力FtF、徑向力、徑向力FrF和軸向力和軸向力FaF； (2)對(duì)于圖示的單滑輪，卷筒作用于輸出軸上的力為對(duì)于圖示的單滑輪，卷筒作用于輸出軸上的力為R，當(dāng)重，當(dāng)重物移至卷筒靠近齒輪物移至卷筒靠近齒輪F一側(cè)的極端位置時(shí)，一側(cè)的極端位置時(shí)，R達(dá)到最大值：達(dá)到最大值： (3)在軸承在軸承d處輸入軸處輸入軸作用于輸出軸作用于輸出軸的徑向力為的徑向力為Rdm和和Rdn(圖圖4-9)。圖圖4-9 力的坐標(biāo)變換力的坐標(biāo)變換dabcR下一頁(yè)下一頁(yè)F圖圖4-8 4-8 減速器齒輪和軸的作用力減速器齒輪和軸的作用力(a) (a) 齒輪作用力齒輪作用力 (b) (b) 軸軸和

23、軸和軸的作用力的作用力Rabcd下一頁(yè)下一頁(yè)由于由于(1)(1)、(2)(2)中所述的作用力中所述的作用力F FtFtF、F FrFrF、F FaFaF和和R R都位于同一平面都位于同一平面或互相垂直的平面內(nèi)，且在或互相垂直的平面內(nèi)，且在xdyxdy坐標(biāo)系中坐標(biāo)系中( (圖圖4-9)4-9)。而。而(3)(3)中所中所述的力述的力R Rdmdm和和R Rdndn分布在分布在mdnmdn坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，兩坐標(biāo)系間存在夾角坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，兩坐標(biāo)系間存在夾角1 1。因此計(jì)算在軸承因此計(jì)算在軸承d d處軸處軸對(duì)軸對(duì)軸的作用力時(shí)，必須把的作用力時(shí)，必須把mdnmdn坐標(biāo)系坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的支反力統(tǒng)內(nèi)的支反力R Rdm

24、dm和和R Rdndn換算為換算為xdyxdy坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的支反力，其方法坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的支反力，其方法如下：如下：圖圖4-9 力的坐標(biāo)變換力的坐標(biāo)變換式中的式中的R Rdmdm和和R Rdndn應(yīng)代應(yīng)代入相應(yīng)的正負(fù)號(hào)。入相應(yīng)的正負(fù)號(hào)。下一頁(yè)下一頁(yè)這樣，這樣，R Rdxdx和和R Rdydy就與齒輪就與齒輪F F上的作用力及重物對(duì)輸出軸上的作用力及重物對(duì)輸出軸的作的作用力處在同一坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)。這就可以在用力處在同一坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)。這就可以在xdyxdy坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行力坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行力的分析和計(jì)算。的分析和計(jì)算。軸軸和軸和軸的作用力分析可按上述方法參照進(jìn)行。的作用力分析可按上述方法參照進(jìn)行。 下一頁(yè)下一頁(yè)解

25、：解：( (一一) )擬訂傳動(dòng)方案，選擇電動(dòng)機(jī)及計(jì)算運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)擬訂傳動(dòng)方案，選擇電動(dòng)機(jī)及計(jì)算運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1 1擬訂傳動(dòng)方案擬訂傳動(dòng)方案采用圖采用圖4-l4-l所示傳動(dòng)方案，為了減小齒輪減速器結(jié)構(gòu)尺寸和所示傳動(dòng)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(dòng)。重量，應(yīng)用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2 2選擇電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)按式按式(4-2)(4-2)、式、式(4-7)(4-7)和式和式(4-8)(4-8)，起升機(jī)構(gòu)靜功率，起升機(jī)構(gòu)靜功率三、實(shí)例三、實(shí)例 例題例題4-14-1根據(jù)下列條件設(shè)計(jì)電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)的齒輪減速器。根據(jù)下列條件設(shè)計(jì)電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)的齒輪減速器。已知：額定起重量已知：額

26、定起重量Q Q5t5t，起升高度，起升高度H H6m6m，起升速度，起升速度v v8m8mminmin，工作類型為中級(jí)：，工作類型為中級(jí)：JCJC2525，電動(dòng)葫蘆用于機(jī)械加工，電動(dòng)葫蘆用于機(jī)械加工車間，交流電源車間，交流電源(380V)(380V)。 下一頁(yè)下一頁(yè)而總起重量而總起重量 Q”=Q+Q=50000+0.2Q”=Q+Q=50000+0.250000=51000N50000=51000N起升機(jī)構(gòu)總效率起升機(jī)構(gòu)總效率 0 0=7 75 51 1=0.98=0.980.980.980.90=0.8640.90=0.864故此電動(dòng)機(jī)靜功率故此電動(dòng)機(jī)靜功率按式按式(4-9)(4-9)，并取系

27、數(shù)，并取系數(shù)K Ke e0.900.90，故相應(yīng)于，故相應(yīng)于JCJC2525的電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)按表按表4-34-3選選ZD141-4ZD141-4型錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，功率型錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，功率PjcPjc7.5 kW7.5 kW，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速njcnjc1400r1400rminmin。下一頁(yè)下一頁(yè)3選擇鋼絲繩選擇鋼絲繩按式按式(4-1)。鋼絲繩的靜拉力。鋼絲繩的靜拉力按式按式(4-3)(4-3)，鋼絲繩的破斷拉力，鋼絲繩的破斷拉力按標(biāo)準(zhǔn)選用按標(biāo)準(zhǔn)選用6 63737鋼絲繩，其直徑鋼絲繩，其直徑d d15.5mm15.5mm，斷面面積，斷面面積d d89.49mm289.49mm2，公稱抗拉強(qiáng)度，公稱抗

28、拉強(qiáng)度2000MPa2000MPa，破斷拉力，破斷拉力QsQs178500N178500N。下一頁(yè)下一頁(yè)4 4計(jì)算卷簡(jiǎn)直徑計(jì)算卷簡(jiǎn)直徑按式按式(4-4)，卷筒計(jì)算直徑，卷筒計(jì)算直徑D0ed2015.5310 mm按標(biāo)準(zhǔn)取按標(biāo)準(zhǔn)取D0300mm。按式按式(4-6)，卷筒轉(zhuǎn)速，卷筒轉(zhuǎn)速5 5確定減速器總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比確定減速器總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比總傳動(dòng)比總傳動(dòng)比這里這里n n3 3為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r rminmin。下一頁(yè)下一頁(yè)擬定各級(jí)傳動(dòng)比擬定各級(jí)傳動(dòng)比( (圖圖4-4)4-4)和齒數(shù)。和齒數(shù)。第一級(jí)傳動(dòng)比第一級(jí)傳動(dòng)比第二級(jí)傳動(dòng)比第二級(jí)傳動(dòng)比第三級(jí)傳動(dòng)比第三級(jí)傳動(dòng)比傳動(dòng)比

29、相對(duì)誤差傳動(dòng)比相對(duì)誤差下一頁(yè)下一頁(yè)軸軸1(輸入軸輸入軸)： 6計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩下一頁(yè)下一頁(yè)這里，各級(jí)齒輪傳動(dòng)效率取為這里，各級(jí)齒輪傳動(dòng)效率取為0.97。仿此方法，可以計(jì)算軸。仿此方法，可以計(jì)算軸、軸軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。計(jì)算結(jié)果列于下表：的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。計(jì)算結(jié)果列于下表：下一頁(yè)下一頁(yè)(二二)高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 因起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的齒輪所承受載荷為沖擊性質(zhì)，為使因起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的齒輪所承受載荷為沖擊性質(zhì)，為使結(jié)構(gòu)緊湊，齒輪材料均用結(jié)構(gòu)緊湊，齒輪材料均用20CrMnTi，滲碳淬火，齒面硬度，滲碳淬火，齒面硬度HRC5862，材料抗拉強(qiáng)度，材料抗拉

30、強(qiáng)度B=1100MPa，屈服極限，屈服極限s=850MPa。齒輪精度選為。齒輪精度選為8級(jí)級(jí)(GBl009588)。1按齒面接觸強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)按齒面接觸強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)2按齒根彎曲強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)按齒根彎曲強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)比較上述兩種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)取齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)比較上述兩種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)取齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn2.5mm下一頁(yè)下一頁(yè)取中心距取中心距aAB101mm。(2)精算螺旋角精算螺旋角3主要幾何尺寸計(jì)算主要幾何尺寸計(jì)算(1)中心距中心距a初選螺旋角初選螺旋角=9 下一頁(yè)下一頁(yè)(3)齒輪齒輪A、B的分度圓直徑的分度圓直徑d(4)齒輪寬度齒輪寬度b齒輪齒輪B：齒輪齒輪A：同理，可對(duì)齒輪同理，可對(duì)

31、齒輪C和和D、E和和F進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 下一頁(yè)下一頁(yè)(三三)計(jì)算軸計(jì)算軸1計(jì)算軸計(jì)算軸的直徑的直徑軸材料選用軸材料選用20CrMnTi，按下式估算空心軸外徑：，按下式估算空心軸外徑：式中式中 P軸軸傳遞功率，傳遞功率，P7.18kW； n軸軸轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速，n17.22rmin； 空心軸內(nèi)徑與外徑之比，可取為空心軸內(nèi)徑與外徑之比，可取為0.5； A0系數(shù)，對(duì)系數(shù)，對(duì)20CrMnTi，可取，可取A0107。代入各值，則代入各值，則取取d85mm，并以此作為軸，并以此作為軸(裝齒輪裝齒輪F至裝卷筒段至裝卷筒段)最小外徑，最小外徑，并按軸上零件相互關(guān)系設(shè)計(jì)軸并按軸上零件相互關(guān)系設(shè)計(jì)軸 。下一

32、頁(yè)下一頁(yè)圖圖4-10 軸軸I與軸與軸IV的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)dabcd=85mm下一頁(yè)下一頁(yè)2分析軸分析軸上的作用力上的作用力軸軸上的作用力如圖上的作用力如圖4-11所示，各力計(jì)算如下：所示，各力計(jì)算如下： (1)齒輪齒輪F對(duì)軸對(duì)軸上的作用力上的作用力因本題未對(duì)齒輪因本題未對(duì)齒輪F進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，現(xiàn)借用表進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，現(xiàn)借用表4-2數(shù)據(jù)，取齒數(shù)數(shù)據(jù)，取齒數(shù)zF45，模數(shù)，模數(shù)mn=6mm，螺旋角，螺旋角8634，故分度圓直徑，故分度圓直徑圓周力圓周力徑向力徑向力軸向力軸向力下一頁(yè)下一頁(yè)(2)卷筒對(duì)軸卷筒對(duì)軸上的徑向作用力上的徑向作用力R圖圖4-11 軸軸的作用力分析的作用力分析當(dāng)重物移至靠近軸當(dāng)重物移至

33、靠近軸的右端極限位置時(shí)，卷筒作用于軸的右端極限位置時(shí)，卷筒作用于軸上上e點(diǎn)的力點(diǎn)的力R達(dá)到最大值，近似取達(dá)到最大值，近似取 1.02是表示吊具重量估計(jì)為起重量的是表示吊具重量估計(jì)為起重量的2 下一頁(yè)下一頁(yè) (3)軸軸I在支承在支承d處對(duì)軸處對(duì)軸上的徑向作用力上的徑向作用力Rdn和和Rdm， 軸軸I的作用力分析如圖的作用力分析如圖4-12所示。所示。 如果略去軸如果略去軸I上聯(lián)軸器附加力的影響，齒輪上聯(lián)軸器附加力的影響，齒輪A作用于軸作用于軸1上的力上的力有：有：圓周力圓周力圖圖4-12 軸軸I的作用力分析的作用力分析下一頁(yè)下一頁(yè)徑向力徑向力軸向力軸向力由圖由圖4-10按結(jié)構(gòu)取按結(jié)構(gòu)取L312m

34、m，L134mm。求垂直平面求垂直平面(mcd面面)上的支反力：上的支反力：下一頁(yè)下一頁(yè)求水平面求水平面(ncd面面)上的支反力上的支反力：下一頁(yè)下一頁(yè)對(duì)軸對(duì)軸來(lái)說(shuō)，來(lái)說(shuō)，Rdm與與Rdn的方向應(yīng)與圖的方向應(yīng)與圖4-12所示的相反。所示的相反。由于上述的力分別作用于由于上述的力分別作用于xdy坐標(biāo)系內(nèi)和坐標(biāo)系內(nèi)和ndm坐標(biāo)系內(nèi)，兩坐標(biāo)系內(nèi)，兩坐標(biāo)間的夾角為坐標(biāo)間的夾角為1，因此要把，因此要把ndm坐標(biāo)系內(nèi)的力坐標(biāo)系內(nèi)的力Rdn和和Rdm換換算為算為xdy坐標(biāo)系內(nèi)的力坐標(biāo)系內(nèi)的力Rdx和和Rdy。由式由式(4-12)得兩坐標(biāo)系間的夾角得兩坐標(biāo)系間的夾角(圖圖4-7)其中各齒輪副之間的中心距可求得

35、如下其中各齒輪副之間的中心距可求得如下 下一頁(yè)下一頁(yè)故故根據(jù)式根據(jù)式(4-13)和圖和圖4-9，則得力，則得力Rdn和和Rdm在坐標(biāo)在坐標(biāo)xdy上的投影上的投影下一頁(yè)下一頁(yè)把上述求得的力標(biāo)注在軸把上述求得的力標(biāo)注在軸的空間受力圖上的空間受力圖上(圖圖4-11) 圖圖4-11 軸軸的作用力分析的作用力分析 根據(jù)上述數(shù)據(jù)和軸上支點(diǎn)根據(jù)上述數(shù)據(jù)和軸上支點(diǎn)a a、b b處的支反力，可計(jì)算軸上危處的支反力，可計(jì)算軸上危險(xiǎn)截面的彎矩、轉(zhuǎn)矩和合成彎矩。然后驗(yàn)算軸的安全系數(shù)。確險(xiǎn)截面的彎矩、轉(zhuǎn)矩和合成彎矩。然后驗(yàn)算軸的安全系數(shù)。確認(rèn)安全系數(shù)后，即可繪制軸的零件工作圖。軸承可按常用方法認(rèn)安全系數(shù)后，即可繪制軸的

36、零件工作圖。軸承可按常用方法選取和計(jì)算，從略。選取和計(jì)算，從略。 下一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)外形及安裝尺寸外形及安裝尺寸( (單位：?jiǎn)挝唬簃m)mm) 價(jià)價(jià)格格功率功率KMKMD1D1D2D2D3D3D4D4D5D5L LL1L1L2L2L3L3d dP PZD111-4 0.20.2 155h9155h9 140140 155155200200196196 1515 77 三角花鍵三角花鍵D=15 Z=36D=15 Z=36 ZD112-4 0.40.4 165h9165h9 150150 155155220220216216 1515 77 4D-15f94D-15f912h1512h154

37、d114d11 ZD121-4 0.80.8 177177 220h9220h9 19619660h60h6 6 215215316316222222 7070 2424 99 6D-20f96D-20f916h1516h154d114d11 ZD122-4 1.51.5 179179 235h9235h9 20520560h60h6 6 215215355355260260 7171 2424 1313 6D-20f96D-20f916h1516h154d114d11 ZD131-4 3.03.0 223223 290h9290h9 26026065h65h6 6 273273423423284284 109109 3030 1313 6D-28f96D-28f923h1523h156d116d11 ZD132-4 4.5,5.54.5,5.5 223223 320h9320h9 28628665h65h6 6 273273438438310310 9898 3030 1313 6D-28f96D-28f923h1523h156d116d11 ZD141-4 7.57.5