【終稿全套】全自動(dòng)鞭炮卷筒機(jī)的設(shè)計(jì)[7張CAD圖紙]

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進(jìn)度安排各階段完成的內(nèi)容起止時(shí)間1查閱相關(guān)資料，熟悉課題第一、二周2運(yùn)用相關(guān)軟件，完成初步設(shè)計(jì)和方案的設(shè)計(jì)可行性第三、四周3進(jìn)行各部分機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的具體計(jì)算第五到第九周4初步完成裝配圖以及各種零件圖。第十到十三周5編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第十四到十五周6完成畢業(yè)設(shè)計(jì)、答辯第十六周78910四、 應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 隨明陽(yáng)主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京機(jī)械工業(yè)出版社,1999年2 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京機(jī)械工業(yè)出版社,2004年3 楊可楨主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).人民教育出版社,1990年4 陳鐵鳴.機(jī)械設(shè)計(jì).第3版.哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20035 胡宗武主編.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京科技技術(shù)出版社，2003年6 江耕華等主編.機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè).煤炭工業(yè)出版社，1992年7 陳道南等主編.起重機(jī)課程設(shè)計(jì).冶金工業(yè)出版社，1991年 XX大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表學(xué)院 XX學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)號(hào) XX63245姓名 XX 論文（設(shè)計(jì)）題目： 全自動(dòng)鞭炮卷筒機(jī)的設(shè)計(jì) 評(píng)閱人 職稱(chēng) 評(píng)閱日期： 2012年5月31 評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容選 題1是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；1 難度、份量是否適當(dāng)。能 力1 是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；2 是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；3 是否具備研究方案的實(shí)際能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；4 是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；5 工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。論文質(zhì)量1 立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表是否完備、整潔、正確；引文是否規(guī)范；2 文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；3 有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。工作量工作量是否飽滿(mǎn)，論文篇幅、圖紙等是否達(dá)到規(guī)定要求。綜合評(píng)價(jià)論文選題基本符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，能體現(xiàn)學(xué)科專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，達(dá)到了綜合訓(xùn)練的目的。該生能在設(shè)計(jì)中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)方案基本可行，工作量尚可，論文質(zhì)量基本符合本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)要求。同意參加答辯。XX 大 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見(jiàn)學(xué) 號(hào) XX63245學(xué)生姓名 XX 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 39 頁(yè) 圖表 7 張論文（設(shè)計(jì)）題目全自動(dòng)鞭炮卷筒機(jī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容提要：主要研究全自動(dòng)鞭炮卷筒機(jī)結(jié)構(gòu)，這個(gè)機(jī)器由送紙機(jī)構(gòu)、沾液機(jī)構(gòu)、搓紙機(jī)構(gòu)和脫筒機(jī)構(gòu)組成。經(jīng)分析，考慮采用機(jī)械結(jié)構(gòu)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上膠、卷筒、切筒，使整機(jī)所有動(dòng)作實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)XX同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間不夠積極主動(dòng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中缺少與指導(dǎo)老師的溝通，表現(xiàn)一般。采用AutoCAD軟件對(duì)設(shè)計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與繪圖。同意答辯，推薦畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?yōu)椤凹案瘛?。指?dǎo)教師姓名 職稱(chēng) 年 月 日答辯委員會(huì)意見(jiàn)評(píng)定等級(jí)答辯委員會(huì)主任： 年 月 日目錄摘要1第1章 緒論2第2章 鞭炮生產(chǎn)的難題3第3章 鞭炮卷筒主體零件的設(shè)計(jì)43.1 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定43.1.1 卷筒的分類(lèi)43.1.2 卷筒繩槽的確定53.1.3 卷筒的設(shè)計(jì)53.1.4 卷筒節(jié)徑 設(shè)計(jì)53.1.5 卷筒的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)63.1.6 卷筒壁厚設(shè)計(jì)73.1.7 卷筒強(qiáng)度計(jì)算及檢驗(yàn)73.3 卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算83.2.1 卷筒軸的受力計(jì)算及工作應(yīng)力計(jì)算83.2.2 卷筒軸的設(shè)計(jì)93.2.3 心軸作用力計(jì)算103.2.4 心軸垂直面支承反力及彎矩103.2.5 心軸水平面支承反力及彎矩支反力103.2.6 計(jì)算心軸工作應(yīng)力113.2.7 心軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算113.2.8 心軸的靜強(qiáng)度計(jì)算123.3 電動(dòng)機(jī)選擇133.4 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算143.4.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)總傳動(dòng)比計(jì)算143.4.2 減速器的計(jì)算143.4.3 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比143.4.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)143.4.4 圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算163.4.5 齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)173.4.6 齒輪軸參數(shù)設(shè)計(jì)213.5 制動(dòng)器，聯(lián)軸器的選擇223.5.1 制動(dòng)器的分類(lèi)及選擇22 3.5.2 聯(lián)軸器的選擇.23參考文獻(xiàn)23致 謝24附錄25 摘要在中國(guó)鞭炮做為中國(guó)文化的傳承，一直受到民眾的喜愛(ài)，它給人帶來(lái)了喜慶，歡樂(lè)的氣氛。雖然在城市管制嚴(yán)格，但依舊是市民喜慶、歡喜的代名詞。無(wú)論是節(jié)日的來(lái)臨或者婚嫁迎娶、喬遷升學(xué)都會(huì)聽(tīng)到一陣陣悅耳且?guī)е唤z嘈雜的鞭炮聲。中國(guó)人在春節(jié)期間燃放煙花爆竹的習(xí)俗由來(lái)已久，甚至可追溯到春秋時(shí)期，并在唐代普及到了整個(gè)中國(guó)。到了宋朝，民間出現(xiàn)了制造煙火爆竹的作坊和專(zhuān)業(yè)匠人，煙火表演也隨之豐富了起來(lái)。加之造紙業(yè)的發(fā)展，使煙花爆竹業(yè)變得空前發(fā)達(dá)。而煙花爆竹的普及與盛行，主要是社會(huì)生活的需要所致，后來(lái)潛移默化，逐漸衍變?yōu)橐环N文化，而且涉及到了文化信仰乃至政治生活。這與今天人們所理解的鞭炮只是為了營(yíng)造節(jié)日的歡快氣氛有本質(zhì)的不同。本論文一研究工作的進(jìn)展順序?yàn)檎?，分章、?jié)逐一論述了課題的起因、發(fā)展意義以及環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題的研究。在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題與難點(diǎn)極其解決方法與措施都一一闡述。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，詳細(xì)論述了設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)、卷筒傳動(dòng)系統(tǒng)以及安全性進(jìn)行了設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：總體結(jié)構(gòu)； 控制系統(tǒng)； 卷筒傳統(tǒng)系統(tǒng)； 安全性AbstractIn Chinese firecrackers as the inheritance of Chinese culture, has been the subject of the publics favorite, it brings people a happy, happy atmosphere. Although the city strict control, but is still a public celebration, joy pronoun. Whether the festival or marriage marry, move the entrance will hear the waves of melody and with a loud sound of firecrackers. The Chinese people during the Spring Festival fireworks in the long-standing practices, and even can be traced back to the spring and Autumn Period in the Tang Dynasty, and spread to the whole of china. By the Song Dynasty, the folk appeared manufacturing workshops and professional master of fireworks and firecrackers, fireworks and rich rise. In addition to the development of paper-making industry, the fireworks industry becomes unprecedented developed. While the popularity and prevalence of fireworks and firecrackers, mainly is the need of social life caused by, then influence character by environment, gradually evolves into a kind of culture, but also relates to the cultural beliefs and political life. This and people today understand the firecrackers just to create a festive and cheerful atmosphere has a very different nature.In this paper, a research work in order to chapters, divided into chapters, each section is discussed in the paper, the significance of the development of the cause of environmental protection as well as the research on the problem of. In the design of the problems encountered with difficulties extremely solutions and measures are one one description. In the design process, in detail elaborated the equipment overall structural design, the motor drive system, control system, gear transmission system, transmission system and the security of web design.Key words: overall structure; control system; reel traditional system; safety第一章 緒論隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)生活水平的提高。鞭炮的應(yīng)用越來(lái)越廣并且成為了生活中不可缺少的一部分。鞭炮與傳統(tǒng) 密不可分因此受到全世界人民的喜愛(ài)。尤其在我國(guó)的鞭炮的需求量很大。無(wú)論是過(guò)年過(guò)節(jié)，還是結(jié)婚嫁娶，進(jìn)學(xué)升遷，以至大廈落成、店鋪開(kāi)張等等。只要為了表示喜慶，人們都習(xí)慣放鞭炮來(lái)慶祝。這個(gè)習(xí)俗在我國(guó)已有2000多年的歷史了。荊楚歲月記曾經(jīng)記載，正月初一，雞叫頭一遍時(shí)，大家就紛紛起床， 在自家院子里放鞭炮，來(lái)逐退瘟神惡鬼。當(dāng)時(shí)沒(méi)有火藥，沒(méi)有紙張，人們使用火燒竹子，使之爆裂發(fā)聲，以驅(qū)逐瘟神，這當(dāng)然是迷信，但卻反映了古代勞動(dòng)人民渴求安泰的美好愿望。后來(lái)，煉丹家經(jīng)過(guò)不斷的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)硝石、硫磺和木炭合在一起能引起燃燒和爆炸，于是發(fā)明了火藥。有人將火藥在竹筒里燃放，聲音更大，使得火燒竹子這一古老習(xí)俗發(fā)生了根本變化。北宋時(shí)，民間已經(jīng)出現(xiàn)了用卷紙裹著火藥的燃放物，還有單響和雙響的區(qū)別，改名“爆仗”，后來(lái)改為“鞭炮”，但我國(guó)目前鞭炮生產(chǎn)自動(dòng)化程度不高，很多工序都是人工操作，生產(chǎn)效率低，企業(yè)生產(chǎn)成本高。因此，研究鞭炮卷筒機(jī)對(duì)我國(guó)的鞭炮自動(dòng)化程度顯得尤為重要。 第二章 鞭炮生產(chǎn)的難題一、花炮機(jī)械科技含量有待提高。目前大部分花炮機(jī)械普遍都體積大、份量重、噪音大、安裝難，做工粗糙，機(jī)械傳遞不科學(xué)，還在生產(chǎn)運(yùn)行中常常出現(xiàn)故障。如結(jié)鞭機(jī)在下料過(guò)程中，常常因?yàn)橄铝蠒r(shí)單個(gè)爆竹傳送的不平穩(wěn)或“角子”爆竹，而引起卡機(jī)，輕則引起結(jié)鞭缺齒，影響爆響率，重則因傳動(dòng)在繼續(xù)工作而卡機(jī)不下料，摩擦高溫而引起燃燒事故。 二、花炮機(jī)械市場(chǎng)不規(guī)范?；ㄅ跈C(jī)械是個(gè)新生事物，就市場(chǎng)而言，從標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量、管理等方面都基本上還是一個(gè)空白。膨脹的市場(chǎng)，來(lái)源于空白市場(chǎng)的急需，在這盲動(dòng)的過(guò)程中，花炮企業(yè)對(duì)花炮機(jī)械的選購(gòu)、使用都可比性，導(dǎo)致機(jī)械企業(yè)生產(chǎn)的一些傳動(dòng)配置不合理，工作效率不高，質(zhì)量低劣的產(chǎn)品充斥責(zé)市場(chǎng)，售后服務(wù)差，給花炮機(jī)械消費(fèi)者帶來(lái)不便和引起錯(cuò)覺(jué)，實(shí)用性、適用性大打折扣。再加上全國(guó)煙花爆竹企業(yè)7000余家，而各類(lèi)花炮機(jī)械企業(yè)僅數(shù)百家，僧多粥少，供求不平衡，至使市場(chǎng)價(jià)格大部分遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機(jī)械的成本價(jià)格和本身價(jià)值，如一臺(tái)結(jié)鞭封裝機(jī)，成本四千元左右，市場(chǎng)價(jià)格卻超過(guò)萬(wàn)元，昂貴的價(jià)格讓一部分需求者望而興嘆。價(jià)高質(zhì)劣的畸形市場(chǎng)影響著機(jī)械化的正確使用和全面推廣。 三、生產(chǎn)品種不均衡。煙花爆竹各類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)中的和藥、裝筑藥，禮花彈產(chǎn)品的裝藥、合球等A2級(jí)生產(chǎn)工序還暫無(wú)機(jī)械設(shè)備，而這些工序操作工人直接接觸裸露藥物，發(fā)生違章操作現(xiàn)象多，是事故高發(fā)工序。還有產(chǎn)品的褙皮、封裝等勞動(dòng)用人多，做工繁瑣的工序 ，機(jī)械化程度不高或根本沒(méi)有相應(yīng)的機(jī)械，研制開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后著行業(yè)的發(fā)展。 四、機(jī)械化綜合程度不高。按生產(chǎn)工藝流程來(lái)說(shuō)，各工序是連貫順暢的，但現(xiàn)在好多單個(gè)工序的機(jī)械有了，綜合連貫工序的機(jī)械卻很少，裁紙的就是裁紙的，拌漿卷筒的就是拌漿卷筒的，插引的就是插引的，結(jié)鞭的就是結(jié)鞭的，機(jī)械化缺乏連貫性，傳統(tǒng)工藝流程方面進(jìn)步不大。目前，爆竹的結(jié)鞭和封裝可以在一臺(tái)機(jī)器上連貫完成，說(shuō)明了機(jī)械綜合程度有很大的發(fā)展空間。 五、發(fā)展市場(chǎng)不合理。全國(guó)除西藏外，各省市都有煙花爆竹生產(chǎn)企業(yè)，萍瀏醴是煙花爆竹產(chǎn)品最大的集中產(chǎn)區(qū)，也是花炮機(jī)械研制生產(chǎn)、銷(xiāo)售的集中產(chǎn)區(qū)，現(xiàn)有的90%以上的花炮機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)集中在萍瀏醴及相鄰地區(qū)，產(chǎn)銷(xiāo)一條龍，當(dāng)?shù)氐臋C(jī)械化普及率相當(dāng)高。綜上所述，選擇正確的、科學(xué)的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)鞭炮卷筒機(jī)勢(shì)在必行。 第三章 鞭炮卷筒機(jī)主體零件的設(shè)計(jì)3.1 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定卷筒尺寸的由已知起升速度、起升高度和鋼絲繩的尺寸來(lái)確定。卷筒用來(lái)卷繞鋼絲繩，把原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給鋼絲繩，并把原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樗枰闹本€運(yùn)動(dòng)。卷筒通常是中空的圓柱形，特殊要求的卷筒也有做成圓錐或曲線形的。3.1.1 卷筒的分類(lèi) 按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。一般起重機(jī)大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機(jī)構(gòu)緊湊的情況下，為了縮小卷筒的外形尺寸，才采用多層繞的方式。本設(shè)計(jì)采用單層繞。3.1.2 卷筒繩槽的確定卷筒繩槽槽底半徑R，槽深c 槽的節(jié)矩t 其尺寸關(guān)系為： R=（0.540.6）d（d 為鋼絲繩直徑） （3-7）繩槽深度：標(biāo)準(zhǔn)槽： =（0.250.4）d （3-8）深槽： =（0.60.9）d （3-9）繩槽節(jié)距：標(biāo)準(zhǔn)槽： d（24） （3-10）深槽： d（68） （3-11）卷筒槽多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)槽，只有在使用過(guò)程中鋼絲繩有可能脫槽的情況才使用深槽，本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)槽，鋼絲繩直徑選用14 mm， R=（0.540.6）d=7.568.4 mm 取R=8 mm （3-12）c=（0.250.4）d =3.55.6 mm 取c=4 mm （3-13） 所以 td（24）=16 mm3.1.3 卷筒的設(shè)計(jì)卷筒按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來(lái)分有端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式，其共同特點(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計(jì)卷筒采用內(nèi)齒輪嚙合式。如圖3-1。圖 3-1 內(nèi)齒嚙合式卷 卷筒的設(shè)計(jì)主要尺寸有節(jié)徑 、卷筒長(zhǎng)度 L 、卷筒壁厚 。3.1.4 卷筒節(jié)徑 設(shè)計(jì)卷筒的節(jié)徑即卷筒的卷繞直徑，由設(shè)計(jì)知不能小于下式： （3-14）式中 按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒最小直徑，mm； h 與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境級(jí)別為，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)h=28 mm; d 鋼絲繩的直徑,mm。按式計(jì)算： 392 mm所以選取=400 mm （3-15）3.1.5 卷筒的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)滑輪組，如圖3-2圖3-2 雙聯(lián)滑輪組卷筒的長(zhǎng)度 （3-16）式中 卷筒總長(zhǎng)度，mm； 繩槽部分長(zhǎng)度，其計(jì)算公式為： （3-17）其中 最大起升高度，mm； 滑輪組倍率； 卷筒卷繞直徑，mm； 繩槽節(jié)矩，mm； 附加安全圈數(shù)，使鋼絲繩端受力減小，便于固定，通常取n1.53圈； 固定鋼絲繩所需要的長(zhǎng)度，一般取3t，mm； 兩端的邊緣長(zhǎng)度（包括凸臺(tái)在內(nèi)），根據(jù)卷筒結(jié)構(gòu)而定，mm；卷筒中間無(wú)繩槽部分長(zhǎng)度，由鋼絲繩的允許偏斜角和卷筒軸到動(dòng)滑輪軸的最小距離決定。對(duì)于有螺旋槽的單層繞卷筒，鋼絲繩允許偏斜度通常為1：10，可知選取100 mm。 =380 mm。3t=48 mm所以 996 mm。選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒長(zhǎng)度為1000 mm3.1.6 卷筒壁厚設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)為了延長(zhǎng)鋼絲繩的壽命，采用鑄鐵卷筒，對(duì)于鑄鐵卷筒可按經(jīng)驗(yàn)公式初步確定，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于鑄鐵筒壁 mm （3-18）根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于12 mm，所以15mm所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距t16 mm、槽底半徑4 mm、卷筒節(jié)距400 mm、卷筒長(zhǎng)度L=1000 mm、卷筒壁厚 mm。3.1.7 卷筒強(qiáng)度計(jì)算及檢驗(yàn)卷筒材料一般采用不低于HT200的鑄鐵，特殊需要時(shí)可采用ZG230-450、ZG270-500鑄鋼或Q235-A焊接制造。本設(shè)計(jì)的卷筒五特殊需要，額定起重重量不是很大，所以選擇HT200的鑄鐵制造。一般卷筒壁厚相對(duì)于卷筒直徑較小，所以卷筒壁厚可以忽略不計(jì)，在鋼絲繩的最大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力。其中壓應(yīng)力最大。當(dāng)3時(shí)彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力的合成力不超過(guò)壓應(yīng)力10%,所以當(dāng)3時(shí)只計(jì)算壓應(yīng)力即可。本設(shè)計(jì)中L=1000 mm D=400 mm，符合3的要求，所以只計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng)鋼絲繩單層卷繞時(shí)，卷筒所受壓應(yīng)力按下式來(lái)計(jì)算：=A （3-19）其中 為鋼絲繩單層卷繞時(shí)卷筒所受壓應(yīng)力，MPa； 為鋼絲繩最大拉力，N； 為卷筒壁厚，mm； A 為應(yīng)力減小系數(shù)，一般取A=0.75 為許用壓力，對(duì)于鑄鐵= 為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限所以 =A39 MPa查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知195MPa，所以39MPa。所以 經(jīng)檢驗(yàn)計(jì)算，卷筒抗壓強(qiáng)度符合要求。3.2 卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算卷筒軸是支持卷?yè)P(yáng)機(jī)正常工作的重要零件，合理設(shè)計(jì)與計(jì)算卷筒軸對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)性能至關(guān)重要。3.2.1 卷筒軸的受力計(jì)算及工作應(yīng)力計(jì)算 常用的卷筒軸分軸固定式軸轉(zhuǎn)動(dòng)式（如圖3-3）兩種情況。卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒工作時(shí)，鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上的位置是變化的。鋼絲繩拉力經(jīng)卷筒及支承作用到軸上產(chǎn)生的力矩，其大小隨鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上位置的變化而不同。強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個(gè)極限位旨分別計(jì)算。由卷?yè)P(yáng)機(jī)工作情況和軸的受力分析可知，a、b因卷筒軸主要承受彎矩，可簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的心軸。a圖為固定心軸，b圖為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸。對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，其彎曲應(yīng)力一般為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變化；對(duì)固定心軸，其應(yīng)力循環(huán)特征為，視具體的載荷性質(zhì)而定。對(duì)固定心軸的疲勞失效而言，最危險(xiǎn)的應(yīng)力情況是脈動(dòng)循環(huán)變化，為安全起見(jiàn)，卷筒的固定心軸應(yīng)力以按脈動(dòng)循環(huán)處理為宜。c圖卷筒軸既受彎又受扭，為轉(zhuǎn)軸。其彎曲應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)可視為脈動(dòng)循環(huán)變化。由此可知，卷筒軸在正常使用條件下，最終將發(fā)生疲勞破壞。但也不排除在超載或意外情況下發(fā)生靜強(qiáng)度破壞。 圖 3-3 卷筒軸的類(lèi)型 a: 軸固定式 b、c: 軸轉(zhuǎn)動(dòng)式3.2.2 卷筒軸的設(shè)計(jì) 由于卷筒軸的可靠性對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)安全、可靠的工作非常重要，因此應(yīng)十分重視卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度、剛度計(jì)算。卷筒軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。卷筒軸不僅要計(jì)算疲勞強(qiáng)度，而且還要計(jì)算靜強(qiáng)度；此外，對(duì)較長(zhǎng)的軸還需校核軸的剛度。本設(shè)計(jì)以計(jì)算出的參數(shù)有：繩的額定拉力kN，卷筒直徑400 mm，鋼絲繩的直徑14 mm，外齒軸套齒輪分度圓直徑D224 mm，查機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，軸的材質(zhì)選擇45鋼，調(diào)制處理，MPa， MPa，MPa，MPa。 由圖51可知，該卷筒軸用軸端擋板固定于卷筒上，是不動(dòng)的心軸。計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個(gè)極限位置分別計(jì)算。根據(jù)受力分析可知，當(dāng)鋼絲繩位于右極限位置時(shí)，心軸受力較大，因此應(yīng)按有極限位置進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算時(shí)，卷筒支承作用到心軸的力，可簡(jiǎn)化為作用于軸承寬度中點(diǎn)的集中力，左端距支承點(diǎn)72.5 mm，右端距支承點(diǎn)202.5 mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)、起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，初步得到心軸各段直徑和長(zhǎng)度，如圖3-4所示,本設(shè)計(jì)心軸左邊選用調(diào)心滾子軸承圓柱孔圖 圖3-4 心軸的各部分尺寸20000型，右邊選用調(diào)心球軸承圓柱孔10000（TN1、M）型。將軸上所有作用力分解為垂直平面的力和水平平面的力，如下圖3-5所示。3.2.3 心軸作用力計(jì)算 齒輪圓周力： 18.7 kN （3-20） 齒輪徑向力： 6.8 kN （3-21）3.2.4 心軸垂直面支承反力及彎矩 支反力，如下圖3-5b。 26.92 kN （3-22） 15.63 kN （3-23） 彎矩，如下圖 3-5c。-781.5 kNmm （3-24）1615.2 kNmm （3-25）3.2.5 心軸水平面支承反力及彎矩支反力水平面支承反力如下圖3-5d。 0.382 kN （3-26） 6.42 kN （3-27）彎矩計(jì)算，如下圖3-5e 321 kNmm （3-28） 22.9 kNmm （3-29）合成彎矩，如下圖 3-5f 844.8 kNmm （3-30） 1615.3 kNmm （3-31）3.2.6 計(jì)算心軸工作應(yīng)力 此軸為固定心鈾，只有彎矩，沒(méi)有轉(zhuǎn)矩。由下圖3-5可知最大彎矩發(fā)生在剖面B處。設(shè)卷筒軸該剖面直徑為，則彎曲應(yīng)力為： （3-32）則：74.46 mm圖3-5 軸的彎矩圖圓整后 75 mm，中間軸段751590 mm3.2.7 心軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 卷筒軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)該用鋼絲繩的當(dāng)量拉力進(jìn)行計(jì)算，即 （3-33）式中 鋼絲繩的當(dāng)量拉力，N； 當(dāng)量拉力系數(shù)。 為使計(jì)算簡(jiǎn)便，可假設(shè)1。由前述可知，心軸應(yīng)力的性質(zhì)可認(rèn)為是按脈動(dòng)循環(huán)規(guī)律變化，則。彎曲應(yīng)力為 97.1 Mpa （3-34） 平均應(yīng)力和應(yīng)力幅為 48.55 Mpa （3-35） 軸的形狀比較簡(jiǎn)單，且為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，在B截面處尺寸有變化，則有應(yīng)力集中存在，且該處彎矩最大，可以認(rèn)為置截面是危險(xiǎn)截面，應(yīng)在此處計(jì)算軸的疲勞強(qiáng)度。 查得有效應(yīng)力集中系數(shù)尺1.88，表面狀態(tài)系數(shù)0.92，絕對(duì)尺寸系數(shù)0.78，等效系數(shù)小0.34。 疲勞強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)為 2.1 （3-36） 一般軸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，所以該軸疲勞強(qiáng)度足夠。3.2.8 心軸的靜強(qiáng)度計(jì)算 卷筒軸的靜強(qiáng)度計(jì)算，需要用靜強(qiáng)度計(jì)算拉力，可按下式求得： （3-37） 式中 靜強(qiáng)度計(jì)算最大拉力 ，N； 動(dòng)載荷系數(shù)，查手冊(cè)。此處取。 靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù) 2.75 （3-40） 當(dāng)時(shí)，該軸靜強(qiáng)度足夠。所以該軸符合本設(shè)計(jì)要求。 此外，還有些卷筒軸、具有多支承，如三支承。對(duì)這類(lèi)靜不定問(wèn)題可用三彎矩方程方法計(jì)算軸受力，同時(shí)在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮軸的結(jié)構(gòu)、支承型式以及底座的剛度等問(wèn)題。3.43電動(dòng)機(jī)選擇正確選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的原則是：在電動(dòng)機(jī)能夠滿(mǎn)足機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動(dòng)機(jī)功率。本設(shè)計(jì)5噸橋式吊車(chē)卷?yè)P(yáng)機(jī)屬于非連續(xù)制工作機(jī)械，而且起動(dòng)、制動(dòng)頻繁，工作粉塵量大。因此，選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)與其工作特點(diǎn)相適應(yīng)。 吊車(chē)用卷?yè)P(yáng)機(jī)主要采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)吊車(chē)行業(yè)的工作特點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)工作制應(yīng)考慮選擇短時(shí)重復(fù)工作制和短時(shí)工作制，并優(yōu)先選用YZR(繞線轉(zhuǎn)子)、YZ(籠型轉(zhuǎn)子)系列起重專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)。多數(shù)情況下選用繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；在工作條件較輕，接電次數(shù)較少時(shí)，亦可采用籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。對(duì)于小噸位卷?yè)P(yáng)機(jī)，考慮到多方面因素，其電動(dòng)機(jī)工作制也允許選擇連續(xù)工作制。本設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)工作制度為斷時(shí)工作制，因此不用考慮電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱計(jì)算。 機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需靜功率按下式計(jì)算： （3-41）式中 額定起升載荷，N； 吊具自重，N；可?。?.020.04）； 起升速度，； 機(jī)構(gòu)總效率，它包括滑輪組的效率、導(dǎo)向滑輪效率、卷筒的機(jī)械效率和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率。初步計(jì)算時(shí)，對(duì)于圓柱齒輪減速器傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，可取0.850.9。所以6.311 kN計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率 考慮到工作環(huán)境，對(duì)于中小型起重機(jī)其系數(shù)=0.8，所以 0.86.311=5.049選用：YZ系列冶金起重專(zhuān)用三項(xiàng)異步電機(jī)，型號(hào)：YZ160L8，額定電壓：380V,額定功率：7.5KW轉(zhuǎn)速：705轉(zhuǎn)/分效率：82.4%基準(zhǔn)工作制為40%3.4 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1 卷筒機(jī)總傳動(dòng)比計(jì)算按額定轉(zhuǎn)速初定總傳動(dòng)比 ，總傳動(dòng)比按下式計(jì)算：=35.43 （3-42）式中 機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比； 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 ，rmin； 卷筒轉(zhuǎn)速 ，rmin。3.4.2 減速器的計(jì)算 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤(pán)連接，其傳動(dòng)比=1，所以減速器的總傳動(dòng)比=35.43。本設(shè)計(jì)采用二級(jí)圓柱齒輪減速器。3.4.3 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比按浸油潤(rùn)滑條件考慮取高速級(jí)傳動(dòng)比=1.4，式中為低速級(jí)傳動(dòng)傳動(dòng)比。即 =1.4 （3-43）所以 =7.03 =5.033.4.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)電動(dòng)機(jī)到卷筒軸的總傳動(dòng)效率為式中：=0.99（齒形聯(lián)軸器）=0.98（滾子軸承）=0.97（齒輪精度為8級(jí)）=0.99（齒形聯(lián)軸器）所以總傳動(dòng)效率=0.99=0.88卷筒軸所得到的功率為0.88=0.887.5=6.61 kW6.311 kW所以以上所選參數(shù)符合要求。（為電動(dòng)機(jī)功率）1. 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速軸 r/min （3-44a）軸 r/min （3-44b）軸 r/min （3-44c）卷筒軸 r/min （3-44d）2. 計(jì)算各軸功率軸 kW （3-45a）軸 kW （3-45b）軸 kW （3-45c）卷筒軸 kW （3-45d）3. 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為： N.m軸 N.m （3-46a）軸 N.m （3-46b）軸 N.m （3-46c）卷筒軸 N.m （3-46d）將計(jì)算數(shù)值列表如下表3-1：軸號(hào)功率P（KW）轉(zhuǎn)矩T(N.m)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比i效率電機(jī)軸7.5101.670510.99軸7.425100.67057.040.97軸7.1673.1100.145.030.97軸6.73128.519.910.99卷筒軸6.633122.519.9表3-1 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)3.4.4 圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算此減速器的齒輪為一般機(jī)械零件，沒(méi)有特殊要求，從降低成本，減小結(jié)構(gòu)和易于取材原則出發(fā)決定選用：小齒輪 45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度217255 HBS大齒輪 45鋼，正火，齒面硬度169217 HBS1. 計(jì)算許用接觸應(yīng)力查教材，小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為：小齒輪 （217255HBS） =580 MPa大齒輪 （169217HBS） =540 MPa循環(huán)次數(shù)： N1=60njLn=1.76 (3-47a) N2 =2.5 (3-47b)由教材查得 ZN1=1.0 ZN2=1.08 SH=1.1齒面接觸應(yīng)力為=527.3 Mpa (3-48a)=530.2 Mpa (3-48b)取小值=527.3 MPa2. 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為：小齒輪 （217255HBS） =440 MPa大齒輪 （169217HBS） =420 MPaYN1= YN2=1 SF=1.4齒輪彎曲應(yīng)力為： = =314.3 Mpa (3-49a)=300 Mpa (3-49b) 3.4.5 齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)1. 第一級(jí)傳動(dòng)（1）初選參數(shù)小齒輪齒數(shù)=17大齒輪齒數(shù)=177.04=119螺旋角（2）按接觸強(qiáng)度結(jié)算 (3-50)所以 載荷系數(shù)K=1.2 彈性系數(shù)=189.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.464 =0.779 螺旋角系數(shù)=0.992 取=1 所以 =52.2 mm（3）主要尺寸計(jì)算 模數(shù) mm (3-51) 取整數(shù) mm中心距 mm (3-52)取整數(shù) mm計(jì)算實(shí)際螺旋角：= (3-53)螺旋角改變不大，系數(shù)、不在修正。分度圓直徑d =51.5 mm (3-54a) =360.7 mm (3-54b)齒頂圓直徑da mm (3-55a) mm (3-55b) 齒根圓直徑 mm (3-56a) mm (3-56b) 齒寬b mm (3-57a) mm (3-57b)經(jīng)校核計(jì)算，齒根彎曲強(qiáng)度足夠使用。確定齒輪精度等級(jí)及側(cè)隙分別為：小齒輪：8GJ大齒輪：8FH計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表3-2： 表3-2 一級(jí)傳動(dòng)中大小齒輪的基本參數(shù)及主要尺寸 項(xiàng)目小齒輪大齒輪材料及熱處理45鋼調(diào)質(zhì)45鋼正火基本參數(shù)齒數(shù)17119法面模數(shù)（mm）3分度圓法面壓力角20螺旋角及方向9.2左9.2右法面齒頂高系數(shù)11法面齒隙系數(shù)0.250.25主要尺寸中心距205齒寬56.551.5分度圓直徑51.5360.7齒頂圓直徑56.5366.7齒根圓直徑44353.22. 第二級(jí)傳動(dòng)（1）初選參數(shù)小齒輪齒數(shù)=20大齒輪齒數(shù)=205.03=100螺旋角（2）按接觸強(qiáng)度結(jié)算 (3-58a)查設(shè)計(jì) 載荷系數(shù)K=1.2 彈性系數(shù)=189.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.464 =0.779 螺旋角系數(shù)=0.992 取=1 所以 =101.1 mm（3）主要尺寸計(jì)算模數(shù) mm (3-59) 取整數(shù)（mm）中心距 mm (3-60)取整數(shù) mm計(jì)算實(shí)際螺旋角：= (3-61)螺旋角改變不大，系數(shù)、不在修正。分度圓直徑d=101.7 mm (3-62a) =508.3 mm (3-62b) 齒頂圓直徑da mm (3-63a) mm (3-63b) 齒根圓直徑 mm (3-64a) mm (3-64b) 齒寬b mm (3-65a) mm (3-65b)經(jīng)校核計(jì)算，齒根彎曲強(qiáng)度足夠使用。確定齒輪精度等級(jí)及側(cè)隙分別為：小齒輪：8GJ大齒輪：8FH計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表3-3：表3-3 二級(jí)傳動(dòng)中大小齒輪的基本參數(shù)及主要尺寸項(xiàng)目小齒輪大齒輪材料及熱處理45鋼調(diào)質(zhì)45鋼正火基本參數(shù)齒數(shù)20100法面模數(shù)（mm）5分度圓法面壓力角20螺旋角及方向10.39左10.39右法面齒頂高系數(shù)11法面齒隙系數(shù)0.250.25主要尺寸中心距305齒寬106.7101.7分度圓直徑101.7508.3齒頂圓直徑111.7518.3齒根圓直徑89.2495.83.4.6 齒輪軸參數(shù)設(shè)計(jì)起重機(jī)減速器的齒輪軸屬于一般機(jī)械零件，沒(méi)有特殊要求，所以軸的材料選用45鋼，粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理便能滿(mǎn)足要求。45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理硬度為217255HBS。所以可得 1. 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算軸的直徑軸的最小直徑公式為： (3-66)其中系數(shù)A=118107軸 =25.8723.45 mm (3-67a)軸 =48.844.3 mm (3-67b)軸 =82.174.4 mm (3-67c)考慮到第一級(jí)傳動(dòng)的小齒輪直徑較小，若使用鍵與軸連接齒輪強(qiáng)度不夠，所以把軸做成齒輪軸，軸軸頭安裝聯(lián)軸器，故將軸徑增加5%。估取軸軸徑為30 mm，安裝軸承處軸徑為28 mm，其它尺寸由結(jié)構(gòu)而定。對(duì)于軸，估取軸軸徑為48 mm，安裝軸承處軸徑為45 mm，其它尺寸由結(jié)構(gòu)而定。對(duì)于軸，估取軸軸徑為80 mm，靠近齒輪盤(pán)接手的安裝軸承處軸徑為80 mm，另一端為75 mm,其它尺寸由結(jié)構(gòu)而定。其他部件可以參考起重機(jī)專(zhuān)用減速器QJR型減速器而定。所計(jì)算的減速器的外形尺寸為：974335594。3.5 制動(dòng)器，聯(lián)軸器的選擇3.5.1 制動(dòng)器的分類(lèi)及選擇 按照制動(dòng)器構(gòu)造特征，可分為帶式制動(dòng)器、塊式制動(dòng)器、蹄式制動(dòng)器盤(pán)式制動(dòng)器四種。 在設(shè)計(jì)或選擇制動(dòng)器時(shí)，主要依據(jù)是制動(dòng)力矩。無(wú)論是標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)器，還是自行設(shè)計(jì)的制動(dòng)器都要做必要的發(fā)熱驗(yàn)算。本設(shè)計(jì)選用短行程交流電磁鐵塊式制動(dòng)器，型號(hào)：TKT300/200。如圖3-6。 圖 3-6短行程交流電磁鐵塊式制動(dòng)器3.5.2 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器根據(jù)傳遞的扭矩和工作條件選擇： (3-68)式中 T 為所傳遞扭矩的計(jì)算值 為實(shí)際作用的扭矩 為聯(lián)軸器規(guī)格表中允許傳遞的扭矩 為考慮聯(lián)軸器重要的系數(shù)，選=1.3 為考慮機(jī)構(gòu)偶工作級(jí)別的系數(shù)，選=1.3 為考慮角度偏差的系數(shù)，選=1所以1.31.31101.6=171.7 N.m小于CL型齒輪聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用CL1型齒輪聯(lián)軸器。參考文獻(xiàn)1 隨明陽(yáng)主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京機(jī)械工業(yè)出版社,1999年2 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京機(jī)械工業(yè)出版社,2004年3 楊可楨主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).人民教育出版社,1990年4 陳鐵鳴.機(jī)械設(shè)計(jì).第3版.哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20035 胡宗武主編.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京科技技術(shù)出版社，2003年6 江耕華等主編.機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè).煤炭工業(yè)出版社，1992年7 陳道南等主編.起重機(jī)課程設(shè)計(jì).冶金工業(yè)出版社，1991年8 王大康等主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).青島海洋大學(xué)出版社，2006年9 李恒全等主編.畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).青島海洋大