全自動(dòng)鞭炮卷筒機(jī)的設(shè)計(jì)

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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。花炮機(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 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.青島海洋大學(xué)出版社，2005年10 華中理工大學(xué)王昆、重慶大學(xué)何小柏、同濟(jì)大學(xué)汪信遠(yuǎn)主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).高教出版社，2005年11 周涌明主編.畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.武漢華中理工大學(xué)出版社，1993年12 文九巴主編.機(jī)械工程材料.北京機(jī)械工業(yè)出版社，2005年13 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謝時(shí)間過(guò)的真快，轉(zhuǎn)眼近3個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，我的心情非常激動(dòng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，是對(duì)我四年大學(xué)期間學(xué)習(xí)與工作的總結(jié)和檢驗(yàn)；是對(duì)我進(jìn)行的一次全面鍛煉。在此，謹(jǐn)借論文完成之機(jī)，向所有關(guān)心我、鼓勵(lì)我、支持我、幫助我的人們致以誠(chéng)摯的謝意。本次設(shè)計(jì)是在楊峰老師的全面指導(dǎo)和同學(xué)們的通力合作下完成的，設(shè)計(jì)的全過(guò)程無(wú)不滲透著楊老師的心血和自己的努力。在設(shè)計(jì)中的每一點(diǎn)提高都來(lái)源于楊老師的悉心教導(dǎo)和同學(xué)們的熱情幫助。楊老師知識(shí)的淵博，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，一絲不茍的工作作風(fēng)，對(duì)科學(xué)研究的熱愛(ài)和不斷進(jìn)取的精神，給我們留下了深刻印象，并會(huì)對(duì)我們產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，使我終身收益，與同學(xué)們的通力合作,也使我受益匪淺。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，謹(jǐn)向楊老師和幫助我的同學(xué)表示深切的謝意，感謝楊老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)和感謝一起學(xué)習(xí)和工作的同學(xué)給我學(xué)習(xí)上的幫助和支持，謝謝您們帶給我快樂(lè)和幫助，在這里深深的表示感謝！同時(shí),感謝四年來(lái)關(guān)心和幫助過(guò)我的所有老師，沒(méi)有您們的關(guān)心和幫助，四年的大學(xué)生活將不會(huì)這樣充實(shí)和有意義的度過(guò)。在您們的學(xué)生即將畢業(yè)之際，向您們衷心地說(shuō)一聲：老師辛苦了，謝謝您們！