5t三爪罩式炉夹钳设计【全套含CAD图纸、说明书】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共68页)
编号：19573743
类型：共享资源
大小：1.81MB
格式：ZIP
上传时间：2019-05-29
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
100
积分
- 关 键 词：
-
全套含CAD图纸、说明书
5t三爪罩式炉夹钳设计【全套含CAD图纸、说明书】
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
本科生毕业设计题 目：5t三爪罩式炉夹钳设计学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 完成时间： 中文摘要及关键词直到80年代末、90年代初，罩式炉这项先进的生产工艺才随着国外生产工艺、控制技术的成熟逐步引进到国内，并迅速得到推广。国内已有鞍钢、武钢、本钢、上海益昌冷轧薄板厂、海南鹏达冷轧薄板厂等单位先后引进、建成了罩式炉，生产、使用情况良好。近年建设或改造的冷轧薄板厂正在大量采用罩式炉，原有的低氢罩式炉正面临被罩式炉替代的局面。罩式炉的安全性是至关重要的，这主要是由干在退火过程中采用了易燃、易爆的氢气充当退火产品的保护气体和热传导体，稍有不慎即有可能发生着火或爆炸事故。如果没有可靠的安全保障措施，即控制系统没有完善的控制策略，不仅罩式炉的生产不能进行，而且还有破坏整个生产设施的可能。根据设计要求和目的，参考5t三爪罩式炉夹钳首先对5t三爪罩式炉夹钳进行工艺分析，选择合理机构及装配方案，然后对减速器和电动机进行外形设计，钢丝绳的选用及强度验算，卷筒的参数计算及验算，再计算齿轮的传动比，确定各个齿轮的参数，进行强度计算,选择合理的轴承、键、轴套等各种零部件，画出总体装配图。最后对齿式弹性联轴器作了一些简明的阐述。关键词：5t三爪罩式炉夹钳，卷筒装置，吊钩V英文摘要及关键词Until the late 1980s and early 1990s, the bell furnace advanced production technology was as foreign production technology and control technology matures gradually introduced to the country, and spread rapidly. China has been Anshan Iron and Steel, Wuhan Iron and Steel, Benxi Steel, Shanghai Yichang cold-rolled sheet plant in Hainan Da Cold Rolling Mill has introduced other units, built a bell-type furnace, the production, the use of good. In recent years, construction or renovation of cold-rolled sheet plant is being widely adopted hood-type furnace, the original low hydrogen furnace is facing a quilt cover furnace replacement situation. Cover oven safety is crucial, which is mainly used by dry during annealing flammable and explosive hydrogen annealing product acts as a protective gas and heat conductor, the slightest mistake can occur when fire or explosion. If there is no reliable security measures, namely the control system is not perfect control strategy, not only cover furnace can not be produced, but also may undermine the entire production facilities. Depending on design requirements and purpose, reference 5t jaw clamp first bell furnace cover furnace 5t jaw clamp process analysis, choose the right organization and assembly programs, then the gear unit and motor exterior design, selection and rope strength checking calculation, the roll parameter calculation and checking, and then calculate the gear transmission ratio, to determine the parameters of each gear, strength calculation, a reasonable choice of various parts of the bearing, bond, bushings, etc., the overall assembly shown in FIG. Finally, the flexible coupling tooth made some brief elaboration.Keywords: 5t clamp jaw bell furnace, drum equipment, hook目录中文摘要及关键词II英文摘要及关键词III第1章 绪论11.1 课题目的11.2 国内外发展现状11.3 目前存在的问题3第2章 5T三爪罩式炉夹钳方案设计42.1 5t三爪罩式炉夹钳的结构42.2 5t三爪罩式炉夹钳的动作原理52.3 定位锁紧装置6第3章 5t三爪罩式炉夹钳主要结构设计93.1 5t三爪罩式炉夹钳组成93.2 5t三爪罩式炉夹钳运动分析93.3 5t三爪罩式炉夹钳动力分析123.3.1各铰接点的受力分析123.3.2各铰接点销的选择与校核163.3.3杆件尺寸的确定与校核16第4章 起吊机构设计184.1机构利用等级184.2机构载荷状态184.3机构工作级别184.4钢丝绳的选用184.4.1钢丝绳的选择184.4.2钢丝绳直径的计算184.5卷筒几何尺寸194.6卷筒强度计算214.7吊钩的选择224.8滑轮结构和材料22第5章 起升电动机的选择23第6章 传动比的分配及运动和动力参数256.1计算总传动比256.2分配减速器的各级传动比256.3传动装置的运动和动力参数25第7章 减速器齿轮的设计277.1第一级齿轮的参数设计计算277.2第二级齿轮的参数设计计算317.3第三级齿轮的参数设计计算35第8章 减速器轴及其装配的设计408.1第一轴的设计及其装配408.2 第二轴的设计438.3第三轴的设计478.4润滑与密封50第9章 行车机构的设计529.1行车电动机的选择529.2运动参数及传动比的分配529.3齿轮参数设计计算529.4主动轮和被动轮的设计59结 论61致 谢62参考文献63第1章 绪论1.1 课题目的通过进行本次毕业设计，全面系统地对学生进行设计方法和研究方法的基本训练。要求学生树立正确的设计思想，培养学生进行科学的研究。学生能独立进行资料的收集、加工与整理，能综合运用科学的理论、知识和技能，锻炼独立解决设计问题的能力，图纸绘制规范，符合国家标准，编写符合要求的设计说明书并答辩，从而使学生树立严谨、实事求是的科学态度，并掌握工程设计的一般程序规范和方法。 在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。实践经验告诉我们，大幅度提高机械化作业程度是解决用工困难的有效途径和现实出路，特别是采用高效率的机器设备的省工效果最为显著。课题意义：5t三爪罩式炉夹钳设计是本人在基本完成大学的学习任务后完成的一次由理论转化为实际生产的一个过程，将我在大学期间学习到的东西全部整合到一起运用到实践当中去，使本人对自己所学的专业知识，专业技能，和专业所从事的方向有了更深层次的学习与了解，为以后的工作打下基础。直到80年代末、90年代初，罩式炉这项先进的生产工艺才随着国外生产工艺、控制技术的成熟逐步引进到国内，并迅速得到推广。国内已有鞍钢、武钢、本钢、上海益昌冷轧薄板厂、海南鹏达冷轧薄板厂等单位先后引进、建成了罩式炉，生产、使用情况良好。近年建设或改造的冷轧薄板厂正在大量采用罩式炉，原有的低氢罩式炉正面临被罩式炉替代的局面。罩式炉的安全性是至关重要的，这主要是由干在退火过程中采用了易燃、易爆的氢气充当退火产品的保护气体和热传导体，稍有不慎即有可能发生着火或爆炸事故。如果没有可靠的安全保障措施，即控制系统没有完善的控制策略，不仅罩式炉的生产不能进行，而且还有破坏整个生产设施的可能。此毕业设计题目来源于生产实际，主要完成对确定5t三爪罩式炉夹钳设计设计。由于5t三爪罩式炉夹钳设计的重要，它对于生产的顺利进行及生产效率、产品的精度保证起着至关重要的作用。因此，设计一种5t三爪罩式炉夹钳设计具有较大的实用价值。1.2 国内外发展现状日本筑波机械工程实验室的科研人员研究出了用于细胞尺寸级别的操作系统原型机，该系统具有 6 自由度的夹钳，在实验中它可以夹持、任意移动、释放直径 2um 的玻璃球和直径为 10um 的白血细胞。它的定位精度不低于 0.1um。图1.1和图1.2分别为该系统的整体照片和该系统使用的双指压电双晶片夹钳夹取并作一定的旋转运动时的照片。日本富士公司的研究人员研究出了用于 MEMS 装配的操作系统。它所采用的压电驱动的夹钳的运动范围为 300um；在夹钳的顶端有由硅工艺制造的力传感器，可以测量夹钳所产生力的大小，力传感器的精度可以达到 107 牛顿。图 1.3是他们设计的夹钳实物图，图 1.4 是具有力传感的末端执行器的示意图10。另外，美国 Dwkane 公司小型机器人分部制造出一种 AL501 小型机器人系统，这台装配机器人能够完成单位模光导纤维引线的复杂操作。瑞士联邦技术学院的 W. Zesch 等人研究的“借助纳米机器人搬运型物体的真空工具”，研究了一种由玻璃吸管和计算机控制的真空源组成的真空夹，并将该夹集成到瑞士联邦技术研究所的机器人（Namo Robot）上进行测试，它可抓取尺寸为 100m 的金刚石晶体，并把它放置到任意位置11。瑞士 ETH 大学研制的全自动小型移动机器人，尺寸大小 20mm8mm15mm，用两个手表电池作为驱动电源，用 PIC16C71 控制器控制其移动，速度达 40mm/s，能量消耗低。澳大利亚蒙那西大学的 R.A.Russell 研究的 “用于完成亚毫米级抓取及操作任务的机器人系统”，其实验样机可对大小为 0.2mm到 2mm 的目标进行操作，定位精度为 0.05mm12。国内研究现状: 自1993年起，在国家自然科学基金资助下，北京航空航天大学开始从事操作机器人的研究，研究内容主要集中于各单元技术。经过几年的技术储备，研究重点开始由各单元技术转向系统集成及应用，如操作系统的数学模型、动仿生机构综合理论、基于图像的视觉伺服理论、精细操作系统的光-机-电集成设计方法等，并把生物工程作为操作机器人系统的主要应用领域13-14。南开大学研制的“面向生物医学工程的操作机器人系统” 15以一台倒置显镜为主体，配置了左右两个可握持工具进行空间三自由度运动的机械臂、平面两自由度可控平台以及自动调焦系统。系统可在显视觉引导下，由计算机控制，双臂协调地机械自动或半自动的操作。它的功能覆盖了生物医学工程的主要操作（如染色体切割，细胞转基因注射等）。它适合于在细胞级水平上进行切割、注射、电位测量等典型的生物医学工程操作。由中国科技大学研制的“全光学生物操作系统” 16进行植物转基因获得成功。该实验用脱毒马铃薯和毛白杨雄株试管苗进行，用“全光学生物操作系统”中高功率脉冲激光对浸泡在 DNA 溶液中的子叶局部进行逐个细胞的穿孔。经生化检测，激光空孔部位显示出湛蓝颜色，表明待转的 GUS 基因已经进入叶肉细胞。由此证明对上述两种植物的转基因获得成功。1.3 目前存在的问题目前5t三爪罩式炉夹钳在我国应用还基本上没有展开，而国外已经开始投入具体实际应用。我国在这方面的研究大多只是应用在试验室阶段，并没有具体作为产品推广。有5t三爪罩式炉夹钳，但它还是处于试验运行阶段，并没广泛推广，而国内目前绝大多数企业采用的是人工方式夹持。因此，国内5t三爪罩式炉夹钳有十分广阔的应用前景，尽快研制出一种能真正投入实际应用的5t三爪罩式炉夹钳就显得十分必要。22第2章 5T三爪罩式炉夹钳方案设计2.1 5t三爪罩式炉夹钳的结构5t三爪罩式炉夹钳的结构如图2-1、图2-2所示。它的三个支架4为钢板焊接件,即采用6块支承钢板垂直地焊固在底部的环形钢板10上,两块一组钢板等距分布,形成三个固定的爪形架。三套平面杆系在三个爪形架内,作同步垂直方向的平面运动,杆件末端附有三个爪脚,组成了不同直径的平面内爪圆,以实现对物件的夹紧、起吊和卸下的动作。支架4的中心有一孔,中心轴1由孔中穿过。中心轴的上端为叉型架(图中未示),供起重机吊钩起吊用。中心轴又与水平杆2固定连接,水平杆上有4个分杆,其中三个均匀分布的分杆带动三套杆系动作,第4个分杆则带动一套定位锁紧装置6。当起重机吊钩使中心轴升降时,水平杆随之升降,并带动与之铰接的曲杆3摆动,致使与曲杆铰接的爪杆5作水平移动,从而形成变化的内爪圆,以满足生产工艺上需要起吊不同直径盘状物件的需要。图2-1是相对于中间尺寸2开度时的情形,从图1中可见,摆杆7、小钩8与定位锁紧装置6三者组成了一个等腰三角形EFG,可变的三角形底边FG即为定位锁紧装置的长度。当中心杆带动摆杆7时,定位锁紧装置的拉杆(参见图4)随之伸缩,并使小钩与定位块9挂住(见图2-1)、脱离或完全脱开,由此来保证三爪能形成不同直径的定位圆。图2-15t三爪罩式炉夹钳的结构剖面图图2-2 5t三爪罩式炉夹钳的俯视图(图中序号同图1)2.2 5t三爪罩式炉夹钳的动作原理图3为5t三爪罩式炉夹钳的动作原理图。由图中可见,当水平杆处于A1O1E1位置时,曲杆处在A1BC1位置,爪杆处在C1D1位置。这样,三个爪杆上的圆弧形爪脚形成的内爪圆直径为1(最小)。当水平杆位于A2O2E2位置时,曲杆运动至A2BC2位置,爪杆则处在C2D2位置,这时的内爪圆直径为2(其次)。当水平杆位于A3O3E3位置时,曲杆运动至A3BC3位置,爪杆则处在C3D3位置,这时的内爪圆直径为3(最大)。此时因A铰处水平杆2与曲杆3的间隙较大,曲杆可在水平方向微量横移,同时D铰处支架4与爪杆5在垂直方向间隙较大,使得爪杆能在水平移动时有向上的少量位移。这样,水平杆位于A3O3E3位置时A3E3要稍大于A2E2与A1E1(见图2-3)。图2-3 5t三爪罩式炉夹钳的动作原理图2.3 定位锁紧装置5t三爪罩式炉夹钳在使用过程中,如何保证这三个定位圆(1、2、3)不变,关键在于定位锁紧装置的作用。定位锁紧装置如图4所示。它由上套筒1、下套筒2、带有三个定位销6的拉杆3、导向轴4及连接螺母5等组成。三个定位销间隔均匀地配置在拉杆上,导向轴上有三条轴向长槽A和三条轴向短槽B,它们长短各自相间,均匀分布,彼此相隔60b。同时,长短槽之间又由左右各两条30b斜槽相连通,定位销可在其中滑动。图5为导向轴的展开图(定位销的三个位置)。装配时,先将导向轴装入拉杆内,再将三个定位销通过拉杆上三个均匀分布的小孔,插入导向轴的三条槽内(长短槽均可),然后将定位销与拉杆焊接固定。这样,形成了一个导向轴与拉杆的结合体,它既可相对移动,又不可分离。再将这个结合体装入联接螺母的孔内,配上垫圈,拧紧双螺母,最后将上、下套筒拧入联接螺母。这样组合成的一个可伸缩的整体,即定位锁紧装置。图2-4 定位锁紧装置结构11上套筒 21下套筒 31拉杆 41导向轴 51连接螺母61定位销图2-5 导向轴展开图在图4、图5中可见,此时定位锁紧装置的长度H1,在摆杆的带动下,其拉杆向下压时三个定位销就在导向槽的短直槽内一起向下滑动,定位销走完直槽段后就进入斜槽段,一直到底为止。这时拉杆的行程h1,定位锁紧装置的长度H3=H1-h1。同样,定位锁紧装置的拉杆向上提时,处在底部的三个定位销沿另外三条斜槽上升,再进入三条长直槽,直至长直槽的顶端。这时拉杆的行程为h1+h2,定位锁紧装置的长度H2=H2+h2。所以,拉杆每下压和上提一次,就完成了定位销由短槽进入长槽(或由长槽进入短槽)的运动过程,即定位锁紧装置的长度由H1yH3yH2(或H2yH3yH1)。在吊具不起动的情况下,只要拉杆不再下压或上提,定位锁紧装置的长度是不会改变的。定位锁紧装置能与5t三爪罩式炉夹钳相配合,完成对物件的夹紧、起吊和卸下动作是因定位锁紧装置带动的小钩与定位块有一定的关系,详见相关表格2-1。表2-1 5t三爪罩式炉夹钳动作配合关系第3章 5t三爪罩式炉夹钳主要结构设计3.1 5t三爪罩式炉夹钳组成5t三爪罩式炉夹钳主要由以下几个主要部件构成：1.中心轴2.水平杆3.曲杆4.支架5.爪杆 6.定位锁紧装置7.摆杆8.小钩9.定位块(与支架焊固)10.环形钢板(与支架焊固)3.2 5t三爪罩式炉夹钳运动分析在提升过程中以一定的速度推动滑块A向后移动，A点的速度为A；由于A点的水平移动带动双级运动，从而使得BFA发生变化，即由初始位置的0变为1=0+；因为的运动带动点D同时向上和向前移动，所以台面DF在整个过程中向上向后移动（为货物的倾斜做准备）。其中点B和点H的瞬时速度分别为B和H；点D的水平和垂直速度分别为Dx和Dy；工作台支撑台面的水平和垂直平移速度分别为X和Y。杆BF上B点、H点的瞬时转动中心都为F点，从而可求得（取工作台移动的方向为正方向，即水平向右和垂直向上为正向），其运动简图如图4.2所示。B点的运动速度B： （2-1）图3.1 运动分析简图 （2-2）点H分别相对于点A、F以相同的角速度转动，其中点A又以速度A水平移动,而点F静止不动，于是可得：H点相对于点F的运动速度HF： （2-3） （2-4）H点相对于点A以角速度运动的速度HA： （2-5） （2-6）则点H的水平和垂直速度和: （2-7） （2-8） 且， 则： （2-9）D点相对于B点以角速度转动，则D点速度: （2-10） （2-11）将式（2-1）、（2-2）代入上式可得： （2-12）D点的升降速度与支撑台面的升降速度一致，因此台面上升速度 （2-13）点A、B、C始终在一条垂直线上，同样点D、E、F也始终在同一铅垂线上。从上述计算中可以发现，在被提升的整个过程中，点D、E、F没有发生位移，即D、E、F三点只在垂直方向上有位移；那么工作台在提升过程中的水平移动量只取决于点A的水平移动量，则台面的水平运动速度：又因为滑块A由起吊机构直接水平推动，所以起吊机构活塞的运动速度： 则： （2-14） （2-15） （2-16）3.3 5t三爪罩式炉夹钳动力分析5t三爪罩式炉夹钳不计的重力和各种摩擦力，则该质点系具有理想约束，因此可以用虚位移原理求解其所受各力的相互关系。虚位移原理：又称分析静力学的原理是所有作用在质点系上的主动力对其作用点的虚位移所作的虚功之和为零。对n个质点组成的质点系，其数学表达式为： （2-17）式中Fi和ri分别表示第i个力和它的虚位移。图4.3中5t三爪罩式炉夹钳所受的主动力为重力G（包括装载质量me，工作台质量m1，工作台支撑台面质量m2）和水平油缸的水平推力FN。由虚位移原理可得 （2-18）上式中两虚位移的关系则： （2-19）3.3.1各铰接点的受力分析结合结构和运动特点，对其进行整体受力分析，设重心与C点的距离K，A、D点的滑动摩擦系数为f，不计双级的自身重力和内部摩擦力。将货物对该机构的作用力分解到C、D两点上根据力学定理可得： （2-25） （2-26） （2-27）将看作一个整体，根据力学定理可得A、F点的受力情况： （2-28） （2-29） （2-30） （2-31）对臂AHE及CGE隔离受力分析，如图4.6所示，根据力学定理可得：图4.6 受力简图（a）则： （2-32） 则： （2-33）联立式（2-32）和（2-33），得 （2-34）对E点取矩，（2-35）将式（2-25）、（2-26）、（2-28）、（2-29）及（2-34）代入式（2-35），则： （2-36） （2-37） （2-38）以臂BGD为隔离研究对象，如图2-7所示。图4.7 受力简图（b）则： （2-39） 各个部分尺寸确定如下：3.3.2各铰接点销的选择与校核考虑到整体布局需要，以及结合装配草图，根据摩擦副的特性，取。对上述各铰接点在任意角度时的计算公式的分析计算，可知H点承受的作用力最大，且当时作用在H点的力最大。由式（2-37）知，当时KN KN销轴均用45钢制造，作调质处理，其屈服强度=355MPa，选择安全系数为2，其许用剪切应力=0.5=172.5MPa。考虑到生产制造的方便、节省制造工时，在使用材料允许的条件下，该机构交接的双头螺纹销均采用同一直径，取mm。MPa因此，该机构所有铰接点选用的销均满足强度要求。3.3.3杆件尺寸的确定与校核考虑到该杆件所受的作用力比铰接点处的力大，经比较后取mm。MPa经校核可知，该杆件满足使用的强度要求。第4章 起吊机构设计4.1机构利用等级 机构利用等级按机构总设计寿命分为十级，总设计寿命规定为机构假定约使用年数内处于运转的总小时数，它仅作为零件的设计基础，而不能视为保用期，5t三爪罩式炉夹钳一般处于清闲的使用状态，根据GB/T3811-1983,机构利用等级如下：机构利用等级 T4，总设计寿命/h 32004.2机构载荷状态载荷状态是表明机构承受最大载荷及载荷变化程度，5t三爪罩式炉夹钳一般在低于额定载荷的状态下工作，并且也不经常的使用，根据GB/T3811-1983,由于5t三爪罩式炉夹钳经常工作在中等载荷，较少承受最大的载荷，所以机构载荷状态选为L2-中。4.3机构工作级别 根据机构利用等级和机构载荷状态，依据GB/T3811-1983，机构的工作级别选为M34.4钢丝绳的选用 钢丝绳是起重设备不可缺少的关键件，也是易损件，正确选择及合理使用，按要求进行维护、保养。可提高钢丝绳的使用寿命，避免事故发生。4.4.1钢丝绳的选择钢丝绳是起重机械及起重运输、吊装捆绑作业不可缺少的主要零部件，被广泛的应用作为起升绳、变幅绳、牵引绳、吊装绳等不论作为哪一种用途的钢丝绳，如果选用类型不当，使用方法不合理，缺乏安全检查，又不重视保养，更为重要的是已达报废还继续使用，都有可能发生因钢丝绳的损伤或破断而产生的重大事故。4.4.2钢丝绳直径的计算钢丝绳直径可由钢丝绳最大工作静压力按式d=c确定式中d-钢丝绳最小直径 mm c-选择系数 mm/Ns-钢丝绳最大工作静压力钢丝绳最大静压力：在起升机构中，钢丝绳最大工作静拉力是由起升载荷考虑滑轮组效率和承载分支最后确定，起升载荷是指起升质量的重力。起升质量包括允许起升的最大有效物品，取物装置（下滑轮组，吊钩，吊梁，抓斗，容器，起重机磁铁等），悬挂挠性件及其他在升降中的设备质量。起升高度小于50m的起升钢丝绳的重量可以不计。5t三爪罩式炉夹钳的起升载荷可以只考虑起升的最大有效物品，其他的忽略不计，所以S=（5t1000kg/t9.8N/kg）/2=9800N选择系数c选择系数c的取值与机构的工作级别有关，依据GB/T38111983,选取c=0.093.由钢丝绳最大静拉力s和选择系数c得：d=0.093=9.2mm 实际当中考虑到超载等问题，根据钢丝绳系列标准，故意选取计算值大一些的，在这里选取d15mm。4.5卷筒几何尺寸卷筒名义直径 D=h.d式中：d-钢丝绳直径 h-与机构工作级别和钢丝绳机构有关的系数 选择系数h：根据GB/T 3811-1983、h=14式中d=15mm 所以 D=h.d =1415 =210mm考虑到各方面的因素 取D=220mm 绳槽半径 R=（0.530.56）d =0.5515mm =8mm 绳槽深度（标准槽） H=（0.250.4）d =0.415mm =6mm 绳槽节距（标准槽） P=d+（24） =15mm+（24）mm =19mm 卷筒厚度 钢卷筒：d 15mm卷筒长度：（单联卷筒） 图3-1卷筒长度示意图 L=L+2L+L 式中：L-无绳槽的卷筒端部尺寸，按需而定 L-固定绳尾所需长度，L3P L=（+Z）其中：H-最大起升高度，H=6500mm； m-滑轮组倍数，5t三爪罩式炉夹钳中m=2； P-绳槽节距，P=19mm所以： L= （+Z）P =（19 =368mm L按需而定，取： L=25mm L3P =319mm =57mm所以 ： L= L+2L+L =368+50+57 =475mm4.6卷筒强度计算 由机械设计手册单行本表8155得L3D，所以只需校核由弯曲产生的拉应力，计算公式： =（MP）M-由钢丝绳最大拉力引起的卷筒的最大弯矩N.mmW抗弯截面模数 （mm）D卷筒绳槽底径，mmD-卷筒内径，mm-许用拉应力，Mpa钢：=，-屈服强度 =194217.3mmM=7350000N.mm =7350N.m =37.8Mpa=225Mpa =112.5Mpa 所以可以选用4.7吊钩的选择根据机械性能和实际经验选其强度等级选M级，查机械设计手册钩号选5。4.8滑轮结构和材料绳索滑轮一般用来导向和支承，以改变绳索及其传递拉力的方向或平衡绳索分支的拉力。滑轮直径Dhd=1415mm=210mm，采用Q235。小型铸造滑轮的强度尺寸决定于铸造工艺条件，一般不进行强度计算。第5章 起升电动机的选择5.1电动机类型的选择系列电动机是5t三爪罩式炉夹钳的起升电机，或用于要求起动较大及制动力矩较大的驱动装置，也可以在起重运输机械，机床，生产流水线和其它需要迅速制动的场合中使用，本系列电机采用50Hz、380V电源，基准工作制S3，负载持续率25%，通电启动次数是每小时120 次。本系列电机为卧式电动机，采用圆锥面制动器，输出端轴伸为矩形花键，机座不带底脚，前端盖有凸缘（法兰式）安装孔在前端盖凸缘上，本系列电动机为封闭式结构，防护等级为IP44，冷却方式为自扇冷式ICO141，绝缘等级为B级5.2电动机参数的确定由文献3.式5-2、5-7和5-8可得，起升机构的静功率为 （4-1）总起重量为起升机构总效率为根据式（4-1）kw又由文献3知，工作类型为中级的5t三爪罩式炉夹钳用电机，负载持续率FC=25%。于是按文献3表5-9选型锥型转子电动机，功率P=13kw,转速1400r/min。5.3联轴器的选择起重机用联轴器常用的有齿式联轴器、梅花弹性联轴器、弹性柱销联轴器、万向联轴器、耦合器等。由于钢丝绳5t三爪罩式炉夹钳有其特殊性，电机和减速器的输出轴的距离较远及两轴的平行误差较大，查文献1需要满足以下强度公式： （4-2） = 式中： 理论转矩， 驱动功率，KW，=13KW 工作转速，r/min，=1400r/min 电动机系数，=1.0 工况系数，=1.75 启动系数，=1.0 温度系数，=1.0 公称转矩 根据式（4-2） = （）由文献1选择型齿式联轴器，公称转矩63第6章 传动比的分配及运动和动力参数6.1计算总传动比卷筒转速已选定电动机型号为，满载转速为1400r/min i=1400/15.92=87.946.2分配减速器的各级传动比由文献3，表5-8，分配传动比 由于传动装置的实际传动比只有在传动件的参数确定后才能准确计算，故工作机的实际转速只能在传动件设计计算完成后进行核算，一般允许与设计要求的转速有（3-5）%的误差。6.3传动装置的运动和动力参数 1.各轴转速轴：轴：轴：轴： 2.各轴的输入功率由第五章得知=7.821kw式中： 电动机的输出功率 轴的输入功率 轴的输入功率 轴的输入功率 轴的输入功率电动机与、轴间的传动效率 3.各轴转矩 T= T= T= T=第7章 减速器齿轮的设计7.1第一级齿轮的参数设计计算 1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）材料及热处理，由文献2表10-1选得，大小齿轮的材料均为40Cr，并经调质及表面淬火，齿面硬度为48-55HRC（2）5t三爪罩式炉夹钳是特种重工机械，精度等级选7级（3）选小齿轮齿数,大齿轮齿数取（4）选取螺旋角，初选螺旋角。 2.按齿面接触强度设计 （6-1） （1）确定公式内的各计算数值试选载荷系数由文献2图10-30选取区域系数由文献2表10-7选取齿宽系数由文献2图10-26查得，由文献2表10-6查得材料的弹性影响系数按齿面硬度查得小齿轮的接触强度极限，大齿轮的疲劳接触强度极限。由文献2式10-13计算应力循环次数由第1章机构利用等级知道，总设计寿命=12500h由文献2图10-19查得接触疲劳寿命系数，计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%，安全系数S=1，由文献2式10-12得 （2)试算小齿轮的分度圆直径，根据式（6-1） 计算圆周速度 （3）计算齿宽b及模数m （4）计算纵向重合度 根据纵向重合度，从文献2图10-28查得螺旋角影响系数 （5）计算载荷系数K由文献2表10-2，使用系数根据V=2.35m/s，7级精度，由文献2图10-8查得动载系数K=1.13，由文献2表10-3查K=K=1.2,从文献2表10-4中，综合考虑取 另由文献2图10-13查得 （6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 （7）计算模数 3.按齿根弯曲强度设计 （6-2） （1）确定公式的各计算数值1）计算载荷系数 2）根据纵向重合度，由文献2图10-28查得螺旋角影响系数0.96由文献2图10-20d查得齿轮的弯曲疲劳极限 弯曲疲劳寿命系数及安全系数分别为 , ， 3) 计算当量齿数 由文献2表10-5查得 ， ，计算弯曲疲劳许用应力 计算大小齿轮的并加以比较 小齿轮的数值较大。 （2）设计计算根据式（6-2） 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数得出，取标准值，取分度圆直径 取，则，取 4.几何尺寸计算计算中心距圆整后 将圆整后的中心距修正螺旋角=因值改变不多，故各个参数不必修正。计算大小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度 圆整后取，。7.2第二级齿轮的参数设计计算 1.选精度等级，材料及齿数（1）材料及热处理，由文献2表10-1选得，大小齿轮的材料均为40Cr，并经调质及表面淬火，齿面硬度为48-55HRC（2）起重机为特种机械，故精度等级选7级精度（3）选小齿轮齿数，大齿轮齿数取（4）选取螺旋角，初选螺旋角。 2.按齿面接触强度设计 （6-3） （1）确定公式内的各计算数值试选由文献2图10-30选取区域系数=2.425由文献2表10-7选取齿宽系数由文献2图10-26查得，由文献2表10-6查得材料的弹性影响系数按齿面硬度查得小齿轮的接触强度极限，大齿轮的疲劳接触强度极限。由文献2式10-13计算应力循环次数由第一级计算得：由文献2图10-19查得接触疲劳寿命系数,计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由文献2式10-12得 （2）试算小齿轮的分度圆直径根据式（6-3） （3）计算圆周速度 （4）计算齿宽及模数 （5）计算纵向重合度 根据纵向重合度，从文献2图10-28查得螺旋角影响系数 （7）计算载荷系数K根据，7级精度，由文献2图10-8查得动载系数，由文献2表10-3查得，从文献2表10-4中，综合考虑取=1.29 另由文献2图10-13查得 （8）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 = =53.78=54.06mm （9）计算模数 3.按齿根弯曲强度设计 （6-4） （1）确定计算参数1）计算载荷系数 2）由文献2图10-20d查得齿轮的弯曲疲劳极限。由N1,N2,通过文献2图10-18查得弯曲疲劳寿命系数及安全系数分别为,，。由文献2表10-5查得，Y，。计算弯曲疲劳许用应力 计算大小齿轮的并加以比较 小齿轮的数值较大。 （2）设计计算根据式（6-4） 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大，取标准值，取分度圆直径 取，则 4.几何尺寸计算 （1）计算中心距 圆整为132mm （2）将圆整后的中心距修正螺旋角 =arccos=arccos=因值改变不多，故各个参数不必修正。 （3）计算大小齿轮的分度圆直径=52.80mm=211.20mm （4）计算齿轮宽度 =0.852.80=42.088mm圆整后=43mm,=48mm.7.3第三级齿轮的参数设计计算 1.选精度等级，材料及齿数 （1）材料及热处理，由文献2表10-1选得，大小齿轮的材料均为40Cr，并经调质及表面淬火，齿面硬度为48-55HRC （2）起重机为特种机械，故精度等级选7级精度 （3）选小齿轮齿数=20，大齿轮齿数取204=80 （4）选取螺旋角，初选螺旋角。 2.按齿面接触强度设计 （6-5） （1）确定公式内的各计算数值试选=1.6由文献2图10-30选取区域系数由文献2表10-7选取齿宽系数由文献2图10-26查得，由文献2表10-6查得材料的弹性影响系数按齿面硬度查得小齿轮的接触强度极限，大齿轮的疲劳接触强度极。由文献2式（10-13）计算应力循环次数由第二级计算得 =由文献2图10-19查得接触疲劳寿命系数，。计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由式10-12得 （2）试算小齿轮的分度圆直径根据式（6-5） （3）计算圆周速度 （4）计算齿宽b及模数m （5）计算纵向重合度 根据纵向重合度，从文献2图10-28查得螺旋角影响系数。 （6）计算载荷系数根据V=0.26m/s，7级精度，由文献2图10-8查得动载系数，由文献2表10-3查得,从文献2表10-4中，综合考虑取 另由文献2图10-13查得 （7）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 （8）计算模数 3.按齿根弯曲强度设计 （6-6） （1）确定计算参数计算载荷系数 由文献2图10-20d查得齿轮的弯曲疲劳极限。由文献2图10-18查得，弯曲疲劳寿命系数及安全系数分别为，由文献2表10-5查得，计算弯曲疲劳许用应力 计算大小齿轮的并加以比较 小齿轮的数值较大。 （2）设计计算根据式（6-6） 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大，取标准值=4，取分度圆直径 取=，则Z 4.几何尺寸计算 （1）计算中心距 圆整后将圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故各个参数不必修正。 （2）计算大小齿轮的分度圆直径 （3）计算齿轮宽度圆整后，。第8章 减速器轴及其装配的设计8.1第一轴的设计及其装配 1.求第一轴的功率、转速、和转矩 由前面第6章已经算出数据得知： 2.求作用在齿轮上的力第一轴上的小齿轮分度圆直径。 3.估计最小轴颈先按文献2式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为40Cr,调质处理。根据文献2表15-3，取A=112，于是得 4.轴的结构设计考虑到实际情况，所定方案如图7-1所示：图7-1第一轴的尺寸 1轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径，为了使所选的轴直径与轴承的孔径相适应，故需同时选取轴承的型号，初选轴承为N6305的深沟球轴承，所以轴的最小直径为。根据轴向定位要求，确定轴的各段直径与长度：为了满足轴承的轴向定位要求，1-2轴段右端需制出一轴肩，查轴承的装配，取2-3段的直径。轴承与轴配合的孔长度为18mm，故。取轴肩。为保证齿轮的轮齿的加工，取。4-5段为齿轮轴直径，分度圆，。5-6段直径应比齿轮的齿根略小一点，故取，。因为轴比较长，所以适当增加6-7的直径，。由右端试选轴承，取，。根据所选择的联轴器的花键尺寸，与联轴器配合的轴的直径尺寸；与联轴器轮毂配合的尺寸L=42mm，轴的长度略长点，为满足整体尺寸合理，取。在装配图中取适当尺寸,，第一轴总长度L=525mm。至此初步确定了轴的各段直径与长度。 5.轴的强度校核 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图，在确定轴承支点位置时应从手册中查取值，对于两边都是深沟球轴承来说，查文献1得，跨距可直接在轴的尺寸图上量取为395mm。左端轴承力臂长，右端力臂长。由于齿轮受力已经算出，则经计算得出受力简图图7-2，弯扭矩图图7-3：图7-2受力简图图7-3弯扭矩图M=138081N.mm按弯扭合成应力校核轴的强度： 进行校核时，通常只校核最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据以上数据，取=0.6，轴的计算应力： =Mpa = =90.7Mpa 前已确定轴的材料为40Cr钢，调质处理，由文献2表15-1查得，因此：，故该轴是安全的。8.2 第二轴的设计 1.求2轴的功率P，转速n和转矩T 2.求作用在齿轮上的力第二轴上的小齿轮分度圆直径第二轴上大齿轮与第一级小齿轮配合，故受力相等，方向相反。 由三个轴的角度关系确定受力角度关系，三个轴的角度关系由中心距确定见图7-4图7-4轴的中心角度关系 3.初步确定轴的最小直径先按式（15-2）初步确定轴的最小直径，选取轴的材料为40Cr，调质处理，根据表15-3取，于是得 轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径，为了使所选的轴直径与轴承的孔径相适应，故需同时选取轴承的型号，初选轴承为61806，深沟球轴承，所以轴的最小直径为。 4.轴的结构设计轴的结构及装配见图7-5。 图7-5第二轴的结构 1-2段，由于左端轴承可以略小于最小直径，试选深沟球轴承N6306，所以，装配中为了满足上下级齿轮的正确啮合，左端轴承右定位套筒长度取为35mm，因此2-3轴段与第一级齿轮传动的大齿轮轮毂配合为，所以；由于第一级大齿轮轮毂长,所以2-3段长应略短,取。3-4段设一轴肩来对第一级大齿轮右端定位，根据装配尺寸需求取，。4-5段同理第一轴，取，。5-6段是齿轮轴齿轮，已在齿轮设计中计算，取(齿顶圆)， 。6-7段是为了保持齿轮与箱体壁保持一定的距离,根据装配要求，取，。7-8段同样是轴承配合，直径尺寸与1-2段相同，配合为，根据轴承，取。至此初步确定了轴的各段直径与长度。 5.轴的强度校核首先根据轴的结构图作出轴的计算简图，在确定轴承支点位置时应从手册中查取a值，对于两边都是深沟球轴承来说，查文献1得，跨距可直接在轴的尺寸图上量取为395mm。左端轴承力臂长=45mm，右端力臂长=350mm。由于齿轮受力已经在8.1.2算出，第二轴的的受力见图7-6。图7-6第二轴的受力简图图7-5 第二轴弯扭矩 按弯扭合成应力校核轴的强度：进行校核时，通常只校核最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据以上数据，取=0.6，轴的计算应力： 前已确定轴的材料为40Cr钢，调质处理，由文献2表15-1查得，因此：，故该轴是安全的。8.3第三轴的设计 1.求第三轴的功率，转速和转矩 2.求作用在齿轮上的力第三轴上大齿轮为第二级齿轮传动，受力大小等于第二级小齿轮，受力方向相反：第三轴上小齿轮是齿轮轴上的齿轮 3.初步确定轴的最小直径先按文献2式15-2初步确定轴的最小直径，选取轴的材料为40Cr，调质处理，根据文献2表15-3取=112,于是得 4.轴的结构设计根据轴向定位要求，确定轴的各段直径与长度，轴的定位见图8-6。图7-6第三轴的结构及装配 1-2段，由于左端轴承可以略小于最小直径，试选深沟球轴承N6306，所以，。2-3段要起到对左端轴承轴向定位的作用，所以，为满足装配要求。3-4轴段与第二级齿轮传动的大齿轮轮毂配合为，所以；第二级大齿轮轮毂长,由于要设立轴用当圈,取。 4-5段设一轴肩来对第二级大齿轮右端定位，根据装配尺寸需求取，。5-6段同理第一轴，取，。6-7段是齿轮轴齿轮，已在齿轮设计中计算，取(齿顶圆)， 。7-8段是为了保持齿轮与箱体壁保持一定的距离,根据装配要求，取，。8-9段同样是轴承配合，直径尺寸与1-2段相同，配合为，根据轴承，取。至此初步确定了轴的各段直径与长度。 5.轴的强度校核首先根据轴的结构图作出轴的计算简图，在确定轴承支点位置时应从手册中查取值。轴所受力见图7-7，轴所受弯扭矩见图7-8。 进行校核时，通常只校核最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据以上数据，取，轴的计算应力 =Mpa = =51.9Mpa轴的材料为40Cr钢，调质处理，由2表15-1查得=100Mpa。因此：，故该轴是安全的。图7-8 第三轴的受力简图图7-8第三轴弯扭矩图8.4润滑与密封1.润滑 查参考文献，齿轮采用浸油润滑；当齿轮圆周速度时，圆柱齿轮浸油深度以一个齿高、但不小于10mm为宜，大齿轮的齿顶到油底面的距离3050mm。轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的约2/5，采用稠度较小润滑脂。2.密封防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。查参考文献3表7-3-44，高低速轴密封圈为毡圈密封。箱体与箱座接合面的密封采用密封胶进行密封。第9章 行车机构的设计9.1行车电动机的选择根据起重量为5t，中级FC=25%，单边驱动，这一条件，结合文献3表5-7和表5-12.选择型号为的电动机。功率0.8kw,转速1380r/min。9.2运动参数及传动比的分配选用热轧普通工字钢（GB/T706-1988）由起重机设计手册选5t的运行速度是42m/min，通过起重量5t查文献1表8-1-129得知工作主动轮D=154mm，则转速总传动比根据实际尺寸要求确定分配方案如下分配传动比：取得 9.3齿轮参数设计计算a第一级齿轮的参数设计计算 1.选精度等级，材料及齿数（1）材料及热处理，由文献210-1选得，大小齿轮的材料均为40Cr，并经调质及表面淬火，齿面硬度为48-55HRC（2）起重机为特种机械，精度等级选7级精度（3）选小齿轮齿数,大齿轮齿数取 2.按齿面接触强度设计 （8-1） （1）确定公式内的各计算数值试选计算小齿轮传递的转矩。 由文献2表10-7选取齿宽系数由文献2表10-6查得材料的弹性影响系数按齿面硬度查得小齿轮的接触强度极限，大齿轮的疲劳接触强度极限。由文献2式10-13计算应力循环次数(已知=12500h) 由文献2图10-19查得接触疲劳寿命系数，。计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由式10-12得 （2）试算小齿轮的分度圆直径根据式（8-1） 根据实际尺寸需求，取40mm （3）计算圆周速度 （4）计算齿宽b及模数m （5）计算载荷系数K：查文献2表10-2，使用系数根据V=1.58m/s，7级精度，由文献2图10-8查得动载系数，由文献2表10-3查，从文献2表10-4中，综合考虑取 另由文献2图10-13查得 （6）按实际的载荷
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号