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三维PROE 卷扬机 结构设计 三维 PROE

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卷扬机的结构设计【三维PROE】,三维PROE,卷扬机,结构设计,三维,PROE

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江西农业大学学士学位论文,卷扬机的结构设计,设 计 ： 余高锋 专 业 ： 农业机械化及其制动化 指导老师 ： 肖丽萍 副教授,卷扬机的基本介绍,卷扬机又称绞车。是起重垂直运输机械的重要组成部分，用来提升物料、安装设备等作业，由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。垂直提升、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。分手动和电动两 种。现在以电动卷扬机为主。本次设计的10KN电动卷扬机是由电动机、连轴器、减速器、卷筒、排线器等组成。 本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手，然后依次对卷扬机的卷筒、 卷筒心轴、电动机、减速器齿轮、减速器轴、联轴器设计与选取。其中卷筒、卷筒轴、减速器的设计最为主要，本设计重点做了介绍，其余部分有得只是略作分析。,卷扬机的结构设计及工作原理,整个卷扬机分为四个部分，电机是属于驱动部分，减速器是减速部分，再是排线器部分，最后是滚筒部分。这四个部分是通过齿轮或者联轴器链接传递扭矩。减速器是使用了二级减速。排线器与齿轮同轴，与滚筒上的齿轮配合，一是减速，二是使排线器轴转动。,动力通过电机输入，再通过联轴器与减速器的输入轴相连，将动力输入到减速器当中，减速器通过两级减速通过输出轴，经过联轴器将动力传递到排线器轴上，轴上的齿轮转动带动滚筒轴上的零件的转动，使滚筒转动。排线器安装在排线轴上，它能使得钢绳均匀分布在滚筒上。,卷扬机结构简图,减速器中间轴的零件分布图,减速器低速轴的零件分布图,减速器高速轴的零件分布图,排线器轴上零件分布,滚筒轴及轴上零件的分布,减速器装配图,Proe总装配图,致谢,这次毕业设计可以圆满地将近四年的大学学习，让我对农业机械设计与制造方面的知识有了一个系统而又全面的认识。毕业设计是我们学习中最后一个实践性环节，是一个综合性很强的设计任务，它为我们以后从事机械技术设计工作打下了一个良好的基础，在以后的职业生涯打好了基础，对我们掌握所学知识情况进行了全面而又直观的检测。为了能够较好的完成这次毕业设计，我投入了万分的精力作了充分的准备工作。最终艰难的完成。 毕业设计虽已结束，但想想我在其中所学到的知识，所遇到的困难，仍记忆犹新。仿佛是在昨天。 这次毕业设计培养我独立设计思考的和分析解决问题的能力，拓宽 了我的知识面，是一次很好的锻炼机会。 我的指导老师肖丽萍是位认真、负责的好老师。我感谢肖丽萍老师在这 次毕业设计中给我的莫大帮助，在此我忠心的感谢四年来在江西农业大学在我学习和生活中帮助过我的所有的老师和同学。,钢丝绳的最大起重物料选择：100 kgf物料提升的速度：V0 =0.5 m/s 容绳量： 5m；电机的选择提升物料的功率：P0=F0V0=1000*0.5=0.5KW输出转速：v0=Dn01000 所以 n0=19.1 r/min传动效率计算：h0=h12h25h33h 4=0.80h1 =0.99（齿形联轴器）h 2 =0.98（滚子轴承）h3 =0.97（齿轮精度为 8 级）h 4 =0.99（滚筒）电机功率：p输入=p0h0=0.625kw电机的选择：型号Y132M-8， 功率0.75kW ，转速710r/min减速器的设计计算按浸油润滑条件考虑取高速级传动比: i1=1.4i2So: i1=4,i2=2.8,i3=3.3各轴转速计算:n1=n0=710r/min;n2=n0i1=177.5r/min;n3=n2i2=63.4r/min;n4=n3=63.4r/min;n5=n4i3=19.2r/min;所以滚筒的实际转速为19.2r/min各轴输入转矩计算：电机功率为0.75kwT1=9549p0h1n1=40NmT2=9549p0h1h2h3n2=151.88NmT3=9549p0h1h22h32n3=404.22NmT4=9549p0h12h22h32n4=400.2NmT5=9549p0h12h23h33n5=815.2Nm轴编号功率（KW）转速（r/min)转矩（N.m)10.737104020.72177.5151.8830.71563.4404.2240.6963.4400.250.62519.21256.2齿轮的设计高速齿轮设计齿轮精度选择8精度，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,两者硬度差40HBS.计算项目计算内容计算结果1.按齿面接触强度设计转矩40Nm齿宽系数由资料【1】表10-7选取齿宽系数接触疲劳极限由资料【1】图10-21drHlim1=680MparHlim2=750Mpa计算应力循环系数N1=60n1jLhN2=N1/i1N1=2.04109N2=5.11108接触疲劳寿命系数查资料【1】图10-19KHN1=0.89KHN2=0.93失效概率和安全系数S=1许用接触应力计算【rH】1=605.2Mpa【rH】2=697.5Mpa初选载荷系数Kt=1.4材料的弹性影响系数查资料【1】表10-6试算小齿轮的分度圆的直径d1t=2.32 3KtT1fdi-1i(ZErH)244.14mm计算圆周速度V=d1tn1601000V=1.64m/s初步齿宽bb=44.14mm计算齿宽与齿高比取齿数=24模数齿高mt=1.84h=4.14mmbh=10.66z2=97计算载荷系数查资料【1】图10-8取动载荷系数查资料【1】表10-2使用系数查资料【1】表10-4齿向载荷分布系数查资料【1】图10-13齿向载荷分布系数 =1.12=1=1.5=1.45K=1.68校正分度圆直径d1=46.91mm计算模数m=1.952.按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式根据公式设计数值弯曲强度极限选择查资料【1】图10-20c大齿轮rFE1=620Mpa小齿轮rFE2=580Mpa弯曲疲劳寿命系数根据其循环次数，查资料【1】图10-18取KFN1=0.83KFN2=0.86计算弯曲疲劳许用应力安全系数取s=1.4sF1=368MpasF2=356Mpa计算载荷系数K=1.624齿形系数查资料【1】表10-5取YFa1=2.65YFa2=2.20应力校正系数查资料【1】表10-5取YSa1=1.58YSa2=1.78计算大小齿轮的并加以比较YFa1YSa1sF1=0.01138YFa2YSa2sF2=0.011大齿轮的较大计算模数m选用较大的代入公式计算m1.385所以m取1.5确定齿数由齿面的接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面的接触疲劳强度所决定的承载能力，仅余于齿轮的直径有关m=1.5d1=46.91mmz1=31z2=124计算分度圆直径d1=46.5mmd2=186mm计算中心距=138.75mm计算齿轮宽度B1=52.5mmB2=57.5mm低速齿轮设计齿轮精度选择8精度，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,两者硬度差40HBS.计算项目计算内容计算结果1.按齿面接触强度设计转矩151.88Nm齿宽系数由资料【1】表10-7选取齿宽系数接触疲劳极限由资料【1】图10-21drHlim1=680MparHlim2=750Mpa计算应力循环系数N1=60n1jLhN2=N1/i1N1=5.11108N2=1.83108接触疲劳寿命系数查资料【1】图10-19KHN1=0.93KHN2=0.94失效概率和安全系数S=1许用接触应力计算【sH】1=632.4Mpa【sH】2=705Mpa初选载荷系数Kt=1.4 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 设 计 题目： 卷扬机的结构设计 学 院： 工学院 姓 名： 余高锋 学 号： 20100981 专 业： 农业机械化及其自动 班 级： 农机1001班 指导教师： 肖丽萍 职 称： 副教授 2014 年 5 月摘 要卷扬机又称绞车。是起重垂直运输机械的重要组成部分，用来提升物料、安装设备等作业，由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。垂直提升、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。分手动和电动两种。现在以电动卷扬机为主。本次设计的10kN吨电动卷扬机是由电动机、连轴器、减速器、卷筒、排线器等组成。本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手，然后依次对卷扬机的卷筒、 卷筒心轴、电动机、减速器齿轮、减速器轴、联轴器设计与选取。其中卷筒、卷筒轴、减速器的设计最为主要，本设计重点做了介绍，其余部分有得只是略作分析。本次设计的卷筒机由于它结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、对作业环境适应能力强等特点，可以应用于冶金起重、 建筑、水利作业等方面，但是此次设计的卷筒机主要运用于用于10kN吨桥式吊车起升机构。提升重物是卷扬机的一种主要功能，各类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。关键词：卷扬机，卷筒，卷筒轴，减速器AbstractHoist and winch. Is an important part of vertical lifting transport machinery, used to enhance the materials, installation of equipment operations, from human or mechanical power driven drum, winding traction rope to complete the installation work. Vertical, horizontal or inclined simple traction weight lifting machinery. Manual and electric two. Now to the main electric hoist. The design of the 10kN ton electric hoist is composed of motor, coupling, reducer, drum, cable etc.The design procedure is to start from the wire rope, and then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, coupling design and selection. Design of the drum, the drum shaft, most major reducer, the design focus is introduced, the rest is just a brief analysis.The design of the drum machine because of its simple structure, flexible installation, convenient operation and carrying, simple maintenance, to adapt to the working environment ability is strong, can be applied to metallurgical crane, construction, operations and other water conservancy, but the design of the drum machine is mainly used for 10kN ton bridge crane hoisting mechanism. Lifting weights is a main function of hoist, design of various types of winches are according to the requirements for.Keywords: hoist, drum, drum shaft, gear reducer目录摘 要ii目录iv1.绪论51.1卷扬机的分类、特性及常见类型51.1.1 分类及特性51.1.2 卷扬机的常见类型51.2 国内卷扬机发展概况51.2.1 国内卷扬机发展概况52.卷扬机结构设计及工作原理62.1 基本结构62.2 卷扬机的工作原理63.卷扬机零件设计63.1 卷扬机的设计参数63.1.1 卷扬机的设计参数63.1.2 电机的选择73.2 减速器的设计计算73.2.1齿轮的设计83.2.2 轴的设计与校核143.3 排线器轴及轴上零件设计与校核192.3.1求作用在齿轮上的力193.3.2 确定轴的尺寸203.3.3 求轴上的载荷203.3.4 键的选择与校核203.4滚筒轴及轴上零件的设计与校核203.4.1 求作用在齿轮上的力203.4.2 确定轴的尺寸213.4.3 求轴上的载荷213.4.4 按弯扭合成应力校核轴的强度213.4.5精确校核轴的疲劳强度213.4.6 键的选择与校核224.卷扬机使用时的注意事项235.结论24参考文献- 1 -致谢- 2 - 2 -1.绪论1.1卷扬机的分类、特性及常见类型1.1.1 分类及特性卷扬机分为手动卷扬机和电动卷扬机两种。现在以电动卷扬机为主。电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安装在机架上。对于起升高度和装卸量大工作频繁的情况，调速性能好，能令空钩快速下降。对安装就位或敏感的物料，能用较小速度。1.1.2 卷扬机的常见类型常见的卷扬机吨位有：0.3T 卷扬机 0.5T 卷扬机 1T 卷扬机 1.5T 卷扬机 2T 卷扬机 3T 卷扬机 5T 卷扬机 6T 卷扬机 8T 卷扬机 10T 卷扬 机 15T 卷扬机 20T 卷扬机 25T 卷扬机 30T 卷扬机。从是否符合国家标准的角度：卷扬机可分为国标卷扬机、非标卷扬机。液压卷扬机优点：相比传统的电动卷扬机（电动绞车），液压卷扬机（液压绞车）有很多优点：A. 过载保护 B.冲击防护C.防爆性能。国标卷扬机指符合国家标准的卷扬机，非标卷扬机是指厂家自己定义标准的卷扬机,通常只有具有生产证的厂商才可以生产国标卷扬机，价格也比非标卷扬机贵一些。注意事项1.2 国内卷扬机发展概况1.2.1 国内卷扬机发展概况我国卷扬机的生产是解放后才开始的。50年代为满足恢复经济的需要和第一个五年计划建筑的需要，卷扬机的生产被提到了日程上。原沈阳国泰机器厂等成批仿制了两种卷扬机，一种为日本的 JIS8001 型动 力卷扬机，它是一种原动机为电动机，传动形式是开式圆柱齿轮传动，双锥体摩擦离合器，操作为手板脚踩的快速卷扬机；另一种是按苏联图 纸制造的1011型和1012型普通蜗杆传动、电控慢速卷扬机。由于当时生产力不高，卷扬机的需求量亦不多，故这段时间国内卷扬机的生产主要是仿制。随着生产的发展，到了60年代，卷扬机的生产和使用越来越多了。为了协调生产，主要卷扬机生产厂家（阜新矿山机械厂、天津卷扬机厂、山西机器厂、宝鸡起重运输机厂等）组成了卷扬机行业组织，隶属于第一机械工业部矿山机械行业下。为了发展卷扬机的生产，行业组织了有关厂家的人员对全国卷扬机的生产和应用情况进行了调查。在调查的基础上，开始自行设计和制造新的卷扬机，先后试制了 0.5t、1t、3t 电 动卷扬机，但由于对当时各厂家的生产能力估计不足，无法推广。2.卷扬机结构设计及工作原理2.1 基本结构图2.1上图2.1是整个卷扬机分为四个部分，电机是属于驱动部分，减速器是减速部分，再是排线器部分，最后是滚筒部分。这四个部分是通过齿轮或者联轴器链接传递扭矩。减速器是使用了二级减速。排线器与齿轮同轴，与滚筒上的齿轮配合，一是减速，二是使排线器轴转动。2.2 卷扬机的工作原理动力通过电机输入，再通过联轴器与减速器的输入轴相连，将动力输入到减速器当中，减速器通过两级减速通过输出轴，经过联轴器将动力传递到排线器轴上，轴上的齿轮转动带动滚筒轴上的零件的转动，使滚筒转动。排线器安装在排线轴上，它能使得钢绳均匀分布在滚筒上。3.卷扬机零件设计3.1 卷扬机的设计参数3.1.1 卷扬机的设计参数工作10年，300天每年，两班制钢丝绳的最大起重物料选择：F0=10KN物料提升的速度：V0 =12m/min滚筒的直径：D=200mm下图3.1是卷扬机的基本的零件排布结构图3.13.1.2 电机的选择提升物料的功率：P0=F0V0=10000*12/60=2KW输出转速：v0=Dn01000 所以 n0=19.1 r/min传动效率计算：h0=h12h25h33h 4=0.80h1 =0.99（齿形联轴器）h 2 =0.98（滚子轴承）h3 =0.97（齿轮精度为 8 级）h 4 =0.99（滚筒）电机功率：p输入=p0h0=2.50kw电机的选择：型号Y132M-8， 功率3kW ，转速710r/min3.2 减速器的设计计算按浸油润滑条件考虑取高速级传动比: i1=1.4i2So: i1=4,i2=2.8,i3=3.3各轴转速计算:n1=n0=710r/min;n2=n0i1=177.5r/min;n3=n2i2=63.4r/min;n4=n3=63.4r/min;n5=n4i3=19.2r/min;所以滚筒的实际转速为19.2r/min各轴输入转矩计算：电机功率为3kwT1=9549p0h1n1=40NmT2=9549p0h1h2h3n2=151.88NmT3=9549p0h1h22h32n3=404.22NmT4=9549p0h12h22h32n4=400.2NmT5=9549p0h12h23h33n5=1256.2Nm轴编号功率（KW）转速（r/min)转矩（N.m)12.977104022.82177.5151.8832.6863.4404.2242.6663.4400.252.5319.21256.23.2.1齿轮的设计高速齿轮设计齿轮精度选择8精度，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,两者硬度差40HBS.计算项目计算内容计算结果1.按齿面接触强度设计转矩40Nm齿宽系数由资料【1】表10-7选取齿宽系数接触疲劳极限由资料【1】图10-21drHlim1=680MparHlim2=750Mpa计算应力循环系数N1=60n1jLhN2=N1/i1N1=2.04109N2=5.11108接触疲劳寿命系数查资料【1】图10-19KHN1=0.89KHN2=0.93失效概率和安全系数S=1许用接触应力计算【rH】1=605.2Mpa【rH】2=697.5Mpa初选载荷系数Kt=1.4材料的弹性影响系数查资料【1】表10-6试算小齿轮的分度圆的直径d1t=2.32 3KtT1fdi-1i(ZErH)244.14mm计算圆周速度V=d1tn1601000V=1.64m/s初步齿宽bb=44.14mm计算齿宽与齿高比取齿数=24模数齿高mt=1.84h=4.14mmbh=10.66z2=97计算载荷系数查资料【1】图10-8取动载荷系数查资料【1】表10-2使用系数查资料【1】表10-4齿向载荷分布系数查资料【1】图10-13齿向载荷分布系数 =1.12=1=1.5=1.45K=1.68校正分度圆直径d1=46.91mm计算模数m=1.952.按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式根据公式设计数值弯曲强度极限选择查资料【1】图10-20c大齿轮rFE1=620Mpa小齿轮rFE2=580Mpa弯曲疲劳寿命系数根据其循环次数，查资料【1】图10-18取KFN1=0.83KFN2=0.86计算弯曲疲劳许用应力安全系数取s=1.4sF1=368MpasF2=356Mpa计算载荷系数K=1.624齿形系数查资料【1】表10-5取YFa1=2.65YFa2=2.20应力校正系数查资料【1】表10-5取YSa1=1.58YSa2=1.78计算大小齿轮的并加以比较YFa1YSa1sF1=0.01138YFa2YSa2sF2=0.011大齿轮的较大计算模数m选用较大的代入公式计算m1.385所以m取1.5确定齿数由齿面的接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面的接触疲劳强度所决定的承载能力，仅余于齿轮的直径有关m=1.5d1=46.91mmz1=31z2=124计算分度圆直径d1=46.5mmd2=186mm计算中心距=138.75mm计算齿轮宽度B1=52.5mmB2=57.5mm低速齿轮设计齿轮精度选择8精度，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,两者硬度差40HBS.计算项目计算内容计算结果1.按齿面接触强度设计转矩151.88Nm齿宽系数由资料【1】表10-7选取齿宽系数接触疲劳极限由资料【1】图10-21drHlim1=680MparHlim2=750Mpa计算应力循环系数N1=60n1jLhN2=N1/i1N1=5.11108N2=1.83108接触疲劳寿命系数查资料【1】图10-19KHN1=0.93KHN2=0.94失效概率和安全系数S=1许用接触应力计算【sH】1=632.4Mpa【sH】2=705Mpa初选载荷系数Kt=1.4材料的弹性影响系数查资料【1】表10-6试算小齿轮的分度圆的直径d1t=2.32 3KtT1fdi+1i(ZEsH)268.7mm计算圆周速度V=d1tn1601000V=0.638m/s初步齿宽bb=68.7mm计算齿宽与齿高比取齿数=24模数齿高mt=2.86h=6.44mmbh=10.67z2=69计算载荷系数查资料【1】图10-8取动载荷系数查资料【1】表10-2使用系数查资料【1】表10-4齿向载荷分布系数查资料【1】图10-13齿向载荷分布系数 =1.12=1=1.46=1.4K=1.64校正分度圆直径d1=72.35mm计算模数m=3.012.按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式根据公式设计数值弯曲强度极限选择查资料【1】图10-20c大齿轮rFE1=620Mpa小齿轮rFE2=580Mpa弯曲疲劳寿命系数根据其循环次数，查资料【1】图10-18取KFN1=0.86KFN2=0.88计算弯曲疲劳许用应力安全系数取s=1.4sF1=381MpasF2=365Mpa计算载荷系数K=1.568齿形系数查资料【1】表10-5取YFa1=2.65YFa2=2.24应力校正系数查资料【1】表10-5取YSa1=1.58YSa2=1.75计算大小齿轮的并加以比较YFa1YSa1sF1=0.01099YFa2YSa2sF2=0.01074大齿轮的较大计算模数m选用较大的代入公式计算m2.20所以m取2.5确定齿数由齿面的接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面的接触疲劳强度所决定的承载能力，仅余于齿轮的直径有关m=2.5d1=72.35mmz1=30z2=85计算分度圆直径d1=75mmd2=212.5mm计算中心距=143.75mm计算齿轮宽度B1=75mmB2=80mm3 第三级减速齿轮齿轮精度选择8精度，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS,两者硬度差40HBS.计算项目计算内容计算结果1.按齿面接触强度设计转矩400.2Nm齿宽系数由资料【1】表10-7选取齿宽系数接触疲劳极限由资料【1】图10-21drHlim1=680MparHlim2=750Mpa计算应力循环系数N1=60n1jLhN2=N1/i1N1=1.83108N2=5.55107接触疲劳寿命系数查资料【1】图10-19KHN1=0.94KHN2=0.95失效概率和安全系数S=1许用接触应力计算【sH】1=639Mpa【sH】2=713Mpa初选载荷系数Kt=1.4材料的弹性影响系数查资料【1】表10-6试算小齿轮的分度圆的直径d1t=2.32 3KtT1fdi+1i(ZEsH)293.0mm计算圆周速度V=d1tn1601000V=0.309m/s初步齿宽bb=93.0mm计算齿宽与齿高比取齿数=24模数齿高mt=3.88h=8.73mmbh=10.65z2=81计算载荷系数查资料【1】图10-8取动载荷系数查资料【1】表10-2使用系数查资料【1】表10-4齿向载荷分布系数查资料【1】图10-13齿向载荷分布系数 =1.12=1=2.562=2.2K=2.87校正分度圆直径d1=118.1mm计算模数m=4.922.按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式根据公式设计数值弯曲强度极限选择查资料【1】图10-20c大齿轮rFE1=620Mpa小齿轮rFE2=580Mpa弯曲疲劳寿命系数根据其循环次数，查资料【1】图10-18取KFN1=0.88KFN2=0.92计算弯曲疲劳许用应力安全系数取s=1.4sF1=340MpasF2=381Mpa计算载荷系数K=2.464齿形系数查资料【1】表10-5取在此处键入公式。YFa1=2.65YFa2=2.24应力校正系数查资料【1】表10-5取YSa1=2.22YSa2=1.77计算大小齿轮的并加以比较YFa1YSa1sF1=0.0173YFa2YSa2sF2=0.0104大齿轮的较大计算模数m选用较大的代入公式计算m3.9所以m取4确定齿数由齿面的接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面的接触疲劳强度所决定的承载能力，仅余于齿轮的直径有关m=4d1=118.1mmz1=30z2=99计算分度圆直径d1=120mmd2=396mm计算中心距=258mm计算齿轮宽度B1=120mmB2=125mm3.2.2 轴的设计与校核初步估计轴的最小直径 轴的材料选用45钢，调质处理。根据资料【1】表15-3，分别取105,110,115，120，125；根据公式求其最小直径为：高速轴d1=20mm中间轴d2=28mm低速轴d3=41mm排线器轴d4=42mm滚筒轴d5=64mm由于机构几乎不承受轴向载荷，所以选用深沟球轴承1.中间轴设计图3.2图3.2是轴上零件的分布图 1.求作用在输出齿轮上的力圆周力：Ft1=2Td=4050N 径向力：Fr1=Ft2tana=1834N2. 求作用在输入齿轮上的力圆周力：Ft2=2Td=1633N径向力：Fr2=Ft2tana=594N3.确定轴的尺寸选取轴的材料为45钢，调质处理，由于轴上有两个键槽，所以最小直径取30mm，最小直径安装在轴承上，选择轴承的内径为30mm，选择6206型深沟球轴承，定位轴肩高度为3mm，此处轴径为38mm，安装齿轮处的轴径为32mm，轴承位置与箱体内壁的距离取5mm，箱体内壁与齿轮的距离取20mm，肩的宽度取6mm，齿轮的宽度与相同内径轴的宽度相差3mm。套筒齿轮处的大径与轴肩的高度相同，长度可以计算出来。4.求轴上的载荷载荷水平方向H垂直方向V支柱反力FNH1=776N,FNH2=104NFNV1=2130N,FNV2=286N弯矩MV1=55872NmmMV2=6422NmmMH1=153360NmmMH2=17660Nmm总弯矩M1=163221NmmM2=18791Nmm扭矩T=151.88Nm5.按弯扭合成应力校核轴的强度sca=M12+(T)2W=33.97Mpa选用的材料为45钢，调质处理，查其许用弯曲应力为60Mpa，满足要求。6.精确校核轴的疲劳强度这里只需要校核输入齿轮的右端阶梯截面的左侧就可以了。抗弯截面系数：W=0.1d3=3276.8mm3抗扭截面系数：WT=0.2d3=6553.6mm3弯矩：M=163221Nmm扭矩：T=151.88Nm弯矩应力：sb=MW=49.95Mpa扭矩应力：T=TWT=23.18Mpa根据轴的材料，查的sB=640Mpa，s-1=275Mpa，-1=155Mpa截面轴肩处的倒角r=2mm，查应力集中系数，=1.7 =1.2轴材料的敏感系数：q=8.2 q=8.5求的有效应力集中系数：k=1+q-1=1.574k=1+q-1=1.17查尺寸系数：=0.82查扭转尺寸系数：=0.9轴按磨削加工，查的表面质量系数： =0.92轴未经表面强化处理，即q=1求其综合系数：K=k+1-1=2.01K=k+1-1=1.39查碳钢的特征系数：=0.1，=0.05计算安全系数Sca：S=-1Ka+m=2.74S=-1Ka+m=9.29Sca=SSS2+S2=2.63S=1.5所以安全7.键的选择与校核 根据齿轮的宽度和轴的直径选用10863与10850，只需要校核较短的就可以满足，键轴齿轮的材料都是钢，查的许用挤压强度为100到120Mpa，计算键的强度：p=2T103kld=59.33Mpa故符合2.低速轴设计图3.3图3.3是轴上零件的分布图1.求作用在齿轮上的力圆周力：Ft1=2Td=3804 N 径向力：Fr1=Ft2tana=1385N2.确定轴的尺寸选取轴的材料为45钢，调质处理，由于轴上有两个键槽，所以最小直径取45mm，最小直径安装在连轴器上，根据卷扬机的工况系数，计算扭矩，选择GY型联轴器，孔径选择45mm，长度选择110，选择轴承的内径为50mm，选择6209型深沟球轴承，定位轴肩高度为3.5mm，齿轮定位轴肩60mm，安装齿轮处的轴径为52mm，轴承位置与箱体内壁的距离取5mm，考虑到与中间轴齿轮的啮合，算出齿轮与箱体内壁的距离，轴肩的宽度取6mm，套筒齿轮处的大径与轴肩的高度相同，长度可以计算出来。3.求轴上的载荷载荷水平方向H垂直方向V支柱反力 FNH1=892NFNH2=492NFNV1=2454N,FNV2=1350N弯矩MV=66008NmmMH=181300Nmm总弯矩M=192942Nmm扭矩T=404.22Nm4.按弯扭合成应力校核轴的强度sca=M2+(T)2W=25.62Mpa选用的材料为45钢，调质处理，查其许用弯曲应力为60Mpa，满足要求。5.精确校核轴的疲劳强度这里只需要校核齿轮的右端阶梯截面的左侧就可以了。抗弯截面系数：W=0.1d3=12500mm3抗扭截面系数：WT=0.2d3=25000mm3弯矩：M=192942Nmm扭矩：T=404.22Nm弯矩应力：sb=MW=15.44Mpa扭矩应力：T=TWT=16.17Mpa根据轴的材料，查的sB=640Mpa，s-1=275Mpa，-1=155Mpa截面轴肩处的倒角r=2.5mm，查应力集中系数，=1.7 =1.2轴材料的敏感系数：q=8.2 q=8.5求的有效应力集中系数：k=1+q-1=1.574k=1+q-1=1.17查尺寸系数：=0.64查扭转尺寸系数：=0.73轴按磨削加工，查的表面质量系数： =0.92轴未经表面强化处理，即q=1求其综合系数：K=k+1-1=2.55K=k+1-1=1.69查碳钢的特征系数：=0.1，=0.05计算安全系数Sca：S=-1Ka+m=6.98S=-1Ka+m=11.02Sca=SSS2+S2=5.90S=1.5所以安全6.键的选择与校核 根据齿轮的宽度和轴的直径选用149100与161063，键轴齿轮的材料都是钢，查的许用挤压强度为100到120Mpa，计算键的强度：p1=2T103k1l1d1=33.08Mpap2=2T103k2l2d2=23.48Mpa故符合3.高速轴设计图3.4图3.4是轴上零件的分布图1.求作用在输出齿轮上的力圆周力：Ft1=2Td=1720N 径向力：Fr1=Ft2tana=626N2.确定轴的尺寸选取轴的材料为45钢，调质处理，由于轴上有一个键槽，考虑到联轴器的选择，所以最小直径取20mm，最小直径安装在联轴器上，选择GY系列联轴器，孔径为20mm，轴承选择6205型深沟球轴承，考虑到齿轮较小，所以使用齿轮轴，考虑到齿轮与中间齿轮中间对其，确定齿轮与左右箱体壁的距离，两处定位轴肩高度为3mm，轴承位置与箱体内壁的距离取5mm。 3.求轴上的载荷载荷水平方向H垂直方向V支柱反力 FNH1=188NFNH2=438NFNV1=518NFNV2=1202N弯矩MV=26743NmmMH=73685.5Nmm总弯矩M1=78388Nmm扭矩T=40000Nmm4.按弯扭合成应力校核轴的强度sca=M12+(T)2W=28Mpa选用的材料为45钢，调质处理，查其许用弯曲应力为60Mpa，满足要求。5.精确校核轴的疲劳强度这里只需要校核输入齿轮的右端截面的右侧就可以了。抗弯截面系数：W=0.1d3=2979mm3抗扭截面系数：WT=0.2d3=5958mm3弯矩：M=78388Nmm扭矩：T=40Nm弯矩应力：sb=MW=26.31Mpa扭矩应力：T=TWT=6.71Mpa根据轴的材料，查的sB=640Mpa，s-1=275Mpa，-1=155Mpa截面轴肩处的倒角r=2mm，查应力集中系数，=1.7 =1.2轴材料的敏感系数：q=8.2 q=8.5求的有效应力集中系数：k=1+q-1=1.574k=1+q-1=1.17查尺寸系数：=1.9查扭转尺寸系数：=0.88轴按磨削加工，查的表面质量系数： =0.92轴未经表面强化处理，即q=1求其综合系数：K=k+1-1=0.92K=k+1-1=1.42查碳钢的特征系数：=0.1，=0.05计算安全系数Sca：S=-1Ka+m=11.36S=-1Ka+m=31.43Sca=SSS2+S2=10.68S=1.5所以安全6.键的选择与校核 根据齿轮的宽度和轴的直径选用6632，键轴齿轮的材料都是钢，查的许用挤压强度为100到120Mpa，计算键的强度：p=2T103kld=41.67Mpa故符合3.3 排线器轴及轴上零件设计与校核图3.5图3.5是轴上零件的分布图2.3.1求作用在齿轮上的力圆周力：Ft1=2Td=6670N 径向力：Fr1=Ft2tana=2428N3.3.2 确定轴的尺寸选取轴的材料为45钢，调质处理，由于轴上有两个键槽，由联轴器知道最小直径取45mm，选择轴承的内径为50mm，选择6210型深沟球轴承，齿轮与机架内壁的距离为20mm，光杆的长度取350mm。3.3.3 求轴上的载荷载荷水平方向H垂直方向V支柱反力 FNH1=1999N,FNH2=429NFNV1=5491NFNV2=1179N弯矩MV1=2045NmmMH1=5616Nmm总弯矩M1=5977Nmm扭矩T=400.2Nm由于相对于弯矩与扭矩都比变速箱的低速轴小，直径一样，所以不用校核一定会在安全范围内3.3.4 键的选择与校核 根据齿轮的宽度和轴的直径选用1610100键轴齿轮的材料都是钢，查的许用挤压强度为100到120Mpa，计算键的强度：p=2T103kld=73.3Mpa故符合3.4滚筒轴及轴上零件的设计与校核图3.6图3.6是轴上零件的分布图3.4.1 求作用在齿轮上的力圆周力：Ft1=2Td=6344 N 径向力：Fr1=Ft2tana=2309N3.4.2 确定轴的尺寸选取轴的材料为45钢，调质处理，由于轴上有两个键槽，所以最小直径取65mm，最小直径处安装轴承，选择6213型深沟球轴承，轴承位置与箱体内壁的距离取5mm，为了与主动轮配合，算出齿轮与箱体内壁的距离17.5mm，滚筒挡板处的厚度取10mm，最后计算出滚筒的长度。3.4.3 求轴上的载荷载荷水平方向H垂直方向V支柱反力 FNH1=1897NFNH2=412NFNV1=5212NFNV2=1132N弯矩MV=510776NmmMH=185906Nmm总弯矩M=543556Nmm扭矩T=1256.2Nm3.4.4 按弯扭合成应力校核轴的强度sca=M2+(T)2W=33.84Mpa选用的材料为45钢，调质处理，查其许用弯曲应力为60Mpa，满足要求。3.4.5精确校核轴的疲劳强度这里只需要校核齿轮的右端阶梯截面的左侧就可以了。抗弯截面系数：W=0.1d3=27462.5mm3抗扭截面系数：WT=0.2d3=54925mm3弯矩：M=543556Nmm扭矩：T=1256.2Nm弯矩应力：sb=MW=19.79Mpa扭矩应力：T=TWT=22.87Mpa根据轴的材料，查的sB=640Mpa，s-1=275Mpa，-1=155Mpa截面轴肩处的倒角r=2.5