毕业答辩-汽车起重机起重臂关键件设计.ppt

汽车起重机起重臂关键件的设计,指导老师：,主要内容,1卷筒卷轴的尺寸设计2卷筒组的solidworks建模3卷筒卷轴的有限元分析,卷筒的设计,本次设计的20吨汽车起重机起重臂卷筒，采用单层卷绕。单层卷绕的卷筒结构较简单，在起重机设计手册上都可以查阅到。技术要求：最大起重量为20T，最大起升高度为16M。工作级别M4-M5卷筒在起升机构或牵引机构中用来卷绕钢丝绳，将螺旋运动转换为直线运动。卷筒直径D与滑轮直径一样，是以槽底计算的直径。卷筒直径的确定方法与滑轮完全相同，即D0=ed=1825=450mm卷筒的长度L=L0+2L1+L2卷筒壁厚采用经验值，对于铸铁卷筒，=0.02D+（610）（mm）；对于钢卷筒，d。然后进行强度校核，铸铁壁厚不宜小于12mm。这里取材料为45钢，筒壁厚为25mm,轴的设计轴的材料的选择，确定许用应力选用45号钢，正火处理=590MPa,=55MPa初步估算轴的最小直径,（1）、径向尺寸的确定从轴段d1=50mm开始逐渐选取轴段直径，d2根据齿轮的相配合关系，取d2=86mm，d3与轴承的内径相配合，为便与轴承的安装，查GB/T292-1994，选角接触70IC轴承，则d3=90mm且d3=d5=90mm，d6起固定作用，定位轴肩高度可在（0.070.1）d范围内，h（0.070.1）d5=（6.39）mm。应取d6=100mm,d7根据结构而定取d7=80mm。（2）、轴向尺寸的确定由GB/T4323-2002查联轴段长度114mm取L1=91mm，L2根据齿轮宽度B，取L2=152mm，L3，L5为与轴承配合的轴段长度，L3=L9=43mm，L4考虑到与卷筒的配合关系取L4=604mm，L6与支架相配合，取L6=135mm，其他轴段的尺寸长度与箱体等的设计有关L7=185mm，则轴总长1253mm,卷筒组的solidworks建模,卷筒的三维模型截图,卷轴的三位模型,轴承,左轴承端盖,左连接板,右轴承端盖,卷筒组组装,卷筒组爆炸图,2卷筒卷轴的有限元分析,使用solidworks对卷筒卷轴进行有限元分析的步骤：模型简化边界条件分析受力载荷模型设置材料属性网格的划分和控制运行分析和观察结果,在起重机的起升机构中通常是将钢丝绳单层卷绕在卷筒上,且双联卷筒较为典型,单联卷筒较简单些,故仅分析单层卷绕、双联卷筒的情况。对于单层卷绕的卷筒而言,卷筒在工作中承受着下述应力:卷筒传递扭矩所引起的扭转应力;钢丝绳拉力引起的弯曲应力;钢丝绳在卷筒上卷绕时对卷筒的紧箍作用的应力。卷筒上的扭转应力较小,可以忽略不计。在较短的卷筒中,弯曲应力也可以不予考虑。因此,卷筒壁厚主要与钢丝绳在卷筒上卷绕时对卷筒的紧箍作用有关,紧箍作用引起的应力使卷筒受到压缩和弯曲。卷筒在具有一定拉力的单圈绳索的作用下将产生局部弯曲变形,而卷筒在受到依次排列的许多绳圈载荷作用下,也将依次产生局部弯曲变形。对于钢丝绳拉力引起卷筒的弯曲应力,通常对长径比较大的卷筒才比较明显,而对于粗短形状的卷筒,这种整体弯曲应力是可以不考虑的,由于卷筒受力较为复杂,绳槽截面又较为特殊,故需作些简化。(1)模型简化在卷筒模型简化时将卷筒和绳槽作如下假设:卷筒是圆柱薄壳,材料均质且各向同性;绳槽作为环肋加到卷筒壁厚中,且它并不参与纵向的承载,把环肋简化为梁单元加到卷筒上;(2)边界条件处理因卷筒可绕轴转动,卷筒一端视为固定约束(限制5个自由度),另一端简支,可沿轴向微小移动(限制4个自由度)(3)受力模型因绳槽简化，卷筒的受力做相应简化同一绳圈中的张力为常数,压力均匀分布在卷筒容绳宽度上;忽略卷筒所受的扭转和弯曲应力,只在卷筒外表面施加径向外压。,卷筒约束情况,卷筒受力模型,卷筒使用铸钢AISI1045钢制造,网格划分运行分析观察结果,卷筒的应力结果图,卷筒位移结果图,卷筒的应变结果图,经观察上图的结果，可以很直观地得出：卷筒应力最大值为4.116，与材料AISI1045的屈服强度5.30还相差一定距离；另外，位移的最大值2.34e-002mm也在合理的范围内。因此设计强度足够，所以卷筒满足设计条件,卷筒轴的约束和受力模型,卷筒轴材料45钢属性,卷筒轴应力结果图,卷轴的位移结果图,卷轴的应变结果图,经观察上图的结果，可以很直观地得出：卷轴应力最大值为3.74，与材料45钢的屈服强度5.30还相差一定距离；另外，位移的最大值6.769e001mm也在合理的范围内。因此，卷筒轴设计符合要求。,结论,本文是就汽车起重机关键件卷筒卷轴的设计及其分析。设计过程中主要对卷筒卷轴的尺寸做了设计，并使用三维造型软件solidwor