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毕业设计(论文) 铜屑回收桶搬运装置的设计学生姓名： 学 号： 所在学院： 专 业： 指导教师： 年 月 日摘 要本次设计是铜屑回收桶搬运装置的设计。本课题来源于企业生产现场，企业为汉斯格雅卫浴（上海）有限公司，该公司生产龙头、花洒等产品。这些产品的材料为贵金属铜，机械加工主要由数控机床完成，数控加工中会产生大量的铜屑，这些铜屑通过过滤网过滤后排出到铜屑回收桶中，桶中不可避免的会有残留的切削液，回收公司回收铜屑的时候要求铜屑干燥无液体成分，所以必须通过离心机甩干。每个铜屑回收桶装满2/3 铜屑的时候重量约为180公斤，需要两个工人搬到离心机中，甩干后仍需人工搬运、倾倒到回收袋中，这样在整个过程中工人可能危险，以前就发生过砸伤、扭伤等工伤事故，企业为保护工人，决定设计铜屑回收桶搬运装置。在这里主要包括:传动系统的设计、升降机构系统的设计、回转机构设计。这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。本论文研究内容：(1) 铜屑回收桶搬运装置总体结构设计。(2) 铜屑回收桶搬运装置工作性能分析。(3)电动机的选择。(4) 铜屑回收桶搬运装置的传动系统、执行部件设计。(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。(6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词：铜屑回收桶搬运装置，电机，铜屑回收29AbstractThis design is the design of the copper scrap recycling bin carrying device. This topic comes in the site of production of enterprises, enterprise Hansgrohe sanitary ware (Shanghai) Co., Ltd., the company production of faucets, showers and other products. These products materials for precious metals copper, mechanical processing is mainly completed by CNC machine tools, CNC machining will produce large amounts of copper scrap, these copper scrap after the filter is discharged to the copper scrap recycling bins, inevitable in the bucket residue cutting fluid, recycling company recycling copper scrap toCopper scrap dry without liquid composition, so it must be dried by centrifuge. Each copper scrap recycling bin filled with 2/3The weight of the copper scrap is about 180 kilograms, two workers need to move to the centrifuge, after drying still need artificialHandling, poured into the recycle bag, so that workers in the whole process may be dangerous, its happened before injured,The injury accident, the enterprise protects the worker, the decision designs copper scrap recycling bucket transportation equipment.The main design of the system includes the design of the transmission system, the design of the lifting mechanism and the design of the rotary mechanism. The graduation design of the basic skills of the design of the training, improve the ability to analyze and solve engineering problems, and for the design of general machinery to create a certain condition.Research content of this thesis:(1) the overall structure design of the copper scrap recycling barrel.(2) analysis of the performance of the copper scrap recycling barrel.(3) motor selection.(4) the design of the transmission system and the execution parts of the recycling barrel of the copper scrap recycling bin.(5) design and calculation of the design parts for calculation and verification.(6) drawing the assembly drawings and important parts of the assembly drawings and parts drawings of the design parts.Key words: copper scrap recycling, motor, copper scrap recycling目录摘 要IIAbstractIII1 绪论11.1 铜屑回收桶搬运装置选题背景11.2 铜屑回收桶搬运装置课题的意义11.3 铜屑回收桶搬运装置研究现状及工作原理11.4本课题的研究内容和所需解决的问题22 总体方案设计32.1 设计方案选型与分析32.2 方案的确定33 铜屑回收桶搬运装置的参数计算43.1驱动电机的选型43.1 钢丝绳的特性及种类83.2 钢丝绳的选择103.3延长钢丝绳使用寿命的途径143.4 钢丝绳末端的联接方法144 滑轮的设计计算174.1 滑轮的构造174.2 滑轮的槽形174.3 滑轮的材料184.4 滑轮的直径确定195 滑轮轴的设计和校核205.1 选择滑轮轴的材料205.2 初步确定滑轮轴的直径205.3 滑轮轴承的选用216 立柱设计226.1 垂直下压力N226.2 作用于立柱的弯矩M1226.3 当起吊对侧不能完全平衡起吊侧张力，拉力差P1所产生的变矩M2226.4 由于起吊绳偏移所产生的扭矩（同上，偏移角取3）M3226.5 立柱稳定强度计算226.6 立柱允许轴向压力计算236.7 立柱中段主材强度校核237 回收桶包卡的设计25结 论27致 谢28参考文献301 绪论1.1 铜屑回收桶搬运装置选题背景随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是生产质量的竞争。该课题由教学内容和对社会日常用品的观察所得，随着社会的快速发展，垫片的广泛应用于各个领域当中。人们越来越多的使用到各种垫片。提升搬运机越来越离不开人们的生活。通过毕业设计，强化专业知识与CAD绘图能力，学会独立分析问题与解决问题的能力，同时提高自己的实际操作能力，为就业打好基础。1.2 铜屑回收桶搬运装置课题的意义本题目不但对铜屑回收桶搬运装置的零件及外形进行设计,还对铜屑回收桶搬运装置的外观进行更人性化、更合理的设计。让铜屑回收桶搬运装置更具竞争力的同时,也让自己成为复合型人才，提高自己的水平，提高自己的竞争力。综合运用机械设计、机械绘图、公差与技术测量、机械原理及零件等理论知识，分析和解决铜屑回收桶搬运装置外形设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。为了适应社会的发展要求，满足企业对人才的需求，本学院对部分同学提出铜屑回收桶搬运装置的设计这一个毕业设计课题。此课题研究过程中涉及到我们大学三年所学的大量专业知识如：机械制图、计算机辅助绘图、CAD、公差与技术测量、铜屑回收桶搬运装置材料及铜屑回收桶搬运装置的设计等专业基础课和专业课方面的知识。1.3 铜屑回收桶搬运装置研究现状及工作原理提升搬运机是通过改变势能进行运输的大型机械设备，如矿井提升搬运机、过坝提升搬运机等。广义地说，电梯、天车、卷扬、稳车、吊车、启闭机等均可称为提升搬运机。提升搬运机一般指功率较大、提升搬运能力较强的大型机械设备。铜屑回收桶搬运装置主要由机座、机架、轴承、辊筒、辊距调节装置、辊筒变形调节装置等组成。铜屑回收桶搬运装置用来垂直提升搬运经过物料。根据料斗运行速度的快慢不同，铜屑回收桶搬运装置可分为：离心式卸料、重力式卸料和混合式卸料等三种形式。离心式卸料的斗速较快，适用于输送粉状、粒状、小块状等磨琢性小的物料；重力式卸料的斗速较慢，适用于输送块状的，比重较大的，磨琢性大的物料，如石灰石、熟料等。铜屑回收桶搬运装置的牵引构件有环链、板链和胶带等几种。环链的结构和制造比较简单，与料斗的连接也很牢固，输送磨琢性大的物料时，链条的磨损较小，但其自重较大。板链结构比较牢固，自重较轻，适用于提升搬运量大的提升搬运机，但铰接接头易被磨损，胶带的结构比较简单，但不适宜输送磨琢性大的物料，普通胶带物料温度不超过60，夹钢绳胶带允许物料温度达80，耐热胶带允许物料温度达120，环链、板链输送物料的温度可达250。1.4本课题的研究内容和所需解决的问题本设计所要解决的主要问题如下：1、熟悉整个机器的结构及设计参数； 2、根据所工件的结构特点和相关参数，完成机器总体结构的设计草图； 3、根据设计参数和要求，完成相关计算（主要包括电机功率计算及选型、传动选择计算、强度计算等等）； 4、根据计算结果，确定结构尺寸，完成总装图； 5、完成重要零部件的部件图或零件图。 2 总体方案设计课题来源：本课题来源于企业生产现场，企业为汉斯格雅卫浴（上海）有限公司，该公司生产龙头、花洒等产品。这些产品的材料为贵金属铜，机械加工主要由数控机床完成，数控加工中会产生大量的铜屑，这些铜屑通过过滤网过滤后排出到铜屑回收桶中，桶中不可避免的会有残留的切削液，回收公司回收铜屑的时候要求铜屑干燥无液体成分，所以必须通过离心机甩干。每个铜屑回收桶装满2/3 铜屑的时候重量约为180公斤，需要两个工人搬到离心机中，甩干后仍需人工搬运、倾倒到回收袋中，这样在整个过程中工人可能危险，以前就发生过砸伤、扭伤等工伤事故，企业为保护工人，决定设计铜屑回收桶搬运装置。主要技术指标（或主要论点）（1）回收桶高0.5米，上端直径0.9米，凸缘长度25毫米（2）离心机高度1.1米； （3）回收袋高度1.5米；铜屑产生速度1桶/3天； （4）企业三班倒，每年工作天数不少于350天；2.1 设计方案选型与分析方案一：采用轴瓦结构的铜屑回收桶搬运装置, 采用黄油润滑, 此方案缺点是轴瓦易磨损，造成轧辊转动过程中产生径向跳动，很难保证产品尺寸公差.方案二：采用精度高的双列向心滚子轴承铜屑回收桶搬运装置，并采用稀油润滑，减小轴承磨损，确保长度方向厚度公差,2.2 方案的确定选择方案二，电动机经过减速机构带动滑轮提升机构，然后通过钢丝绳提升铜屑回收桶。3 铜屑回收桶搬运装置的参数计算3.1驱动电机的选型电动机是应用很广泛的动力设备，在农业机械中它与内燃机、拖拉机一样，是不可缺少的主要动力之一。电动机是将电能转换为机械能的动力机械。俗称电滚，也叫马达(译音)。一般来说，电动机的选择方法主要包含以下内容。（1）类型的选择 选择哪种类型的电动机，一方面要根据生产机械对电动机的机械特性、起动性能、调速性能、制动方法和过载能力等方面的要求，对各种类型的电动机进行分析比较；另一方面在满足上述要求的前提下，还要从节省初期投资，减少运行费用等经济方面进行综合分析，最后将电动机的类型确定下来。在对起动、调速等性能没有特殊要求的情况下，优先选用三相笼型异步电动机。（2）功率的选择 正确地选择电动机的额定功率非常重要，额定功率选择得过大，电动机长期在欠载状态下运行，不仅增加了设备投资，还会降低其效率和功率因数(对异步电动机而言)等指标，增加了运行费用；额定功率选择得太小，电动机长期在过载状态下运行，会使电动机过热而降低使用寿命，甚至拖动不了生产机械。因此，应使所选电动机的额定功率等于或稍大于生产机械所需要的功率。（3）转速的选择 根据生产机械的转速和传动方式，通过经济技术比较后确定电动机的额定转速。 额定功率相同的电动机额定转速高，电动机的重量轻、体积小、价格低、效率和功率因数(对三相异步电动机而言)也较高。若生产机械的转速比较低，电动机的额定转速比较高，则传动机构复杂、传动效率降低，增加了传动机构的成本和维修费用。因此，应综合分析电动机和生产机械两方面的各种因素最后确定电动机的额定转速。（4）工作制的选择 根据电动机的工作方式选择电动机的工作制c国产电动机按发热与冷却情况的不同，分为九种工作制，如连续工作制、短时工作制、断续周期工作制，等等。选择工作制与实际工作方式相当的电动机比较经济。电动机的种类繁多，其分类方法也很多，通常按电源及结构原理进行分类。根据电源，电动机可分为直流电动机和交流电动机。交流电动机分为异步电动机和同步电动机，同时，异步电动机又以转子结构的不同，分为鼠笼型电动机和绕线型电动机两种。鼠笼型电动机又有单鼠笼、双鼠笼和深槽式3种。根据结构和运转原理，直流电动机可分为串激、并激、复激和他激4种。异步电动机有单相和三相两种。由于异步电动机结构简单，成本低，坚固耐用，维护又方便以及有较好的运行性能，加之当前的动力电源主要是三相，所以在煤矿应用最多的是三相异步电动机。另外，还可按电动机的转速、额定电压、尺寸大小、安装结构型式、外壳防护型式、冷却方式、工作定额等进行分类。此外，减速电机是一种新兴的具有高科技含量的电机类型。减速电机是指减速机和电机(马达)直联的集成体。这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机。通常由专业的减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。广泛应用于钢铁冶金、环保水处理、起重运输、物料搬运、轻工、港口、机场、汽车生产、电力等各行各业。使用的优点是简化设计、节省空间、延长使用寿命、降低噪音、提高扭矩和负载能力。减速电机的电机接线盒经过一定设计改造，可以直接连接变频器，适用于分布式控制应用，不仅可以完成简单驱动，还能够实现复杂定位控制。减速电机的主要特点有：（1）减速电机结合国际技术要求制造,具有很高的科技含量。 （2）节省空间,可靠耐用,承受过载能力高,功率可达95KW以上。（3）能耗低,性能优越,减速机效率高达95%以上。 （4）振动小,噪音低,节能高,选用优质段钢材料,钢性铸铁箱体,齿轮表面经过高频热 处理。（5）经过精密加工,确保定位精度,这一切构成了齿轮传动总成的齿轮减速电机配置了各类电机,形成了机电一体化,完全保证了产品使用质量特征。（6）产品才用了系列化、模块化的设计思想,有广泛的适应性,本系列产品有极其多的电机组合、安装位置和结构方案,可按实际需要选择任意转速和各种结构形式。基于电动机的以上特点，本文选用减速电机作为机床的驱动装置。查机械设计课程设计手册得：选择，其铭牌如下表2-1：表2-1 Y系列三相异步电动机 电动机型号额定功率 KW满载转速 r/min堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩质量 KgY132S-4 5.5同步转速1500 r/min,4级 14402.22.281（a）（b） 图2-3 电动机的安装及外形尺寸示意图表2-2 电动机的安装技术参数中心高/mm 外型尺寸/mm L（AC/2+AD）HD 底脚安装 尺寸AB地脚螺栓 孔直径K 轴伸尺 寸DE 装键部位 尺寸FGD132515 345 315216 1781238 8010 43结合我实习所在公司的情况，决定初选为摆线针轮减速机，其特点如下：摆线针轮减速机，是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置。摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴上装有一个错位180的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成H机构、两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构从而组成。当输入轴带着偏心套转动一周时，由于摆线轮上齿廓曲线的特点及其受针齿轮上针齿限制，摆线轮的运动成为既有公转又有自转的平面运动，在输入轴正转一周时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿从而得到减速，再借助W输出机构，将摆线轮的低速自转运动通过销轴，传递给输出轴，从而获得较低的输出转速。 摆线针轮减速机的使用条件：摆线针轮减速机允许使用在连续工作制的场合，同时允许正、反两个方向运转。输入轴的转速额定转数为1500转/分，在输入功率大于18.5千瓦时建议采用960转/分的6极电机配套使用。卧式安装摆线针轮减速机的工作位置均为水平位置。在安装时最大的水平倾斜角一般小于15。摆线针轮减速机的输出轴不能受较大的轴向力和径向力，在有较大轴向力和径向力时须采取其他措施。 带电机摆线针轮减速机的扭矩计算：摆线针轮减速机扭矩=9550电机功率电机功率输入转数速比使用效率（65%-75%）综合以上摆线针轮减速机的特点，选择减速机型号为XWD8115，这是一款卧式带电机型，减速比为17,其搭配的电机额定为3.0KW，配套型号为XWD3-17/1-Y2.2KW/4P，其传动效率70%，额定输出功率可达到1.54KW，输出转速为83.53r/min，满足要求。XWD3-17/1-Y2.2KW/4P型号的电机减速器的输出轴许用转矩245N*m，输出轴许用径向力255。此型号的电机在一定程度上保证了驱动功率有一定的盈余，因数在电机起动时，若机床上有工件，则此时的起动功率会比平时工作时的功率要大，且减速电机本身还有一定的使用系数。3.1 钢丝绳的特性及种类钢丝绳是广泛应用于提升机中的性构件。它具有承载能力大、卷绕性好，运动平稳无噪音、极少突然断裂、工作可靠等优点。提升机使用圆形截面的纲丝绳，绳股截面也多是圆形。1、按钢丝绳股内相邻层钢丝的接触状态，分点接触和面接触（如图3.1所示）。图3.1钢丝绳接触状态( a )点接触 ( b )线接触 ( c )面接触（1）、点接触（D型）钢丝绳（图3.1(a)），股内各层钢丝互相交叉，呈点接触。单股钢丝绳在提升机中极少使用。多股钢丝绳过去应用较多，由于钢丝间接触应力大磨损快，现已逐渐被线接触钢丝绳取代。（2）、线接触（x型）钢丝绳：股内各层钢丝在全长上平行捻制，呈线接触；在提升机中应用最广。线接触钢丝绳承载能力大，耐磨性好，使用寿命长，在相同使用条件下，比点接触（D型）钢丝绳寿命高50%100%。在提升机中，凡是绕过滑轮或绕入卷简的钢丝绳，都应选用线接触钢丝绳。（如图3.1（b）。（3）、面接触钢丝绳：股内钢丝形状特殊，呈面接触。（如图3.1（c）。2、按钢丝绳捻绕次数，有单绕和双绕之分：由若干根圆形钢丝按螺旋状捻绕而成的单绕钢丝绳，刚性大，表面不光滑，在提升机上仅用作固定张紧绳(图3.2(a)。用异形截面钢丝可以捻制成封闭绳(图3.2(b)，绳的表面光滑，能承受横向裁荷，常用作缆式提升机和架空索道的承载绳。图3.2单绕钢丝绳(a)张紧绳 (b)承载绳双绕钢丝绳是先由钢丝绕成股，再由股绕成绳(图3.3)。由于强度高，挠性好，在提升机和提升机上被广泛使用。图3.3双绕钢丝绳 (a)点接触（D型） ；(b)线接触（X-t，外粗型）；(c)线接触（X-y，粗细型）；(d)线接触（X-c,密集型）。双绕钢丝绳按外层股的捻绕方向分为右旋和左旋（图3.4）；按绳股和股中纲丝的捻绕方向相同或相反而分为同向捻（钢丝与股的捻绕方向一致）和交互捻（钢丝与股的捻绕方向相反）。钢绳的捻向（左旋或右旋）只在使用无绳槽的光面卷筒时才需要考虑。此时应将钢丝绳的捻向与钢丝绳在卷筒上卷绕的螺旋形走向一致，以避免钢丝绳开绳松股（图3.4）。图3.4 钢丝绳的捻绕方向(a)右旋、同向捻；(b)左旋、交互捻。同向捻钢丝绳挠性好。寿命长，但容易扭转打结，自行松散，适用于有刚性导轨和经常保持张紧的地方，如普通臂架的滑轮组变幅机构、牵引小车的牵引绳，此时，滑轮组卷筒也应具有半圆形绳槽。起升机构用的钢丝绳，以及在绳槽底部开有缺口或楔形绳槽滑轮上工作的钢丝绳，都宜使用交互捻钢丝绳。3、按绳芯的材料分有机芯、石棉纤维芯和金属芯三种。用浸透油脂的麻绳作有机芯，有利于防止钢丝绳锈蚀，减少钢丝的磨损，双绕钢丝绳一般采用有机芯。石棉纤维芯和全属芯钢丝绳适用于高温车间，金属芯钢丝绳能承受较大的横向挤压力，可在多层绕卷简上使用。4、按钢丝表面情况分光面和镀锌钢丝绳。在室内或一般工作环境中大都使用光面钢丝绳。镀锌钢丝绳适于在潮湿环境或有酸性侵蚀的地方工作。5、按照钢丝绳自行扭转的程度分扭转松散钢丝绳(如钢丝绳端不捆扎，或将钢丝绳切断，绳中的股丝会自行松散)，轻微扭转钢丝绳(多层多股，相邻层股捻向相反，图3.5)和不扭转钢丝绳(在捻制钢丝绳之前，将钢丝预先成型，加工成在绳中的形态，钢丝内应力小，不扭转打结，挠性好，寿命长。较一般钢丝绳可提高寿命50)。在起升高度大、承载分支数少的场合(如港口门座提升机、高层建筑用塔式提升机)推荐使用轻微扭转或不扭转钢丝绳。图3.5 多股多层轻微扭转钢丝绳。3.2 钢丝绳的选择 钢丝绳的选择包括钢丝绳结构型式的选择和纲丝绳直径的确定。1、钢丝绳结构型式的选择绕经滑轮和卷简的机构工作钢丝绳应优先选用线接触钢丝绳。在腐蚀性环境中应采用镀锌钢丝绳。钢丝绳的性能和强度应满足机构安全正常工作的要求。一般情况下，单根的钢丝绳右捻或左捻在使用上并无区别，但由于穿绕双联滑车组时就要使用右捻，以使之正确的卷绕于同一卷筒上。同向捻的钢丝绳表面较平整，也较柔软，具有良好的抗弯曲疲劳性能，因此比价耐用。起缺点是：断头绳股容易松开，绳头必须扎紧；悬吊重物时容易旋转，极易卷曲扭结，故在吊装中不宜采用。交互捻钢丝绳与同向捻的相反，虽耐用程度较差，但是使用方便。一般用粗丝捻制的要求耐磨性能较高的钢丝绳，多为同向捻的，因同向捻能改变绳的挠性。由于钢丝绳捻绕方向的不同，起特点和采用范围也有所不同，为了使用上的方便，避免使用过程中钢丝绳的扭转纠缠，故在提升机，滑车组等起吊装置中，多采用交互捻的钢丝绳为合适。2、钢丝绳直径的确定根据国际标准则ISO4308-I：1986和我国提升机设计规范GB3811-83的规定。提升机用钢丝绳可以按下述两种方法确定钢丝绳的直径。（1）、按选择系数c确定钢丝绳直径d(mm)dC式中 C选择系数(m m)。 S钢丝绳最大工作静拉力(N)。选择系数C的取值与机构工作级别有关，见表3.2.1 表3.2.1 C值和N值选择表（2）、按安全系数n选择钢丝绳直径Sn式中 所选钢丝绳的整绳破断拉力(N)；S 钢丝绳最大工作静拉力(N)；n 安全系数。按表3.2.1选取。综上所述：根据起重吊装常用数据手册表1-8初选定637。钢丝绳校核：根椐吊装工艺计算近似公式及应用可知：钢丝绳的容许拉力S由下试有： T=P/k（N）其中：P钢丝绳破断拉力，如P采用破断拉力总和，则须乘以“折减系数”。 K钢丝绳的安全系数。钢丝绳的安全系数主要由使用的工作性质而定，并考虑了材质的不均匀性、局部弯折以及受冲击等因素。由起重施工规范（HGJ201-83）和提升机械安全规程（GB6067-85）等有关资料中已有规定。当用于张拉（即拖拉绳）时，k3.5。当作为滑车组串绕绳（或称跑绳、走绳）即卷扬机（绞车）牵引绳时，手动，k4.5；电动，k5。当作为捆绑吊索时，k=68。在有护绳轮、圆形吊耳或曲率半径较大时，可采用低限，同时还要考虑吊索分支数的多少，吊索根数多，受力后每一个分支不易串动均匀，则应取上限。由整条钢丝绳破断拉力与钢丝绳全部钢丝绳破断接力总和的关系知=式中 整条钢丝绳的破断拉力； 钢丝绳全部钢丝的破断拉力总和； 钢丝绳捻制折减系数。对于637+1的钢丝绳， =0.85。全部钢丝的破断拉力总和为（认为钢丝的材质是均匀的）=i=式中 i钢丝的根数； 钢丝的直径，mm。 钢丝的抗拉强度，N/； 钢丝绳的净截面面积，。经计算净截面面积占毛截面面积的47%,则=0.47式中 0.47折减系数。钢丝绳毛截面面积为=0.785式中 d钢丝绳公称直径，mm。由上述几式可得整条钢丝绳的破断拉力为=0.470.785 =0.369对于637+1的钢丝绳=0. 3025按静拉力计算，钢丝绳上的静拉力有：T=G+Q 式中 G所提升物体的重力Q所提升其他辅件的重力 有： T=（150+500）10 =6500N由此有： T=/k故有： =650070.82 =55487.8N代入上式可得： d= 因抗拉强度未有明确要求，故可选择为1550N/的钢丝绳，则有d=15503025.055487.8=20.879mm圆整为标准规格，取定d=21.5mm,公称抗拉强度为1550MPa满足要求。故钢丝绳类型：637+1直径d: 21.5mm 公称抗拉强度：1550MPa3.3延长钢丝绳使用寿命的途径所谓钢丝绳的寿命，就是达到报废标准的使用期限。钢丝绳在使用一些时间之后，首先是表面的钢丝被磨损及产生疲劳破断。根据使用规范规定，钢丝绳任何一股的捻距破断钢丝达到规定的数值时，钢丝绳就应该报废，换用新的钢丝绳。为了延长钢丝绳的使用寿命，除了选用合适的钢丝绳构造型式外，可以采取下述几方面的措施：（1）、提高安全系数n、也就是降低钢丝绳的应力；（2）、选用较大的滑轮与卷筒直径；（3）、滑轮槽的尺寸与材料对于钢丝绳的寿命有很大的影响。理想的滑轮槽半径约为R0.53d，R太大使钢丝绳与滑轮槽接触面积减小，R太小有将钢丝绳卡死的毛病。滑轮及卷筒的材料硬度过高，对于钢丝绳寿命不利。铸铁较铸钢有利，但用用硬度过低的铸铁又会使滑轮或卷筒容易磨损，磨损下来的粉末会使钢丝绳受到研磨，缩短钢丝绳寿命。近年来有在滑轮槽底镶以铝或卡普龙衬垫的，据说可以大大延长钢丝绳寿命。（4）、尽量减少钢丝绳的弯曲次数，即不要使钢丝绳通过太多的滑轮（在选用滑轮组的型式及倍率时予以考虑），并且尽量避免使钢丝绳反向弯曲（见图3.6）。因为反向弯曲对钢丝绳寿命更为不利。图3.6 弯曲方向示意图 此外，仔细的维护保养，例如定期润滑，对于延长钢丝绳的寿命（石墨和凡士林没的混合物）。润滑前需用钢丝刷去绳上污物，并用煤油清洗，润滑时要将润滑油加热到80摄氏度以上，使油容易渗到钢丝绳的内部。一般情况下，禁止将两根钢丝绳接起来使用。3.4 钢丝绳末端的联接方法 钢丝绳端常用的固定方法有以下几种。 (1)、编结法(图3.7(a) 长度为(2025)d(d为钢丝绳直径)的钢丝绳尾端绕过套环后，每个绳股依次穿插在绳的主体中，与主体绳编结在一起，并用细钢丝扎紧。直径l5mm以下的钢丝绳，每股穿插次数不少于4；直径15mm至28mm的钢丝绳不少于5；直径28至60 mm的钢丝绳不少于6。用编结法固定绳端的钢丝绳强度为钢丝绳本身强度的7590(绳径小的取大值)。 (2)、绳卡固定法(图3.7(b)此法简单可靠，拆联方便，获得广泛应用。绳卡数目根据钢丝绳直径而定，但不应少于3个(表3.1)。绳卡底板应与钢丝绳的主支接触，U形螺栓扣在钢丝绳的尾支上。绳卡螺母拧紧力矩见表3.2。根据使用经验，一般认为，当绳卡中的钢丝绳直径减小1/3，表明螺母的拧紧度合适。绳卡型号的选用见表3.3。绳卡间距和最后一个绳卡后的钢丝绳尾端长度都不应小于(56)d，d为钢丝绳直径。绳卡固定处的强度约为钢丝绳强度的8090。如绳卡装反，强度将下降到75以下。 (3)、楔形套筒固定(图3.7(c)： 钢丝绳尾端绕过楔块，利用楔块在套筒内的锁紧作用使钢丝绳固定，这种固定方法用于空间紧凑的地方。固定处的强度约为钢丝绳强度的7585%。 (4)、锥形套筒港灌锌固定(图3.7(d)钢丝绳尾端穿入锥形套筒后将钢丝松散，钢丝末瑞弯成钩状，浇入锌、铅或其他易熔金属。由于工艺简单，联接可靠，应用较广。固定处的强度与钢丝绳强度大致相同。 (5)、锥形套筒中多楔固定(图3.7(e) 这种固定方法用于有粗钢丝的承载绳。钢丝绳尾端穿入套简后，将钢丝松散，在各层粗钢丝之间插入楔条，再浇入锌液。 (6)、钢丝织快速联接 这种联接用于需要快速拆换钢丝绳联接的部件，例如用吊钩组替换抓斗。它采用链节式接头。可以快速装拆钢丝绳的两端，为了链节顺利通过滑轮不损坏钢丝绳，将滑轮轮缘适当加宽。图3.7 纲丝绳端部的固定方法(a) 编结法；(b)绳卡固定； (c)楔形套筒固定； (d)锥形套筒灌锌固定； (e)锥形套筒中多楔固定。4 滑轮的设计计算4.1 滑轮的构造在提升机的起升机构中，钢丝绳要先绕过若干个滑轮，然后固定在卷筒上，滑轮根据其用途可分成定滑轮和动滑轮两种。定滑轮的心轴固定不动。用来改变钢丝绳的方向；动滑轮装在移动的心轴上，可与定滑轮一起组成滑轮组以达到省力或增速的目的。滑轮一般由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成、滑轮的构造如图41所示。 图4.1滑轮的种类4.2 滑轮的槽形滑轮绳槽的形状(图4.2)及尺寸,对钢丝绳的寿命有很大影响，U形绳槽对钢丝绳的损坏最小，它由一个圆弧形的槽底与两个倾斜的侧壁组成。对于槽形的要求如下：(1) 、钢丝绳与绳槽应有足够接触面积，钢丝绳圆周的接触角一般在135左右(120150) 。槽底的直径与钢丝绳的直径必须相适应，滑轮槽底的半径应稍大于钢丝绳的半径，一般取R(0.540.6)d；钢丝绳直径小时R取大些，钢丝绳直径大时R取小些。 图4.2 滑轮的槽形(2) 、允许钢丝绳有一心的偏斜角(角度的正切约为110)，而不使钢丝绳与绳槽侧壁相摩擦，为此绳槽侧壁应有适当的夹角，通常35 45。过小，钢丝绳允许偏斜角；过大，钢丝绳的接触角（180）减小。(3)、绳槽应有足够的深度C，以防止钢丝绳脱槽。表4.1 滑轮轮槽尺寸钢丝绳直径dABCmSRr7.79.02517115852.51.51051114402825810842.51681518503532.510121053201018.523.56545401316136.5426132528.58055501618168532163134.5956560192019106381936.539.5110787022222211744224347.513095852624261385026本次设计钢丝绳直径d=21.5m,故滑轮轮槽A=65mm,B=45mm,C=40mm, m=13mm,S=16mm,R=13 mm,r=6.5 mm, =4mm,=26mm,=13mm。4.3 滑轮的材料 滑轮的材质影响钢丝寿命，如果滑轮急速磨损或在绳槽上产生压痕就表明钢丝绳压在滑轮上接触压力过大，滑轮上一旦产生压痕，将会加剧别处绳的磨损，为了防止产生压痕，可以通过加大滑轮直径、增加滑轮数目、采用较硬的耐磨件性好的金属制造的滑轮来改善其工作状况，滑轮材料一般有以下几种。 1、铸铁(如HT150)滑轮 价格便宜，易于加工，并且由于它的弹件模数较低，使挤压应力减小，有利于延长钢丝绳寿命。主要缺点是轮缘易碰碎，寿命短 因此在工作繁重、冲击大及不便检修的地方不宜采用。 2、铸钢滑轮 目前多用，常用材料有ZG230450和ZG270500等，强度和冲击韧性都很高。 3、球墨铸铁(如QT140015)滑轮 有一定的强度和韧性，不易脆裂，有利于提高钢丝绳使用寿命，可用来代替铸钢。但铸造质量不易保证。4、焊接滑轮 钢材可选用焊接性能好的Q235钢。焊接滑轮重量轻，仅为铸造滑轮的1/4。近年来，大尺寸单件生产的滑轮。愈来愈多地用焊接代替铸造，焊接滑轮轮缘可用扁钢或角钢压成，由两块或几块拼接。 5、铝合金滑轮 重量轻，硬度低，有利于延长钢丝绳使用寿命，但是价格较贵，用在要求滑轮重量很轻的地方，如臂端滑轮采用铝合金还是比较经济的。 6、塑料滑轮 目前国外已采用多种不同材质的聚合材料制造滑轮，前有系列标准。这种滑轮重量轻、耐磨性好，制造工艺简单，造价较低，很有发展前途，其缺点是受温度影响，硬度、刚度峻区、刚度变化比较大，容易变形。本次设计采用铸钢滑轮。4.4 滑轮的直径确定根据提升机设计规范的规定，滑轮的最小卷绕直径不能小于下式规定的数值：hd式中； 按钢丝绳中心计算的滑轮最小卷绕直径(mm)； h 与钢丝绳结构有关的系数，移动式提升机选取h=18； d 钢丝绳的直径(mm)； 卷绕直径是以钢丝绳中心计算的直径，又称计算直径。而滑轮直径是以槽底计算的直径，用D表示。其关系如下：=D+d滑轮直径可按下式设计计算D（h-1）dD(18-1)21.5=361.5mm取D=380mm5 滑轮轴的设计和校核5.1 选择滑轮轴的材料轴的材料主要是碳素钢和合金钢，根据传动的功率和一些参数选择材料，最常用的材料是45#钢，经过调质处理，得到的组织具有良好的综合力学性能，即有较好的强度，同时具有良好的塑性和韧性，因无特殊要求，选用45#钢，调质处理；查机械设计手册表11.1查得毛坯直径200毫米，硬度217255HBS，抗拉强度极限=640Mpa，屈服强度极限=355 Mpa，弯曲疲劳极限=275 Mpa剪切疲劳极限=155 Mpa。 5.2 初步确定滑轮轴的直径 轴是机械传动的中的重要零件，设计时应满足合理的结构，足够的强度，必要的强度和振动稳定性，以及良好的工艺性等，轴的设计就是根据轴上零件的定位和固定要求，以及加工和装配要求，合理定出轴的结构外形和全部尺寸过程。 设计轴时必需要先对轴的直径进行必要的估算，由于本实用型的全喂入轴流脱谷机构的主轴主要承受扭矩作用，所以只需按轴所受的转矩来进行计算。扭矩强度条件为: = = 式中： 轴的扭转切应力，Mpa T轴所受到的扭矩，N.mm n轴的转速，r/min P轴所传递的功率，Kw 轴的许用扭转切应力，Mpa 轴的抗扭截面模量，对实心圆轴，=/16，可得轴的直径： = 式中C为取决于轴材料的许用扭转切应力的系数，当弯矩相对转矩很小时，C取较小值，取大值，反之，C取较大值，取较小值。几种轴材料的和C值：轴的材料1354540 21312201225203030404052C16013514812513511811810710798根据选择的轴材料为45#钢，按照上述方法，对轴的直径进行估算=25毫米，因此所设计的主轴直径取为30米。5.3 滑轮轴承的选用轴承的作用是支撑轴及轴上的零件，保持轴的旋转精度，减少转轴与支撑之间的摩擦和磨损。 因为滚动轴承已经标准化，所以我们只需要选型就可以了。 滚动轴承的类型应根据所受的载荷大小、性质、方向、转速及工作要求来选择。由于本设计的轴基本上只承受径向载荷且承载能力不要求很高，所以我们选择深沟球轴承6000系列。查袖珍机械设计师手册第二版。选轴承尺寸如下：d=30,D=55，B=13，rmin=1，极限转速14000（油润滑），轴承代号60066 立柱设计立柱主要是对起吊物体起到支撑作用，满足轴向运动。目前普遍采用的是立柱框架结构设计形式，对于大中型的移动立柱固定于滑座上。本课题研究的立柱是固定在一个底座上.6.1 垂直下压力N立柱第一道腰环以上的垂直压力，包括：起吊重力G、立柱自重GB、重力Gy、起吊与调幅滑车自重力Gx1、与起吊平面垂直方向的初张力Gx2、起吊牵引力P1等，经计算得N306.9 kN。6.2 作用于立柱的弯矩M1 M1与风压Q相关。其中Q 第一道腰环以上风压荷载；风压高度变化系数，取值1.4；构件体型系数，取值1.61；风压调整系数，取值1.3；挡风面积，m，=(0.09+0.0451.414)2288.6 m2；V风速，取值10 m/s。6.3 当起吊对侧不能完全平衡起吊侧张力，拉力差P1所产生的变矩M2取P=10 kN6.4 由于起吊绳偏移所产生的扭矩（同上，偏移角取3）M3立柱水平材承受的扭力T2为6.5 立柱稳定强度计算立柱截面选 400280（mm）材料为Q235主材28号槽钢 2808611.5，A1=12.3 cm2，Jx=94.83 cm 4，Z0=2.48 cm，辅材28号槽钢2803011.5 ，A0=4.8 cm 2，Jx0=11.2 cm 4，Z0=1.42 cm立柱断面特性计算如下：查折减系数=0.796.6 立柱允许轴向压力计算当100时其中 材料弹性极限压力，对Q235钢，=34.5kN/c m2；K强度立柱材料破坏安全系数，取2.1；GB立柱第一道腰环上重量；与有关系数，查表得=3035；因此=698 kN立柱强度满足要求。6.7 立柱中段主材强度校核从上往下，第二道腰环以下部分立柱中段采用钢板（Q235）主材，要求每隔10 m打一道腰环。考虑到腰环与塔身的软连接性，自由长度L选取20 m,以此校核立柱中段主材强度。立柱断面特性计算如下：查折减系数=0.79取立柱第一道腰环以下重量N2为6000 kg。按材料破坏安全系数2.1计算，Q235钢容许稳定应力为16429N/ c m2，因此立柱强度满足要求。7 回收桶包卡的设计 包卡主要用于捆绑物体的,本课题涉及的物件是不锈钢桶.结 论在第一章中，我们主要对铜屑回收桶搬运装置这一行业的当前情况、发展趋势等到情况作了一个详细的介绍。目的就是通过对这一行业的一个综述，认识这一行业的当前形势，紧跟时代潮流。在以下的几章中，我们陆续介绍了铜屑回收桶搬运装置的总体设计，功率的计算、减速电动的选型、接触强度的计算等。基本上介绍了此铜屑回收桶搬运装置的核心内容。在铜屑回收桶搬运装置的设计中，综合运用了过去4年多学到的知识，逐渐认识到一个优秀的机械设计人员应该具备的素质，应该在与机械有关的各个领域中都要有所收获。在铜屑回收桶搬运装置的设计当中，培养了我的求知欲，锻炼了我的学习能力，为以后的发展打下了更为坚实的基础。在这个课题的设计当中，发现对铜屑回收桶搬运装置的部件选型及设计中，存在着一些不足，希望在以后的实践中，获得更多的知识，有一个更全面的认识，从而进行更