【壁上手动绞车传动系统的几何计算案例5300字】

[3]。在使我们吊装的物品上升的过程中，因为考虑到安全问题，手动绞车上都会有自锁装置，这样可以防止吊起的物品不会自己掉下去。我的这个课题采用的就是蜗轮蜗杆传输动力的原理，选用这种传动方式是有原因的，这样做出的绞车会非常的小巧，而且不占地，工作效率也会高，材料轻便，成本也不会太高，不惧环境，拉起来的货不会太重，还不能用电。 想要吊装物品时，装有钢丝绳的卷筒先要放下钢丝绳，不管转动摇杆或者是不转动摇杆，钢丝绳都会放下来，这个工作时不会受到影响的，但是这样做有一个前提的条件，就是钢丝绳的末端必须得有一个重物拖着，只有这样，干死生才能放到下面去。钢丝绳放下之后我们就开始吊装物品，吊装物品事，由于物体很沉，会让卷钢丝绳的卷筒进行反转，为了防止卷筒进行反转，我们将采取一项措施，加上一个棘轮机构，这样可以防止绞车的卷筒进行反转，棘轮机构的工作原理就是可以使内两个部件之间产生大量的摩擦力，一个是齿轮轴，一个是外端盖，这样可以很有效的减少卷筒逆转。1.2蜗轮蜗杆参数的计算根据已有参数：最大提升重量5000N钢丝绳直径6.2mm绞盘容绳量12m蜗杆为单头蜗杆，导程角为4°34’26”蜗轮齿数为43，模数为4mm.1.1.1对蜗杆蜗轮进行材料的选择和加工精度的确定蜗杆传动的材料选择（1）蜗杆传动的常用材料蜗轮齿圈采用青铜蜗杆采用碳素钢与合金钢（2）材料牌号选择高速重载蜗杆：20Cr,20CrMnTi40Cr42SiMn45一般蜗杆：4045钢调质处理蜗轮材料：当vS大于12m/s的时候选用ZCuSn10P1锡青铜制造。当vS小于12m/s的时候选用ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜。当vS小于等于6m/s的时候选用ZCuAl10Fe3铝青铜。当vS小于2m/s的时候选用球墨铸铁、灰铸铁。手动绞车运行速度小于，运行速度过于慢，所以应选用下面的加工方式：(1)蜗杆将采用45＃的钢，还得进行调质处理，用经过筛选出的45＃的钢加工出的这个蜗杆轴，将会在低速轻传动中使用；(2)涡轮经过材料的筛选，将会使用HT200这种型号的沙模来锻造我们的涡轮，选用这种材料是因为这种材料受外力作用时，其单位面积上所能承受的最大负荷低，冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力差，可加工性强[4]。(3)齿面加工精度选择8级。1.1.2初选几何参数蜗轮的端面模数m和蜗杆的轴向模数相等，即：；蜗杆的直径系数（蜗杆特性系数）q蜗杆的分度圆直径和蜗杆的模数比值（）成为蜗杆的直径系数，q值较大时，蜗杆的直径较大，刚度较好，啮合情况也较好，但当蜗杆头数一定时，增大q会使蜗杆的螺旋角γ减小（）而降低传动效率；蜗杆(蜗轮的法向)轴向齿形角：阿基米德圆柱蜗杆；蜗杆的头数z；蜗杆分度圆直径mm；蜗轮分度圆直径mm；蜗轮蜗杆的中心距为α=110mm；蜗杆的分度圆柱导程角；蜗杆的导程mm；蜗杆的齿根圆直径mm；蜗杆的齿顶圆直径mm；蜗轮变位系数的计算：蜗轮变位系数过大会产生涡轮齿顶变尖，所以我们要考虑一下这一部分的计算：让圆柱蜗杆传动变位是有原因的，因为要把中间中心距拼凑出来，这样做是有原因的，这样可以提高传动中的承载能力，也可以提高效率，还能消除涡轮发生根切的现象。它们的变化方法是一样的，之所以采取那样的方法，是因为蜗杆在加工的时候，是通过切削来加工的，所以它是没办法改变位置的，只能让它在涡轮上才能进行移动，所以只能让刀具来向涡轮的径向来移动才能解决问题。所以这个系数要采取下方的公式来进行计算：式中q——蜗杆直径系数——蜗轮和蜗杆实际安装的中心距——蜗杆和蜗轮的理论中心距传动比蜗轮的齿顶高直径mm；蜗轮的齿根圆直径mm；蜗杆螺纹部分长度L；磨削蜗杆长度的加长量；所以圆整后实际蜗杆的长度L=55+25=80mm；蜗轮的轮缘宽度mm→圆整后b=45mm。1.1.3蜗轮蜗杆结构的设计以及几何参数设计（1）涡轮的轴在设计的时候需要考虑很多，设计这个东西是为了确定蜗轮的轴两项东西，一个是它的外形，还有一个就是它的结构尺寸。这是一个非常非常重要的一步，这一步进行下去才能为后边铺路。还有几项重要的设计地方，有轴上安装的零件的类型，还有固定在哪需要什么方式来固定，还有这个东西的大小，还有它需要安装在哪，，构件产生内力和变形的外力及其它因素的大小，构件产生内力和变形的外力及其它因素都在哪里有。这些都很重要[4]。 （2）涡轮轴将采用45＃的钢，还得进行调质处理，这个轴有点复杂，上面会有一些很多的东西，例如有一个滚动的轴承，还有一个45＃的钢的涡轮，为了保证这个零件的严密性还需要一个密封圈，为了方便安装还得有一个轴承端盖还得有一个螺母。为了这个零件合理，要在几个方面来考虑，例如它的受力跟运动的状况，还有得考虑怎么用什么样的加工方式加工，还有小零件在这个大零件上的位置。 （3）在装配的时候要有一些条件，为了满足这些条件还不影响到后续的加工安装，我们要在有限的条件下要减少一些东西，涡轮台阶的数量要控制一下，台阶之间的空隙大小也要控制。 （4）涡轮轴的尺寸在设计的时候，要考虑几项条件，为了使绞车变得小巧，我们尽量的让各个结构连接紧一点，但是还要保证在安装的时候能够正常安装，工作时能够正常工作。在安装时我们可能会遇到零件相互碰撞的现象，碰撞时可能会让零件损坏，所以在涡轮轴的两边都要采取一定的措施，把两端的角都处理一下，杜绝出现损坏零件的现象。在绞车工作的时候，因为工作的环境不同，可能会出现换刀具的情况，这样会降低工作效率，所以要尽量的用同种刀具完成多项工作。 （5）此次设计中会有很多的倒圆角，例如下面图中的这个，一个尺寸R3的，这样设计是有原因的，因为轴在工作的时候它会受到力，在受力的时候就可能会产生相对应的应力，产生了应力就会降低工作效率，这样设计就是为了尽量的消除产生应力的可能[5]。 （6）在轴装轴承的时候，选择一个合适的配合是很重要的，选择合适的配合方式之后还要将其固定好；为了更好的固定，应该设计轴承的圆角应该大于装轴承的圆角，但是这样设计是有固定的地方，这个地方在轴肩处。粗略的对轴外形设计如下见图1.2-1：图1.2-1（7）设计轴与手轮连接得到时候需要严谨的选择连接方式，经过挑选，最合适的是偏方连接，在固定的时候还要考虑会不会来回滑动的因素，所以在固定时，将要选择防滑的螺母，这样可以大大的加强安全性[6]。（8）因为手动绞车是要手摇作为动力，所以卷筒跟涡轮是在一块的，因为这两个零件都是同一种材料加工出来的，都是选用的HT200，所以可以将它们直接铸造在一起在，因为两个零件之间会产生内应力，为了防止内应力的产生，所以工件要进行时效处理。1.3绞车的受力分析图1.3-1G=5000N蜗轮和卷筒同轴，在钢丝绳存盘和放开中，卷筒加钢丝绳的综合直径和蜗轮的直径近似相等，所以在蜗轮和卷筒上的力大小相等，蜗杆上所受的力通过力的换算；蜗杆的分度圆直径为φ50mm，在力的换算上，采用杠杆作用，传到手上的力是；所以满足人工操作的条件。1.4钢丝绳的选择与计算1.4.1丝绳直径可由钢丝绳最大工作静压力确定=6.2mm式中：d——钢丝绳最小直径，mmC——选择系数，S——在工作的时候钢丝绳能够承受的最大的静压力，钢丝绳最大工作静压力：钢丝绳最大工作静压力：绞车在工作的时候，钢丝绳所受到最大静压力应该考虑几点，先要确定起升质量的重力，然后滑轮组的工作效率，还有就是承载分支的数量，当绞车工作高度在50m以下时，不计算钢丝绳的重量[7]。 选择系数C：C的值是跟绞车的工作有关，工作的级别强度不同，这个C的值也不同，在起重机械手册表8-1-8选取。在这个设计当中，我们应选取ψ=046，k+0.82是的C值=0.089式中：n——安全系数，按表8-1-8选取；k——钢丝绳折减系数；——钢丝的公称抗拉强度；经过计算，钢丝绳的半径应该是3.1mm，按照工作特性，钢丝绳应该选择双绕绳的缠绕方式，这样的方式是有很多的特点的，这样的缠绕方式是先缠成一股，在分开缠成绳子，这样比单绕绳更加结实坚固，而且运用的更多。1.4.2丝绳直径由牵引速度确定卷筒上会经过多次的缠绕，第一圈缠完后，第二圈会在第一圈缠的上面继续缠，第二圈缠完，第三圈会在第二圈缠完的上方继续缠，指到缠完所有的钢丝绳为止。在缠绕的时候，使用的力大小会随着线圈的圈数变化，如果要在缠绕的时候尽量的保持转轮的速度一致，那么线圈的数量越多，使用的力就越大。 手动的绞车在工作的时候对钢丝绳的速度要求没有太大的要求，在卷筒缠绕第一圈的时候，这个时候缠绕的半径就是卷筒的半径，因为要长时间使用，所以钢丝绳不能太粗，也不能太细，根据相关手动绞车的种种资料，卷筒半径为110mm的时候，钢丝绳的半径最好不要超过6.25mm，我们的绞车卷筒采用的是半径给250mm的，钢丝绳应该选个用半径为10.75mm的，当卷筒开始缠绕完一圈的时候，这时的半径应该是260.75mm，当想要缠绕更多圈的时候，钢丝绳中心的缠绕直径可按下式计算：Dc=D+式中：Dc-多层缠绕时钢丝绳中心的缠绕直径，mmD-卷筒直径，mmd-钢丝绳直径，mmε-钢丝绳的绳圈间隙，mmK-钢丝绳在卷筒上的缠绕层数。经过计算，卷筒上要缠绕16层，我们取钢丝绳与钢丝绳之间的空间为2mm，卷筒上缠绕到最后一层时还有160mm可供继续缠绕。1.5轴承的选择1.5.1在绞车中的轴承应该选择滚动轴承选用这个轴承要考虑很多的决定事物成败的原因或条件： （1）轴承所受构件产生内力和变形的外力及其它因素的大小和方向 （2）轴承构件产生内力和变形的外力及其它因素的性质； （3）绞车工作时所处的条件和绞车工作时轴承的转速大小； （4）耐磨性能、接触疲劳强度、硬度、防锈性能、加工性能的好坏； （5）对轴承在受力时抵抗弹性变形的能力的要求； （6）沿着轴的方向上的位移的要求； （7）要求轴承工作时能长时间使用、损坏概率小，工作时声音小等； 绞车在工作的时候，轴承的转动速度肯定不会太高，所以加工的精度不用很好，不要求自动调整、适应这个小的夹角，能够使轴承正常运转，通过这些因素，我们将采用选取深沟球轴承，通过轴在上面分布的数量和位置，选用的是孔半径为15的轴承。1.5.1.对轴承的基本额定动载荷进行计算轴承在常规下运转时同时考虑同时考虑温度、振动，冲击等变化，则轴承的额定动载荷可按下列公式进行简化计算式中C——基本额定动载荷计算值，NP——当量动载荷，按式（6-2-2）计算，N——寿命因数；按表（6-2-8）选取；——速度因数；按表（6-2-9）选取；——力矩载荷因数，力矩载荷较小时=1.5，力矩载荷较大时=2；——冲击载荷因数，按表（6-2-10）选取；——温度因数，按表（6-2-11）选取；——为轴承列表中的径向（或轴向）基本额定动载荷N；从表中依次查得：=0.585，=1.494，=1，=1，=113.7kn 根据式：=35KN式中：——基本额定静载荷计算值N——安全因数——当量静载荷查看表6-2-52后，我们将采用型号是6006深沟球轴承。。1.6蜗杆传动的强度计算和刚度的校核在绞车工作的时候，有的时候蜗杆会作为传动轴，这时它的计算方法就应该用轴的计算方法。 在计算轴的强度校核计的时候，要根据实际情况来确定计算，根据不同情况，选择不同的方法。不同的轴有不同的计算方法。传动轴用抵抗外扭矩的能力条件来计算，心轴按指材料在弯曲负荷作用下破裂或达到规定弯矩时能承受的最大应力条件来计算；转轴应按上面两种计算方法合起来计算。有一些特殊的轴需要用到更特殊的计算方法，有的需要按照重材料在无限多次交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力条件进行精确校核。有的轴在工作时有一瞬间承受力很大，有的轴在工作时受到的力各个部位不一样，对于这两类轴还需要校核静强度。1.6.2圆柱蜗杆传动的强度计算（1）接触强度计算公式：赫兹公式:σH==（2）齿面接触强度校核公式：由上式可得设计公式：（3）动载系数Kv，当V2≤3m/s,Kv=1~1.1