卷揚機的結構設計.docx

JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 設 計 題目： 卷揚機的結構設計 學 院： 工學院 姓 名： 余高鋒 學 號： 20100981 專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機械化及其自動 班 級： 農(nóng)機1001班 指導教師： 肖麗萍 職 稱： 副教授 2014 年 5 月摘 要卷揚機又稱絞車。是起重垂直運輸機械的重要組成部分，用來提升物料、安裝設備等作業(yè)，由人力或機械動力驅動卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝置。垂直提升、水平或傾斜曳引重物的簡單起重機械。分手動和電動兩種。現(xiàn)在以電動卷揚機為主。本次設計的10kN噸電動卷揚機是由電動機、連軸器、減速器、卷筒、排線器等組成。本次設計的步驟是從鋼絲繩開始入手，然后依次對卷揚機的卷筒、 卷筒心軸、電動機、減速器齒輪、減速器軸、聯(lián)軸器設計與選取。其中卷筒、卷筒軸、減速器的設計最為主要，本設計重點做了介紹，其余部分有得只是略作分析。本次設計的卷筒機由于它結構簡單、搬運安裝靈活、操作方便、維護保養(yǎng)簡單、對作業(yè)環(huán)境適應能力強等特點，可以應用于冶金起重、 建筑、水利作業(yè)等方面，但是此次設計的卷筒機主要運用于用于10kN噸橋式吊車起升機構。提升重物是卷揚機的一種主要功能，各類卷揚機的設計都是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。關鍵詞：卷揚機，卷筒，卷筒軸，減速器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目錄摘 要ii目錄iv1.緒論51.1卷揚機的分類、特性及常見類型51.1.1 分類及特性51.1.2 卷揚機的常見類型51.2 國內(nèi)卷揚機發(fā)展概況51.2.1 國內(nèi)卷揚機發(fā)展概況52.卷揚機結構設計及工作原理62.1 基本結構62.2 卷揚機的工作原理63.卷揚機零件設計63.1 卷揚機的設計參數(shù)63.1.1 卷揚機的設計參數(shù)63.1.2 電機的選擇73.2 減速器的設計計算73.2.1齒輪的設計83.2.2 軸的設計與校核143.3 排線器軸及軸上零件設計與校核192.3.1求作用在齒輪上的力193.3.2 確定軸的尺寸203.3.3 求軸上的載荷203.3.4 鍵的選擇與校核203.4滾筒軸及軸上零件的設計與校核203.4.1 求作用在齒輪上的力203.4.2 確定軸的尺寸213.4.3 求軸上的載荷213.4.4 按彎扭合成應力校核軸的強度213.4.5精確校核軸的疲勞強度213.4.6 鍵的選擇與校核224.卷揚機使用時的注意事項235.結論24參考文獻- 1 -致謝- 2 - 2 -1.緒論1.1卷揚機的分類、特性及常見類型1.1.1 分類及特性卷揚機分為手動卷揚機和電動卷揚機兩種?，F(xiàn)在以電動卷揚機為主。電動卷揚機由電動機、聯(lián)軸節(jié)、制動器、齒輪箱和卷筒組成，共同安裝在機架上。對于起升高度和裝卸量大工作頻繁的情況，調(diào)速性能好，能令空鉤快速下降。對安裝就位或敏感的物料，能用較小速度。1.1.2 卷揚機的常見類型常見的卷揚機噸位有：0.3T 卷揚機 0.5T 卷揚機 1T 卷揚機 1.5T 卷揚機 2T 卷揚機 3T 卷揚機 5T 卷揚機 6T 卷揚機 8T 卷揚機 10T 卷揚 機 15T 卷揚機 20T 卷揚機 25T 卷揚機 30T 卷揚機。從是否符合國家標準的角度：卷揚機可分為國標卷揚機、非標卷揚機。液壓卷揚機優(yōu)點：相比傳統(tǒng)的電動卷揚機（電動絞車），液壓卷揚機（液壓絞車）有很多優(yōu)點：A. 過載保護 B.沖擊防護C.防爆性能。國標卷揚機指符合國家標準的卷揚機，非標卷揚機是指廠家自己定義標準的卷揚機,通常只有具有生產(chǎn)證的廠商才可以生產(chǎn)國標卷揚機，價格也比非標卷揚機貴一些。注意事項1.2 國內(nèi)卷揚機發(fā)展概況1.2.1 國內(nèi)卷揚機發(fā)展概況我國卷揚機的生產(chǎn)是解放后才開始的。50年代為滿足恢復經(jīng)濟的需要和第一個五年計劃建筑的需要，卷揚機的生產(chǎn)被提到了日程上。原沈陽國泰機器廠等成批仿制了兩種卷揚機，一種為日本的 JIS8001 型動 力卷揚機，它是一種原動機為電動機，傳動形式是開式圓柱齒輪傳動，雙錐體摩擦離合器，操作為手板腳踩的快速卷揚機；另一種是按蘇聯(lián)圖 紙制造的1011型和1012型普通蝸桿傳動、電控慢速卷揚機。由于當時生產(chǎn)力不高，卷揚機的需求量亦不多，故這段時間國內(nèi)卷揚機的生產(chǎn)主要是仿制。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，到了60年代，卷揚機的生產(chǎn)和使用越來越多了。為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)，主要卷揚機生產(chǎn)廠家（阜新礦山機械廠、天津卷揚機廠、山西機器廠、寶雞起重運輸機廠等）組成了卷揚機行業(yè)組織，隸屬于第一機械工業(yè)部礦山機械行業(yè)下。為了發(fā)展卷揚機的生產(chǎn)，行業(yè)組織了有關廠家的人員對全國卷揚機的生產(chǎn)和應用情況進行了調(diào)查。在調(diào)查的基礎上，開始自行設計和制造新的卷揚機，先后試制了 0.5t、1t、3t 電 動卷揚機，但由于對當時各廠家的生產(chǎn)能力估計不足，無法推廣。2.卷揚機結構設計及工作原理2.1 基本結構圖2.1上圖2.1是整個卷揚機分為四個部分，電機是屬于驅動部分，減速器是減速部分，再是排線器部分，最后是滾筒部分。這四個部分是通過齒輪或者聯(lián)軸器鏈接傳遞扭矩。減速器是使用了二級減速。排線器與齒輪同軸，與滾筒上的齒輪配合，一是減速，二是使排線器軸轉動。2.2 卷揚機的工作原理動力通過電機輸入，再通過聯(lián)軸器與減速器的輸入軸相連，將動力輸入到減速器當中，減速器通過兩級減速通過輸出軸，經(jīng)過聯(lián)軸器將動力傳遞到排線器軸上，軸上的齒輪轉動帶動滾筒軸上的零件的轉動，使?jié)L筒轉動。排線器安裝在排線軸上，它能使得鋼繩均勻分布在滾筒上。3.卷揚機零件設計3.1 卷揚機的設計參數(shù)3.1.1 卷揚機的設計參數(shù)工作10年，300天每年，兩班制鋼絲繩的最大起重物料選擇：F0=10KN物料提升的速度：V0 =12m/min滾筒的直徑：D=200mm下圖3.1是卷揚機的基本的零件排布結構圖3.13.1.2 電機的選擇提升物料的功率：P0=F0V0=10000*12/60=2KW輸出轉速：v0=Dn01000 所以 n0=19.1 r/min傳動效率計算：h0=h12h25h33h 4=0.80h1 =0.99（齒形聯(lián)軸器）h 2 =0.98（滾子軸承）h3 =0.97（齒輪精度為 8 級）h 4 =0.99（滾筒）電機功率：p輸入=p0h0=2.50kw電機的選擇：型號Y132M-8， 功率3kW ，轉速710r/min3.2 減速器的設計計算按浸油潤滑條件考慮取高速級傳動比: i1=1.4i2So: i1=4,i2=2.8,i3=3.3各軸轉速計算:n1=n0=710r/min;n2=n0i1=177.5r/min;n3=n2i2=63.4r/min;n4=n3=63.4r/min;n5=n4i3=19.2r/min;所以滾筒的實際轉速為19.2r/min各軸輸入轉矩計算：電機功率為3kwT1=9549p0h1n1=40NmT2=9549p0h1h2h3n2=151.88NmT3=9549p0h1h22h32n3=404.22NmT4=9549p0h12h22h32n4=400.2NmT5=9549p0h12h23h33n5=1256.2Nm軸編號功率（KW）轉速（r/min)轉矩（N.m)12.977104022.82177.5151.8832.6863.4404.2242.6663.4400.252.5319.21256.23.2.1齒輪的設計高速齒輪設計齒輪精度選擇8精度，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質），硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質），硬度為240HBS,兩者硬度差40HBS.計算項目計算內(nèi)容計算結果1.按齒面接觸強度設計轉矩40Nm齒寬系數(shù)由資料【1】表10-7選取齒寬系數(shù)接觸疲勞極限由資料【1】圖10-21drHlim1=680MparHlim2=750Mpa計算應力循環(huán)系數(shù)N1=60n1jLhN2=N1/i1N1=2.04109N2=5.11108接觸疲勞壽命系數(shù)查資料【1】圖10-19KHN1=0.89KHN2=0.93失效概率和安全系數(shù)S=1許用接觸應力計算【rH】1=605.2Mpa【rH】2=697.5Mpa初選載荷系數(shù)Kt=1.4材料的彈性影響系數(shù)查資料【1】表10-6試算小齒輪的分度圓的直徑d1t=2.32 3KtT1fdi-1i(ZErH)244.14mm計算圓周速度V=d1tn1601000V=1.64m/s初步齒寬bb=44.14mm計算齒寬與齒高比取齒數(shù)=24模數(shù)齒高mt=1.84h=4.14mmbh=10.66z2=97計算載荷系數(shù)查資料【1】圖10-8取動載荷系數(shù)查資料【1】表10-2使用系數(shù)查資料【1】表10-4齒向載荷分布系數(shù)查資料【1】圖10-13齒向載荷分布系數(shù) =1.12=1=1.5=1.45K=1.68校正分度圓直徑d1=46.91mm計算模數(shù)m=1.952.按齒根彎曲強度設計彎曲強度的設計公式根據(jù)公式設計數(shù)值彎曲強度極限選擇查資料【1】圖10-20c大齒輪rFE1=620Mpa小齒輪rFE2=580Mpa彎曲疲勞壽命系數(shù)根據(jù)其循環(huán)次數(shù)，查資料【1】圖10-18取KFN1=0.83KFN2=0.86計算彎曲疲勞許用應力安全系數(shù)取s=1.4sF1=368MpasF2=356Mpa計算載荷系數(shù)K=1.624齒形系數(shù)查資料【1】表10-5取YFa1=2.65YFa2=2.20應力校正系數(shù)查資料【1】表10-5取YSa1=1.58YSa2=1.78計算大小齒輪的并加以比較YFa1YSa1sF1=0.01138YFa2YSa2sF2=0.011大齒輪的較大計算模數(shù)m選用較大的代入公式計算m1.385所以m取1.5確定齒數(shù)由齒面的接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面的接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅余于齒輪的直徑有關m=1.5d1=46.91mmz1=31z2=124計算分度圓直徑d1=46.5mmd2=186mm計算中心距=138.75mm計算齒輪寬度B1=52.5mmB2=57.5mm低速齒輪設計齒輪精度選擇8精度，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質），硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質），硬度為240HBS,兩者硬度差40HBS.計算項目計算內(nèi)容計算結果1.按齒面接觸強度設計轉矩151.88Nm齒寬系數(shù)由資料【1】表10-7選取齒寬系數(shù)接觸疲勞極限由資料【1】圖10-21drHlim1=680MparHlim2=750Mpa計算應力循環(huán)系數(shù)N1=60n1jLhN2=N1/i1N1=5.11108N2=1.83108接觸疲勞壽命系數(shù)查資料【1】圖10-19KHN1=0.93KHN2=0.94失效概率和安全系數(shù)S=1許用接觸應力計算【sH】1=632.4Mpa【sH】2=705Mpa初選載荷系數(shù)Kt=1.4材料的彈性影響系數(shù)查資料【1】表10-6試算小齒輪的分度圓的直徑d1t=2.32 3KtT1fdi+1i(ZEsH)268.7mm計算圓周速度V=d1tn1601000V=0.638m/s初步齒寬bb=68.7mm計算齒寬與齒高比取齒數(shù)=24模數(shù)齒高mt=2.86h=6.44mmbh=10.67z2=69計算載荷系數(shù)查資料【1】圖10-8取動載荷系數(shù)查資料【1】表10-2使用系數(shù)查資料【1】表10-4齒向載荷分布系數(shù)查資料【1】圖10-13齒向載荷分布系數(shù) =1.12=1=1.46=1.4K=1.64校正分度圓直徑d1=72.35mm計算模數(shù)m=3.012.按齒根彎曲強度設計彎曲強度的設計公式根據(jù)公式設計數(shù)值彎曲強度極限選擇查資料【1】圖10-20c大齒輪rFE1=620Mpa小齒輪rFE2=580Mpa彎曲疲勞壽命系數(shù)根據(jù)其循環(huán)次數(shù)，查資料【1】圖10-18取KFN1=0.86KFN2=0.88計算彎曲疲勞許用應力安全系數(shù)取s=1.4sF1=381MpasF2=365Mpa計算載荷系數(shù)K=1.568齒形系數(shù)查資料【1】表10-5取YFa1=2.65YFa2=2.24應力校正系數(shù)查資料【1】表10-5取YSa1=1.58YSa2=1.75計算大小齒輪的并加以比較YFa1YSa1sF1=0.01099YFa2YSa2sF2=0.01074大齒輪的較大計算模數(shù)m選用較大的代入公式計算m2.20所以m取2.5確定齒數(shù)由齒面的接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面的接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅余于齒輪的直徑有關m=2.5d1=72.35mmz1=30z2=85計算分度圓直徑d1=75mmd2=212.5mm計算中心距=143.75mm計算齒輪寬度B1=75mmB2=80mm3 第三級減速齒輪齒輪精度選擇8精度，小齒輪材料為40Cr（調(diào)質），硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質），硬度為240HBS,兩者硬度差40HBS.計算項目計算內(nèi)容計算結果1.按齒面接觸強度設計轉矩400.2Nm齒寬系數(shù)由資料【1】表10-7選取齒寬系數(shù)接觸疲勞極限由資料【1】圖10-21drHlim1=680MparHlim2=750Mpa計算應力循環(huán)系數(shù)N1=60n1jLhN2=N1/i1N1=1.83108N2=5.55107接觸疲勞壽命系數(shù)查資料【1】圖10-19KHN1=0.94KHN2=0.95失效概率和安全系數(shù)S=1許用接觸應力計算【sH】1=639Mpa【sH】2=713Mpa初選載荷系數(shù)Kt=1.4材料的彈性影響系數(shù)查資料【1】表10-6試算小齒輪的分度圓的直徑d1t=2.32 3KtT1fdi+1i(ZEsH)293.0mm計算圓周速度V=d1tn1601000V=0.309m/s初步齒寬bb=93.0mm計算齒寬與齒高比取齒數(shù)=24模數(shù)齒高mt=3.88h=8.73mmbh=10.65z2=81計算載荷系數(shù)查資料【1】圖10-8取動載荷系數(shù)查資料【1】表10-2使用系數(shù)查資料【1】表10-4齒向載荷分布系數(shù)查資料【1】圖10-13齒向載荷分布系數(shù) =1.12=1=2.562=2.2K=2.87校正分度圓直徑d1=118.1mm計算模數(shù)m=4.922.按齒根彎曲強度設計彎曲強度的設計公式根據(jù)公式設計數(shù)值彎曲強度極限選擇查資料【1】圖10-20c大齒輪rFE1=620Mpa小齒輪rFE2=580Mpa彎曲疲勞壽命系數(shù)根據(jù)其循環(huán)次數(shù)，查資料【1】圖10-18取KFN1=0.88KFN2=0.92計算彎曲疲勞許用應力安全系數(shù)取s=1.4sF1=340MpasF2=381Mpa計算載荷系數(shù)K=2.464齒形系數(shù)查資料【1】表10-5取在此處鍵入公式。YFa1=2.65YFa2=2.24應力校正系數(shù)查資料【1】表10-5取YSa1=2.22YSa2=1.77計算大小齒輪的并加以比較YFa1YSa1sF1=0.0173YFa2YSa2sF2=0.0104大齒輪的較大計算模數(shù)m選用較大的代入公式計算m3.9所以m取4確定齒數(shù)由齒面的接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面的接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅余于齒輪的直徑有關m=4d1=118.1mmz1=30z2=99計算分度圓直徑d1=120mmd2=396mm計算中心距=258mm計算齒輪寬度B1=120mmB2=125mm3.2.2 軸的設計與校核初步估計軸的最小直徑 軸的材料選用45鋼，調(diào)質處理。根據(jù)資料【1】表15-3，分別取105,110,115，120，125；根據(jù)公式求其最小直徑為：高速軸d1=20mm中間軸d2=28mm低速軸d3=41mm排線器軸d4=42mm滾筒軸d5=64mm由于機構幾乎不承受軸向載荷，所以選用深溝球軸承1.中間軸設計圖3.2圖3.2是軸上零件的分布圖 1.求作用在輸出齒輪上的力圓周力：Ft1=2Td=4050N 徑向力：Fr1=Ft2tana=1834N2. 求作用在輸入齒輪上的力圓周力：Ft2=2Td=1633N徑向力：Fr2=Ft2tana=594N3.確定軸的尺寸選取軸的材料為45鋼，調(diào)質處理，由于軸上有兩個鍵槽，所以最小直徑取30mm，最小直徑安裝在軸承上，選擇軸承的內(nèi)徑為30mm，選擇6206型深溝球軸承，定位軸肩高度為3mm，此處軸徑為38mm，安裝齒輪處的軸徑為32mm，軸承位置與箱體內(nèi)壁的距離取5mm，箱體內(nèi)壁與齒輪的距離取20mm，肩的寬度取6mm，齒輪的寬度與相同內(nèi)徑軸的寬度相差3mm。套筒齒輪處的大徑與軸肩的高度相同，長度可以計算出來。4.求軸上的載荷載荷水平方向H垂直方向V支柱反力FNH1=776N,FNH2=104NFNV1=2130N,FNV2=286N彎矩MV1=55872NmmMV2=6422NmmMH1=153360NmmMH2=17660Nmm總彎矩M1=163221NmmM2=18791Nmm扭矩T=151.88Nm5.按彎扭合成應力校核軸的強度sca=M12+(T)2W=33.97Mpa選用的材料為45鋼，調(diào)質處理，查其許用彎曲應力為60Mpa，滿足要求。6.精確校核軸的疲勞強度這里只需要校核輸入齒輪的右端階梯截面的左側就可以了?？箯澖孛嫦禂?shù)：W=0.1d3=3276.8mm3抗扭截面系數(shù)：WT=0.2d3=6553.6mm3彎矩：M=163221Nmm扭矩：T=151.88Nm彎矩應力：sb=MW=49.95Mpa扭矩應力：T=TWT=23.18Mpa根據(jù)軸的材料，查的sB=640Mpa，s-1=275Mpa，-1=155Mpa截面軸肩處的倒角r=2mm，查應力集中系數(shù)，=1.7 =1.2軸材料的敏感系數(shù)：q=8.2 q=8.5求的有效應力集中系數(shù)：k=1+q-1=1.574k=1+q-1=1.17查尺寸系數(shù)：=0.82查扭轉尺寸系數(shù)：=0.9軸按磨削加工，查的表面質量系數(shù)： =0.92軸未經(jīng)表面強化處理，即q=1求其綜合系數(shù)：K=k+1-1=2.01K=k+1-1=1.39查碳鋼的特征系數(shù)：=0.1，=0.05計算安全系數(shù)Sca：S=-1Ka+m=2.74S=-1Ka+m=9.29Sca=SSS2+S2=2.63S=1.5所以安全7.鍵的選擇與校核 根據(jù)齒輪的寬度和軸的直徑選用10863與10850，只需要校核較短的就可以滿足，鍵軸齒輪的材料都是鋼，查的許用擠壓強度為100到120Mpa，計算鍵的強度：p=2T103kld=59.33Mpa故符合2.低速軸設計圖3.3圖3.3是軸上零件的分布圖1.求作用在齒輪上的力圓周力：Ft1=2Td=3804 N 徑向力：Fr1=Ft2tana=1385N2.確定軸的尺寸選取軸的材料為45鋼，調(diào)質處理，由于軸上有兩個鍵槽，所以最小直徑取45mm，最小直徑安裝在連軸器上，根據(jù)卷揚機的工況系數(shù)，計算扭矩，選擇GY型聯(lián)軸器，孔徑選擇45mm，長度選擇110，選擇軸承的內(nèi)徑為50mm，選擇6209型深溝球軸承，定位軸肩高度為3.5mm，齒輪定位軸肩60mm，安裝齒輪處的軸徑為52mm，軸承位置與箱體內(nèi)壁的距離取5mm，考慮到與中間軸齒輪的嚙合，算出齒輪與箱體內(nèi)壁的距離，軸肩的寬度取6mm，套筒齒輪處的大徑與軸肩的高度相同，長度可以計算出來。3.求軸上的載荷載荷水平方向H垂直方向V支柱反力 FNH1=892NFNH2=492NFNV1=2454N,FNV2=1350N彎矩MV=66008NmmMH=181300Nmm總彎矩M=192942Nmm扭矩T=404.22Nm4.按彎扭合成應力校核軸的強度sca=M2+(T)2W=25.62Mpa選用的材料為45鋼，調(diào)質處理，查其許用彎曲應力為60Mpa，滿足要求。5.精確校核軸的疲勞強度這里只需要校核齒輪的右端階梯截面的左側就可以了。抗彎截面系數(shù)：W=0.1d3=12500mm3抗扭截面系數(shù)：WT=0.2d3=25000mm3彎矩：M=192942Nmm扭矩：T=404.22Nm彎矩應力：sb=MW=15.44Mpa扭矩應力：T=TWT=16.17Mpa根據(jù)軸的材料，查的sB=640Mpa，s-1=275Mpa，-1=155Mpa截面軸肩處的倒角r=2.5mm，查應力集中系數(shù)，=1.7 =1.2軸材料的敏感系數(shù)：q=8.2 q=8.5求的有效應力集中系數(shù)：k=1+q-1=1.574k=1+q-1=1.17查尺寸系數(shù)：=0.64查扭轉尺寸系數(shù)：=0.73軸按磨削加工，查的表面質量系數(shù)： =0.92軸未經(jīng)表面強化處理，即q=1求其綜合系數(shù)：K=k+1-1=2.55K=k+1-1=1.69查碳鋼的特征系數(shù)：=0.1，=0.05計算安全系數(shù)Sca：S=-1Ka+m=6.98S=-1Ka+m=11.02Sca=SSS2+S2=5.90S=1.5所以安全6.鍵的選擇與校核 根據(jù)齒輪的寬度和軸的直徑選用149100與161063，鍵軸齒輪的材料都是鋼，查的許用擠壓強度為100到120Mpa，計算鍵的強度：p1=2T103k1l1d1=33.08Mpap2=2T103k2l2d2=23.48Mpa故符合3.高速軸設計圖3.4圖3.4是軸上零件的分布圖1.求作用在輸出齒輪上的力圓周力：Ft1=2Td=1720N 徑向力：Fr1=Ft2tana=626N2.確定軸的尺寸選取軸的材料為45鋼，調(diào)質處理，由于軸上有一個鍵槽，考慮到聯(lián)軸器的選擇，所以最小直徑取20mm，最小直徑安裝在聯(lián)軸器上，選擇GY系列聯(lián)軸器，孔徑為20mm，軸承選擇6205型深溝球軸承，考慮到齒輪較小，所以使用齒輪軸，考慮到齒輪與中間齒輪中間對其，確定齒輪與左右箱體壁的距離，兩處定位軸肩高度為3mm，軸承位置與箱體內(nèi)壁的距離取5mm。 3.求軸上的載荷載荷水平方向H垂直方向V支柱反力 FNH1=188NFNH2=438NFNV1=518NFNV2=1202N彎矩MV=26743NmmMH=73685.5Nmm總彎矩M1=78388Nmm扭矩T=40000Nmm4.按彎扭合成應力校核軸的強度sca=M12+(T)2W=28Mpa選用的材料為45鋼，調(diào)質處理，查其許用彎曲應力為60Mpa，滿足要求。5.精確校核軸的疲勞強度這里只需要校核輸入齒輪的右端截面的右側就可以了?？箯澖孛嫦禂?shù)：W=0.1d3=2979mm3抗扭截面系數(shù)：WT=0.2d3=5958mm3彎矩：M=78388Nmm扭矩：T=40Nm彎矩應力：sb=MW=26.31Mpa扭矩應力：T=TWT=6.71Mpa根據(jù)軸的材料，查的sB=640Mpa，s-1=275Mpa，-1=155Mpa截面軸肩處的倒角r=2mm，查應力集中系數(shù)，=1.7 =1.2軸材料的敏感系數(shù)：q=8.2 q=8.5求的有效應力集中系數(shù)：k=1+q-1=1.574k=1+q-1=1.17查尺寸系數(shù)：=1.9查扭轉尺寸系數(shù)：=0.88軸按磨削加工，查的表面質量系數(shù)： =0.92軸未經(jīng)表面強化處理，即q=1求其綜合系數(shù)：K=k+1-1=0.92K=k+1-1=1.42查碳鋼的特征系數(shù)：=0.1，=0.05計算安全系數(shù)Sca：S=-1Ka+m=11.36S=-1Ka+m=31.43Sca=SSS2+S2=10.68S=1.5所以安全6.鍵的選擇與校核 根據(jù)齒輪的寬度和軸的直徑選用6632，鍵軸齒輪的材料都是鋼，查的許用擠壓強度為100到120Mpa，計算鍵的強度：p=2T103kld=41.67Mpa故符合3.3 排線器軸及軸上零件設計與校核圖3.5圖3.5是軸上零件的分布圖2.3.1求作用在齒輪上的力圓周力：Ft1=2Td=6670N 徑向力：Fr1=Ft2tana=2428N3.3.2 確定軸的尺寸選取軸的材料為45鋼，調(diào)質處理，由于軸上有兩個鍵槽，由聯(lián)軸器知道最小直徑取45mm，選擇軸承的內(nèi)徑為50mm，選擇6210型深溝球軸承，齒輪與機架內(nèi)壁的距離為20mm，光桿的長度取350mm。3.3.3 求軸上的載荷載荷水平方向H垂直方向V支柱反力 FNH1=1999N,FNH2=429NFNV1=5491NFNV2=1179N彎矩MV1=2045NmmMH1=5616Nmm總彎矩M1=5977Nmm扭矩T=400.2Nm由于相對于彎矩與扭矩都比變速箱的低速軸小，直徑一樣，所以不用校核一定會在安全范圍內(nèi)3.3.4 鍵的選擇與校核 根據(jù)齒輪的寬度和軸的直徑選用1610100鍵軸齒輪的材料都是鋼，查的許用擠壓強度為100到120Mpa，計算鍵的強度：p=2T103kld=73.3Mpa故符合3.4滾筒軸及軸上零件的設計與校核圖3.6圖3.6是軸上零件的分布圖3.4.1 求作用在齒輪上的力圓周力：Ft1=2Td=6344 N 徑向力：Fr1=Ft2tana=2309N3.4.2 確定軸的尺寸選取軸的材料為45鋼，調(diào)質處理，由于軸上有兩個鍵槽，所以最小直徑取65mm，最小直徑處安裝軸承，選擇6213型深溝球軸承，軸承位置與箱體內(nèi)壁的距離取5mm，為了與主動輪配合，算出齒輪與箱體內(nèi)壁的距離17.5mm，滾筒擋板處的厚度取10mm，最后計算出滾筒的長度。3.4.3 求軸上的載荷載荷水平方向H垂直方向V支柱反力 FNH1=1897NFNH2=412NFNV1=5212NFNV2=1132N彎矩MV=510776NmmMH=185906Nmm總彎矩M=543556Nmm扭矩T=1256.2Nm3.4.4 按彎扭合成應力校核軸的強度sca=M2+(T)2W=33.84Mpa選用的材料為45鋼，調(diào)質處理，查其許用彎曲應力為60Mpa，滿足要求。3.4.5精確校核軸的疲勞強度這里只需要校核齒輪的右端階梯截面的左側就可以了?？箯澖孛嫦禂?shù)：W=0.1d3=27462.5mm3抗扭截面系數(shù)：WT=0.2d3=54925mm3彎矩：M=543556Nmm扭矩：T=1256.2Nm彎矩應力：sb=MW=19.79Mpa扭矩應力：T=TWT=22.87Mpa根據(jù)軸的材料，查的sB=640Mpa，s-1=275Mpa，-1=155Mpa截面軸肩處的倒角r=2.5mm，查應力集中系數(shù)，=1.7 =1.2軸材料的敏感系數(shù)：q=8.2 q=8.5求的有效應力集中系數(shù)：k=1+q-1=1.574k=1+q-1=1.17查尺寸系數(shù)：=0.63查扭轉尺寸系數(shù)：=0.82軸按磨削加工，查的表面質量系數(shù)： =0.92軸未經(jīng)表面強化處理，即q=1求其綜合系數(shù)：K=k+1-1=2.59K=k+1-1=1.51查碳鋼的特征系數(shù)：=0.1，=0.05計算安全系數(shù)Sca：S=-1Ka+m=5.37S=-1Ka+m=8.69Sca=SSS2+S2=4.59S=1.5所以安全3.4.6 鍵的選擇與校核 根據(jù)齒輪的寬度和軸的直徑選用181182和1811300只需要校核較短的就可以鍵軸齒輪的材料都是鋼，查的許用