大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì)

1、 摘 要本文闡述了大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)只講解了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。機(jī)械結(jié)構(gòu)部分采用了鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)、液壓提升的結(jié)構(gòu)組合。包括傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)、液壓缸的設(shè)計(jì)等。關(guān)鍵詞： H鋼 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 提升機(jī)構(gòu)AbstractThis text elaborated the large H steel inside out promote the design of the mrvhsnidm, the design included the machine structure design and the system design two fractions of control.The m

2、achine structure fraction adopted the type of chain inside out, the structure assemble that liquid presses to promote.The concrete design, liquid that designs the contents to include the drive system design, inside out mrvhsnidm presses design etc. of the urn.Control the system adopts the liquid to

3、press and the mode of the machine electrical twinning, make use of the liquid to press to control the system to promote, inside out operation of the machine electric control system.For the sake of the step - down cost of the system, control what system adoption is a relay control but is not now than

4、 popular of control of PLC.Keyword: H steel Inside out mrvhsnidm Promote the mrvhsnidm目 錄第一章 緒論1 第一節(jié) 課題來(lái)源及研究的目的和意義1 第二節(jié) 同類設(shè)備目前的發(fā)展?fàn)顩r1第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2 第一節(jié) 初始參數(shù)的擬訂2 第二節(jié) 機(jī)構(gòu)的選擇及各部分采用形式的確定2 第三節(jié) H鋼翻轉(zhuǎn)過(guò)程分析5 第四節(jié) 大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)的布置6第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)零件的選擇及設(shè)計(jì)8 第一節(jié) 電動(dòng)機(jī)的選擇8 第二節(jié) 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算9第四章 翻轉(zhuǎn)和提升裝置零件設(shè)計(jì)15 第一節(jié) 鏈條的選擇及鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算15 第二節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)

5、計(jì)19 第三節(jié) 液壓缸的設(shè)計(jì)及計(jì)算23結(jié) 論31致謝32參考文獻(xiàn)33第一章 緒論第一節(jié) 課題來(lái)源及研究的目的和意義隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，大型工業(yè)與民用建筑不斷的出現(xiàn)，以至使得像大型H鋼這樣的鋼材有著大量的市場(chǎng)需求。H鋼雖然可以用熱軋的方法制造，但只能在端面高度為400600mm范圍內(nèi)取得最佳經(jīng)濟(jì)效果，小于或大于這個(gè)范圍，用其它焊接方法制造更為有利。同時(shí)，在焊接生產(chǎn)加工中，當(dāng)H鋼完成組對(duì)并進(jìn)行一面的焊接后，需要將其翻轉(zhuǎn)，以便焊接另一面。但由于H鋼體積大、重量重，人工很難翻轉(zhuǎn)，所以需要專用的設(shè)備，尤其是在大批量生產(chǎn)中，就更需要一種翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)來(lái)完成這一操作，以提高生產(chǎn)效率。大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)就是應(yīng)用

6、在這種場(chǎng)合下的設(shè)備。第二節(jié) 同類設(shè)備目前的發(fā)展?fàn)顩r對(duì)于翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在已有很多的形式。如有框架式、頭尾架式、鏈?zhǔn)?、環(huán)式、推舉式等。并已在實(shí)際生產(chǎn)中用于各種工件的翻轉(zhuǎn)。目前國(guó)內(nèi)還未對(duì)各種形式的翻轉(zhuǎn)機(jī)制訂出系列標(biāo)準(zhǔn)，但國(guó)內(nèi)已有廠家生產(chǎn)頭尾架式的翻轉(zhuǎn)機(jī)，并成系列。另外，配合焊接機(jī)器人使用的框架式、頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī)，國(guó)內(nèi)外均有生產(chǎn)。它們都是點(diǎn)位控制，控制點(diǎn)數(shù)以使用要求而定，但多為2點(diǎn)(每隔180°)、4點(diǎn)（每隔90°）、8點(diǎn)（每隔45°）控制，翻轉(zhuǎn)速度以恒速的為多，但也有 變速的。翻轉(zhuǎn)機(jī)與機(jī)器人聯(lián)機(jī)按程序動(dòng)作，載重量多在203000Kg之間。提升機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械式和液壓式兩種，

7、且各種提升設(shè)備已形成標(biāo)準(zhǔn)系列。在這里就不在做詳細(xì)的闡述。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)第一節(jié) 初始參數(shù)的擬訂翻轉(zhuǎn)的H鋼最大尺寸為：高1200mm、寬600mm、長(zhǎng)18000mm，可承受的最大載荷為10噸。每個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置1臺(tái)翻轉(zhuǎn)電機(jī)，要求機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)正反方向任意角度的翻轉(zhuǎn)。提升機(jī)構(gòu)的最大提升高度為800mm。整個(gè)系統(tǒng)由3個(gè)翻轉(zhuǎn)提升架組成，分別編號(hào)為號(hào)、號(hào)、號(hào)。號(hào)與號(hào)之間相距4m，號(hào)與號(hào)之間相距7m。各翻轉(zhuǎn)提升架之間放置輸送輥道。第二節(jié) 機(jī)構(gòu)的選擇及各部分采用形式的確定根據(jù)對(duì)題目“大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”可知，該機(jī)構(gòu)主要有兩部分組成，即翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)，現(xiàn)分別對(duì)這兩種機(jī)構(gòu)進(jìn)行討論。一、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是

8、將工件沿水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜，使之處于有利于加工位置的變位設(shè)置機(jī)構(gòu)。最為常見(jiàn)的有框架式、頭尾架式、鏈?zhǔn)健h(huán)式、推舉式等翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。它們的使用場(chǎng)合見(jiàn)下表。表2-1翻轉(zhuǎn)變位機(jī)構(gòu)形 式變位速度驅(qū)動(dòng)方式使 用 場(chǎng) 合框架式恒定機(jī)電或液壓板結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)等較長(zhǎng)焊件的傾斜變位頭尾架式可調(diào)機(jī)電軸類和橢圓形焊件的環(huán)形焊縫，表面堆焊時(shí)的旋轉(zhuǎn)變位鏈?zhǔn)胶愣C(jī)電裝配定位焊后，自身剛度很強(qiáng)的梁住型的翻轉(zhuǎn)變位環(huán)式恒定機(jī)電裝配定位焊后，自身剛度很強(qiáng)的梁住型的翻轉(zhuǎn)變位。在大型構(gòu)件的組對(duì)與焊接應(yīng)用中較多推舉式恒定液壓各類構(gòu)件的傾斜變位。裝配和焊接在同一工作臺(tái)上進(jìn)行根據(jù)各種機(jī)構(gòu)的使用場(chǎng)合可知，對(duì)于大型H鋼的翻轉(zhuǎn)可以采用鏈?zhǔn)?、環(huán)式和推舉

9、式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)對(duì)這三種機(jī)構(gòu)加以比較，以確定最終采用的機(jī)構(gòu)形式。（一）鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式如下圖圖2-1鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由圖可知，鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，因?yàn)椴捎面湕l支撐，對(duì)箱形斷面的角接焊縫也同樣適用，其缺點(diǎn)是焊縫對(duì)中較費(fèi)時(shí)，焊接是在自由狀態(tài)下焊接，不便于用夾具控制焊接變形。（二）環(huán)式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)環(huán)式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式如下圖圖 2-2環(huán)式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在翻轉(zhuǎn)同等體積的H鋼時(shí)環(huán)式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)整體尺寸較大，機(jī)構(gòu)上配有加緊裝置，因此，相對(duì)與鏈?zhǔn)蕉?，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。但特別適合與超大型工件的翻轉(zhuǎn)。（三）推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如下圖圖2-3推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)推舉式翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，且能翻轉(zhuǎn)的工件類型也較

10、多，但這種結(jié)構(gòu)一次最多只能翻轉(zhuǎn)90°，翻轉(zhuǎn)后工作臺(tái)需要復(fù)位。對(duì)于大角度的翻轉(zhuǎn)效率低下。根據(jù)以上三種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，考慮結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和工作效率，選用鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)做為大型H鋼的翻轉(zhuǎn)裝置。鏈?zhǔn)椒D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、鏈條、鏈輪、張緊輪及架體等組成。在起重機(jī)械中應(yīng)用的鏈條主要有環(huán)形焊接鏈和片式關(guān)節(jié)鏈。使用環(huán)形焊接鏈條具有撓性好、可用較小直徑的鏈輪和卷筒，且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)外形尺寸小，鏈條本身耐腐蝕。缺點(diǎn)是可靠性差、有突然斷裂的可能、不耐沖擊、質(zhì)量大、不易用于高速提升設(shè)備中，鏈條本身運(yùn)動(dòng)中常產(chǎn)生滑移和摩擦。片式關(guān)節(jié)鏈的撓性比焊接鏈更好，比較可靠、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。缺點(diǎn)是有方向性、橫向無(wú)撓性、成本高、對(duì)灰塵和銹蝕較為

11、敏感。由于設(shè)備在運(yùn)動(dòng)中有沖擊，出于安全和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的考慮，選用片式關(guān)節(jié)鏈作為翻轉(zhuǎn)用鏈條。電機(jī)通過(guò)窄V帶將功率傳遞給翻轉(zhuǎn)裝置，因?yàn)榉D(zhuǎn)提升架的翻轉(zhuǎn)過(guò)程不需要準(zhǔn)確的速比，且翻轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)有沖擊，所以優(yōu)先選用帶傳動(dòng)的形式。二、提升機(jī)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)分為機(jī)械式和液壓式兩種，現(xiàn)對(duì)這兩種機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較，以確定最終采用的機(jī)構(gòu)形式。機(jī)械式提升機(jī)構(gòu)通常是以省力的鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構(gòu)件的，所以可以有較大的提升范圍，滑輪組一般使用定滑輪、定滑輪和動(dòng)滑輪、雙聯(lián)滑輪組（四分支）、雙聯(lián)滑輪組（八分支）等 幾種形式。另外在機(jī)械式提升機(jī)構(gòu)中，也有采用齒輪和齒條進(jìn)行提升，但采用這種機(jī)構(gòu)的設(shè)備一般只適用于小型貨物、輕載情況下的提升作

12、業(yè)。液壓式提升機(jī)構(gòu)也是常用提升機(jī)構(gòu)中的一種。它采用液壓作為動(dòng)力源。包括有使用液壓馬達(dá)，其執(zhí)行提升的機(jī)構(gòu)同機(jī)械式。還有采用液壓缸進(jìn)行提升。由于液壓缸的行程有限，對(duì)于較大行程的提升都設(shè)計(jì)有增加行程的裝置，如X形的支架。因此，液壓式提升機(jī)構(gòu)多用于升降臺(tái)、汽車翻斗等不需要很大行程，但卻有較大載重的設(shè)備中?？紤]液壓傳動(dòng)具有在同樣的驅(qū)動(dòng)功率下，液壓裝置的重量更輕、體積更小及耐沖擊的特點(diǎn)。選用液壓式提升機(jī)構(gòu)作為H鋼的提升裝置。由于系統(tǒng)不需要較大的提升行程，所以使用液壓缸直接推動(dòng)翻轉(zhuǎn)架進(jìn)行提升即可，這樣做，雖然要使用較多的液壓缸，但可以簡(jiǎn)化提升機(jī)構(gòu)，所有翻轉(zhuǎn)架的液壓缸都由一個(gè)泵源提供動(dòng)力，即可保證液壓缸的同步

13、動(dòng)作，也可以減少空間的使用。第三節(jié) H鋼翻轉(zhuǎn)過(guò)程分析在H鋼被提升起后，在鏈條上處于圖2-4所示狀態(tài)，當(dāng)鏈條順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，H鋼將會(huì)以B點(diǎn)為中心逆時(shí)針?lè)较蚍D(zhuǎn)。圖2-4 翻轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)A點(diǎn)達(dá)到最低點(diǎn)后，如圖2-5。若H鋼要繼續(xù)翻轉(zhuǎn)，就要以A點(diǎn)為中心，此時(shí)如果重心在支點(diǎn)A的左側(cè)如圖2-5（a），則它產(chǎn)生的力矩將會(huì)使H鋼繼續(xù)翻轉(zhuǎn)。如果重心在支點(diǎn)A的右側(cè)如圖2-5（b），它產(chǎn)生的力矩將會(huì)阻止H的翻轉(zhuǎn)，此時(shí)要求H鋼的慣性足以克服重力產(chǎn)生的力矩使H鋼繼續(xù)翻轉(zhuǎn)到重心移動(dòng)到A點(diǎn)的左側(cè)，否則H鋼翻轉(zhuǎn)到此位置時(shí)將停止翻轉(zhuǎn)且在鏈條上打滑。H鋼是否會(huì)打滑主要取決于H鋼與鏈條摩擦力的大小，即如果摩擦力足夠大，將出現(xiàn)圖2-5（

14、a）的狀態(tài)，此時(shí)不會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象。如果摩擦力不夠大，出現(xiàn)圖2-5（b）的狀態(tài)就要求H鋼有足夠的翻轉(zhuǎn)速度以保證不出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象。由于鏈條的表面有明顯的凹凸不平，所以H鋼與鏈條之間的摩擦力不能簡(jiǎn)單的用平面之間的靜摩擦進(jìn)行計(jì)算，所以這里不對(duì)H鋼是否打滑進(jìn)行理論計(jì)算。圖2-5 H鋼翻轉(zhuǎn)過(guò)程簡(jiǎn)圖第四節(jié) 大型H鋼翻轉(zhuǎn)提升機(jī)的布置整個(gè)系統(tǒng)由3個(gè)翻轉(zhuǎn)提升架組成，分別編號(hào)為號(hào)、號(hào)、號(hào)。要求三個(gè)翻轉(zhuǎn)提升架成一排放置，三個(gè)翻轉(zhuǎn)提升架的中心線保持在一條直線上，且號(hào)與號(hào)之間相距4m，號(hào)與號(hào)之間相距7m。各翻轉(zhuǎn)提升架之間放置輸送輥道?？刂婆_(tái)放置在號(hào)架的一側(cè)。見(jiàn)圖2-6。第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)零件的選擇及設(shè)計(jì)第一節(jié) 電動(dòng)機(jī)的選擇

15、翻轉(zhuǎn)部分的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖圖3-1翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)鏈速為0.5m/s，單個(gè)翻轉(zhuǎn)架承受重力為50000N。受力分析如圖圖3-2鏈條受力水平分力 F=F·cos=34295×cos52°=23477NP=Fv=34295×0.5=17147.5W=1.72475KWP電= 式中：鏈鏈條傳動(dòng)效率， 取鏈=90%皮皮帶傳動(dòng)效率， 取皮=80%根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第5卷，表22-1-82選取電動(dòng)機(jī)YZ160L-8，轉(zhuǎn)速705r/min，額定功率7.5KW。 電動(dòng)機(jī)YZ160L-8是起重設(shè)備專用電機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流小的特點(diǎn)，且能夠頻繁、重載啟動(dòng)。因此選

16、用這種類型的電機(jī)作為系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)電機(jī)。第二節(jié) 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算一、皮帶傳動(dòng)的計(jì)算原始設(shè)計(jì)資料：傳遞的功率P=2.3KW，窄V帶傳動(dòng)，每天工作小于10小時(shí)，重載啟動(dòng)且有載荷沖擊。（一）確定計(jì)算功率 =KAP （3-1）式中：計(jì)算功率KA工作情況系數(shù)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷 表13-1-16得KA=1.4P傳遞的額定功率=1.4×2.3=3.22KW（二）選擇帶型根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速=705r/min，=3.22KW，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷圖13-1-2選用窄V帶SPZ。（三）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑1.初選小帶輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)V帶截形，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷 表13-1-11選取=63mm，則=67mm。

17、2.計(jì)算帶速 （3-2）式中：主動(dòng)輪的圓周速度 主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速3.計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑設(shè)計(jì)傳動(dòng)比i=1：5 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷 表13-1-11圓整到=315mm，=319mm。（四）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度初定中心距 (3-3) 0.7×(63+315)< <2×(63+315) 264.6< <756 初選=550mm。基準(zhǔn)長(zhǎng)度 (3-4) = =1622.212mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷 表13-1-6選取=1600mm。 (3-5)考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償預(yù)緊力的需要，中心距的變動(dòng)范圍為：（五）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角根據(jù)對(duì)包角的要求，應(yīng)保證： (3-

18、6)包角滿足要求。（六）確定帶的根數(shù) （3-7）式中：包角系數(shù) 長(zhǎng)度系數(shù) 單根V帶的基本額定功率根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷 表13-1-21查得=0.92，表13-1-22查得 =1.16，表13-1-19查得=0.68。取z=5根（七）確定帶的預(yù)緊力 （3-8）式中：mV帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量 v帶速 z帶的根數(shù)包角系數(shù) 計(jì)算功率查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3卷 表13-1-23得m=0.07kg/m。（八）計(jì)算傳動(dòng)作用在軸上的力 （3-9）式中：z 帶的根數(shù) 單根帶的預(yù)緊力 主動(dòng)輪上的包角二 V帶輪設(shè)計(jì)及計(jì)算根據(jù)V帶輪的轉(zhuǎn)速和功率，V帶輪采用材料HT150鑄造（一）小帶輪設(shè)計(jì)計(jì)算由于小帶輪的基準(zhǔn)直徑2.5d，所以

19、小帶輪采用實(shí)心式，結(jié)構(gòu)形式如圖3-3：圖3-3 小帶輪結(jié)構(gòu)表3-1 小帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù)參數(shù)數(shù)值(mm)計(jì)算公式3258=(1.82)d6367B64B=2f+4eL83L=(1.52)d36°式中：f 第一槽對(duì)稱面至端面距離 e 槽間距（二）大帶輪設(shè)計(jì)大帶輪采用孔板式，結(jié)構(gòu)形式如圖3-3：圖3-3 大帶輪結(jié)構(gòu)表3-2 大帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù)參數(shù)數(shù)值（mm）計(jì)算公式4590=(1.82) 315319B64B=2f+4eL64B<1.5d時(shí)，L=B11(1/71/4)B259174.5=0.5(+)50=(0.20.3)( -)36°式中：f 第一槽對(duì)稱面至端面距離e 槽間距三 皮

20、帶傳動(dòng)的張緊由于V帶不是完全的彈性體，在預(yù)緊力的作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，就會(huì)由塑性變形而松弛，使預(yù)緊力降低。因此，為了保證皮帶能夠正常的工作，必須要有一種裝置使得皮帶始終處于一種張緊的狀態(tài)。圖3-4 擺架式張緊裝置常見(jiàn)的張緊裝置有定期張緊裝置（滑道式和擺架式）、自動(dòng)張緊裝置和采用張緊輪的裝置。在接近水平和垂直的皮帶傳動(dòng)中適合采用定期張緊的方法，本設(shè)計(jì)采用擺架式張緊的方法，結(jié)構(gòu)如圖3-4。當(dāng)要調(diào)節(jié)帶的預(yù)緊力時(shí)只要調(diào)整電動(dòng)機(jī)下方的螺母即可。第四章 翻轉(zhuǎn)和提升裝置零件設(shè)計(jì)第一節(jié) 鏈條的選擇及鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算一、鏈條的選擇（一）鏈條的選擇根據(jù)第2章鏈條的受力分析可知，鏈條工作時(shí)拉力為39.984K

21、N。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第2卷 表8-1-73選擇LH0866型板式起重鏈條?；緟?shù)如下：公稱節(jié)距P 12.7mm板數(shù)組合 6×6極限拉伸載荷Q 66.7KN（二）鏈條的長(zhǎng)度鏈條的布置形式如圖4-1：圖4-1 鏈條的布置形式根據(jù)鏈條的布置形式初步確定鏈條長(zhǎng)度考慮到鏈輪部分的鏈條長(zhǎng)度沒(méi)有算入，所以取L=6200mm（三）確定鏈條的節(jié)數(shù) （4-1）取Lp=490節(jié)式中：鏈條的節(jié)數(shù)L 鏈條的長(zhǎng)度P 鏈條的節(jié)距二、鏈輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算鏈輪采用整體式鋼制小鏈輪，結(jié)構(gòu)形式如圖4-2：圖4-2 鏈輪結(jié)構(gòu)表4-1鏈輪基本參數(shù)名稱數(shù)值（mm）計(jì)算公式配用鏈條節(jié)距P12.7根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-1-73查得配用

22、鏈條的滾子外徑d5.12配用鏈條的排距6.25=3b0分度圓直徑d68齒數(shù)z17 取z=1735齒頂圓直徑77齒根圓直徑63分度圓旋齒高5輪轂厚度h11.5輪轂長(zhǎng)度l36輪轂直徑58齒寬3.7表中：v設(shè)計(jì)鏈速n鏈輪轉(zhuǎn)速k常數(shù) 50d100時(shí) k=4.8鏈板厚度 見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第2卷 表8-1-73 LH0866型b0=2.08mm三、滑輪的設(shè)計(jì)因?yàn)殒湕l的布置形式特殊（鏈條的布置形式見(jiàn)圖4-1），所以要設(shè)計(jì)一個(gè)滑輪將下側(cè)的鏈條拉緊，以防止上下兩側(cè)的鏈條在工作的時(shí)候發(fā)生接觸?；喌慕Y(jié)構(gòu)形式見(jiàn)下圖：圖4-3 滑輪的結(jié)構(gòu)表4-2 滑輪設(shè)計(jì)參數(shù)名稱數(shù)值（mm）計(jì)算公式d80輪槽直徑140輪緣直徑160輪

23、緣間寬b30滑輪寬B50表中：P鏈條節(jié)距 P=12.7mmb鏈條銷軸長(zhǎng)度 b=27.99mm鏈條通道高度=12.32mm鏈條銷軸直徑 =5.09mm四、鏈條的潤(rùn)滑由于鏈條采用的是開(kāi)式傳動(dòng)，且鏈條較長(zhǎng)、布置形式特殊，不易采用手工潤(rùn)滑。所以要求定期將鏈條拆下，放入煤油中清洗，干燥后，浸入7080潤(rùn)滑油中，待鉸鏈間隙中充滿油后安裝使用。潤(rùn)滑油采用牌號(hào)為L(zhǎng)-AN46的全損耗系統(tǒng)用油，潤(rùn)滑油中加入添加劑WS2。第二節(jié) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算系統(tǒng)中有主動(dòng)軸一根，空?qǐng)鲦溳嗇S一根、滑輪軸一根及電動(dòng)機(jī)采用擺架式張緊安裝時(shí)使用的銷軸一根。現(xiàn)僅對(duì)主動(dòng)軸做精確的設(shè)計(jì)計(jì)算。（一）求輸出軸上的功率P軸、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)

24、矩T鏈條的傳動(dòng)效率為=0.98則 P軸=1.9992/0.98=2.04KW（二）求作用在鏈輪上的力由第2章鏈條的受力分析可知=25000N =23477N（三）初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第2卷 表6-1-19取A0=112于是得 （4-2）軸的最小直徑處為安裝鏈輪處，此處有一個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)放大6%，即 取。（四）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.擬定軸上零件的裝配方案裝配方案如圖4-4。2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度（1）為了使鏈輪軸向定位，處右側(cè)制有螺紋，-處長(zhǎng)70mm，處右側(cè)制出一軸肩， =50mm。（2）初選滾動(dòng)軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用

25、深溝球軸承。參照工作要求，并根據(jù) =50mm，選用深溝球軸承6410，其尺寸為d×D×B=50×110×31?？紤]到-處端蓋的厚度及軸的伸出長(zhǎng)度，取-處長(zhǎng)51mm。（3）處右側(cè)制出一軸肩=55mm，-長(zhǎng)550mm。=50mm，考慮到此處安裝有軸承、皮帶輪和端蓋，取-長(zhǎng)30mm,-長(zhǎng)100mm。處右側(cè)制有螺紋M42，-長(zhǎng)50mm。3.軸上零件的周向定位皮帶輪、鏈輪的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第2卷表5-3-18，鏈輪與軸的定位選用鍵b×h×l=10×8×28。皮帶輪與軸的定位選用鍵b×h

26、5;l=14×9×50。選用皮帶輪、鏈輪與軸的配合為H7/r6，以保證良好的對(duì)中性。滾動(dòng)軸承的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4.確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角2×45°，各軸肩處的圓角半徑為。（五）求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖、彎矩圖和扭矩圖。圖4-5 軸的載荷分布從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出B處是危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算出截面B處的MH、MV及M的值列于下表：表4-3 截面B處的載荷計(jì)算載荷水平面H垂直面V支反力=21608N =2409N=22435N =2565N彎矩MMH=1385NmMV=1

27、475Nm總彎矩扭矩TT=138（六）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度現(xiàn)只校核軸的危險(xiǎn)截面B處的強(qiáng)度 （4-3）式中：d軸的直徑M軸所受的彎矩T軸所受的扭矩校正系數(shù)，雙向旋轉(zhuǎn)=1-1p 軸的許用彎曲應(yīng)力查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第2卷 表6-1-1取-1p =207MPa危險(xiǎn)截面B處軸的強(qiáng)度滿足要求第三節(jié) 液壓缸的設(shè)計(jì)及計(jì)算一、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓缸的種類有：?jiǎn)巫饔靡簤焊?、雙作用液壓缸、組合液壓缸。其中單作用液壓缸又分為拄塞式液壓缸、單活塞桿液壓缸、伸縮液壓缸等。柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu)：它是一種單作用式液壓缸靠液壓力只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),柱塞回程要靠其 它外力或柱塞的自重;柱塞只靠缸套支承而不與缸套接觸,這樣缸套極

28、易加工,故適于做長(zhǎng)行程液壓缸;工作時(shí)柱塞總受壓,因而它必須有足夠的剛度;柱塞重量往往較大,水平放置時(shí)容易因自重而下垂,造成密封件和導(dǎo)向單邊磨損,故其垂直使用更有利.單活塞桿液壓缸的活塞僅單向液壓驅(qū)動(dòng)，返回行程是利用自重或負(fù)載將活塞推回。雙活塞桿液壓缸的活塞的兩側(cè)均裝有活塞桿，但只向活塞一側(cè)供給壓力油，返回行程通常利用彈簧力，重力或外力。伸縮液壓缸是以短缸獲得行程，用壓力油從小到大逐節(jié)排出，靠外力由大到小、逐節(jié)縮回；雙作用液壓缸又分為單活塞桿液壓缸、雙活塞桿液壓缸、伸縮液壓缸。單活塞桿液壓缸的單邊有活塞桿，雙向液壓驅(qū)動(dòng)，兩向推力和速度不等。雙活塞桿液壓缸雙邊有活塞桿，雙向驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)等速往復(fù)運(yùn)動(dòng)

29、。伸縮式液壓缸具有二級(jí)或多級(jí)活塞，伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序式從大到小,而空載縮回的順序則一般是從小到大.伸縮缸可實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的行程,而縮回時(shí)長(zhǎng)度較短,結(jié)構(gòu)較為緊湊.此種液壓缸常用于工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械上.擺動(dòng)式液壓缸是輸出扭矩并實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件,也稱擺動(dòng)式液壓馬達(dá).有單葉片和雙葉片兩種形式.圖中定子塊固定在缸體上,而葉片和轉(zhuǎn)子連接在一起.根據(jù)進(jìn)油方向, 葉片將 帶動(dòng)轉(zhuǎn) 子作往 復(fù)擺動(dòng).；組合液壓缸又分為彈簧復(fù)位液壓缸、串聯(lián)液壓缸、增壓缸、齒條傳動(dòng)液壓缸。彈簧復(fù)位液壓缸是單向液壓驅(qū)動(dòng)，由彈簧里復(fù)位。串聯(lián)液壓缸用于缸的直徑受限制，而長(zhǎng)度不受限制處，可獲得大得推力。增壓缸是由大小油缸串聯(lián)組成，由

30、低壓大缸驅(qū)動(dòng)，使小剛獲得高壓。齒條傳動(dòng)液壓缸的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)齒條傳動(dòng)使與之嚙合的齒輪獲得雙向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓缸的五個(gè)部件是1-缸筒和缸蓋2-活塞和活塞桿3-密封裝置4-緩沖裝置5-排氣裝置，壓缸的工作原理是：每種缸的工作原來(lái)幾乎都是相似的,我就拿一個(gè)手動(dòng)千斤頂來(lái)說(shuō)它的工作原來(lái)吧,千斤頂其實(shí)也就是個(gè)最簡(jiǎn)單的油缸了.通過(guò)手動(dòng)增壓稈(液壓手動(dòng)泵)使液壓油經(jīng)過(guò)一個(gè)單項(xiàng)閥進(jìn)入油缸,這時(shí)進(jìn)入油缸的液壓油因?yàn)閱雾?xiàng)閥的原因不能再倒退回來(lái),逼迫缸桿向上,然后在做工繼續(xù)使液壓油不斷進(jìn)入液壓缸,就這樣不斷上上升,要降的時(shí)候就打開(kāi)液壓閥,使液壓油回到油箱.這個(gè)是最簡(jiǎn)單的工作原來(lái)了,其他的都在這個(gè)基礎(chǔ)上改進(jìn)的。油缸和氣

31、缸的優(yōu)缺點(diǎn)：由于氣動(dòng)系統(tǒng)使用壓力一般在0.2-1.0Mpa范圍,因此氣缸是不能做大功率的動(dòng)力元件.液壓缸就可以做比較大的功率的元件,使用液壓系統(tǒng)；從介質(zhì)講空氣是可以用之不竭的,沒(méi)有費(fèi)用和供應(yīng)上的困難,將用過(guò)的氣體直接排入大氣,處理方便,不會(huì)污染.液壓油則相反了,呵呵；空氣黏度小,阻力就小于液壓油；但空氣的壓縮率遠(yuǎn)大于液壓油所以它的工作平穩(wěn)性和響應(yīng)方面就差好多了（一）原始數(shù)據(jù)H 鋼重10t，翻轉(zhuǎn)架重2t。單個(gè)液壓缸承受負(fù)載=（10/2+2）/4=1.75 t=17500N行程L=800mm提升速度0.08m/s（二）初步設(shè)計(jì)液壓缸為雙作用單活塞桿液壓缸，此液壓缸的雙邊都有活塞竿，雙向液壓驅(qū)動(dòng)，可

32、實(shí)現(xiàn)等速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)負(fù)載大小和液壓缸的工作壓力確定活塞的有效工作面積，再根據(jù)液壓缸的不同結(jié)構(gòu)形式計(jì)算出缸筒的內(nèi)徑。圖4-6 液壓缸結(jié)構(gòu)形式（三）選擇液壓缸的工作壓力為2.5Mpa（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第4卷GB/T7938-1987選?。?.計(jì)算液壓缸的牽引力FF=+ （4-7）一般取=（0.010.1） =0.1×17500=1750N= （4-8）式中：G 運(yùn)動(dòng)部件的總重力g 重力加速度v 啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)的速度變化量t 啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)所需的時(shí)間 t=（0.010.5）S=1429N=0F=17500+1750+1429+0=20679N2.計(jì)算液壓缸內(nèi)徑、活塞直徑 D=0.105m=

33、105mm （4-9）根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第4卷 表17-6-2選擇D為125mm3.活塞桿直徑在受壓時(shí) P5MP情況下：d?。?.50.55）Dd=125×0.5=62.5mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第4卷 表17-6-2選取d=63mm（四）缸筒長(zhǎng)度L以及其它部位尺寸圖4-7 液壓缸結(jié)構(gòu)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度：H+=+=102.5mm （4-10）取H=103mm活塞寬度B=（0.61.0）D ，取B=0.8×125=100mm導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度A ，當(dāng)D80mm時(shí) A=（0.61.0）d取A=0.6×62.5=37.5mm隔套C=H0.5（A+B）=103-0.5（100+37.5

34、）=34.25 mm取C=35mm（五）缸筒壁厚及其驗(yàn)算1.根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第4卷 表17-6-9選取缸筒外徑為146mm。=（146-125）=10.1mm2.壁厚校核=0.081mm=0.08 0.3 可用下列公式校核 （4-11）式中：缸筒內(nèi)最高工作壓力=1.5×2.5=3.75MPa 缸筒材料的許用應(yīng)力，= /n，為材料的抗拉強(qiáng)度，n為材料的安全系數(shù) n=3.55缸筒材料選為35號(hào)缸，b=540MPa n取4=540/4=135MPa=0.0017m=1.7mm1.7mm 壁厚強(qiáng)度合格（六）缸底、缸蓋設(shè)計(jì)及計(jì)算1.缸底采用焊接方式，如圖4-8圖4-8 缸底連接方式0.433D

35、2 （4-12）式中：D2計(jì)算厚度處直徑，取=105mm0.433×105×=6.2mm焊縫應(yīng)力計(jì)算公式為：=MPa （4-13）式中：F缸內(nèi)最大推力缸筒外徑焊縫直徑焊接效率 取=0.7焊條材料的抗拉強(qiáng)度n安全系數(shù) 取n=4=13MPaMPa焊接強(qiáng)度可靠2.缸蓋采用外螺紋連接，如圖4-9圖4-9 缸蓋連接方式螺紋處拉應(yīng)力：=N/mm2 （4-14） 螺紋處剪應(yīng)力：= N/mm2 （4-15）式中：F缸筒端部受最大推力D缸筒內(nèi)徑螺紋外徑螺紋底徑K擰緊螺紋的系數(shù)，不變載荷取K=1.251.5螺紋連接的摩擦因數(shù)，=0.070.2,平均取K1=0.12螺紋使用M140×4

36、普通螺紋，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第2卷 表5-1-3得=135.670mm=12.45N/mm2=4.2 N/mm2合成應(yīng)力=14.42 N/mm2許用應(yīng)力：= （4-16）式中：缸筒材料的屈服極限 35缸為320MPa安全系數(shù) 取=1.22.5=320/2=160MPa 螺紋強(qiáng)度滿足要求(七)活塞桿穩(wěn)定性計(jì)算當(dāng)活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)有壓桿穩(wěn)定性問(wèn)題，即壓縮力F超過(guò)某一臨界值時(shí)活塞桿就會(huì)失去穩(wěn)定性?；钊麠U穩(wěn)定性按下式進(jìn)行校核      式中，安全系數(shù)，一般取=24。    當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比時(shí)，     當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比，且時(shí)， 式中，l安裝長(zhǎng)度 活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑，；     柔性系數(shù) 系數(shù)， E活塞桿材料的彈性模量，鋼材：；      J活塞桿橫截面慣性矩；      A活塞桿橫截面積；      f由材料強(qiáng)度決定的試驗(yàn)值1.活塞桿強(qiáng)度校核=MPa （4-17）式中：F活塞桿的作用力d活塞桿的直徑材料的許用應(yīng)