畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-全自動鞭炮卷筒機(jī)的設(shè)計(jì)

.緒論隨著社會的發(fā)展，人類生活水平的提高。鞭炮的應(yīng)用越來越廣并且成為了生活中不可缺少的一部分。鞭炮與傳統(tǒng)密不可分因此受到全世界人民的喜愛。尤其在我國的鞭炮的需求量很大。無論是過年過節(jié)，還是結(jié)婚嫁娶，進(jìn)學(xué)升遷，以至大廈落成、店鋪開張等等。只要為了表示喜慶，人們都習(xí)慣放鞭炮來慶祝。這個習(xí)俗在我國已有2000多年的歷史了?！肚G楚歲月記》曾經(jīng)記載，正月初一，雞叫頭一遍時(shí)，大家就紛紛起床，在自家院子里放鞭炮，來逐退瘟神惡鬼。當(dāng)時(shí)沒有火藥，沒有紙張，人們使用火燒竹子，使之爆裂發(fā)聲，以驅(qū)逐瘟神，這當(dāng)然是迷信，但卻反映了古代勞動人民渴求安泰的美好愿望。后來，煉丹家經(jīng)過不斷的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)硝石、硫磺和木炭合在一起能引起燃燒和爆炸，于是發(fā)明了火藥。有人將火藥在竹筒里燃放，聲音更大，使得火燒竹子這一古老習(xí)俗發(fā)生了根本變化。北宋時(shí)，民間已經(jīng)出現(xiàn)了用卷紙裹著火藥的燃放物，還有單響和雙響的區(qū)別，改名“爆仗”，后來改為“鞭炮”，但我國目前鞭炮生產(chǎn)自動化程度不高，很多工序都是人工操作，生產(chǎn)效率低，企業(yè)生產(chǎn)成本高。因此，研究鞭炮卷筒機(jī)對我國的鞭炮自動化程度顯得尤為重要。

2.鞭炮生產(chǎn)的難題一、花炮機(jī)械科技含量有待提高。目前大部分花炮機(jī)械普遍都體積大、份量重、噪音大、安裝難，做工粗糙，機(jī)械傳遞不科學(xué)，還在生產(chǎn)運(yùn)行中常常出現(xiàn)故障。如結(jié)鞭機(jī)在下料過程中，常常因?yàn)橄铝蠒r(shí)單個爆竹傳送的不平穩(wěn)或“角子”爆竹，而引起卡機(jī)，輕則引起結(jié)鞭缺齒，影響爆響率，重則因傳動在繼續(xù)工作而卡機(jī)不下料，摩擦高溫而引起燃燒事故。二、花炮機(jī)械市場不規(guī)范。花炮機(jī)械是個新生事物，就市場而言，從標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量、管理等方面都基本上還是一個空白。膨脹的市場，來源于空白市場的急需，在這盲動的過程中，花炮企業(yè)對花炮機(jī)械的選購、使用都可比性，導(dǎo)致機(jī)械企業(yè)生產(chǎn)的一些傳動配置不合理，工作效率不高，質(zhì)量低劣的產(chǎn)品充斥責(zé)市場，售后服務(wù)差，給花炮機(jī)械消費(fèi)者帶來不便和引起錯覺，實(shí)用性、適用性大打折扣。再加上全國煙花爆竹企業(yè)7000余家，而各類花炮機(jī)械企業(yè)僅數(shù)百家，僧多粥少，供求不平衡，至使市場價(jià)格大部分遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機(jī)械的成本價(jià)格和本身價(jià)值，如一臺結(jié)鞭封裝機(jī)，成本四千元左右，市場價(jià)格卻超過萬元，昂貴的價(jià)格讓一部分需求者望而興嘆。價(jià)高質(zhì)劣的畸形市場影響著機(jī)械化的正確使用和全面推廣。三、生產(chǎn)品種不均衡。煙花爆竹各類產(chǎn)品生產(chǎn)中的和藥、裝筑藥，禮花彈產(chǎn)品的裝藥、合球等A2級生產(chǎn)工序還暫無機(jī)械設(shè)備，而這些工序操作工人直接接觸裸露藥物，發(fā)生違章操作現(xiàn)象多，是事故高發(fā)工序。還有產(chǎn)品的褙皮、封裝等勞動用人多，做工繁瑣的工序，機(jī)械化程度不高或根本沒有相應(yīng)的機(jī)械，研制開發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后著行業(yè)的發(fā)展。四、機(jī)械化綜合程度不高。按生產(chǎn)工藝流程來說，各工序是連貫順暢的，但現(xiàn)在好多單個工序的機(jī)械有了，綜合連貫工序的機(jī)械卻很少，裁紙的就是裁紙的，拌漿卷筒的就是拌漿卷筒的，插引的就是插引的，結(jié)鞭的就是結(jié)鞭的，機(jī)械化缺乏連貫性，傳統(tǒng)工藝流程方面進(jìn)步不大。目前，爆竹的結(jié)鞭和封裝可以在一臺機(jī)器上連貫完成，說明了機(jī)械綜合程度有很大的發(fā)展空間。五、發(fā)展市場不合理。全國除西藏外，各省市都有煙花爆竹生產(chǎn)企業(yè)，萍瀏醴是煙花爆竹產(chǎn)品最大的集中產(chǎn)區(qū)，也是花炮機(jī)械研制生產(chǎn)、銷售的集中產(chǎn)區(qū)，現(xiàn)有的90%以上的花炮機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)集中在萍瀏醴及相鄰地區(qū)，產(chǎn)銷一條龍，當(dāng)?shù)氐臋C(jī)械化普及率相當(dāng)高。綜上所述，選擇正確的、科學(xué)的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)鞭炮卷筒機(jī)勢在必行。

3.鞭炮卷筒機(jī)主體零件的設(shè)計(jì)3.1卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定卷筒尺寸的由已知起升速度、起升高度和鋼絲繩的尺寸來確定。卷筒用來卷繞鋼絲繩，把原動機(jī)的驅(qū)動力傳遞給鋼絲繩，并把原動機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)樗枰闹本€運(yùn)動。卷筒通常是中空的圓柱形，特殊要求的卷筒也有做成圓錐或曲線形的。3.1.1卷筒的分類按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。一般起重機(jī)大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機(jī)構(gòu)緊湊的情況下，為了縮小卷筒的外形尺寸，才采用多層繞的方式。本設(shè)計(jì)采用單層繞。3.1.2卷筒繩槽的確定卷筒繩槽槽底半徑R，槽深c槽的節(jié)矩t其尺寸關(guān)系為：R=（0.54~0.6）d（d為鋼絲繩直徑）（3-7）繩槽深度：標(biāo)準(zhǔn)槽：=（0.25~0.4）d（3-8）深槽：=（0.6~0.9）d（3-9）繩槽節(jié)距：標(biāo)準(zhǔn)槽：＝d＋（2~4）（3-10）深槽：＝d＋（6~8）（3-11）卷筒槽多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)槽，只有在使用過程中鋼絲繩有可能脫槽的情況才使用深槽，本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)槽，鋼絲繩直徑選用14mm，R=（0.54~0.6）d=7.56~8.4mm取R=8mm（3-12）c=（0.25~0.4）d=3.5~5.6mm取c=4mm（3-13）所以t＝d＋（2~4）=16mm3.1.3卷筒的設(shè)計(jì)卷筒按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分．有端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式，其共同特點(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計(jì)卷筒采用內(nèi)齒輪嚙合式。如圖3-1。圖3-1內(nèi)齒嚙合式卷卷筒的設(shè)計(jì)主要尺寸有節(jié)徑、卷筒長度L、卷筒壁厚δ。3.1.4卷筒節(jié)徑設(shè)計(jì)卷筒的節(jié)徑即卷筒的卷繞直徑，由設(shè)計(jì)知不能小于下式：（3-14）式中—按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒最小直徑，mm；h—與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)工作環(huán)境級別為，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊h=28mm;d—鋼絲繩的直徑,mm。按式計(jì)算：＝392mm所以選取=400mm（3-15）3.1.5卷筒的長度設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)滑輪組，如圖3-2圖3-2雙聯(lián)滑輪組卷筒的長度（3-16）式中—卷筒總長度，mm；—繩槽部分長度，其計(jì)算公式為：（3-17）其中—最大起升高度，mm；—滑輪組倍率；—卷筒卷繞直徑，mm；—繩槽節(jié)矩，mm；—附加安全圈數(shù)，使鋼絲繩端受力減小，便于固定，通常取n＝1.5~3圈；—固定鋼絲繩所需要的長度，一般取＝3t，mm；—兩端的邊緣長度（包括凸臺在內(nèi)），根據(jù)卷筒結(jié)構(gòu)而定，mm；—卷筒中間無繩槽部分長度，由鋼絲繩的允許偏斜角α和卷筒軸到動滑輪軸的最小距離決定。對于有螺旋槽的單層繞卷筒，鋼絲繩允許偏斜度通常為1：10，可知選取＝100mm。=380mm。＝3t=48mm所以＝996mm。選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒長度為1000mm。3.1.6卷筒壁厚設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)為了延長鋼絲繩的壽命，采用鑄鐵卷筒，對于鑄鐵卷筒可按經(jīng)驗(yàn)公式初步確定，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對于鑄鐵筒壁mm（3-18）根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于12mm，所以15mm所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距t＝16mm、槽底半徑＝4mm、卷筒節(jié)距＝400mm、卷筒長度L=1000mm、卷筒壁厚mm。3.1.7卷筒強(qiáng)度計(jì)算及檢驗(yàn)卷筒材料一般采用不低于HT200的鑄鐵，特殊需要時(shí)可采用ZG230-450、ZG270-500鑄鋼或Q235-A焊接制造。本設(shè)計(jì)的卷筒五特殊需要，額定起重重量不是很大，所以選擇HT200的鑄鐵制造。一般卷筒壁厚相對于卷筒直徑較小，所以卷筒壁厚可以忽略不計(jì)，在鋼絲繩的最大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力。其中壓應(yīng)力最大。當(dāng)3時(shí)彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力的合成力不超過壓應(yīng)力10%,所以當(dāng)3時(shí)只計(jì)算壓應(yīng)力即可。本設(shè)計(jì)中L=1000mmD=400mm，符合3的要求，所以只計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng)鋼絲繩單層卷繞時(shí)，卷筒所受壓應(yīng)力按下式來計(jì)算：=A（3-19）其中為鋼絲繩單層卷繞時(shí)卷筒所受壓應(yīng)力，MPa；為鋼絲繩最大拉力，N；為卷筒壁厚，mm；A為應(yīng)力減小系數(shù)，一般取A=0.75為許用壓力，對于鑄鐵=為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限所以=A39MPa查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知195MPa，所以39MPa。所以經(jīng)檢驗(yàn)計(jì)算，卷筒抗壓強(qiáng)度符合要求。3.2卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算卷筒軸是支持卷揚(yáng)機(jī)正常工作的重要零件，合理設(shè)計(jì)與計(jì)算卷筒軸對卷揚(yáng)機(jī)性能至關(guān)重要。3.2.1卷筒軸的受力計(jì)算及工作應(yīng)力計(jì)算常用的卷筒軸分軸固定式軸轉(zhuǎn)動式（如圖3-3）兩種情況。卷揚(yáng)機(jī)卷筒工作時(shí)，鋼絲繩在卷簡上的位置是變化的。鋼絲繩拉力經(jīng)卷筒及支承作用到軸上產(chǎn)生的力矩，其大小隨鋼絲繩在卷簡上位置的變化而不同。強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個極限位旨分別計(jì)算。由卷揚(yáng)機(jī)工作情況和軸的受力分析可知，a、b因卷筒軸主要承受彎矩，可簡化為簡單的心軸。a圖為固定心軸，b圖為轉(zhuǎn)動心軸。對于轉(zhuǎn)動心軸，其彎曲應(yīng)力一般為對稱循環(huán)變化；對固定心軸，其應(yīng)力循環(huán)特征為，視具體的載荷性質(zhì)而定。對固定心軸的疲勞失效而言，最危險(xiǎn)的應(yīng)力情況是脈動循環(huán)變化，為安全起見，卷筒的固定心軸應(yīng)力以按脈動循環(huán)處理為宜。c圖卷筒軸既受彎又受扭，為轉(zhuǎn)軸。其彎曲應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)為對稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)可視為脈動循環(huán)變化。由此可知，卷筒軸在正常使用條件下，最終將發(fā)生疲勞破壞。但也不排除在超載或意外情況下發(fā)生靜強(qiáng)度破壞。圖3-3卷筒軸的類型a:軸固定式b、c:軸轉(zhuǎn)動式3.2.2卷筒軸的設(shè)計(jì)由于卷筒軸的可靠性對卷揚(yáng)機(jī)安全、可靠的工作非常重要，因此應(yīng)十分重視卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度、剛度計(jì)算。卷筒軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能簡單、合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。卷筒軸不僅要計(jì)算疲勞強(qiáng)度，而且還要計(jì)算靜強(qiáng)度；此外，對較長的軸還需校核軸的剛度。本設(shè)計(jì)以計(jì)算出的參數(shù)有：繩的額定拉力＝kN，卷筒直徑400mm，鋼絲繩的直徑14mm，外齒軸套齒輪分度圓直徑D＝224mm，查機(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊，軸的材質(zhì)選擇45鋼，調(diào)制處理，MPa，MPa，MPa，MPa。由圖5—1可知，該卷筒軸用軸端擋板固定于卷筒上，是不動的心軸。計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個極限位置分別計(jì)算。根據(jù)受力分析可知，當(dāng)鋼絲繩位于右極限位置時(shí)，心軸受力較大，因此應(yīng)按有極限位置進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算時(shí)，卷筒支承作用到心軸的力，可簡化為作用于軸承寬度中點(diǎn)的集中力，左端距支承點(diǎn)72.5mm，右端距支承點(diǎn)202.5mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊、機(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊、起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊，初步得到心軸各段直徑和長度，如圖3-4所示,本設(shè)計(jì)心軸左邊選用調(diào)心滾子軸承圓柱孔圖。圖3-4心軸的各部分尺寸20000型，右邊選用調(diào)心球軸承圓柱孔10000（TN1、M）型。將軸上所有作用力分解為垂直平面的力和水平平面的力，如下圖3-5所示。3.2.3心軸作用力計(jì)算齒輪圓周力：＝18.7kN（3-20）齒輪徑向力：＝6.8kN（3-21）3.2.4心軸垂直面支承反力及彎矩支反力，如下圖3-5b。＝26.92kN（3-22）＝15.63kN（3-23）彎矩，如下圖3-5c。＝-781.5kNmm（3-24）＝1615.2kNmm（3-25）3.2.5心軸水平面支承反力及彎矩支反力水平面支承反力如下圖3-5d。＝0.382kN（3-26）＝6.42kN（3-27）彎矩計(jì)算，如下圖3-5e＝321kNmm（3-28）＝22.9kNmm（3-29）合成彎矩，如下圖3-5f＝844.8kNmm（3-30）＝1615.3kNmm（3-31）3.2.6計(jì)算心軸工作應(yīng)力此軸為固定心鈾，只有彎矩，沒有轉(zhuǎn)矩。由下圖3-5可知．最大彎矩發(fā)生在剖面B處。設(shè)卷筒軸該剖面直徑為，則彎曲應(yīng)力為：（3-32）則：＝74.46mm圓整后＝75mm，中間軸段＝75＋15＝90mm圖3-5軸的彎矩圖3.2.7心軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算卷筒軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)該用鋼絲繩的當(dāng)量拉力進(jìn)行計(jì)算，即（3-33）式中—鋼絲繩的當(dāng)量拉力，N；—當(dāng)量拉力系數(shù)。為使計(jì)算簡便，可假設(shè)＝1。由前述可知，心軸應(yīng)力的性質(zhì)可認(rèn)為是按脈動循環(huán)規(guī)律變化，則。彎曲應(yīng)力為＝97.1Mpa（3-34）平均應(yīng)力和應(yīng)力幅為＝48.55Mpa（3-35）軸的形狀比較簡單，且為對稱結(jié)構(gòu)，在B截面處尺寸有變化，則有應(yīng)力集中存在，且該處彎矩最大，可以認(rèn)為置截面是危險(xiǎn)截面，應(yīng)在此處計(jì)算軸的疲勞強(qiáng)度。查得有效應(yīng)力集中系數(shù)尺＝1.88，表面狀態(tài)系數(shù)＝0.92，絕對尺寸系數(shù)＝0.78，等效系數(shù)?。?.34。疲勞強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)為＝2.1（3-36）一般軸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，所以該軸疲勞強(qiáng)度足夠。3.2.8心軸的靜強(qiáng)度計(jì)算卷筒軸的靜強(qiáng)度計(jì)算，需要用靜強(qiáng)度計(jì)算拉力，可按下式求得：（3-37）式中—靜強(qiáng)度計(jì)算最大拉力，N；—動載荷系數(shù)，查手冊。此處取。靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)＝＝2.75（3-40）當(dāng)時(shí)，該軸靜強(qiáng)度足夠。所以該軸符合本設(shè)計(jì)要求。此外，還有些卷筒軸、具有多支承，如三支承。對這類靜不定問題可用三彎矩方程方法計(jì)算軸受力，同時(shí)在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮軸的結(jié)構(gòu)、支承型式以及底座的剛度等問題。3.3電動機(jī)選擇正確選擇電動機(jī)額定功率的原則是：在電動機(jī)能夠滿足機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動機(jī)功率。本設(shè)計(jì)5噸橋式吊車卷揚(yáng)機(jī)屬于非連續(xù)制工作機(jī)械，而且起動、制動頻繁，工作粉塵量大。因此，選擇電動機(jī)應(yīng)與其工作特點(diǎn)相適應(yīng)。吊車用卷揚(yáng)機(jī)主要采用三相交流異步電動機(jī)。根據(jù)吊車行業(yè)的工作特點(diǎn)，電動機(jī)工作制應(yīng)考慮選擇短時(shí)重復(fù)工作制和短時(shí)工作制，并優(yōu)先選用YZR(繞線轉(zhuǎn)子)、YZ(籠型轉(zhuǎn)子)系列起重專用電動機(jī)。多數(shù)情況下選用繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)；在工作條件較輕，接電次數(shù)較少時(shí)，亦可采用籠型轉(zhuǎn)子電動機(jī)。對于小噸位卷揚(yáng)機(jī)，考慮到多方面因素，其電動機(jī)工作制也允許選擇連續(xù)工作制。本設(shè)計(jì)電動機(jī)工作制度為斷時(shí)工作制，因此不用考慮電動機(jī)的發(fā)熱計(jì)算。機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需靜功率按下式計(jì)算：（3-41）式中—額定起升載荷，N；—吊具自重，N；可?。剑?.02～0.04）；—起升速度，；—機(jī)構(gòu)總效率，它包括滑輪組的效率、導(dǎo)向滑輪效率、卷筒的機(jī)械效率和傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率。初步計(jì)算時(shí)，對于圓柱齒輪減速器傳動的起升機(jī)構(gòu)，可取＝0.85～0.9。所以6.311kN計(jì)算電動機(jī)功率考慮到工作環(huán)境，對于中小型起重機(jī)其系數(shù)=0.8，所以0.86.311=5.049選用：YZ系列冶金起重專用三項(xiàng)異步電機(jī)，型號：YZ160L—8，額定電壓：380V,額定功率：7.5KW轉(zhuǎn)速：705轉(zhuǎn)/分效率：82.4%基準(zhǔn)工作制為—40%3.4減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1卷筒機(jī)總傳動比計(jì)算按額定轉(zhuǎn)速初定總傳動比，總傳動比按下式計(jì)算：=35.43（3-42）式中—機(jī)構(gòu)的總傳動比；—電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速，r／min；—卷筒轉(zhuǎn)速，r／min。3.4.2減速器的計(jì)算因?yàn)殡妱訖C(jī)軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤連接，其傳動比=1，所以減速器的總傳動比=35.43。本設(shè)計(jì)采用二級圓柱齒輪減速器。3.4.3分配減速器的各級傳動比按浸油潤滑條件考慮取高速級傳動比=1.4，式中為低速級傳動傳動比。即==1.4（3-43）所以=7.03=5.033.4.4計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)電動機(jī)到卷筒軸的總傳動效率為式中：=0.99（齒形聯(lián)軸器）=0.98（滾子軸承）=0.97（齒輪精度為8級）=0.99（齒形聯(lián)軸器）所以總傳動效率=0.99=0.88卷筒軸所得到的功率為0.88=0.887.5=6.61kW>6.311kW所以以上所選參數(shù)符合要求。（為電動機(jī)功率）（1）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速Ⅰ軸r/min（3-44a）Ⅱ軸r/min（3-44b）Ⅲ軸r/min（3-44c）卷筒軸r/min（3-44d）（2）計(jì)算各軸功率Ⅰ軸kW（3-45a）Ⅱ軸kW（3-45b）Ⅲ軸kW（3-45c）卷筒軸kW（3-45d）（3）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為：N.mⅠ軸N.m（3-46a）Ⅱ軸N.m（3-46b）Ⅲ軸N.m（3-46c）卷筒軸N.m（3-46d）將計(jì)算數(shù)值列表如下表3-1表3-1傳動裝置的運(yùn)動及動力參數(shù)軸號功率P（KW）轉(zhuǎn)矩T(N.m)轉(zhuǎn)速傳動比i效率電機(jī)軸7.5101.670510.99Ⅰ軸7.425100.67057.040.97Ⅱ軸7.1673.1100.145.030.97Ⅲ軸6.73128.519.910.99卷筒軸6.633122.519.93.4.5圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算此減速器的齒輪為一般機(jī)械零件，沒有特殊要求，從降低成本，減小結(jié)構(gòu)和易于取材原則出發(fā)決定選用：小齒輪45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度217~255HBS大齒輪45鋼，正火，齒面硬度169~217HBS（1）計(jì)算許用接觸應(yīng)力查教材，小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為：小齒輪（217~255HBS）=580MPa大齒輪（169~217HBS）=540MPa循環(huán)次數(shù)：N1=60njLn==1.76(3-47a)N2==2.5(3-47b)由教材查得ZN1=1.0ZN2=1.08SH=1.1齒面接觸應(yīng)力為==527.3Mpa(3-48a)==530.2Mpa(3-48b)取小值==527.3MPa（2）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為：小齒輪（217~255HBS）=440MPa大齒輪（169~217HBS）=420MPaYN1=YN2=1SF=1.4齒輪彎曲應(yīng)力為：==314.3Mpa(3-49a)==300Mpa(3-49b)3.4.6齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)（1）第一級傳動①初選參數(shù)小齒輪齒數(shù)=17大齒輪齒數(shù)==177.04=119螺旋角②按接觸強(qiáng)度結(jié)算(3-50)所以：載荷系數(shù)K=1.2彈性系數(shù)=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.464=0.779螺旋角系數(shù)=0.992取=1所以=52.2mm③主要尺寸計(jì)算模數(shù)mm(3-51)取整數(shù)mm中心距mm(3-52)取整數(shù)mm計(jì)算實(shí)際螺旋角：=(3-53)螺旋角改變不大，系數(shù)、、、不在修正。分度圓直徑d=51.5mm(3-54a)=360.7mm(3-54b)齒頂圓直徑damm(3-55a)mm(3-55b)齒根圓直徑mm(3-56a)mm(3-56b)齒寬bmm(3-57a)mm(3-57b)經(jīng)校核計(jì)算，齒根彎曲強(qiáng)度足夠使用。確定齒輪精度等級及側(cè)隙分別為：小齒輪：8GJ大齒輪：8FH計(jì)算結(jié)果見下表3-2：表3-2一級傳動中大小齒輪的基本參數(shù)及主要尺寸項(xiàng)目小齒輪大齒輪材料及熱處理45鋼調(diào)質(zhì)45鋼正火基本參數(shù)齒數(shù)17119法面模數(shù)（mm）3分度圓法面壓力角20°螺旋角及方向9.2°左9.2°右法面齒頂高系數(shù)11法面齒隙系數(shù)0.250.25主要尺寸中心距205齒寬56.551.5分度圓直徑51.5360.7齒頂圓直徑56.5366.7齒根圓直徑44353.2（2）第二級傳動①初選參數(shù)小齒輪齒數(shù)=20大齒輪齒數(shù)==205.03=100螺旋角②按接觸強(qiáng)度結(jié)算(3-58a)查設(shè)計(jì)載荷系數(shù)K=1.2彈性系數(shù)=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.464=0.779螺旋角系數(shù)=0.992取=1所以=101.1mm③主要尺寸計(jì)算模數(shù)mm(3-59)取整數(shù)（mm）中心距mm(3-60)取整數(shù)mm計(jì)算實(shí)際螺旋角：=(3-61)螺旋角改變不大，系數(shù)、、、不在修正。分度圓直徑d=101.7mm(3-62a)=508.3mm(3-62b)齒頂圓直徑damm(3-63a)mm(3-63b)齒根圓直徑mm(3-64a)mm(3-64b)齒寬bmm(3-65a)mm(3-65b)經(jīng)校核計(jì)算，齒根彎曲強(qiáng)度足夠使用。確定齒輪精度等級及側(cè)隙分別為：小齒輪：8GJ大齒輪：8FH計(jì)算結(jié)果見下表3-3：表3-3二級傳動中大小齒輪的基本參數(shù)及主要尺寸項(xiàng)目小齒輪大齒輪材料及熱處理45鋼調(diào)質(zhì)45鋼正火基本參數(shù)齒數(shù)20100法面模數(shù)（mm）5分度圓法面壓力角20°螺旋角及方向10.39°左10.39°右法面齒頂高系數(shù)11法面齒隙系數(shù)0.250.25主要尺寸中心距305齒寬106.7101.7分度圓直徑101.7508.3齒頂圓直徑111.7518.3齒根圓直徑89.2495.83.4.7齒輪軸參數(shù)設(shè)計(jì)起重機(jī)減速器的齒輪軸屬于一般機(jī)械零件，沒有特殊要求，所以軸的材料選用45鋼，粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理便能滿足要求。45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理硬度為217~255HBS。所以可得(1)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算軸的直徑軸的最小直徑公式為：(3-66)其中系數(shù)A=118~107Ⅰ軸=25.87~23.45mm(3-67a)Ⅱ軸=48.8~44.3mm(3-67b)Ⅲ軸=82.1~74.4mm(3-67c)考慮到第一級傳動的小齒輪直徑較小，若使用鍵與軸連接齒輪強(qiáng)度不夠，所以把Ⅰ軸做成齒輪軸，Ⅰ軸軸頭安裝聯(lián)軸器，故將軸徑增加5%。估?、褫S軸徑為30mm，安裝軸承處軸徑為28mm，其它尺寸由結(jié)構(gòu)而定。對于Ⅱ軸，估?、蜉S軸徑為48mm，安裝軸承處軸徑為45mm，其它尺寸由結(jié)構(gòu)而定。對于Ⅲ軸，估?、筝S軸徑為80mm，靠近齒輪盤接手的安裝軸承處軸徑為80mm，另一端為75mm,其它尺寸由結(jié)構(gòu)而定。其他部件可以參考起重機(jī)專用減速器QJR型減速器而定。所計(jì)算的減速器的外形尺寸為：974335594。3.5制動器及聯(lián)軸器的選擇3.5.1制動器的分類及選擇按照制動器構(gòu)造特征，可分為帶式制動器、塊式制動器、蹄式制動器盤式制動器四種。在設(shè)計(jì)或選擇制動器時(shí)，主要依據(jù)是制動力矩。無論是標(biāo)準(zhǔn)制動器，還是自行設(shè)計(jì)的制動器都要做必要的發(fā)熱驗(yàn)算。本設(shè)計(jì)選用短行程交流電磁鐵塊式制動器，型號：TKT300/200。如圖3-6。