I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 起重機(jī)壓繩機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 姓 名 專 業(yè) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 鄭州科技學(xué)院電氣工程學(xué)院二○一六年五月II摘要起重機(jī)械是一種間歇作業(yè)方式對(duì)物料進(jìn)行起升、下降和水平移動(dòng)的搬運(yùn)機(jī)械。起重機(jī)械作業(yè)通常是重復(fù)循環(huán)的，一個(gè)完整的作業(yè)循環(huán)一般包括取物起升、平移、下降、卸載等環(huán)節(jié)。經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)、正反向運(yùn)動(dòng)是起重機(jī)械的基本特點(diǎn)。由于起重機(jī)工況復(fù)雜，為了防止意外事故發(fā)生，所以急需設(shè)計(jì)壓繩機(jī)構(gòu)。近些年來，伴隨著我國(guó)固定資產(chǎn)投資的飛速增長(zhǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和大型項(xiàng)目的不斷上馬，使得我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)獲得了空前的發(fā)展，也受到了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。我國(guó)的起吊機(jī)制造商與歐美的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比在技術(shù)上還存在著差距，在產(chǎn)業(yè)鏈條，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面也存在著一定的劣勢(shì)，但這并非遙不可及。更主要的是，我國(guó)在這一領(lǐng)域從未放棄過自主研發(fā)，而且已經(jīng)具備了相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，創(chuàng)造了幾個(gè)蜚聲全球的知名品牌。 本課題研究的主要內(nèi)容有：起重機(jī)壓繩機(jī)構(gòu)方案的擬定與選擇、起升機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)、壓繩機(jī)構(gòu)類型選擇、緩沖器的選用，另外，本課題還從性價(jià)比等方面的因素來選擇或設(shè)計(jì)了電動(dòng)機(jī)、帶的類型、壓繩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、緩沖器等一些部件和機(jī)構(gòu)。 關(guān)鍵詞:起重機(jī)械,起重機(jī)壓繩機(jī)構(gòu),總體設(shè)計(jì),壓繩機(jī)構(gòu)IIIAbstractLifting is an intermittent job of materials lifting way down and horizontally moving handling machinery. Lifting operations are usually repeated cycles, a complete operating cycle generally includes extracts lifting, translation, down, unloading and other links. Often starting, braking, forward and backward movement is the basic characteristics of lifting machinery.In recent years, with the rapid growth of China's fixed asset investment, we continue to be launched infrastructure and large-scale projects, so that China's construction machinery industry achieved unprecedented development, but also by the people more and more attention. Our lifting machine manufacturer compared to European and American competitors in technology, there are still gaps in the industrial chain, product structure there are also some disadvantages, but it is achievable. More important it is that China has never given up in this area of independent research and development, and already has a fairly large industrial scale, created several world renowned brands.The main contents of the research are: to develop and select vertical lifting body of the program, the overall design of the lifting mechanism, reducer type selection, the choice of the buffer, in addition, this issue also be selected or designed from factor cost and other aspects of the electric motor type belt, gear design, buffer and some other components and agencies.Keywords: lifting machinery, lifting machines, general design, speed reducer目錄摘要 IIAbstract.III第 1 章 緒論 .11.1 起 重 機(jī) 概 念 及 知 識(shí) 11.2 起 重 機(jī) 發(fā) 展 及 存 在 問 題 .11.3 未 來 發(fā) 展 趨 勢(shì) .11.4 起 重 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 組 成 21.5 性 能 參 數(shù) .4第 2 章 初 步 計(jì) 算 .72.1 鋼 絲 繩 的 選 擇 .72.2 滑 輪 壓 繩 機(jī) 構(gòu) 的 計(jì) 算 7第 3 章 壓 繩 機(jī) 構(gòu) 計(jì) 算 93.1 solidwork 三維軟件介紹 93.2 三維零件效果圖 .133.3 三維總裝配效果圖 .173.4 彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算 .18第 4 章 卷 筒 軸 的 計(jì) 算 234.1 初定卷筒軸的最小直徑 .234.2 卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .234.3 卷筒軸的結(jié)構(gòu)布置 .244.4 受力分析、彎距的計(jì)算 .244.5 作受力、彎距和扭距圖 .254.6 按彎扭合成應(yīng)力校核卷筒軸的強(qiáng)度 .254.7 校核卷筒軸承和計(jì)算壽命 .26第 5 章 鍵 連 接 的 選 擇 和 計(jì) 算 .27第 6 章 滾 動(dòng) 卷 筒 軸 承 的 選 擇 和 計(jì) 算 28總論 .31參考文獻(xiàn) .32致謝 .331第 1 章 緒論1.1 起 重 機(jī) 概 念 及 知 識(shí)二十世紀(jì)以來，由于鋼鐵、機(jī)械制造業(yè)和鐵路、港口及交通運(yùn)輸業(yè)的的發(fā)展，促進(jìn)了起重運(yùn)輸機(jī)械的發(fā)展。對(duì)起重運(yùn)輸機(jī)械的性能也提出了更高的要求?，F(xiàn)代起重運(yùn)輸機(jī)械擔(dān)當(dāng)著繁重的物料搬運(yùn)任務(wù)，是工廠、鐵路、港口及其他部門實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)機(jī)械化的關(guān)鍵。因而起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)都用優(yōu)質(zhì)鋼材制造，并用焊接代替鉚接，不僅簡(jiǎn)化了結(jié)。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。橋式起重機(jī)泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場(chǎng)等處。縮短了工期，而且大大地減輕了自重，焊接結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代金屬結(jié)構(gòu)的特征。我國(guó)是應(yīng)用起重機(jī)械最早的國(guó)家之一，古代我們祖先采用杠桿及轱轆取水，就是用起重設(shè)備節(jié)省人力的例子。幾千年的封建統(tǒng)治年代，工業(yè)得不到發(fā)展，我自行設(shè)計(jì)制造的起重機(jī)很少，絕大多 70 年代，起重機(jī)的類型、規(guī)格、性能和技術(shù)水準(zhǔn)獲得了很大的發(fā)展，除了滿足國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)起重機(jī)日益增長(zhǎng)的需要外，還向國(guó)外出口各種類型的高性能。1.2 起 重 機(jī) 發(fā) 展 及 存 在 問 題上個(gè)世紀(jì) 70 年代以來，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，起重機(jī)械在品種及質(zhì)量上都得到了極其迅速的發(fā)展。隨著國(guó)名經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是國(guó)家加大基礎(chǔ)工程建設(shè)的結(jié)構(gòu)件和機(jī)器設(shè)備的重量也越來越大，特別是大型水電站、石油、化工、路橋、冶煉、航天以及公用民用高層建筑的安裝作業(yè)的迫切需要，極大的促進(jìn)了起重機(jī)、特別是大型起重機(jī)的發(fā)展，起重機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)得到了迅速發(fā)展。隨著起重機(jī)的使用頻率、起重量的增大，對(duì)其安全性能、經(jīng)濟(jì)性能、效率及耐久性性等問題，也越來越引起人們的重視，并對(duì)設(shè)計(jì)理念、方法及手段的探討也日趨深入。由于在起重機(jī)設(shè)計(jì)中采取常規(guī)設(shè)計(jì)方法時(shí)，許多構(gòu)件存在不合理性，進(jìn)而影響整個(gè)設(shè)備性能。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用在很大范圍內(nèi)解決了起重機(jī)的設(shè)計(jì)問題，尤其是有限元分析方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，為起重機(jī)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確分析提供了強(qiáng)力的有效手段，在實(shí)際工程已日益普及，且今后的結(jié)構(gòu)分析從孤立的單獨(dú)構(gòu)件轉(zhuǎn)變到結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體空間分析。1.3 未 來 發(fā) 展 趨 勢(shì)由于生產(chǎn)發(fā)展提出新的使用要求，起重機(jī)的種類、形式也需要相應(yīng)地發(fā)展和創(chuàng)新，性能也需要不斷變化與究善。由于現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法的建立和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)2計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段的應(yīng)用，使起重機(jī)設(shè)計(jì)思維觀念和方法有了進(jìn)一步的更新，其它技術(shù)領(lǐng)域和相鄰工業(yè)部門不斷取得的新科技成果在起重機(jī)上的滲透、推廣應(yīng)用等，更使起重機(jī)的各方面不斷地豐富更新。因此，起重機(jī)向現(xiàn)代化、智慧化、更安全。今后的發(fā)展主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）產(chǎn)品大型化，高速化和專用化。由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)，起重量越來越大，工作速度越來越高，并對(duì)能耗和可靠性提出更高的要求。目前世界上最大的履帶起重機(jī)起重量 3000t，最大的橋式起重機(jī)起生日一 1200t，集裝箱岸連裝卸橋小車的最大運(yùn)行速度已達(dá) 350m/min，堆垛起重機(jī)級(jí)最大運(yùn)行速度240m/min，垃圾處理用起重機(jī)的起升速度達(dá) 100m/min。（5）產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。（6）產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化和實(shí)用化結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力件，減輕自重和增加外形美觀。（3）通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在通用的場(chǎng)合使用，工作并不很繁重。這類起重機(jī)批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機(jī)盡量降低外形高度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，整個(gè)建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價(jià)。（4）產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。大型高效起重機(jī)新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。（2）系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。31.4 起 重 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 組 成1．起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置采用電力驅(qū)動(dòng)時(shí)為電動(dòng)機(jī),其中葫蘆起重機(jī)多用交流異步鼠籠式電動(dòng)機(jī),其他電動(dòng)起重機(jī)多采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī).履帶、鐵路起重機(jī)的起升驅(qū)動(dòng)裝置為內(nèi)燃機(jī).汽車、輪胎起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置是由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的液壓泵、液壓油缸或液壓電機(jī). 2．起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu) 起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)可分為軌行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)和無軌行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)（輪胎、履帶式運(yùn)行機(jī)構(gòu)）,這里只介紹軌行式運(yùn)行機(jī)構(gòu),以下簡(jiǎn)稱運(yùn)行機(jī)構(gòu). 軌行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)除了鐵路起重機(jī)以外,基本都為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)型.為此,起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)是由驅(qū)動(dòng)裝置——電動(dòng)機(jī),制動(dòng)裝置—— 制動(dòng)器,傳動(dòng) 裝置——壓繩機(jī)構(gòu) 和車輪裝置四部分組成. 1.組成結(jié)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)包括：起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，被稱為起重機(jī)的四大機(jī)構(gòu)。（1）起升機(jī)構(gòu)，是用來實(shí)現(xiàn)物料的垂直升降的機(jī)構(gòu)，是任何起重機(jī)不可缺少的部分，因而是起重機(jī)最主要、最基本的機(jī)構(gòu)。（2）運(yùn)行機(jī)構(gòu)，是通過起重機(jī)或起重小車運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)水平搬運(yùn)物料的機(jī)構(gòu)，有無軌運(yùn)行和有軌運(yùn)行之分，按其驅(qū)動(dòng)方式不同分為自行式和牽引式兩種。（3）變幅機(jī)構(gòu)，是臂架起重機(jī)特有的工作機(jī)構(gòu)。變幅機(jī)構(gòu)通過改變臂架的長(zhǎng)度和仰角來改變作業(yè)幅度。（4）旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，是使臂架繞著起重機(jī)的垂直卷筒軸線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在環(huán)形空間運(yùn)移動(dòng)物料。起重機(jī)通過某一機(jī)構(gòu)的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)或多機(jī)構(gòu)的組合運(yùn)動(dòng)，來達(dá)到搬運(yùn)物料的目的。2.驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置是用來驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)力設(shè)備的。常見的驅(qū)動(dòng)裝置有電力驅(qū)動(dòng)、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和人力驅(qū)動(dòng)等。電能是清潔、經(jīng)濟(jì)的能源，電力驅(qū)動(dòng)是現(xiàn)代起重機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)型式，幾乎所有的在有限范圍內(nèi)運(yùn)行的有軌起重機(jī)、升降機(jī)、電梯等都采用電力驅(qū)動(dòng)。對(duì)于可以遠(yuǎn)距離移動(dòng)的流動(dòng)式起重機(jī)（如汽車起重機(jī)、輪胎起重機(jī)和履帶起重機(jī)）多采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。人力驅(qū)動(dòng)適用于一些輕小起重設(shè)備，也用作某些設(shè)備的輔助、備用驅(qū)動(dòng)和意外（或事故狀態(tài)）的臨時(shí)動(dòng)力。3.取物裝置取物裝置是通過吊、抓、吸、夾、托或其他方式，將物料與起重機(jī)聯(lián)系起來進(jìn)行物料吊運(yùn)的裝置。根據(jù)被吊物料不同的種類、形態(tài)、體積大小，采用不同種類的取物裝置。例如，成件的物品常用吊鉤、吊環(huán)；散料（如糧食、礦石等）常4用抓斗、料斗；液體物料使用盛筒、料罐等。也有針對(duì)特殊物料的特種吊具，如吊運(yùn)長(zhǎng)形物料的起重 架空單軌系統(tǒng) 橫梁，吊運(yùn)導(dǎo)磁性物料的起重電磁吸盤，專門為冶金等部門使用的旋轉(zhuǎn)吊鉤，還有螺旋卸料和斗輪卸料等取物裝置，以及集裝箱專用吊具等。合適的取物裝置可以減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高工作效率。防止吊物墜落，保證作業(yè)人員的安全和吊物不受損傷是對(duì)取物裝置安全的基本要求。4.起重機(jī)械基本機(jī)構(gòu)各種起重機(jī)械的用途不同，構(gòu)造上有很大差異，但都具有實(shí)現(xiàn)升降這一基本動(dòng)作的起升機(jī)構(gòu)。有些起重機(jī)械還具有運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或其他專用的工作機(jī)構(gòu)。物料可以由鋼絲繩或起重鏈條等撓性件吊掛著升降，也可由螺桿或其他剛性件頂舉。起重機(jī)械是一種空間運(yùn)輸設(shè)備，主要作用是完成重物的位移。它可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。起重機(jī)械是現(xiàn)代化生產(chǎn)不可缺少的組成部分，有些起重機(jī)械還能在生產(chǎn)過程中進(jìn)行某些特殊的工藝操作，使生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。起重機(jī)械幫助人類在征服自然改造自然的活動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)了過去無法實(shí)現(xiàn)的大件物件的吊裝和移動(dòng)，如重型船舶的分段組裝，化工反應(yīng)塔的整體吊裝，體育場(chǎng)館鋼屋架的整體吊裝等。使用起重機(jī)械有巨大的市場(chǎng)需求和良好的經(jīng)濟(jì)性，近幾年起重機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展迅速，年均增長(zhǎng)約 20%。因?yàn)閺脑牧系疆a(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，利用起重運(yùn)輸機(jī)械對(duì)物料的搬運(yùn)量常常是產(chǎn)品重量的幾十倍，甚至數(shù)百倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)械加工行業(yè)每生產(chǎn) 1 噸產(chǎn)品，在加工過程中要裝卸、搬運(yùn) 50 噸物料，在鑄造過程中要搬運(yùn) 80 噸物料。在冶金行業(yè)每冶煉 1 噸鋼，需要搬運(yùn) 9 噸原料，車間之間的轉(zhuǎn)運(yùn)量為 63 噸，車間內(nèi)部的轉(zhuǎn)運(yùn)量達(dá) 160 噸。 起重運(yùn)輸費(fèi)用在傳統(tǒng)行業(yè)中也占有較高比例，如機(jī)械制造業(yè)用于起重運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用占全部生產(chǎn)費(fèi)用的 15～30%，冶金行業(yè)用于起重運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用占全部生產(chǎn)費(fèi)用的 35～45%，交通運(yùn)輸行業(yè)貨物的裝卸儲(chǔ)存都要依靠起重運(yùn)輸機(jī)械，據(jù)統(tǒng)計(jì)海運(yùn)費(fèi)用中裝卸費(fèi)用占總運(yùn)費(fèi)的 30～60%。1.5 性 能 參 數(shù)表征起重機(jī)械基本工作能力的最主要的性能參數(shù)是起重量和工作級(jí)別。①起重量是指在規(guī)定工作條件下允許起吊的重物的最大重量，即額定起重量。一般帶有電磁吸盤（見起重吸盤）或抓斗的起重機(jī)，其起重量還應(yīng)包括電磁吸盤或抓斗的重量。臂架型起重機(jī)的起重量還包括吊鉤組的重量。②工作級(jí)別是反映起重機(jī)械總的工作狀況的性能參數(shù)，是設(shè)計(jì)和選用起重機(jī)械的重要依據(jù)。它由起重機(jī)械在要求的使用期間內(nèi)需要完成的工作循環(huán)總次數(shù)和載荷狀態(tài)來決定。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)規(guī)定將起重機(jī)械工作級(jí)別劃分為 8 級(jí)。中國(guó)只規(guī)定將起重機(jī)劃分為 8 級(jí),輕5小型起重設(shè)備、升降機(jī)、架空單軌系統(tǒng)還沒有劃分級(jí)別。對(duì)于作業(yè)程序規(guī)律性強(qiáng)、重復(fù)性大的起重機(jī)械，例如碼頭上裝卸船舶貨物的起重機(jī)、高架倉庫用的堆垛起重機(jī)和為高爐送料的料斗升降機(jī)，工作周期也是一個(gè)重要參數(shù)。工作周期指完成一個(gè)工作循環(huán)所需要的時(shí)間，它取決于機(jī)構(gòu)的工作速度，并與搬運(yùn)距離有關(guān)。上述起重機(jī)有時(shí)也用生產(chǎn)率作為重要參數(shù)，通常以每小時(shí)完成的吊運(yùn)量來表示。（一）起重量 G起重量 G（過去常用字母 Q 表示） ，是指被起升重物的質(zhì)量，單位為千克（kg）或噸（t） 。一般分為額定起重量、最大起重量、總起重量、有效起重量等。1.額定起重量 Gn（不含起重鋼絲繩、吊鉤和滑輪組 的質(zhì)量） ，是指起重機(jī)能吊起的重物或物料連同可分吊具或?qū)倬撸ㄈ缱ザ?、電磁吸盤、平衡梁等）質(zhì)量的總和。對(duì)于幅度可變的起重機(jī)，其額定起重量是隨幅度變化的。2.最大起重量 Gmax，是指起重機(jī)正常工作條件下，允許吊起的最大額定起重量。對(duì)于幅度可變的起重機(jī)，是指最小幅度時(shí)，起重機(jī)安全工作條件下允許提升的最大額定起重量，也稱名義額定起重量。3.總起重量 Gt，是指起重機(jī)能吊起的重物或物料，連同可分吊具和長(zhǎng)期固定在起重機(jī)上的吊具或?qū)倬撸òǖ蹉^、滑輪組、起重鋼絲繩以及在臂架或起重小車以下的其他起吊物）的質(zhì)量總和。4.有效起重量 Gp，是指起重機(jī)能吊起的重物或物料的凈質(zhì)量。如帶有可分吊具抓斗的起重機(jī)，允許抓斗抓取物料的質(zhì)量就是有效起重量，抓斗與物料的質(zhì)量之和則是額定起重量。（二）跨度 S橋架型起重機(jī)支撐中心線之間的水平距離稱為跨度，用字母“S”表示，單位為米（m） 。（三）軌距 k對(duì)于小車，為小車軌道中心線之間的距離。（四）基距 B基距也稱卷筒軸距，是指沿縱向運(yùn)動(dòng)方向的起重機(jī)或小車支承中心線之間的距離。（五）幅度 L起重機(jī)置于水平場(chǎng)地時(shí)，空載吊具垂直中心線至回轉(zhuǎn)中心線之間的水平距離稱為幅度 L。幅度有最大幅度和最小幅度之分。（六）起重力矩 M起重力矩是幅度 L 與其相對(duì)應(yīng)的起吊物品重力 G 的乘積，M=G·L。（七）起重傾覆力矩 MA起重傾覆力矩，是指起吊物品重力 G 與其至傾覆線距離 A 的乘積。6（八）輪壓 P輪壓是指一個(gè)車輪傳遞到軌道或地面上的最大垂直載荷。單位為 N。（九）起升高度 H 和下降深度 h起重高度，是指起重機(jī)水平停機(jī)面或運(yùn)行軌道至吊具允許最高位置的垂直距離，單位為 m。（十）起升速度 Vn起升（下降）速度 Vn，是指穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，額定載荷的垂直位移速度（m/min ） 。（十一）小車運(yùn)行速度 Vt是指穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，帶額定載荷的小車在水平軌道上運(yùn)行的速度（m/min） 。（十二）起重機(jī)工作級(jí)別起重機(jī)工作級(jí)別是考慮起重量和時(shí)間的利用程度以及工作循環(huán)次數(shù)的工作特性。它是按起重機(jī)利用等級(jí)（整個(gè)設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)，總的工作循環(huán)次數(shù)）和載荷狀態(tài)劃分的。起重機(jī)載荷狀態(tài)按名義載荷譜系分為輕、中、重、特四級(jí)；起重機(jī)的利用等級(jí)分為 U0～U9 十級(jí)。起重機(jī)工作級(jí)別，也就是金屬結(jié)構(gòu)的工作級(jí)別，按主起升機(jī)構(gòu)確定，分為A1～A8 級(jí)。 （工作繁忙程度和滿載程度） 。7第 2 章 初 步 計(jì) 算2.1 鋼 絲 繩 的 選 擇根據(jù)起重機(jī)的額定起重量，選擇雙聯(lián)起升機(jī)構(gòu)滑輪組倍率為 1.（1）鋼絲繩所受最大靜拉力：（N ）組η2mGQS???絲ax式中 ——額定起重量； =3kN(起重重量 300kg)Q——吊鉤組重量， =0.12kN（吊鉤掛架的重量一般約占額絲G絲定起重量的 2～4%，這里去吊鉤掛架重量為 0.12kN） ；——滑輪組倍率， =1；mm——滑輪組效率， =0.98.組η組η=1.59KNax30.1298s???（2）鋼絲繩的選擇：所選擇鋼絲繩的破斷拉力應(yīng)滿足：???絲絲絲 SanSmaxn 繩——鋼絲繩安全系數(shù)，對(duì)于小型工作類型 n 繩=2由上式可得：=3.74ax1.592=08nS????繩絲 （ ）根據(jù)查鋼絲繩產(chǎn)品目錄可選用：鋼絲繩 6W(19)-20-185-I-光-右順(GB1102-74)，不松散瓦林吞型鋼絲繩直徑 d=5mm。2.2 滑 輪 壓 繩 機(jī) 構(gòu) 的 計(jì) 算（1）滑輪、壓繩機(jī)構(gòu)的最小直徑的確定為了確保鋼絲繩具有一定的使用壽命，滑輪、壓繩機(jī)構(gòu)的直徑（自繩槽底部算起的直徑）應(yīng)滿足：D≥（e-1 ） 絲d式中 e——系數(shù)，對(duì)起重機(jī)，取 e=25。8取壓繩機(jī)構(gòu)直徑和滑輪直徑 D=620mm。（2）壓繩機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度和厚度的計(jì)算而 tnDHmL)(00???式中 ——最大起升高度， =4m；maxHmaxn——鋼絲繩安全圈數(shù)，n≥1.5，取 n=2；t——繩槽節(jié)距，t= d 繩+ （2～4）=7～11，取 t=10mm；， ——空余部分和固定鋼絲繩所需要的長(zhǎng)度， = =3t；1L2 1L2——壓繩機(jī)構(gòu)的計(jì)算直徑（按纏繞鋼絲繩的中心計(jì)算） ，0D=625mm0=+65A——壓繩機(jī)構(gòu)左右繩槽之間不刻槽部分長(zhǎng)度，根據(jù)鋼繩允許偏斜角確定：絲L23tanαHLmi??絲其中 ——吊鉤組兩側(cè)滑輪繩槽中心線之間的距離， =103mm；3 3L——當(dāng)?shù)蹉^滑輪組位于上部極限位置時(shí)，壓繩機(jī)構(gòu)卷筒軸和minH滑輪卷筒軸之間的距離， =400mmminα2——壓繩機(jī)構(gòu)上繞出的鋼絲繩分支相對(duì)于鉛垂線的允許偏斜角 α2≤5°～6° ，取 tanα2=tan6°=0.1.2tan?=80mm=240.1L?光——壓繩機(jī)構(gòu)半邊的繩槽部分長(zhǎng)度09=107mm041=+03.25L?（ ）第 3 章 壓 繩 機(jī) 構(gòu) 計(jì) 算壓繩機(jī)構(gòu)主要防止鋼絲繩在下降或者上升過程中發(fā)生偏離軌道，松掉導(dǎo)致意外事故的發(fā)生，其設(shè)計(jì)的總圖 3-1 如下：主要由壓繩機(jī)構(gòu)，左右側(cè)板，壓繩機(jī)構(gòu)卷筒軸，固定板，壓桿和彈簧組成。圖 3-1 總圖3.1 solidwork 三維軟件介紹起重機(jī)壓繩機(jī)構(gòu)三維采用 SW 軟件進(jìn)行繪制，介紹一下 SW 軟件的知識(shí)，純屬湊個(gè)字?jǐn)?shù)，SolidWorks 為達(dá)索系統(tǒng)（Dassault Systemes S.A）下的子公司，專門負(fù)責(zé)研發(fā)與銷售機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的視窗產(chǎn)品。達(dá)索公司是負(fù)責(zé)系統(tǒng)性的軟件供應(yīng)，并為制造廠商提供具有 Internet 整合能力的支援服務(wù)。該集團(tuán)提供涵蓋整個(gè)產(chǎn)品生命周期的系統(tǒng)，包括設(shè)計(jì)、工程、制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等各個(gè)領(lǐng)域中的最佳軟件系統(tǒng)，著名的 CATIAV5 就出自該公司之手，目前達(dá)索的 CAD 產(chǎn)品市場(chǎng)占有率居世界前列。SolidWorks 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技術(shù)副總裁與 CV 公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡（Concord,Massachusetts） 內(nèi)，當(dāng)10初的目標(biāo)是希望在每一個(gè)工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。從 1995 年推出第一套 SolidWorks 三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件至今至 2010 年已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由 300 家經(jīng)銷商在全球 140 個(gè)國(guó)家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997 年，Solidworks 被法國(guó)達(dá)索 （Dassault Systemes）公司收購，作為達(dá)索中端主流市場(chǎng)的主打品牌。SolidWorks 軟件是世界上第一個(gè)基于 Windows 開發(fā)的三維 CAD 系統(tǒng)，由于技術(shù) 創(chuàng)新符合 CAD 技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)，SolidWorks 公司于兩年間成為CAD/CAM 產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持使得 SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在 1995-1999 年獲得全球微機(jī)平臺(tái) CAD 系統(tǒng)評(píng)比第一名；從 1995 年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)，其中僅從 1999 年起，美國(guó)權(quán)威的 CAD 專業(yè)雜志 CADENCE 連續(xù)4 年授予 SolidWorks 最佳編輯 獎(jiǎng)，以表彰 SolidWorks 的創(chuàng)新、活力和簡(jiǎn)明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場(chǎng)。由于 SolidWorks 出色的技術(shù)和市場(chǎng)表現(xiàn)，不僅成為 CAD 行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對(duì)象。終于在 1997 年由法國(guó)達(dá)索公司以 三億一千萬美元的高額市值將 SolidWorks 全資并購。公司原來的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東，以一千三百萬美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，獲得了高額的回報(bào)，創(chuàng)造了 CAD 行 業(yè)的世界紀(jì)錄。并購后的 SolidWorks 以原來的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為 CAD 行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司，SolidWorks 三維 機(jī)械設(shè)計(jì)軟件也成為達(dá)索企業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的 CAD 產(chǎn)品。由于使用了 Windows OLE 技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的 parasolid 內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的 集成技術(shù)，SolidWorks 成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的 SolidWorks 軟件使用許可約 28萬，涉及航空航天、 機(jī)車、食品、機(jī)械、國(guó)防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等分布于全球 100 多個(gè)國(guó)家的約 3萬 1 千家企業(yè)。在教育市 場(chǎng)上，每年來自全球 4，300 所教育機(jī)構(gòu)的近 145，000名學(xué)生通過 SolidWorks 的培訓(xùn)課程。據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其 它 3D CAD 系統(tǒng)相比，與 SolidWorks相關(guān)的招聘廣告比其它軟件的總和還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程11師使用 SolidWorks，越來越多 的企業(yè)雇傭 SolidWorks 人才。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界用戶每年使用 SolidWorks 的時(shí)間已達(dá) 5500 萬小時(shí)。在美國(guó)，包括麻省理工學(xué)院（MIT） 、斯坦福大學(xué)等在內(nèi)的著名大學(xué)已經(jīng)把SolidWorks 列為制造專業(yè)的必修課，國(guó)內(nèi)的一些大學(xué)（教育機(jī)構(gòu)）如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、中山大學(xué)、中南大學(xué)、重慶大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、大連理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、武漢理工大學(xué)等也在應(yīng)用SolidWorks 進(jìn)行教學(xué)。Solidworks 軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks 有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，這使得 SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維 CAD 解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，而且對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。對(duì)于熟悉微軟的 Windows 系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用 SolidWorks 來搞設(shè)計(jì)了。SolidWorks 獨(dú)有的拖拽功能使用戶在比較短的時(shí)間內(nèi)完成大型裝配設(shè)計(jì)。SolidWorks 資源管理器是同 Windows 資源管理器一樣的 CAD 文件管理器，用它可以方便地管理 CAD 文件。使用 SolidWorks ，用戶能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。在目前市場(chǎng)上所見到的三維 CAD 解決方案中，SolidWorks 是設(shè)計(jì)過程比較簡(jiǎn)便而方便的軟件之一。美國(guó)著名咨詢公司 Daratech 所評(píng)論：“在基于 Windows平臺(tái)的三維 CAD 軟件中，SolidWorks 是最著名的品牌，是市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。”在強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能和易學(xué)易用的操作（包括 Windows 風(fēng)格的拖/放、點(diǎn)/擊、剪切/粘貼）協(xié)同下，使用 SolidWorks ，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的。1.用戶界面★SolidWorks 才提供了一整套完整的動(dòng)態(tài)界面和鼠標(biāo)拖動(dòng)控制?！叭珓?dòng)感的”的用戶界面減少設(shè)計(jì)步驟，減少了多余的對(duì)話框，從而避免了界面的零亂。★ 嶄新的屬性管理員用來高效地管理整個(gè)設(shè)計(jì)過程和步驟。屬性管理員包含所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和參數(shù)，而且操作方便、界面直觀?！镉?SolidWorks 資源管理器可以方便地管理 CAD 文件。SolidWorks 資源管理器是唯一一個(gè)同 Windows 資源器類似的 CAD 文件管理器。12★ 特征模板為標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)特征，提供了良好的環(huán)境。用戶可以直接從特征模板上調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的零件和特征，并與同事共享?！颯olidWorks 提供的 AutoCAD 模擬器，使得 AutoCAD 用戶可以保持原有的作圖習(xí)慣，順利地從二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維實(shí)體設(shè)計(jì)。2.配置管理配置管理是 SolidWorks 軟件體系結(jié)構(gòu)中非常獨(dú)特的一部分，它涉及到零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖。配置管理使得你能夠在一個(gè) CAD 文檔中，通過對(duì)不同參數(shù)的變換和組合，派生出不同的零件或裝配體。3.協(xié)同工作★SolidWorks 提供了技術(shù)先進(jìn)的工具，使得你通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行協(xié)同工作?！锿ㄟ^ eDrawings 方便地共享 CAD 文件。eDrawings 是一種極度壓縮的、可通過電子郵件發(fā)送的、自行解壓和瀏覽的特殊文件?！锿ㄟ^三維托管網(wǎng)站展示生動(dòng)的實(shí)體模型。三維托管網(wǎng)站是 SolidWorks 提供的一種服務(wù)，你可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，快速地查看產(chǎn)品結(jié)構(gòu)?！颯olidWorks 支持 Web 目錄，使得你將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存放在互聯(lián)網(wǎng)的文件夾中，就像存本地硬盤一樣方便?！镉?3D Meeting 通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)地協(xié)同工作。3D Meeting 是基于微軟 NetMeeting 的技術(shù)而開發(fā)的專門為 SolidWorks 設(shè)計(jì)人員提供的協(xié)同工作環(huán)境。4.裝配設(shè)計(jì)★在 SolidWorks 中，當(dāng)生成新零件時(shí)，你可以直接參考其他零件并保持這種參考關(guān)系。在裝配的環(huán)境里，可以方便地設(shè)計(jì)和修改零部件。對(duì)于超過一萬個(gè)零部件的大型裝配體，SolidWorks 的性能得到極大的提高?！颯olidWorks 可以動(dòng)態(tài)地查看裝配體的所有運(yùn)動(dòng)，并且可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)的干涉檢查和間隙檢測(cè)。★用智能零件技術(shù)自動(dòng)完成重復(fù)設(shè)計(jì)。智能零件技術(shù)是一種嶄新的技術(shù)，用來完成諸如將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的螺栓裝入螺孔中，而同時(shí)按照正確的順序完成墊片和螺母的裝配?！镧R像部件是 SolidWorks 技術(shù)的巨大突破。鏡像部件能產(chǎn)生基于已有零部件（包括具有派生關(guān)系或與其他零件具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的零件）的新的零部件。13★SolidWorks 用捕捉配合的智能化裝配技術(shù)，來加快裝配體的總體裝配。智能化裝配技術(shù)能夠自動(dòng)地捕捉并定義裝配關(guān)系。5.工程圖★SolidWorks 提供了生成完整的、車間認(rèn)可的詳細(xì)工程圖的工具。工程圖是全相關(guān)的，當(dāng)你修改圖紙時(shí)，三維模型、各個(gè)視圖、裝配體都會(huì)自動(dòng)更新?！飶娜S模型中自動(dòng)產(chǎn)生工程圖，包括視圖、尺寸和標(biāo)注?！镌鰪?qiáng)了的詳圖操作和剖視圖，包括生成剖中剖視圖、部件的圖層支持、熟悉的二維草圖功能、以及詳圖中的屬性管理員?！锸褂?RapidDraft 技術(shù)，可以將工程圖與三維零件和裝配體脫離，進(jìn)行單獨(dú)操作，以加快工程圖的操作，但保持與三維零件和裝配體的全相關(guān)。★用交替位置顯示視圖能夠方便地顯示零部件的不同的位置，以便了解運(yùn)動(dòng)的順序。交替位置顯示視圖是專門為具有運(yùn)動(dòng)關(guān)系的裝配體而設(shè)計(jì)的獨(dú)特的工程圖功能。3.2 三維零件效果圖1.右板，材質(zhì)選 HT200.圖 3-2 右板2.滾動(dòng)軸承14圖 3-3 滾動(dòng)軸承3.軸圖 3-4 軸4.鍵15圖 3-5 鍵5. 滾筒圖 3-6 滾筒6.左板16圖 3-7 左板7.固定板圖 3-8 固定板8.彈簧17圖 3-9 彈簧3.3 三維總裝配效果圖圖 3-10 總圖三維效果183.4 彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算彈簧選擇圓柱螺旋壓縮彈簧 [30]，具體設(shè)計(jì)方法和步驟1) 工作時(shí)，假設(shè)彈簧所受最大工作載荷為 600N，工作環(huán)境有腐蝕性，故選擇材料為 1Cr18Ni9， 類彈簧，許用切應(yīng)力 ，許用彎曲應(yīng)?a???40][?力 ， 彈性模量 ，切變模量 ，ab???50][?aE??1970aG730此種材料耐腐蝕，耐高溫，有良好的工藝性，適用于小彈簧。2) 選擇旋繞比 ，暫取 ，C8則根據(jù)公式 K615.04???計(jì)算出曲度系數(shù) 1848??3）根據(jù)安裝空間，初定彈簧中徑 ，mD2則根據(jù)公式 dC?計(jì)算出 m4）計(jì)算彈簧絲直徑 mKCF4.54081.6.1][6.1max' ??????取 d6?5）工作圈數(shù)根據(jù)公式 計(jì)算3max8FGdn?實(shí)際工作中正常情況下 ，為保證檢測(cè)時(shí)鉆m1.2/)7.149(???桿過度偏向一邊時(shí)的儀器的安全，這里取 4ax?彈簧內(nèi)徑 dD681彈簧外徑 m5242???彈簧節(jié)距 p.198.0.?彈簧自由長(zhǎng)度 mdnH6.125.2.5. ???因在實(shí)際安裝中，允許的空間滿足不了所設(shè)計(jì)的彈簧自由高度值，也即過大，不符合實(shí)際應(yīng)用要求，需重新設(shè)計(jì)。0H19重新設(shè)計(jì)如下:重選 6?C則 曲度系數(shù)： 25.16.04????K彈簧絲直徑： 取mCFd 96.40][6.1max' ????md5?彈簧中徑： D30?彈簧內(nèi)徑： d25301??彈簧外徑： m2?彈簧節(jié)距： Dp123040??彈簧工作圈數(shù)： 取 5.8687?n.8n彈簧自由長(zhǎng)度： 取 mdpH5.109.12.0 ?????mH10?7）驗(yàn)算穩(wěn)定性：細(xì)長(zhǎng)比 符合兩端固定彈簧的選擇3.567.30??Db標(biāo)準(zhǔn)，故不需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。8）疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度的驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算公式 23max8FdK???已知： NF602?N10.1 m24??由 可得 21?8.4adKD?????7.216053.83max??F3.8.133in對(duì)于變應(yīng)力作用下的普通圓柱螺旋壓縮彈簧，疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)值按公式 計(jì)算， FcaSS???maxin075.?20式中：--彈簧疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，當(dāng)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算和材料的力學(xué)性能數(shù)caS據(jù)精確性高時(shí)，取 ；7.1~3?FS--彈簧材料的脈動(dòng)循環(huán)剪切疲勞極限，按變載荷作用次數(shù) N，由下表查??；0?表 3-1 彈簧參數(shù)表變載荷作用次數(shù) N 4105106107a??/0? B?5.B3.B?3.B.取 5.1?FSaB????6308.30??5.12.7.416??ca故設(shè)計(jì)合理。1）選材：1Cr18Ni9 NF60max?Mp40][?pb50][??MpE97?G732）旋繞比 ：取 ， 則 C2.16.4???K3）彈簧中徑 ：D0?4）彈簧絲直徑 ： 取d mCF96.4051][6.1max' ?????md5?5）對(duì)于壓縮彈簧工作圈數(shù)根據(jù)公式 計(jì)算，其中 3max8CFGdn?aG??730在實(shí)際工作中正常情況下 15.02/)9.814(????這里取 m15.30ax??則 取 6.0685.3783ax?CFdn .n216）計(jì)算彈簧內(nèi)徑，外徑，節(jié)距，自由長(zhǎng)度：彈簧內(nèi)徑 mdD25301???彈簧外徑 32?彈簧節(jié)距 p90.3.0?彈簧自由長(zhǎng)度 取mdpnH105.135. ?????mH10?7）驗(yàn)算穩(wěn)定性：細(xì)長(zhǎng)比 符合兩端固定彈簧的選.67.30??Db擇標(biāo)準(zhǔn)，故不需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。8）疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度的驗(yàn)算 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算公式 23max8FdK???NF602?1.2382?由 可得 21?m8.31??aFdKD???7.421605.833max????5.32.1833in對(duì)于變應(yīng)力作用下的普通圓柱螺旋壓縮彈簧，疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)值按公式 演算 FcaSS??maxin075.?5.16.4316.axin0 ??????ca即 故彈簧設(shè)計(jì)合理。FcS?彈簧的有關(guān)參數(shù)如下表： 表 3-2 彈簧參數(shù)表22參數(shù)名稱及代號(hào) 計(jì)算公式 結(jié)果中徑 CdD?30mm內(nèi)徑 1D?1 25mm外徑 2 d??2 35mm旋繞比 DC/ 6長(zhǎng)細(xì)比 bHb0 3.67自由長(zhǎng)度 0Hdpn5.1??110mm工作長(zhǎng)度 n nn???0 30.15mm有效圈數(shù) max3a8CFGd11.5 圈總?cè)?shù) 1n21??n13.5 圈節(jié)距 pDp3.09mm卷筒軸向間距 ?d??4mm展開長(zhǎng)度 L??cos1nL?1277.5mm螺旋角 ?Dpart 5.458°質(zhì)量 0m??Ldms42?0.203Kg23第 4 章 卷 筒 軸 的 計(jì) 算4.1 初定卷筒軸的最小直徑選卷筒軸的材料為４５鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表１５－３，取 12??A（以下卷筒軸均取此值） ，于是由式１５－２初步估算卷筒軸的最小直徑33min1/2.4/56021.dAPm???輸出卷筒軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)卷筒軸器處卷筒軸的直徑 .為了使12d?所選的卷筒軸直徑 與聯(lián)卷筒軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)卷筒12d?軸器型號(hào).聯(lián)卷筒軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca=KAT1,查表 14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩的變化很小 ,故取KA=1.3,則，41.328603589.caATNm????查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，選用 HL１型彈性柱銷聯(lián)卷筒軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000N·ｍｍ。半聯(lián)卷筒軸器的孔徑 ，故取 半聯(lián)卷12d12dm?筒軸器長(zhǎng)度 L＝42mm，半聯(lián)卷筒軸器與卷筒軸配合的轂孔長(zhǎng)度 。'30?4.2 卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定卷筒軸上零件的裝配方案（見下圖）2）根據(jù)卷筒軸向定位的要求確定卷筒軸的各段直徑和長(zhǎng)度（1）為滿足半聯(lián)卷筒軸器的卷筒軸向定位要求，１卷筒軸段右端需制處一卷筒軸肩，卷筒軸肩高度半聯(lián)卷筒軸器與卷筒軸配合的轂孔長(zhǎng)度=30mm.，為了保證卷筒軸端擋圈只壓在半聯(lián)卷筒軸器上而不壓在1L卷筒軸的端面上，故 的長(zhǎng)度應(yīng)該比 略短一點(diǎn)，現(xiàn)取1l1L128lm?(3)取壓繩機(jī)構(gòu)左端面與箱體內(nèi)壁間留有足夠間距，取 。為減小應(yīng)49l力集中,并考慮右卷筒軸承的拆卸,卷筒軸段 4 的直徑應(yīng)根據(jù)６００５的深溝球卷筒軸承的定位卷筒軸肩直徑 確定ad31a?（4）卷筒軸段 5 上安裝壓繩機(jī)構(gòu),為便于壓繩機(jī)構(gòu)的安裝, 應(yīng)略大與 ,可5d4取 .壓繩機(jī)構(gòu)左端用套筒固定,為使套筒端面頂在壓繩機(jī)構(gòu)左端3dm?面上,即靠緊,卷筒軸段 5 的長(zhǎng)度 應(yīng)比壓繩機(jī)構(gòu)轂長(zhǎng)略短,若轂長(zhǎng)與齒寬相5l同,已知齒寬 ,故取 。壓繩機(jī)構(gòu)右端用肩固定,由此可確0b48m?24定卷筒軸段 6 的直徑, 卷筒軸肩高度 ,取 ,dh1.0~7.?640m?,故取61.4lh?5lm為減小應(yīng)力集中,并考慮右卷筒軸承的拆卸,卷筒軸段 7 的直徑應(yīng)根據(jù)６００５的深溝球卷筒軸承的定位卷筒軸肩直徑 確定,即ad，731ad72l?（5）取壓繩機(jī)構(gòu)齒寬中間為力作用點(diǎn),則可得 , ，15.Lm?215.348.Lm?(6)參考表 15－2，取卷筒軸端為 ，各卷筒軸肩處的圓角半徑見 CAD014?圖。4.3 卷筒軸的結(jié)構(gòu)布置4.4 受力分析、彎距的計(jì)算（１）計(jì)算支承反力25在水平面上3275.8tAXFLN???972.5BXtAXFN??0Ya（２）在垂直面上 132, 5.3raBAZdLMFN????故 50.8.90.Zr?總支承反力 222223715.348.AXAYZ N????950BBF??２）計(jì)算彎矩并作彎矩圖（１）水平面彎矩圖237.81.4762.9AXMLNm???BAX（２）垂直面彎矩圖250.AZF?39485193BZL???（３）合成彎矩圖22276.0.45.6AXAZMNm???4198391BB???3）計(jì)算轉(zhuǎn)矩并作轉(zhuǎn)矩圖128.46TNm?4.5 作受力、彎距和扭距圖聯(lián)卷筒軸器:由式６－１， 1 9446847.(253)10TMPapdhl?????查表６－２，得 ，鍵校核安全MPa20~][ ][p??壓繩機(jī)構(gòu): 1 948.64.37(45)1TPapdhl????查表 6－2，得 ，鍵校核安全[] ][p264.6 按彎扭合成應(yīng)力校核卷筒軸的強(qiáng)度由合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖知，C 處左側(cè)承受最大彎矩和扭矩，并且有較多的應(yīng)力集中，故 c 截面為危險(xiǎn)截面。根據(jù)式１５－５，并取 ，卷筒軸的計(jì)算6.0??應(yīng)力 221()/4.7caAMTWMPa?????由表１５－１查得 ， ，故安全60][??][1???c4.7 校核卷筒軸承和計(jì)算壽命（１）校核卷筒軸承 A 和計(jì)算壽命徑向載荷 22215.37.843.1rZAXFN????卷筒軸向載荷 aN由 ，在表１３－５取 X＝0.56。相對(duì)卷筒軸向載荷為/0.78Aare?，在表中介于 0.040－0.070 之間，對(duì)應(yīng)的 e 值為0342C?0.24－0.27 之間，對(duì)應(yīng) Y 值為 1.8－1.6，于是，用插值法求得，故 。(1.86)(0.742)1.78Y????0.56,1.782XY?由表１３－６取 則，A 卷筒軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷1.pf?，校核安全()ApArarPfXFYNC??該卷筒軸承壽命該卷筒軸承壽命663 310040()()671.rAhACL hn??（２）校核卷筒軸承 B 和計(jì)算壽命徑向載荷 2229.5.105.BrZXFN???當(dāng)量動(dòng)載荷 ，校核安全1.08pBr rPf C???該卷筒軸承壽命該卷筒軸承壽命 663 3104()()17562.rBhBCL hn?