1696_2吨单轨抓斗起重机设计 11
1696_2吨单轨抓斗起重机设计 11,_2,单轨,抓斗,起重机,设计,11,十一
研究逆向工程中的应用工程技术摘要根据对以往研究逆向工程(RE)的技术,可再生能源工程中的应用进行了探讨性的论文。稀土应用环境是建立与坐标测量机(CMM)和 CAD / CAM 的软件。以核心柴油发动机的进气为例,阐述了可再生能源的过程,从对象的数字化,CAD 模型重建数控加工。测量数据是通过使用三维坐标测量机扫描获得的物理对象。通过处理测量数据,作者成功地建立了模具和加工模具 CAD 模型,并获得了一个好成绩。关键词:逆向工程设计、产品开发、模具 CAD / CAM1.介绍当今,竞争压力已经到了,在快速的产品设计和优化需求围绕在产品开发周期。简短的产品开发时间是要强烈满足需求,随着制造业的全球化造成的活动和市场需求的变化。在如航空航天,汽车,造船工程领域和药品,这是难以建立 CAD 模型的现有的产品,具有自由曲面或雕塑表面。在这种情况下,逆向工程(RE)是一个有效的方法能大大降低产品开发循环。这个过程是指在设计师的收购产品的设计理念,从数字化的身体模型,建立了 CAD 模型实现向物理模型的靠近。该模型可以创造重用性、修改和优化5。由再保险技术几何形状的零件或产品。在此基础上测量数据是由一个完整的和复杂的 CAD 模型是创造的。有两个关键技术、如下。数字化的物理模型和创作的计算机辅助设计(CAD)模型。2. 稀土工作流程不同于传统的设计理念和方法,可再生能源技术是与计算机技术相结合的是一开始到现有的设计产品,模型测量技术和 CAD / CAM 技术。稀土已在许多不同部门应用,如汽车,造船,电子和医药。它是常用于这些方面例如以下3: (一)如果最终产品的原型是仿照手动,所以没有要求对 CAD 模型原型存在,例如油泥模型在汽车行业。(二)在一个 CAD 是公司和所有现有的介绍产品中必须为蓝本,以有一个完全数字档案。特别是,在复杂的 CAD 模型形部分是因为它是仿照很难用其 CAD 模型直接创建。(三) 复杂形状部件必须检查,可再生能源示范创建一个比较现有的 CAD 模型。可再生能源的过程主要可以被看作是一个过程链这是由三个主要方面如下5:(一)对象的数字化:三维形状可以使该产品获得任何适当的测量方法。(二)测量数据处理:用三维采集数据进行处理,以满足需求下面的操作。(三)创作的 CAD 模型:一个完整的 CAD 模型使产品必须建立在以代表所有该产品的有关数据之中。图.1 显示了稀土的工作流程。整个稀土过程由计算机辅助。3.稀土工程应用基于上述可再生 能源技术的原理,作者应用并设计 和制造再生能源技术解决柴油发动 机的死机。以核心芯片对柴油发动 机进气道为例,本文介绍了稀土过 程,从对象的数字化,计算机辅助 设计在数控加工模型重建。入口是柴油发动 机的重要组成部分。在很大程度上, 它影响柴油机的特点。因为入口有 非常复杂的形状(见图.2)它是很 难创建一个入口数字模型,以及制造对应口的核心芯片。因此,作者采取的是以它在工程应用研究再生能源技术作为一个例子。 3.1 稀土环境可再生能源 的环境是一个本地区域网络 (LAN) ,这是建立两个工 作地点,两个工作站,三台 电脑,一个坐标测量机 (CMM)和三数控机床。该 硬件工作平台采用水平处置 和站着操作个人电脑。主要 应用软件是Unigraphics 系 统的 CAD / CAE / CAM 集成 测量系统和由 zess 公司提 供的软件。使用的操作系统 是在 HP - UX 10.2 工作站 着操作个人电脑的 Windows NT。图.3 显示了可再生能源 的环境。随着计算机网络的 应用和可再生能源过程,即 对象的数字化,加工测量数 据,一个CAD 模型的创建和 NC 加工,是实现对计算机集成环境。3.2 模具的数字化一般来说,对于三维测量方法几何产品数据可分为两类,即触觉测量和光学测量。三坐标测量机是一般的触觉测量设备,是在工业企业广泛使用1,2。撰文衡量模具的几何形状,并获得通过使用 CMM 测量数据测量和软件与线性扫描模式的物理模型模具扫描 CMM 的使用 5mm 直径探头一步步跨越了 5 毫米以上模型在第一个领域复杂地区 1 毫米(见图.4A)有多少测量点是由三坐标测量机自动确定根据测量表面的曲率变化对触觉点。为了避免滑,探头开始测量距离在4mm 表面边界即被测量的表面。平均而言有约 1600 测量点获得一个扫描曲线。3.3 测量数据处理一个机械跟踪过程的结果是一个结构点和线的大量点序列结构4。在三坐标测量机的输出数据坐标该探头的中心值和正常向量 X,Y 和 Z 方向在触觉点的位置。此外,对测量数据输出格式不符合的 CAD 模型建立的要求。因此,人们必须处理测量数据。笔者拥有自主研发的一个方案,以实现转型对测量数据的格式。首先,对测量数据输出格式必须转化为一个可以接受的格式由Unigraphics 系统软件完成。然后对测量数据进行对照多余的必须被过滤掉,并把处理当做一个可视化的方式。数据处理,可直接使用一个模具 CAD 模型进行创建。3.4 创造一个模具 CAD 模型在创建 CAD 模型直接从测量数据使用 Unigraphics 系统的 CAD / CAE / CAM 软件的后处理测量数据和数据转换格式。有两个在 CAD 模型的建立方法从测量数据使用自由格式的特征造型。一个是所谓的曲线模式,通过这种方式,建造从曲线测量数据生成,然后表面可以创建通过建设曲线网格生成。另一名被称为表面的模式,表面生成的测量数据直接从2。由于测量数据输出的坐标该探头的中心值,表面产生对于距离的测量数据,抵消了表面等于探针半径,远离实际面衡量。因此,一要抵消这种表面,表面生成的是通过着色表面分析表面,以检查其连续性和分析功能与光滑度,以及表面产生和测量点之间的错误。最高误差为 0.2 毫米,是可以接受的。3.5 数控加工的模具可以确定的数控加工工艺规划与生成一个应用程序的刀具制造地点。进一步加工由代码生成,通过数控后处理。最后,是由数控机床加工工具进行CAD 模型建立。图 4 显示了数控测量和表面的结果核心重建死于入口,而图 5显示生成的 CAD 模型的核心死于入口。4 结论根据以往的研究再生能源技术,作者还探讨了稀土工程应用技术在设计和制造复杂的产品。以一个例子是一个柴油发动机进气道死亡,他们所描述的整个过程,从对象的数字化,CAD 模型重建,以数控加工,并已获得了良好的效果。稀土是一种有效的方法大大降低了产品开发周期,并确保产品质量设计和制造产品具有复杂的表面。可再生能源技术并不复制一个现有的产品,而是获得一个设计概念从现有的物理模型并创建一个完整的数字化产品模型,并进一步优化产品设计。参考资料1 Y. Ke, F. Li, Study on reverse design engineering of complex surfaceproducts, in: Proceedings of the CIRP International Symposium onAdvanced Design and Manufacture in the Global Manufacturing Era,Hong Kong, August 2122, 1997, pp. 741746.2 H. Xiang, Y. Liu, S. Sun, Rapid reconstruction based on coordinatemeasurement method for complex-shaped parts, in: Proceedings of theInternational Conference on Advanced Manufacturing Technology99,Xian, PR China, June 1619, 1999, pp. 618620.3 Q. Ni, H. Wang, Y. Zhang, R. Zhao, The analysis to key technologyin reverse engineering based physical object, Mech. Des. (1996) 47(in Chinese).4 H. Josef, Werner, Reverse Engineering, Teubner, Stuttgart, 1996. ISBN3-519-02633-3.5 Y. Zhang, Y. Fan, X. Chu, Principle and key technologies of reverseengineering, J. Kunming Univ. Sci. Technol. 24 (4) (1999) 4246 (inChinese).南昌航空大学学士学位论文南昌航空大学学士学位论文01 绪 论起重机械是用来对物料起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备,它在国民经济各部门都有广泛的应用,起着减轻体力劳动、节省人力、提高劳动生产率和促进生产过程机械化的作用。起重机在搬运物料时,经历上料、运送、卸料和回到原处的过程,有时运转,有时停转,是一种间歇动作的机械。通常,起重机械由工作机构、金属结构、动力装置与控制系统等三大部分组成。所谓工作机构是指起重机械的机械传动部分而言,常见的有起升机构、运行机构、回转机构和变幅机构,通常称为“起重机四大机构” 。本设计为 2t 单轨抓斗起重机设计。当起重量不大时,多采用电动单轨起重机。这种起重机的特点是小车可以走到另一跨去,本设计侧重于机械方面的设计。主要机构有:起升机构、运行机构。起升机构用来实现货物的升降,它是任何起重机械不可或缺的一部分,是起重机中最重要与最基本的结构。起升机构工作的好坏将直接影响到整台起重机的工作性能。起重机构主要由驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置与制动装置组成。此外,根据需要还可装设各种辅助装置等。本设计的起重机起升机构采用电动葫芦。电动葫芦结构紧凑,电机轴线垂直于卷筒轴线的电动葫芦采用蜗轮传动装置,宽度方面尺寸大,结构粗笨,机械效率低,加工较难题。其缺点为:长度尺寸大。液压系统为双重控制,溢流调节阀、磁接点压力表均可对压力进行精确的控制。电器控制部门采用了低电压控制,增加了支配系统的平安性。电动葫芦属于轻小型起重设备。它是将电动机、减速机构、卷筒等紧凑地集合成一体的起重机构。它可以单独使用,也可以作为电动单轨起重机、电动单梁或双梁起重机的小车来使用。由于电动葫芦结构非常紧凑,通常由厂家专门生产,价格便宜,从而得到了普遍的应用。电动葫芦可备有小车,以便在工字梁的下翼缘上运行,是吊重在一定范围内移动。钢丝绳电动葫芦工作安全可靠,起升速度较高,故在本设计中被采用。同时,为了减轻自重,减少零件数目,采用了锥形转子电动机。运行机构是使起重机或者载重小车作水平运动。工作性的运行机构用来搬运货物;非工作性的运行机构只是用来调整起重机的工作位置。运行机构有无轨运行和有轨运行之分。本设计采用有轨运行方式。这种方式在专门铺设的钢轨上运行,负南昌航空大学学士学位论文1荷能力大,运行阻力小。运行装置主要由运行支撑装置运行驱动装置两大部分组成。本设计着重于电动小车的设计。设计过程中,首先要确定总体的设计方案,然后各部件机构、尺寸及相互间的连接方式等,最后对部件中各零件进行校核。南昌航空大学学士学位论文02 总体方案确定及基本参数2.1 总体方案确定本设计的 单轨抓斗起重机主体由起升机构和运行机构组成。起升机构主m35.1要包括电动机、卷筒、减速器三个部分。电动机选择的是锥形转子电动机,此种电动机自身可以实现制动,进而减轻自重,减少零件数目;卷筒选用双联卷筒;减速器选择同轴减速器,这种减速器特点是输出与输入同轴。电动机通电后旋转,从电动机轴输出的扭矩经联轴器传到减速箱,经减速箱三级减速后达到所需的传动比,减速箱带动卷筒转动,使缠绕在卷筒上的钢丝绳随之转动,同时钢丝绳把转动转变为上下方向的移动。钢丝绳通过滑轮组带动抓斗,使抓斗起重机实现下降、张开、抓料、闭合、卸料等一系列的动作,进而完成了整个工作过程。运行机构主要是指电动小车。电动小车在工字钢轨道上来回移动,可以实现物料在两个不同位置的运送,即实现小范围内的物料运送工作。2.基本参数此设计的单轨抓斗起重机涉及到的基本参数有:起重量:是指正常工作时被提升的额定载荷(包括抓斗).设计中的起重量为 2t 。起升速度:设计中起升速度为 。min16运行速度:运行速度为 。45起升高度:设计中的起升高度为 20m。工作制度:反映机构使用繁忙程度和载荷特性的参数。本设计中的工作级别:起升为 M6,运行为 M5。3 抓斗计算本次设计采用的是双绳抓斗,主要是双绳抓斗生产率高。双绳抓斗由头部、撑杆、颚板及横梁组成,抓取和卸料动作是利用两个卷筒(起升卷筒与闭合卷筒)与两根钢丝绳(起升绳与闭合绳)来操控的。起升绳系在抓斗头部,闭合绳以滑轮组的形式绕于头部和横梁之间,倍率通常在 26 之间。3.1 抓斗的几何尺寸抓斗的额定容积: Error! No bookmark name given. 35.1mV南昌航空大学学士学位论文1抓取物料的容重 : 3/1mt3.1.1 抓斗的最大开度 3)5.2(VL难抓取的物料时应取较大的值,易抓取的物料时应取取较小的值。 74.14.33取 m2703.1.2 抓斗的侧面积及侧面几何形状为了保证给定的抓斗容积 V,颚板应有足够的侧面积。根据 及物料的性质用以确定抓斗的侧面几何形状。应使侧板上缘的倾斜角F大致与物料在运动状况下的自然坡角相等,通常约为 3035。通过测量实际设计抓斗的尺寸:mh602mh2031l43CEBF则 2.0)3(21l145.l2178.0m)34.07.1)53.0(21sin35.023602 F1.2401南昌航空大学学士学位论文2侧面积 21F25796.0413.78.0m3.1.3 宽度 BL5.04.确定抓斗宽度 或 的原则:BL块度比较大及坚实的物料堆 应取较小值;松散物料应取较大值。 m5.12.37250).45.0().45.0( 取 Error! No bookmark name given.B13.1.4 颚板铰点位置依据以下条件确定:在最大开度时,颚板的切口应是垂直方向,以便于切口插入物料。测量得 ml140cos2Ll校正得 8.23.1.5 撑杆的长度的确定依据经验公式: 35.10Ll则 ml .827235.10实际设计中取 l0撑杆铰点位置确定:为了使闭合绳的闭合力最小,有利于提高抓取能力,应使抓斗在开闭两种状况下滑轮中心距变动量最大。3.2 滑轮组倍率据“起重机械”表 6 - 2取滑轮组倍率为 m=43.3 钢丝绳计算 dZGqmxpS南昌航空大学学士学位论文3对于起升机构, ;对于开闭机构, 。为了满足整机的需要,只计算1m4m时钢丝绳的直径。1m21Z采用滚动轴承,则 98.0.98.021Z则导向滑轮效率为 .d且 NS33102.98.012按工作级别 M6 ,使用抗拉强度 的钢丝绳,则27mb109.CSCd0.12.3查表钢丝绳标准,选用 的钢丝绳。d.5IT170.5363.4 确定选取滑轮直径闭合绳绕过滑轮的次数是很多的,为了延长钢丝绳的寿命,常选用较大的滑轮,最大可达 D=25d 。dhD2按工作级别 M6,取 2 4.2h则 mdhD360.1542取滑轮直径 , D4013.5 上下横梁轴线的倾斜角南昌航空大学学士学位论文4)(0绳dDarctg下 横 梁 滑 轮 间 距 )( a0.1538t.23.6 抓斗强度计算3.6.1 颚板的强度计算颚板是受分布载荷的板,三边固定,一边是自由。最危险的部位在刃口的中央。单位长度弯矩为:82BPM0.2c2 mhc1206m0则刃口中央的弯曲应力为 224368cBBpW232)10(8.9.0.38.7mN选取材料为 ZGMn13, 查表得2/94sn2/172mNs45所以合格。3.6.2 撑杆强度当抓斗闭合终了瞬间,撑杆所受载荷最大。撑杆材料选取采用 号钢。45南昌航空大学学士学位论文5其 2/107mN48.9)1(04)(32 SR阀310.9,2撑杆内力为 cosRT即 024cos1.93N6.22m5.F6410.3T2/46N截面最小惯性矩: 084.14minDJ 6622inin DFI 204918minIl查“金属结构”得稳定性系数为 7.0则 264.379.1)20(19. mN由 436所以 撑杆强度满足要求。南昌航空大学学士学位论文63.6.3 撑杆铰轴套强度计算验算比压: 1PdlT21RX)(tgcos12t431087.4cos0.2/6.17.mNP24/31.058dlT则 P即撑杆铰轴套处合格。3.6.4 颚板铰轴轴套强度计算验算比压: 1PBlT2)4/(下下 H又 NmS24.6103.15阀下 X2下 1)()(1mltghlhH阀 4205)60(27602)4(13.5 tN378.NRtgH3107.219下南昌航空大学学士学位论文7NT1032323 65.107.6104.5 )()( 2.826mNBlP则 所以颚板铰轴轴套验算合格。4 起升机构4.1 传动比的计算起升机构减速器采用渐开线齿形定轴外啮合三级传动减速器。4.1.1 级速比 58.12671Zi.342i09.1563Zi总速比: 32ii减 158.4758.4.1.2 卷筒转速电动机选用 型千瓦锥形转子电动机。1ZD电动机转速 分转电 40n分转减电卷 35.68.i4.2 起升速度 md0.15绳按起升结构工作级别 M6,查“规范”取21h南昌航空大学学士学位论文8卷筒材料采用普通碳素钢 )235(Q取 310mmmdhD0.1201卷 .绳卷滑轮组倍率 min75.1614.350.4nv 卷起 8.67.10合格4.3 机构效率4.3.1 减速器总效率取 965.0321则 89.3减4.3.2 抓斗滑轮组的效率 单个滑轮的效率取为 98.0则滑轮组的效率 98.0.2121m滑 组4.3.3 卷筒的效率 取 9.0卷4.3.4 导向滑轮的效率 取 8.d起升结构的总效率 d卷滑 组减 85.09.098.4.4 电动机的静功率5.01627693106)(j 升vPNGQ kw0.9南昌航空大学学士学位论文9jJCNdK查表选取 ,则6.0kwJC27.594.5 电动机轴的静扭转力矩 miDPMGQj2)(卷mN28.65.05813934.6 制动器的计算制动器是依靠摩擦副间的摩擦而产生制动作用的4.6.1 制动电动机轴需要的静扭转力矩的计算 miDPMGQ2)(j 卷 mN72.458.1039034.6.2 制动力矩的计算弹簧工作时的轴向压力 NP831摩擦系数选取 5.0则制动片平均直径: mD19.230.24均且夹角 2则制动力矩 NPM9820sin31.583sin1均制南昌航空大学学士学位论文104.6.3 制动安全系数计算 13.27.498jzhzMK查“起重机械”表 ,制动安全系数 75.1zhKzhz故安全。4.6.4 制动单位比压力弹簧的工作压力 NP8620cos3制动片宽度: mB.9所以单位比压力为:20sin8.1.2304.6sin2DP均 21.0NPN4.6.5 轴向吸力定子线包通电过后,圆锥转子在轴向吸力作用下产生移动,打开制动盘后,使载荷产生上升或下降的运动。此轴向吸力应大于弹簧所产生制动力矩的压力和在静载荷下静扭转力矩在弹簧联轴器花键中产生的静摩擦力。圆锥转子轴在轴向吸力作用下带动联轴器相对齿轮长轴有轴向移动。有相对运动的花键尺寸是 。842则平均半径 mr5.214均选取摩擦系数 .0f则 NfF7.4351.5.286rM3j 均则轴向力 6.PA7104.7 起动时间南昌航空大学学士学位论文114.7.1 电动机额定转矩 mNnNM16.5140.795电 电额4.7.2 电动机的平均力矩倍数0.3额 定 转 矩起 动 转 矩起 0.3额 定 转 矩最 大 转 矩最 大4.7.3 总转动惯量电动机转子轴飞轮矩 223917.0)(mkgGDd联轴节飞轮矩 4.LdgJ4)()(22LGD09.317.25.0mkg24)(1.iDPJGQg卷 89.05.18.9320305.22134.mkg则起动时间: )(5.9jqdqMnJt)28.651.3(.40s250南昌航空大学学士学位论文124.8 制动时间 24)(15.imgDPJGQ 卷 22358.1.9900.0219.kg电动机转速为 )(250250nNnjd)1384.76914分转0分转4500ddn则制动时间: )(5.9jzhdzhMJt)72.48(.10s364.9 卷筒装置4.9.1 卷筒绳槽底径卷筒材料选用 235QdhD1卷查表得 0则 m3.52卷卷筒直径选取 D卷其它尺寸:南昌航空大学学士学位论文133)42(ddtm0.18.50.15)4.()3(c.6.4c4.9.2 卷筒长度及壁厚 3210)(llL其中: tnDHml0卷又 , ,420.18)3.16(0lm9.258tl0.54.1取 02l83则 )2.9.8(Lm75取 。20卷筒壁厚: )16(.D0302m取 。144.9.3 卷筒强度的校核卷筒强度采用 ,屈服极限为 235Q2.235mNs则 6.17. mNsl 20.85.23.1ss南昌航空大学学士学位论文14钢丝绳卷绕箍紧对卷筒时产生的压应力由 ,可得SN2Sty237.560.18mN钢丝绳卷绕产生的弯曲正应力 LPM427013.521mN.068又 4)1(32DW)30152(04.3m3196287.则 60.5WMw241N弯曲合成应力 DL3ylw即 7.5681.23296mN.l故满足要求。4.9.4 计算卷筒压绳板和螺钉钢丝绳绳端固定方法:采用压绳板固定压绳板的计算绳尾的拉力 :S南昌航空大学学士学位论文15按欧拉公式 S eS2安全圈数 n=2,则 , ;取45.40.2.13.02eSN318.6每个压绳板的夹持力:压绳板选用圆形槽,则S21取 6.0只有在压绳板与钢丝绳之间和钢丝绳与卷筒之间的接触面上产生足够大的摩擦力,此摩擦力大于或等于钢丝绳在固定处的拉力 ,才能保证安全。取钢丝绳分离S体则 ,SMF2m2又 ,NSFN则一个螺钉作用给压绳板的力 :12nbF即 12mSN12bnS取 n=6, ,b5.32 m5.9.61.08N3107.压板夹持力为: NS2139. 38.螺钉的强度校核:螺钉选用国标 GB70-86, 201M标准件材料选用 钢,屈服极限 #45294mNS南昌航空大学学士学位论文16螺纹内径 md376.81则 4.1N4.1092326.7mN又 ns取 ,则5.219624mN22.70故螺钉强度合格。4.9.5 弹性联轴器计算1) 弹性联轴器的最大计算扭矩 1maxaxKM计 1ax950nN由 3max最 大, , 取kwN5.7180n1K.得 3max5.79计M3.2802) 轮胎圈中间截面的剪切应力 kwmax计;D210195206)195(4.36)( 224Wk35.m则截面剪切应力:kwMmax计 95106.4328025.mN南昌航空大学学士学位论文1726.0mN3) 轮胎圈的扭转角 假设在 长度内,轮胎圈是一等截面环ll60截面弹性系数: 2.7)4.01(28)( cmkgEG截面的极惯性矩: )(3412DJp)195(3.47086.则 0maxPGJM计 14.380796.4108.927324) 轮胎圈的挤压应力i 正应力联轴器半体和压板作用给轮胎圈的正压力靠拧紧螺钉得到。在干燥表面 ,取5.03f .f则 )(43maxDfzMFN计, ,D1354962z)(2.00.83N3154ii 挤压应力 )(压 234D)( 29615.087南昌航空大学学士学位论文182m69.0N又橡胶的挤压许用 应力12m96.1N压所以 压压故符合要求。5) 螺钉的强度校核螺钉选用 , 。材料为 钢8670GB1M#45螺纹内径 ,螺钉数目m4.d16n2143.nN 223.047.65mN又 2.86m所以 故强度满足。5 起升机构减速箱5.1 轴的计算起升机构的减速器各齿轮和齿轮轴在载荷作用下,即由钢丝绳对卷筒产生的力矩的方向始终不变。载荷上升是由电动机通过齿轮传动把载荷起吊上来;载荷下降由电动机反相制动,阻止载荷以重力加速度下降。载荷上升和下降时,作用力方向不变,不以旋转方向的改变而改变,也就是齿轮和齿轮轴的齿是单面啮合。因此,起升减速器的轴在计算时假定扭转应力按脉动循环变化,弯曲应力按对称循环变化。5.1.1 轴所传递的扭矩空心轴扭矩:mD0.325d绳卷 mNSM 33max4 10.259.01卷第三轴额定扭矩:,09.i365.齿则 mN3334 107.69.012i齿南昌航空大学学士学位论文19第二轴额定扭矩:,75.32i965.0齿mNM332 1078.1i齿第一轴额定扭矩:,58.1965.0齿则 mN 3312 1086.2.817i齿5.1.2 第 I 轴受载及校核对图 a, Z3.46cos5.md121 NMP331 107.20.8由 ,得b)345.(.301PAy则 5.012).(.13yN3087.NAPByy 331 1.87.1.2对图 b,可简化如下: 30.11tgdNM4680.23m7.9由 ,得b 0)3415.(15.30 QMAx.)34(x南昌航空大学学士学位论文2015.30cos)4(1MtgP4368cos. 107.9)(27.3tN3106.xXAQB133106.48cos207.2cos tgtgPx3316.01798.0N5验算轴危险截面:a.I 截面: 0nMmNAyx 331 1065.921087.2X6211yxM30)9.6()35(mN8.202531.max1W0.3轴的材料采用 20MnTiB, 215.mkg则 max1/Kn查表,得 ,2.8.0南昌航空大学学士学位论文217.29.1320.8.5nn故第 I 截面合格。b.II 截面:, (按齿根圆计算,不考虑应力集中影响)1K7.01234MAx 331067.906. mN8934.1342yA05.622yxM233)1058.6()1.4(mN057ax21/KnWM27.08.95392.5107.8.材料的对称循环的扭转疲劳极限 213.25mkg查表,得 (按齿根圆直径,不考虑应力集中影响) ,1K 7.01.32max295.08nWM 21.mN南昌航空大学学士学位论文22max21)(Kn 13.9)07.(859.382n 22.85.3815.7.514.9故第 II 截面满足要求。c.III 截面:III 截面只受扭矩作用查表,得 (不考虑应力集中影响)1K,8.01.nWM3max323.5209.mNmax31)(2K.13).80(7.06.8n故第 III 截面满足要求。5.1.3 第 II 轴校核 NP321107.md48.368cos12NtgtgQ3312 10795.40.2costtPN3312 .687. dM33 109.4.025南昌航空大学学士学位论文23NtgtgdMQ333243 1064.210768cos219.7cos tPN43Ng33102.468109.7和 的分力:2Q47cos.cos3PxN31067.y 3210659.4sinQx 2Ny 3278.1cosmd.42由 ,得0DM05.38)465.38()465.38(19 222 PdNQPCyyy 119.123 y198.103.1758.04.8065.8019.733 N324.yyyCPQD2 3333 1024.10758.10659.1089.7 N45md08.2617sin2由 ,得0DM南昌航空大学学士学位论文24则025.38)5.3846()5.3846(19 3222 dNQdNPQCxxx 19).46(.).( 23322 xxxdNP5.3810.08.0584067.33 195.42.2.133N3049.xxQCPD232333 1024.49.16.17. N304验算轴的危险断面:a.I 截面: mNCMx 331 10625.129.5y904211yx mN3233 108.4)105.9()065.(21mkg由 , ,D38dmr.得 67.0d0531查表,得 25K7.则 31max0.49WM2.18mNmax1KNn7.92.7.5.3n南昌航空大学学士学位论文25故 I 截面满足要求。b.II 截面:;mNMx32108. mNMy321048.yx2231048.13mN30954键槽引起的应力集中,算得 6.2K齿轮和齿轮轴装配过盈而引起的应力集中,算得 15.取二者中最大值,即 125.K则 232max2 .40.915mNWMmax21Kn.1.8.扭转应力按脉动循环应力 2130.25kg由 )1(6.K)125.(60475.3查表,得 .032max2.157nWM 28.4mN则 max1)(K3.)1.07.(95269.5南昌航空大学学士学位论文262n2269.53.7.故 II 截面满足要求。c.III 截面:由带圆角的阶梯轴引起的应力集中, ,mD38d35mr5.1由 , 0.10429查表,得 K7.15.32223 xxx QPdNCM190234.190.8.603.1084. 3m317.6 19)95.( 222yyxy QPdNC190734.190638.03.104.33 m6则 233yxM23)10.64()1047.8(mN3253max1.0d231.4.max2Kn86.2.75.89查表,得, ,30.1.1.032max5.74nWM2.mN南昌航空大学学士学位论文27max1)(2Kn 32.0)1.75.038(92.2n 22.86.4756.4故 III 截面满足要求。d.IV 截面:;mNMx34109.2 mNMy34108.224xx 33102.108.79.10查表,得 ,K7234max .52.10mNWMmax21Kn1.7.89查表,得 , ,0.34max52.17nWM 27.mN则 max)(K1.2).07.(890.72n 2.1.7.10故 IV 截面满足要求。e.V 截面:经分析,V 截面受力情况同 I 截面相似,且两处轴径相等,故截面也满足要求。III 轴 IV 轴校核方法同上,且两轴经校核后,均满足强度要求。南昌航空大学学士学位论文285.2 齿轮校核以第一对传动齿轮为例5.2.1 选择材料及参数材料选用 20CrMn,选 8 级精度的渐开线圆柱齿轮。小齿轮齿数 ,大齿12Z轮齿数 。672Z传动比 5.1i螺旋角 48两齿轮都可以采用硬齿面,则 HRC=5662250mNs5.2.2 计算切向力起升载荷动载荷系数 0.2则动载荷系数 51)(由 , , ,Z=12500h rpmn1408.i4bK则 05.6215.406biKF8.71.02ZN选取 ,96m则 957.015.980nK查表选取载荷系数 .m分度圆上的基本切向力 NdMFxt 3331axma1 10429.105.267802 第 I 轴联轴器的效率为 1,滚动轴承的效率为 0.99则 kwP.9.2南昌航空大学学士学位论文29最大扭矩 mNnPM18.27405.9502max1计算最大切向力 ax1tmnteFKN331065.2079.56.08由 , ,fmafsh88.R得 25)(.)(sayRF查表,得 0.1K由 7.265.3946Zvm查得 .1v齿间载荷分配系数 4.1FHK则轮齿齿面接触强度切向力: VtetcFN33 1087.40.1615.2同上,轮齿弯曲强度切向力: KFFVtetc 3.5.2.3 齿面接触强度法向压力角 20n查表,得节点区域系数 43.HZ弹性系数 2819mNE由 ,6.70. 826.0sinb得重合度系数 85.EZ螺旋角系数 90南昌航空大学学士学位论文30节圆处的计算接触应力:12bdFZtcEH 58.1427.1089.0758.1943.2327mN许用接触耐性应力计算 WHPZli22lim1li 450工作硬化系数 1W则 2lim450mNZHP所以齿面接触耐久性的安全系数: 19.2.758140HS5.2.4 齿面接触静强度计算节圆处的齿面接触最大计算应力: 12maxbdFZtcEHFttcKF2max由 NnPM36.5740.9532maxax21dt 758.6068.5743则 NFtc 3max 104.91. 南昌航空大学学士学位论文3167.5142.17098.075.81943.23max H27.06N齿面接触静强度安全系数查表,得 .12Z则 17.28.0645maxli HS5.2.5 轮齿弯曲强度计算齿形系数 cos)(2bVZ72.04368cos)(2查表,得 5.FaY应力修正系数 7491S重合度系数 297.0615.2.0.25.0螺旋角系数 87.Y磨损系数 251LW则齿根弯曲应力: LWFantcFYYmb 23 94.582.17029.74.125.40869 mN试验齿轮弯曲疲劳极限应力 lim3NF尺寸系数 0.1xY则许用弯曲疲劳应力2lim740.132xFSTFP 齿轮弯曲静强度计算弯曲最大计算应力 LWFantcF YYbmaxax南昌航空大学学士学位论文32LWFanatc YYmbKFax LFandM13ax20 23 6.532.187029.74.125.80.37 mN齿跟弯曲静强度的安全系数 :FS查表,得 5.2Y则 13.76.205maxli FSTF所以弯曲静强度满足要求。6 运行机构运行机构的任务是使起重机或载重小车作水平运动。6.1 传动比的计算6.1.1 此运行机构减速比(采用二级齿轮减速)每一级传动比为:56.318421Zi 4.315342Zi总速比: 7.2i6.1.2 走轮转速 分转电 1380n分转电走 43.127.i6.2 运行速度 mD130走 43.12.04v走走走 n分米89.5( 合 格 ) 589南昌航空大学学士学位论文336.3 机构的效率取齿轮传动效率 965.021则 31.216.4 运行摩擦阻力运行摩擦阻力包括:车轮轴承中的摩擦;车轮的滚动摩擦;以及车轮轮缘与轨道间的附加摩擦阻力。6.4.1 车轮轴承中的摩擦 DdPW21 车轮轮压P 车轮直径D 车轮轴枢直径d 车轮轴承摩擦系数选取 ,又 ,015.md48D1306.4.2 车轮的滚动摩擦车轮前进时,由于车轮与轨道之间的挤压应力的合力偏向运行前方。 DfPW2滚动摩擦系数f取 m30.6.4.3 总摩擦阻力 321WDfdGQ)(附加阻力系数取 (全轮驱动)5.1则 130.2485.910)3(3mWN9.4南昌航空大学学士学位论文346.5 电动机容量的初选每组运行驱动机构的静功率为: nWmNj 601931.061845.kw.取 ,又9.dKJdJCNK故 kwJC83.所以选取额定功率为 1.5kw 的 ZYD21-4 型锥形转子电动机。6.6 走轮轮压 P48.910)256.3(3N310.6.7 验算起动时间 )(5.9jqdqMnJtiDWIj2931.014mN67.25mMq2590.3nNm05.1738.22)(15.giDPJmlGQg931.0.8913407.2. 221.skgstq 3.0)76.50(.96.8 制动器计算6.8.1 制动电动机轴需要的静转力矩由公式得:南昌航空大学学士学位论文35电动机最小制动行程 米运 482.05422vs电动机最小制动时间: 分运 .10t iDWiGQi lm2t5.9n1t5.9nD)(2)(.M221 制 电制 电走制 电931.0274.109.14602.593847.17. .)6.3(4.308001. 23 mN.06.8.2 制动器制动力矩所选电动机制动环尺寸:,D1302102则 m6均压力弹簧:工作压力 ,kgP435.0则 2M均制 DmN79.2216.8916.8.3 所选制动片单位比压力 )(421Pp4)03(.8.92216.27.0mNpmN6.8.4 制动时间南昌航空大学学士学位论文36iGQiiGQt 2D)(01.vWM5.9n59nD)( 1m2221走制 电电制 274.1931.080).3(.091.274309.17.2 58.8)3( 32223 秒秒 6.0.4t6.9 电动机最大力矩25max.MmNn8.09.42531.0.192iDWlI 76.ilImax因此电动机的最大力矩能够克服最大动力。6.10 验算电动机打滑6.10.1 起动时间打滑验算 max2Immin415.2)( DiJMRDdk lgaxll 取附着系数 (室内).0安全系数 , ,1k5d48则 min)(RDdl3109.)130.( N357.又 qMaaxxqtmax6sm2.645则 ilgaxl DJDi max2Im415.2 南昌航空大学学士学位论文375.713.091.2457.41.01385.913.02743 N.即 max2Immin45.2)( DiJMDRdk lgaxll 6.10.2 验算制动时间打滑 zhlgzhlll iJik2min1 1.)( 取制动时,打滑安全系数 .1k则 min1)(RDdkl3109.)30485.2. N7zhlgzhll aDiJMDi 21. 2.160453.91.07245.793.09.24 N61即 zhlgzhlll aDiJMiRDdk 2min1 5.)( 南昌航空大学学士学位论文38参考文献1陈道南,盛汉中主编.起重机课程设计.冶金工业出版社,19832起重机设计手册. 机械工业出版社,19803倪庆兴,王焕勇编著.起重机械.上海交通大学出版社,19904黄金新编译.国外轮式起重机.中国建筑工业出版社,19825谭庆昌,赵洪志,曾平主编.机械设计.吉林科学技术出版社,20006徐灏编著.机械设计手册.机械工业出版社,19927徐克晋编著.金属结构.太原重型机械学院,19828谭浩强编著.C 程序设计.清华大学出版社,19999侯洪生主编.机械工程图学.科学出版社,200110秦荣荣,崔可维主编.机械原理. 吉林科学技术出版社, 2000 聂毓琴11聂毓琴,孟广伟主编.材料力学. 机械工业出版社,200412寇尊权主编.机械设计课程设计. 吉林科学技术出版社,199913甘永立,陈晓华主编.机械精度设计基础.吉林人民出版社,200114王建平,章会珍编.Auto CAD2004 机械制作轻松入门.科学出版社,200415机械设计手册编委会.机械设计手册. 机械工业出版社,200416宋景文编著.机械设计.科学普及出版社,1993南昌航空大学学士学位论文0致 谢经过几个月的忙碌和工作,本次毕业设计已经接近尾声,作为一个本科生的毕业设计,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有导师的督促指导,以及一起工作的同学们的支持,想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师封立耀老师。封老师平日里工作繁多,但在我做毕业设计的每个阶段,从查阅资料到设计草案的确定和修改,中期检查,后期详细设计,装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐,但是封老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩封老师的专业水平外,他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。正是由于他在百忙之中多次审阅全文,对细节进行修改,并为本文的撰写提供了许多中肯而且宝贵的意见,本文才得以成型。在此特向封立耀老师致以衷心的谢意!向他无可挑剔的敬业精神、严谨认真的治学态度、深厚的专业修养和平易近人的待人方式表示深深的敬意!同时感谢学校领导、辅导员以及代课老师们几年来对我的栽培和教育。谢谢你们。
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