【正文】 ＝ kN mm （329）6BD合成彎矩，如下圖 ＝ kN mm （330）2AVAH???＝ kN mm （331）BB 計(jì)算心軸工作應(yīng)力 此軸為固定心鈾，只有彎矩，沒(méi)有轉(zhuǎn)矩。由下圖 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：Bd （332）????? 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 24 頁(yè) 共 45 頁(yè)則： ＝ mm????圓整后 ＝ 75 mm，中間軸段 ＝45＋15＝60 mm0d 圖 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： （333）deFK?式中 — 鋼絲繩的當(dāng)量拉力，N；dF— 當(dāng)量拉力系數(shù)。K為使計(jì)算簡(jiǎn)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d動(dòng)循環(huán)規(guī)律變化，則 。彎曲應(yīng)力為2bmn?? 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 25 頁(yè) 共 45 頁(yè)＝ Mpa （334）??平均應(yīng)力 和應(yīng)力幅 為ma= Mpa （335） 2bmn軸的形狀比較簡(jiǎn)單，且為對(duì)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 ＝，表面狀態(tài)系數(shù) ＝，絕對(duì)尺寸系數(shù)K??＝ ，等效系數(shù)小 ＝。???疲勞強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)為＝ （336）1amSK????????一般軸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) ，所以該軸疲勞強(qiáng)度足夠。??.5~8 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： （337） maxjeF??式中 — 靜強(qiáng)度計(jì)算最大拉力 ，N；maxjF — 動(dòng)載荷系數(shù)，查手冊(cè)。此處取 。?靜強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)＝ ＝ （338） max/ssSMW??/sB??當(dāng) 時(shí) ，該軸靜強(qiáng)度足夠。/????~4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(duì)這類靜不定問(wèn)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(wèn)題。 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 26 頁(yè) 共 45 頁(yè) 電動(dòng)機(jī)選型根據(jù)工作機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、工作環(huán)境、工作載荷的大小和性質(zhì)等條件，選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式、功率、轉(zhuǎn)速，確定電機(jī)型號(hào)。選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)型式:電機(jī)類型要根據(jù)電源種類（交流或直流） ，工作條件（溫度、環(huán)境、空間位置等） 。載荷特點(diǎn)（變化性質(zhì)、大小和過(guò)載情況） ，起動(dòng)性能和起、制動(dòng)頻繁程度，轉(zhuǎn)速高低和調(diào)速性能要求等條件確定。電動(dòng)機(jī)分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩種，由于直流電動(dòng)機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，因此無(wú)特殊要求時(shí)不宜采用。生產(chǎn)單位一般采用三相交流電源，如無(wú)特殊要求均應(yīng)采用三相交流電動(dòng)機(jī)。其中以三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多，常用的為 Y 系例三相異步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)需經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)和正、反轉(zhuǎn)時(shí)（例如起重機(jī)） ，要求電動(dòng)機(jī)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大的過(guò)載能力，因此應(yīng)采用起重及冶金用的三相異步電動(dòng)機(jī)，常用的型號(hào)有YZ 或 YZR 系例。建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)主要采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)建筑行業(yè)的工作特點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)工作制應(yīng)考慮選擇短時(shí)重復(fù)工作制 S3 和短時(shí)工作制 S2，并優(yōu)先選用 YZR（繞線形轉(zhuǎn)子）YZ（籠型轉(zhuǎn)子）系列，起重專用電動(dòng)機(jī)，多數(shù)情況下選用繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，在工作條件較輕，接電次數(shù)較少時(shí)，亦可選用繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，對(duì)于小噸位建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)考慮到多方面因素，電動(dòng)機(jī)工作制也允許選擇連續(xù)工作制 S1 如選擇Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)。 據(jù)《建 筑卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)》 [7]第 21頁(yè)表 31可知，應(yīng) 選擇 YZR系列冶金 及起重用相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)為繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。從特點(diǎn)上講 ， YZR系，具有 較大的 過(guò)載能 力和較 高的機(jī) 械強(qiáng) 度，因此， 它特別適用于那些短時(shí)或斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、 頻繁起動(dòng)、制動(dòng) 、 有過(guò)載荷及有顯著振 動(dòng)與沖擊的設(shè)備； 從轉(zhuǎn)速上講 ，為了使傳動(dòng)裝置不至于太復(fù)雜， 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不宜太高。從功率上講，若考慮到機(jī)械傳動(dòng)的總效率在 總 = 左右，則所需電動(dòng)機(jī)的?功率 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 27 頁(yè) 共 45 頁(yè)p 電 = = = （339）總卷?根據(jù)以上分析，按《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [14] 第 171 頁(yè)表 127，當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷持續(xù)率為 FC=40%時(shí)，應(yīng)選用 Y 100L14 型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為 P電 =，滿載轉(zhuǎn)速 電 =1420r/min。? 制動(dòng)器，聯(lián)軸器的選擇 制動(dòng)器的分類及選擇按照制動(dòng)器構(gòu)造特征，可分為帶式制動(dòng)器、塊式制動(dòng)器、蹄式制動(dòng)器和盤(pán)式制動(dòng)器四種。在設(shè)計(jì)或選擇制動(dòng)器時(shí)，主要依據(jù)是制動(dòng)力矩。無(wú)論是標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)器，還是自行設(shè)計(jì)的制動(dòng)器都要做必要做發(fā)熱驗(yàn)算。本設(shè)計(jì)選用常閉式抱閘制動(dòng)器，型號(hào)：TJ2=100。如圖 。 圖 常閉式抱閘制動(dòng)器 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器根據(jù)傳遞的扭矩和工作條件選擇： （340）??ttTkT??321 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 28 頁(yè) 共 45 頁(yè)式中 T 為所傳遞扭矩的計(jì)算值為實(shí)際作用的扭矩t為聯(lián)軸器規(guī)格表中允許傳遞的扭矩??為考慮聯(lián)軸器重要的系數(shù)，選 = 1k為考慮機(jī)構(gòu)偶工作級(jí)別的系數(shù)，選 = 2為考慮角度偏差的系數(shù)，選 =13 3所以 1 = 小于 CL 型齒輪聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩?T?查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用 CL1 型齒輪聯(lián)軸器。 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 卷?yè)P(yáng)機(jī)總傳動(dòng)比計(jì)算按額定轉(zhuǎn)速初定總傳動(dòng)比 ，總傳動(dòng)比按下式計(jì)算： 0dni? （341）式中 i— 機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比； dn—電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 ，r／min； 0— 卷筒轉(zhuǎn)速 ，r／min。所以 i? 減速器的計(jì)算因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)軸到減速器高速軸由齒輪鏈接盤(pán)連接，其傳動(dòng)比 0i=1，所以減速器的總傳動(dòng)比 i=。本設(shè)計(jì)采用二級(jí)圓柱齒輪減速器。 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比按浸油潤(rùn)滑條件考慮取高速級(jí)傳動(dòng)比 1i= 2，式中 2i為低速級(jí)傳動(dòng)傳動(dòng)比。即 i= 12= （342）所以 1i= 2i= 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 29 頁(yè) 共 45 頁(yè) 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)電動(dòng)機(jī)到卷筒軸的總傳動(dòng)效率為 4231???? （343）式中： 1?=（齒形聯(lián)軸器）2=（滾子軸承）3=（齒輪精度為 8 級(jí)）4=（齒形聯(lián)軸器）所以總傳動(dòng)效率 ?= ??=卷筒軸所得到的功率為 dP= = kW kW所以以上所選參數(shù)符合要求。 （ 為電動(dòng)機(jī)功率）（1） 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速Ⅰ軸 10dni?75 r/min （344a） Ⅱ軸 ? r/min （344b） Ⅲ軸 ? r/min （344c） 卷筒軸 .34 r/min （344d） （2） 計(jì)算各軸功率Ⅰ軸 ????? kW （345a） Ⅱ軸 ?? kW （345b） Ⅲ軸 ????? kW （345c） 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 30 頁(yè) 共 45 頁(yè)卷筒軸 ??? kW （345d） （3）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為： ? Ⅰ軸 ??? （346a） Ⅱ軸 ??? （346b） Ⅲ軸 ???? （346c） 卷筒軸 ? （346d） 圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算此減速器的齒輪為一般機(jī)械零件，沒(méi)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 217~255 HBS大齒輪 45 鋼，正火，齒面硬度 169~217 HBS（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） 1limH=580 MPa 大齒輪 （169~217HBS） 2li=540 MPa 循環(huán)次數(shù)： N1=60njLn== 910? （347a） N2 = 1Ni= 8 （347b） 由教材查得 ZN1= ZN2= 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 31 頁(yè) 共 45 頁(yè) SH=齒面接觸應(yīng)力為 ??1H?= lim1NHZS= Mpa （348a）2= li2NH= Mpa （348b）取小值 ??= 1H= MPa （2）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 ??F?小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞極限分別為：小齒輪 （217~255HBS） 1limF?=440 MPa （349a）大齒輪 （169~217HBS） 2liF=420 MPa （349b）YN1= YN2=1 SF=齒輪彎曲應(yīng)力為： ??1F?= lim1NFYS = Mpa （350a）2= li2NF=300 Mpa （350b） 齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)1. 第一級(jí)傳動(dòng)（1）初選參數(shù)小齒輪齒數(shù) =17 1Z大齒輪齒數(shù) = i=17 =119 2?螺旋角 0??? （2）按接觸強(qiáng)度結(jié)算 1d??3 21)()2HEdZuTK??????? (351)所以 載荷系數(shù) K= 噸卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 32 頁(yè) 共 45 頁(yè)彈性系數(shù) =節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) = =?Z螺旋角系數(shù) =?取 =1d?所以 13 23 )().(062. ????? = mm (352)（3）主要尺寸計(jì)算模數(shù) ?????? mm (353) 取整數(shù) 31 mm中心距 )(211?????Zan mm (354) 取整數(shù) 051 mm計(jì)算實(shí)際螺旋角： 12)(arcosZmn???= 9.? (355)螺旋角改變不大，系數(shù) 、 、 、 不在修正。EH??分度圓直徑 d ??= mm (356a)?= mm (356b)