【導(dǎo)讀】果，在機(jī)械的發(fā)展歷史中，新機(jī)械的發(fā)明有著舉足輕重的作用。本設(shè)計(jì)就傳統(tǒng)的卷揚(yáng)機(jī)說起，一直到現(xiàn)在以及將來的發(fā)展。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)了5噸卷揚(yáng)機(jī)的卷筒、卷筒軸、卷筒轂、減速器以及滑輪組。其余部分由于篇幅有。限，只是略作分析。和第一手資料為原則。所有引用別人的觀點(diǎn)或文字，無論曾否發(fā)表，無論是紙質(zhì)或電子版，都必須注明出。凡轉(zhuǎn)引文獻(xiàn)資料，應(yīng)如實(shí)說明。對(duì)已有學(xué)術(shù)成果的介紹、評(píng)論、引用和注釋，應(yīng)力求客觀、偽注、偽造、篡改文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)等，均屬學(xué)術(shù)不端行為致謝一項(xiàng)科研成果或技術(shù)創(chuàng)新,往往不是。3)著錄參考文獻(xiàn)能起索引作用。請(qǐng)者的課程考試通過了，但論文在答辯時(shí)被評(píng)為不合格，那么就不會(huì)授予他學(xué)位。有資格申請(qǐng)學(xué)位并為申請(qǐng)學(xué)位所寫的那篇畢業(yè)論文就稱為學(xué)位論文，學(xué)士學(xué)位論文。核心期刊審核時(shí)間一般為4個(gè)月，須經(jīng)過初審、復(fù)審、終審三道程序。國家沒有對(duì)期刊進(jìn)行級(jí)別劃分。國家級(jí)期刊主管單位是國家部門或直屬部門。

　　

【正文】 繩在卷筒及繩輪上的偏角必須保持在一定的限度之內(nèi)，一般在 ? — 2? 之間。 （ 5）良好的周期性潤滑是提高鋼絲繩使用壽命的一項(xiàng)重要因素。它可以防止銹蝕，減少鋼絲繩內(nèi)外磨損。一般常用中、低粘度潤滑油和濾青質(zhì)化合物。目前我國生產(chǎn)的“鋼絲繩油’’屬于中等粘度油，適用于各種股捻鋼絲繩的潤滑。其附著力大，不易滑落或與 水起作用，且含有防銹劑，是一種良好的潤滑劑。 （ 6）在室外、潤濕或腐蝕介質(zhì)存在的環(huán)境里，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。 （ 7）經(jīng)常檢查鋼絲繩是否與別的機(jī)件摩擦，重新更換新繩時(shí)必須核對(duì)新繩與原繩的型式直徑是否相同；經(jīng)常檢查鋼絲繩表面的磨損及斷絲，遇到問題及時(shí)解決。 鋼絲繩的報(bào)廢處理，可參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相資料。 第四章 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(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給鋼絲繩，并把原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)樗枰闹本€運(yùn)動(dòng)。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。 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。 5 噸電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì) 按照卷筒的表面分，有光卷筒和帶螺旋槽卷筒兩種。光卷筒用于多層卷繞，其結(jié)構(gòu)比較簡單，鋼絲繩按螺旋形緊密地排列在卷筒表面上，繩圈的節(jié)矩等于鋼絲繩的直徑。由于鋼絲繩和卷筒表面之間接觸應(yīng)力較高，相鄰繩圈在工作時(shí)又有摩擦，鋼絲繩使用壽命就要降低 。為了使鋼絲繩在卷筒表面上排列整齊，單層繞卷筒一般都有螺旋槽，有了繩槽后，使鋼絲繩與卷筒的接觸面積增加，因而減小了它們之間的接觸應(yīng)力，也消除了在卷筒卷繞過程中繩圈間可能產(chǎn)生的摩擦，因此提高了鋼絲繩的使用壽命，目前，多層繞卷筒也制成帶繩槽的，更為合理。繩槽在卷筒上的卷繞方向可以制成左旋或右旋。單聯(lián)滑輪組的卷筒只有一條螺旋繩槽；雙聯(lián)滑輪的卷筒，兩側(cè)應(yīng)分別右一條左旋和右旋的繩槽。繩槽的形狀分別為標(biāo)準(zhǔn)繩槽和深槽兩種，如圖（ 4— 1）。 圖 4— 1 （ a） 標(biāo)準(zhǔn)繩槽 （ b） 深繩槽 卷筒繩槽的確定 查機(jī)械 設(shè)計(jì)手冊(cè)知，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=（ ~） d（ d 為鋼絲繩直徑 ） （ 4— 1） 繩槽深度：標(biāo)準(zhǔn)槽： 1c =（ ~） d （ mm） （ 4— 2） 深槽： 2c =（ ~） d （ mm） （ 4— 3） 繩槽節(jié)距：標(biāo)準(zhǔn)槽： 1t ＝ d＋（ 2～ 4） （ mm） （ 4— 4） 深槽： 2t ＝ d＋（ 6～ 8） （ mm） （ 4— 5） 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5 噸電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì) 槽，本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)槽，鋼絲繩直徑選用 14mm， R=（ ~） d mm=~ 取 R=8mm c=（ ~） d mm =~ 取 c=4mm t＝ d＋（ 2～ 4） mm=16mm 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（ 4— 2）。 圖 4— 2 內(nèi)齒嚙合式卷筒 卷筒的設(shè)計(jì)主要尺寸有節(jié)徑 0D 、卷筒長度 L 、卷筒壁厚 δ。 卷筒節(jié)徑 0D 設(shè)計(jì) 卷筒的節(jié)徑即卷筒的卷繞直徑，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知 0D 不能小于下式： 0minD hd? （ 4— 6） 式中 0minD — 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(jí)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(jí)別為5 噸電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì) 7M ，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) h=28； d — 鋼絲繩的直徑（ mm）。 按式計(jì)算： 0minD hd? ＝ 28 14 ＝ 392（ mm） 選取 0D =400（ mm） 卷筒的長度設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用雙聯(lián)滑輪組，如圖 4— 3 圖 4— 3 雙聯(lián)滑輪組 卷筒的長度 ? ?0 1 2 32L L l l l? ? ? ? （ 4— 7） 式中 L— 卷筒總長度； 0L — 繩槽部分長度，其值為： 0 0HaL n tD????????? （ 4— 8） 其中 H— 最大起升高度； a— 滑輪組倍率； 5 噸電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì) 0D — 卷筒卷繞直徑； t — 繩槽節(jié)矩， n — 附加安全圈數(shù)，使鋼絲繩端受力減小，便于固定，通常取 n＝ ～ 3 圈； 1l — 固定鋼絲繩所需要的長度，一般取 1l ＝ 3t； 2l — 兩端的邊緣長度（包括凸臺(tái)在內(nèi)），根據(jù)卷筒結(jié)構(gòu)而定； 3l — 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(dòng)滑輪軸的最小距離決定。對(duì)于有螺旋槽的單層繞卷筒，鋼絲繩允許偏斜度通常為 1： 10，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，選取 3l ＝ 100 mm。 0 0HaL n tD????????? ＝ 400 2140 000 ??????? ?? ??=380mm。 1l ＝ 3t=48mm 所以 ? ?0 1 2 32L L L L L? ? ? ? ＝ 2（ 380+48+20）＋ 100 ＝ 996mm。 選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒長度為 1000mm 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(duì)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(duì)于鑄鐵筒壁厚 ? ? 6 ~ 10D? ?? mm （ 4— 9） 根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于 12 mm， ? ? 6 ~ 10D? ?? mm 5 噸電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì) ＝ 400＋（ 6～ 10） ＝ 8+7 ＝ 15 mm 所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距 t＝ 16mm、槽底半徑 1c ＝ 4mm、卷筒節(jié)距 0D ＝400mm、卷筒長度 L=1000mm、卷筒壁厚 15?? mm 卷筒強(qiáng)度計(jì)算 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)可知，卷筒材料一般采用不低于 HT200 的鑄鐵，特殊需要時(shí)可采用 ZG230450、 ZG270500 鑄鋼或 Q235A 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(duì)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) L ? 3 0D 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) L ? 3 0D 時(shí)只計(jì)算壓應(yīng)力即可。 本設(shè)計(jì)中 L=1000mm D=400 mm，符合 L ? 3 0D 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 ??tF?max ? ?bc? （ 4— 10） 其中 ?為鋼絲繩單層卷繞時(shí)卷筒所受壓應(yīng)力（ aMP ） maxF 為鋼絲繩最大拉力（ N） ? 為卷筒壁厚 A 為應(yīng)力減小系數(shù)，一般取 A= ??bc? 為許用壓力，對(duì)于鑄鐵 ? ?bc? = 5b? b? 為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限 5 噸電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì) 所以 ? =A ??tF?max ? ?bc? =161512500?? ? 39 aMP 查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知 b? ? 195 aMP ，所以 ? ?bc? ? 39 aMP 。 所以 ? ? ? ?bc? 經(jīng)檢驗(yàn)計(jì)算，卷筒抗壓強(qiáng)度符合要求。 第五章 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(duì)卷揚(yáng)機(jī)性能至關(guān)重要。 卷筒軸的受力分析與工作應(yīng)力分析 常用的卷筒軸分軸固定式軸轉(zhuǎn)動(dòng)式（圖 5— 1）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(gè)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(dòng)心軸。對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，其彎曲應(yīng)力一般為 對(duì)稱循環(huán)變化；對(duì)固定心軸，其應(yīng)力循環(huán)特征為 01r? ?? ，視具體的載荷性質(zhì)而定。對(duì)固定心軸的疲勞失效而言，最危險(xiǎn)的應(yīng)力情況是脈動(dòng)循環(huán)變化，為安全起見，卷筒的固定心軸應(yīng)力以按脈動(dòng)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(duì)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(dòng)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。 5 噸電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì) 圖 5— 1 卷 筒軸的類型 a: 軸固定式 b、 c: 軸轉(zhuǎn)動(dòng)式 卷筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于卷筒軸的可靠性對(duì)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(duì)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 rF ＝ 10? KN，卷筒直徑0D? 400mm，鋼絲繩的直徑 d? 14mm，外齒軸套齒輪分度圓直徑 D＝ 224mm，查機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，軸的材質(zhì)選擇 45 鋼，調(diào)制處理， 650MP? ?B ，360S MP? ? ， 1 300MP?? ? ， ? ?0 100b MP? ? 。 由圖 5— 1 可知，該卷筒軸用軸端擋板固定于卷筒上，是不動(dòng)的心軸。計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個(gè)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) ，右端距支承點(diǎn) 。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)、起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，初步得到心軸各段5 噸電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì) 直徑和長度，如圖 52 所示 ,本設(shè)計(jì)心 軸左邊選用調(diào)心滾子軸承圓柱孔 20200 型，右邊選用調(diào)心球軸承圓柱孔 10000（ TN M）型。 圖 52 心軸的各部分尺寸 將軸上所有作用力分解為垂直平面的力和水平平面的力，見圖 5— 3 所示。 圖 5— 3 軸的彎矩圖 作用力計(jì)算 齒輪圓周力： 12t TF d? （ 5— 1） ＝12 22e DdFd??????? ＝ ? ?30 345 16580?? ＝ （ KN） 5 噸電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì) 齒輪徑向力： rtF F tg?? （ 5— 2） ＝ ? ＝ （ KN） 垂直面支承反力及彎矩 支反力，簡圖 8— 3b。 ? ?7 8 0 5 0 5 0890 etDV FFR ??? （ 5— 3） ＝ （ KN） ? ?7 8 0 6 0 6 0890 teCV FFR ??? （ 5— 4） ＝ （ KN） 彎矩，見圖