【導(dǎo)讀】在工廠的廠房?jī)?nèi)搬運(yùn)大型零件或重型裝置橋式起重機(jī)是不可獲缺的。構(gòu)主要由減速器、主動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組、傳動(dòng)軸和一些連接件組成。物料搬運(yùn)成了人類生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分，距今已有五千多年的發(fā)展歷史。產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣，作用愈來愈大，對(duì)起重機(jī)的要求也越來越高。著一場(chǎng)巨大的變革。起重機(jī)械是用來對(duì)物料作起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。很難做到的搬運(yùn)工作，人得到了休息，效率也提高了。起重機(jī)械發(fā)展歷史悠久，種類日益繁多，應(yīng)用極為廣泛。當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部。林區(qū)和國(guó)防等都離不開起重機(jī)械。

　　

【正文】 ? ??? 只考慮扭矩時(shí)的安全系數(shù)為 maxSSTS TW??? （ 13） 根據(jù)以上數(shù)據(jù)有 m ax 36420T N mm??， W mm? 代入數(shù)據(jù)有 m a x2 0 9 .4 5 1 2 7 .2364202 2 1 1 8 .4SSTS TW??? ? ? 危險(xiǎn)截面靜強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)為 2 2 2 211 1. 82 12 7. 2 83 .9 811 1. 82 12 7. 2ca SSSSSSSSSS?????? ? ? ???? 故其安全。 2）危險(xiǎn)截面左側(cè) 從上式可以看出，caS與 maxM 和 maxT 成正比，而截面左側(cè)的 maxM 和 maxT 均比其右側(cè)大，既然右側(cè)安全，那截面左側(cè)肯定安全。 （ 11）軸的剛度校核計(jì)算 1）軸的彎曲剛度校核計(jì)算 由于此軸為階梯軸，則需算出其當(dāng)量直徑，即 7441Vii iLdld?? ? （ 14） 由于載荷作用于兩支承之間，則有 L 為支承跨距，即 23L L L??， 代入 l 系列 的 尺寸 和 d 系列尺寸，有 7 444 4 4 4 4 4 4411 5 5 6 4 3 2 .6 7 m m8 0 5 0 4 3 9 3 .5 6 0 8 3 7 .53 0 3 5 4 0 4 8 5 0 4 8 4 0Vii iLdld??? ? ?? ? ? ? ? ?? 根據(jù)圖 [5] 且 ab? ，則有根據(jù)式 [5]()t 得此軸的最大轉(zhuǎn)角和最大撓度為max ()6Fab l aEIl? ?? （ 16） 25 2 2 3m a x ()93Fbw l bEI l?? （ 17） 根據(jù)軸的材料和表 [5] 得 200 aE GP? 464VdI ?? 2aL? 3bL? l a b?? 由于 trFF? ， 因此取 tFF? 代入上述數(shù)據(jù)有 4m ax 10 rad? ??? 4m ax 10 m mw ??? 根據(jù)表 [4]15 5? ， 查得 [ ] ( 0 .0 1 0 .0 3 ) m 0 .0 2 0 .0 6 m mnw ?? [ ] rad? ? 顯然 max []??? max []ww? 故滿足軸的彎曲剛度條件。 2）軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件校核計(jì)算 由于此軸是階梯軸，根據(jù)式 [4]15 16? 則有其圓軸扭轉(zhuǎn)角為 74115 .7 3 1 0 iii piTlL G I???? ? （ 18） 由于此軸的材料為鋼材，則有剪切彈性模量 10 M PaG ?? ； L 為階梯軸承受扭矩作用的長(zhǎng)度，即 12=L L L? ； 由于此軸的扭矩沒變，則 有 1=TT； 在 6l 段和 7l 段不受扭矩作用；對(duì)于圓軸， 4 32pId?? 代入上述數(shù)據(jù)有 44 4 44 4 43 6 4 2 0 8 0 5 05 . 7 3 1 0 (2 9 6 . 5 8 . 1 1 0 3 0 3 2 3 5 3 24 3 9 3 . 5 6 0 )4 0 3 2 4 8 3 2 5 0 3 2 0 . 1 6 ( ) m???? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ?? 對(duì)于精密傳動(dòng)軸，可取 [ ] 0. 25 0. 5 ( ) / m? ? ， 顯然 []??? ， 故滿足條件。 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 材料及熱處理 考慮到是高速軸以及材料后，選此軸材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 （ 2）初步確定軸的最小直徑 26 按式 [4]15 2? 初步估算軸的最小直徑。根據(jù)軸的材料和表 [4]15 3? ，取 0 110A? ，所以根據(jù)公式有： 31min 0 2 2d A P n? （ 19） 即 31 m i n 1 1 0 3 . 4 4 1 6 6 . 0 6 3 0 . 2 1 m md ? ? ? 由于此軸上開有兩個(gè)鍵槽，所以應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱；再者直徑小于 100 mm，因此 1 m i n 1 m i n (1 1 2 % ) 3 3 . 8 3 m mdd? ? ? ? ?。 中間軸的最小直徑顯然是軸承處的直徑 1d （圖 9）。為了使所選的軸徑與軸承孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)軸承型號(hào)，即初步選定 6307 型號(hào)軸承，因此 1 35d mm? 。 （ 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 兩軸承布置在齒輪的兩端，軸系采用兩端單向固定布置，為避免因溫度升高而卡死，軸承端蓋與軸承外圈端面留出 mm 的熱補(bǔ)償間隙，軸的初步結(jié)構(gòu)如下圖所示。 圖 9 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Fig9 Structure design of axis （ 4）根據(jù)軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 1） 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承主要承受徑向載荷作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)[3]61? ，選擇 6307 型軸承其尺寸為 3 5 m m 8 0 m m 2 1 m md D B? ? ? ? ?，因此 1 35 mmd ? ?？紤]到軸承與齒輪潤(rùn)滑方式不一樣，因此需要以擋油環(huán)將其隔開，可取擋油環(huán)的寬度為 21 mm，因此 1 42 mml ? 。 2）為了滿足擋油環(huán)軸向定位要求， 1d 段的左端需要制出一軸肩，軸肩高度? ，即 35 ? ? ?，取 mmh? ，因此 2 40 mmd ? 。齒輪的右端與右軸承之間采用套筒即擋油環(huán)定位。根據(jù)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)可知齒輪輪轂的寬度為 90 mm，為了使 擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 2 88 mml ? 。 3）齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度 ? ，即 40 ? ? ?，取4 mmh? ，因此 4 48 mmd ? ；軸環(huán)寬度 ? ，即 4 m mb ? ? ? ，取 6 mmb? ，則有 3 6 mml ? 。 4） 5d 段是安裝軸承，因此 5 35d mm? ；考慮到軸承與齒輪潤(rùn)滑方式不一樣，因此 27 需要以擋油環(huán)將其隔開，可取擋油環(huán)的寬度為 27 mm，因此 5 48 mml ? 。 5）為了滿足擋油環(huán) 軸向定位要求， 5d 段的右端需要制出一軸肩，軸肩高度? ，即 35 ? ? ?，取 mmh? ，因此 4 40 mmd ? ；齒輪的左端與右軸承之間采用套筒即擋油環(huán)定位。根據(jù)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)可知齒輪輪轂的寬度為 55 mm，為了使 擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 4 53 mml ? 。 （ 5）軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。根據(jù) 2 40 mmd ? ，查表 [3]41? ，有平鍵截面1 2 m m 8 m mbh? ? ?，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)度為 80 mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 76Hn；根據(jù) 4 40 mmd ? ，查表[3]41? ，有平鍵截面 1 2 m m 8 m mbh? ? ?，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)度為 45 mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 76Hn；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 m6。 （ 6）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 [4]15 2? ，取軸端倒角和各軸肩處的圓角半徑見零件圖。 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）材料及熱處理 考慮到是高速軸以及材料后，選此軸材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 （ 2）初步確定軸的最小直徑 按式 [4]15 2? 初步估算軸的最小直徑。根據(jù)軸的材料和表 [4]15 3? ，取 0 103A? ，所以根據(jù)公式有： 31min 0 3 3d A P n? （ 20） 即 31 m i n 1 0 3 3 . 3 3 4 5 . 5 4 3 . 0 8 m md ? ? ? 由于此軸上開有三個(gè)鍵槽，所以應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱；再者直徑小于 100 mm，因此 1 m i n 1 m i n (1 1 5 % ) 4 9 . 5 5 m mdd? ? ? ? ?。 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑 1d （圖 10） 。 為了使所選的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 3ca AT KT? ，查表 [4]14 1? ，考慮到轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷大（如織布機(jī)、挖 掘機(jī)、起重機(jī)、碎石機(jī)），故取 ? ，則： N mcaT ? ? ? ? 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 caT 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件并且考慮到補(bǔ)償兩軸綜合位移，查 28 表 [3]83? ，選用 GICL4 鼓形齒式聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 5000 N m? 。半聯(lián)軸器的孔徑為50 mm，故取 1 50 mmd ? ， 半聯(lián)軸器與軸配合的長(zhǎng)度為 84 mm。 （ 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于此軸是裝有聯(lián)軸器和齒輪的軸，所以結(jié)構(gòu)采用外伸梁布局，外伸部分裝聯(lián)軸器，兩軸承布置在齒輪的兩端，軸系采用兩端單向固定布置，為避免因溫度升高而卡死，軸承端蓋與軸承外圈端面留出 mm 的熱補(bǔ)償間隙，軸的初步結(jié)構(gòu)如下圖所示。 圖 10 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Fig10 Structure design of axis 1） 1d 段裝 GICL4 聯(lián)軸器，因此 1 50 mmd ? 。半聯(lián)軸器與軸配合的孔徑長(zhǎng)度為 84 mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，因此 1d 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 84 略小一些，現(xiàn)取 1 82 mml ? ；同樣 9 50 mmd ? ， 9 82 mml ? 。 2）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求， 1d 段的左端需要制出一 軸肩，軸肩高度? ，取 mmh? ，因此 2 55 mmd ? 。軸承端蓋的總寬度為 20 mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 30 mml? ，故取 2 50 mml ? ；同樣8 55 mmd ? ， 8 50 mml ? 。 3) 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承主要承受徑向載荷作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)[3]61? ，選擇 6312 型軸 承 其尺 寸為 6 0 m m 1 3 0 m m 3 1 m md D B? ? ? ? ?，因此3 60 mmd? ?？紤]到軸承與齒輪潤(rùn)滑方式不一樣，因此需要以擋油環(huán)將其隔開，可取擋油環(huán)的寬度為 mm，因此 3 mml ? ,；同樣 7 60 mmd ? ， 7 mml ? 4）為了滿足擋油環(huán)的軸向定位要求， 3d 段的左邊需制出一軸肩，軸肩高度? ，即 60 ? ? ?，取 5 mmh? ，因此 4 70 mmd ? ；考慮到箱體和箱座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可取 4 63 mml ? ；同樣 6 65 mmd ? ，根據(jù)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)可知齒輪輪轂的寬度為 ,85mm，為了使 擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取6 83 mml ? 。 5）齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度 ? ，即 65 ? ? ?，取 mmh? ，因此 5 76 mmd ? ；軸環(huán)寬度 ? ，即 1 .4 5 .5 7 .7 m mb? ? ? ，取 29 10 mmb? ，則有 5 10 mml ? （ 5）軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。根據(jù) 1 50 mmd ? ，查表 [14]41? ，有平鍵截面1 4 m m 9 m mbh? ? ?，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)度為 70 mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 76Hn；根據(jù) 6 65 mmd ? ，查表[3]41? ，有平鍵截面 1 8 m m 1 1 m mbh? ? ?，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)度為 70 mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 76Hn；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配 合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 m6。 （ 6）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 [4]15 2? ，取軸端倒角和各軸肩處的圓角半徑見零件圖。 滾動(dòng)軸承的選擇與校核 軸承基本額定壽命 hL 為 610 ()60h CL nP?? （ 21） 對(duì)于球軸承， 3?? ；軸承當(dāng)量動(dòng)載荷為 PrP f F? （因?yàn)檩S承只受徑向載荷作用）；查表 [4]13 6? 有載荷系數(shù)為 ? ，取 ? ；查表 [4]13 3? 得到預(yù)期計(jì)算壽命2 0 0 0 0 3 0 0 0 0 hhL ? ? 。 對(duì)