【正文】 mmmmddAmFA? 245]τ[≥32662266======= 31 根據(jù)設(shè)計(jì)與實(shí)際需要取 d=80mm 。 軸 1 的設(shè)計(jì) 根據(jù) 45 號(hào)鋼的特性，查表得剪切疲勞極限 =τ ，取 安全因素 n= ]17[ 。 由于軸與孔壁之間的相對速度很慢，但相互作用力很大。 可以計(jì)算得： MP ][ 1 === ττ 根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果所得已知條件： 2521213 ,245 mdANFF ==== π 故： MP aAF 63 245 ==τ 顯然，計(jì)算出來的 ][ττ 。 主軸的設(shè)計(jì) 主軸彎矩的計(jì)算 ]16[ ： 根 據(jù) 平 面 力 系 平 衡 方 程 ， 確 定 主 軸 兩 端 所 受 的 力 43 F、F ， 由 上 述 知 29 NmgFF ==== 圖 主軸的受力分析圖 圖 主軸的力矩分析圖 根據(jù)平面力 系平衡方程，得： 0)(,0 =∑=∑ FMY A 可得： 02 8 2 . 5) 1 9( 1 904214321=++=+FFFFFFF 解得： NFNF 245,245 43 == 取截面 1— 1： ) 9≤≤0(1141XXFM = 取截面 2— 2： )168X( 1 1 9 . 6 1 1 9 . 6 )(222242≤≤+= XFXFM 取截面 3— 3： 30 )≤≤( 1 6 8 1 6 8 )(1 1 9 . 6 )(33132343XXFXFXFM ++= 得： m 2 9 .3 0 N101 1 9 .6 2 4 5 3m a x ?==M 根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件 ][m axm ax σσ ≤= zWM，設(shè)計(jì)主軸的直徑 d，由上述 ][σ =237MPa 得：mWdmMWzz233z376m a x ?32dπW ]σ[≥=====由 為了方便設(shè)計(jì)和實(shí) 際需要，取最小直徑 d=18mm。高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復(fù)雜形狀，且具有價(jià)廉、良發(fā)的吸振性和耐磨性，以及對應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制成外 形復(fù)雜的軸。但也應(yīng)當(dāng)注意，在既定條件下，有時(shí)也可選擇強(qiáng)度較低的鋼材，而用適當(dāng)增大軸的截面面積的辦法來提高軸的剛度。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是 45 鋼。 軸的設(shè)計(jì) 軸的材料選擇 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。 ED 段主要受彎曲作用， dF 對 ED 段的最大彎矩發(fā)生在 E 處截面。 在 C 處截面的截面系數(shù)為 62baW= ，代人數(shù)據(jù)可得： 36922 mbaW === 計(jì)算 C 處截面的最大的彎 曲應(yīng)力： 28 MP aWM 3m a xm a x ===σ 由 ][max σσ ，所以該尺寸符合強(qiáng)度條件。在 AC 段的軸向壓力為： NFF os 00aAC ===軸 根據(jù)軸的強(qiáng)度校核條件 ]14[ ： ]σ[≤σ AP= ，和前述所知的許用應(yīng)力 MPa237][ =α 。所以我們分開計(jì)算這兩項(xiàng)，最后計(jì)算出總。 圖 鉗臂 2的受力示意圖 由正弦定理求得 a 的值： mmaaAC i n i n? i n30s i n0000 === 由下圖 由余弦定理求得 b 的值： 27 圖 鉗臂 2的受力簡圖 mNFACACNFNFFFFFbmmbCDabadcdacd?=?=====+======?+= i nM C,? i n30s i n, o s30c o sF0Y∑0X∑ r c s i nα? i nCDαs i n?c o s 1 6 . 5 8 CD 2 a0m a x0000a000222處所受的最大彎矩為在得：，方程：根據(jù)平面任意力系平衡又由正弦定理得： 鉗臂 2 的受力情況比較復(fù)雜，為了簡化起見，我們?nèi)匀徊捎勉Q臂 1 的計(jì)算方法，即不計(jì)本身自重。 設(shè)計(jì)鉗臂的面積 A： 根據(jù)軸的強(qiáng)度條件計(jì)算公式 ][≤σ σAP= 得 ]13[ ： 26612 ≈10237 245]σ[≥ mFA = 根據(jù)計(jì)算的結(jié)果可看出預(yù)先估計(jì)的數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)的要求范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，暫取截面積 2125mmA= ，取鉗臂 1 的厚度為 b=5mm,寬度 a=25mm。 鉗臂的材料的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鉗臂的材料的選擇與前述吊臂的材料相同，即都選擇 45 鋼。這有 利于計(jì)算的簡化。依據(jù)構(gòu)件的強(qiáng)度 校核公式 ]σ[≤σ AP= ，得： ][σmgA≥ 則： 266 ≥ mA ≈ 為了以后的計(jì)算及其他因素的考慮，我們暫取 A= 60 2mm , 另外，確定吊臂的厚度 a=10mm，由此可計(jì)算得出寬度 b=6mm。 24 吊臂的材料的 選擇 根據(jù)上面起重機(jī)選擇材料的介紹，吊臂的材料宜選擇 45號(hào)鋼。對于吊臂上端的強(qiáng)度校核，我們等到吊軸的設(shè)計(jì)時(shí)再計(jì)算。 吊臂的設(shè)計(jì) 吊臂主要是受到拉力的作用，在其端點(diǎn)和與吊軸的連接處應(yīng)力比較復(fù)雜。 從圖 2 中也可以大致的看到夾鉗機(jī)構(gòu)的一些危險(xiǎn)截面，我們在以后在計(jì)算中就重點(diǎn)計(jì)算這些截面和點(diǎn)。所以，我們設(shè)計(jì)鉗口高度不小于 28 mm， 定為 30mm。 在設(shè)計(jì)時(shí)，由于該夾鉗所夾的是 5 0k g 板坯，而且鉗口有耐高溫的作用，所以型號(hào)定為熱軋扁鋼20 150 1000 。 本文所要介紹的夾鉗的主要組成部分由：吊軸、鉗臂 鉗臂 梁軸、光軸 1 光軸 軸 軸自動(dòng)控制裝置等主要部件組成，結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。 采用輔助夾緊裝置可以使起重鉗起吊前在彈簧力作用下能夠獲得較佳的預(yù)夾緊力從而使起重鉗在起吊的一剎那或?qū)τ诳焖偕仙⑾陆禃r(shí)的突然停止，仍能保持足夠的夾持力，以防止起吊物從鉗口滑脫，造成意外事故，它也可以說是一個(gè)安全保險(xiǎn)裝置，它的另一個(gè)作用是在吊運(yùn)完畢之后，鎖板在操作手柄作用下，起重鉗能順利地張開鉗口以卸下起吊物。鎖板的上下極限位置都能自鎖，上極限位置靠彈簧偏心力矩自鎖，下極限位置連臂曲線自鎖。對工字鋼、鋼軌等形狀對稱的起吊物，采用雙轉(zhuǎn)動(dòng)鉗板起重鉗，如圖 2 起重夾鉗的結(jié)構(gòu)，對形狀簡單的鋼板則采用豎式夾持結(jié)構(gòu)的單鉗扳起重鉗。 此時(shí)結(jié)構(gòu)四邊形發(fā)生變形，寬度變大，由于自動(dòng)控制裝置的作用，開口不再變小，于是夾鉗便可以脫離重物，這樣就完成了一次運(yùn)作。此時(shí)若被吊物已位于鉗口中，若往上拉，夾鉗同樣由自重，其結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，鉗口變小則可夾住重物。 1鉗口 2吊臂 3主鉗臂 1 4副鉗臂 2 5主機(jī) 6軸 1 7軸 2 8軸 3 9旋轉(zhuǎn)開關(guān)裝置 圖 夾鉗裝置的裝配圖 我們先介紹該夾鉗的動(dòng)作原理：先是夾鉗處于空載狀態(tài)，當(dāng)欲夾起一重物，則緩緩下降至重物高度位置。 22 5 50 kg 起重夾鉗主機(jī)的總體設(shè)計(jì) 起重夾鉗設(shè)計(jì)思想 本論文對重力式板坯夾鉗做了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工工藝設(shè)計(jì) ,設(shè)計(jì)方案確定如下 : （ 1）根據(jù)夾鉗的使用要求，選擇夾鉗的類型為重力式夾鉗； （ 2）根據(jù)夾鉗的工作要求，計(jì)算作用在夾鉗各部件上的載荷； （ 3）根據(jù)夾鉗整個(gè)部件的類型，結(jié)構(gòu)和所受載荷 ,分析夾鉗各部件可能的實(shí)效形式 ,從而確定夾鉗各部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； （ 4）根據(jù)夾鉗各部件的工作條件及對夾鉗各部件的特殊要求 (例如高溫或在腐蝕性介質(zhì)中工作等 ),選擇適當(dāng)?shù)牟牧希? （ 5）根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算 ,確定夾鉗各部件的基本尺寸； （ 6）根據(jù)工藝性標(biāo)準(zhǔn)等原則進(jìn)行夾鉗各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （ 7）細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)完成后，必要時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的校核計(jì)算，以判定結(jié)構(gòu)的合理性； （ 8）畫出夾鉗各部件的工作圖，并寫出計(jì)算說明書。 21 起重機(jī)構(gòu)件的設(shè)計(jì)方案 如圖 起重機(jī)的總體裝配圖可知，底座 5 設(shè)計(jì)成圓形，底座上的 支架采用焊接成型為了提高該設(shè)備的適用性，支柱 7 采用可升降式。 Q345，用于船舶、橋梁、車輛、大型鋼結(jié)構(gòu)。 Q23 Q255 ，用于螺栓、螺母、拉桿、連桿及建筑、橋梁結(jié)構(gòu)件。 T 12 A ，表示平均含碳量為 %的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。例如， T 12 鋼表示平均含碳量為 %的碳素工具鋼。其數(shù)字表示鋼的平均含碳量的千分之幾。例如 4 5 鋼，表示平均含碳量為 5%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 08 鋼，表示平均含碳量為 %的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 (2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字表示。如 Q235 A 一、碳鋼牌號(hào)的表示方法 (1)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由屈服點(diǎn) “屈 ”字漢語拼音第一個(gè)字母 Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號(hào)（ A、 B、 C、 D）及脫氧方法符號(hào)（ F、 b、 Z）等四部分 依次 按順序組成。我國和某些國家根據(jù)交貨的保證條件，把普通碳素鋼分為三類：甲類鋼（ A類鋼），只保證力學(xué)性能，不保化證學(xué)成分 ； 乙類鋼（ B 類鋼），只保證化學(xué)成分不保證力學(xué)性能；特類鋼（ C 類鋼），既保證化學(xué)成分，又保證力學(xué)性能。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼。 5 0kg 起重機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 起重機(jī)構(gòu)件的材料選擇 任何設(shè)計(jì)都是與材料離不開的，在設(shè)計(jì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)與部件之前，我們先要選擇一種比較合適的材料。 表 各類傳動(dòng)的最大允許速度、轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)比（參照值） 傳動(dòng)類型 最大允許速度 最大允許轉(zhuǎn)速 減速傳動(dòng)比 普通平帶傳動(dòng) ≤25 (30 ) ≤3(5) 高質(zhì)量皮革帶傳動(dòng) 35 ～ 40 7 000 ～ 8 000 ≤5 特殊高質(zhì)量的織造的平帶傳動(dòng) 到 60 000 ≤5 鋼帶傳動(dòng) 80 ～ 100 － ≤5 V帶傳動(dòng) 普通 V帶 窄 V帶 25 ～ 30 12 000 ≤8(15 ) 35 ～ 40 15 000 ≤8(15 ) 同步帶傳動(dòng) 50 ～ 100 20 000 ≤10 (20 ) 鏈傳動(dòng) 4 0 8000 ～ 10000 ≤6(10)(滾子 )≤1 5(齒形 ) 6 級精度直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 到 20 ＜ 30 000 5(8) 6 級精度非直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 到 50 30 000 5(8) 5 級精度直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 到 120 30 000 5(8) 蝸桿傳動(dòng) 1 5～ 3 ≤40 (80 ) 摩擦 輪傳動(dòng) 15 ～ 25 ≤5(15 ) 20 綜上所述，從效率、外廓尺寸，質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)性能及生產(chǎn)條件等方面來考慮在 50kg 起重機(jī)中選擇V帶傳動(dòng)較為合理。 傳動(dòng)比是傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性之一。但當(dāng)這些條件一定時(shí)，傳動(dòng)裝置的外廓尺寸和質(zhì)量基本上取決傳動(dòng)的形式。 表 中給出了各類傳動(dòng)一般的速度范圍，以供參考。表示傳動(dòng)速度的參數(shù)是最大圓周速度和最大轉(zhuǎn)速。 表 各種傳動(dòng)傳遞功率的范圍及效率概值 傳動(dòng)類型 功率 P/k W 效率 η(未計(jì)入軸承中摩擦損失 ) 使用范圍 常用范圍 閉式傳動(dòng) 開式傳動(dòng) 圓柱齒輪及錐齒輪傳動(dòng) 極小～ 60 000 — ～ ～ 蝸桿傳動(dòng) 可達(dá) 800 20 ～ 50 自鎖的 ～ ～ 非自鎖的，蝸桿頭數(shù)為： z 1= 2 2 6 ～ ～ ～ — ～ — 鏈傳動(dòng) 可達(dá) 4 000 100 以下 ～ ～ 帶傳動(dòng)： 19 平帶 V帶 同步帶 摩擦輪傳動(dòng) 1～ 3 500 20 ～ 30 — ～ 可達(dá) 1 000 50 ～ 100 — ～ 可達(dá) 300 10 以下 — ～ 很少至 200 20 左右 ～ ～ 速度 速度是傳動(dòng)的主要運(yùn)動(dòng)特性之一。因此，效 率低的傳動(dòng)裝置一般不宜用于大功率的傳動(dòng)。在機(jī)械傳動(dòng)中，功率的損失主要由于軸承摩擦、傳動(dòng)零件間的相對滑動(dòng)和攪動(dòng)潤滑油等原因，所損失的能量絕大部分轉(zhuǎn)化熱。 不斷提高傳動(dòng)的效率，就能節(jié)約動(dòng)力，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。 功率與效率 各類傳動(dòng)所能傳遞的功率取決于其傳動(dòng)原理、承載能力、載荷分布、工作速度、制造精度、機(jī)械效率和發(fā)熱情況等因素。選擇傳動(dòng)類型時(shí)所依據(jù)的主要指標(biāo)是：效率高、外廓尺寸小，質(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)性能良好及符合生產(chǎn)條件（生產(chǎn)可能性、預(yù)期的生產(chǎn)率及生產(chǎn)成本）等。本論文所涉及的是機(jī)械傳動(dòng) ,具體可以分為帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)。 根據(jù)已知條件由計(jì)算得知工作機(jī)所需有效功率： === FvPw