機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-氧槍橫移傳動裝置設(shè)計(jì)【全套圖紙】 .doc

內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）題 目：氧槍橫移傳動裝置 學(xué)生姓名：學(xué) 號：200440402107專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級：機(jī)械04-3班指導(dǎo)教師：52內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）摘 要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是氧槍橫移傳動裝置，主要研究煉鋼轉(zhuǎn)爐中氧槍的升降和橫移機(jī)構(gòu)。目前國內(nèi)吹氧裝置換槍多數(shù)都不能遠(yuǎn)距離操作，其中一個(gè)主要問題就是橫移小車定位不準(zhǔn)?，F(xiàn)在橫移小車的定位無非是采用電氣，機(jī)械，液壓或者它們的組合方式。應(yīng)用普遍的是行程開關(guān)方式，但如把此方式作為唯一或是主要控制手段，是難以達(dá)到所要求精度的。所以本課題利用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，采用更加明確的“二次控制”，即行程開關(guān)只用來進(jìn)行位置的粗定位，再借專用裝置來精確定位。這樣使橫移小車定位更準(zhǔn)確，換槍效率更高。關(guān)鍵詞：氧槍；煉鋼；轉(zhuǎn)爐全套圖紙，加153893706abstractthis graduation project topic is the oxygen lance moves to the transmission device horizontally, mainly studies in the steel-making converter the oxygen lances fluctuation and the traversing gear construction. at present domestic blows the oxygen attire to replace the gun most not to be able the indirect maintenance, a subject matter is that the localization of the car is not accurate. nowadays the methods of localization of the car moving horizontally are nothing but using electricity, machinery, hydraulic pressure or their combination way. what using common is the limiting switch way, but only taking this way as the primary control method, will achieve to the required accuracy difficultly. therefore this topic uses the method of machinery optimization designing and “second control” which named the limiting switch is only used to local the position thickly, then uses special installment to pinpoint again. like this causes to the localization of the car to be more accurater and the efficiency of trading the lance higherkey words: lance; steelmaking; converter內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）目 錄摘 要iabstractii目 錄1第一章 緒論31.1 本課題研究的目的意義31.2 本課題主要研究的設(shè)備31.2.1 氧槍升降機(jī)構(gòu)31.2.2 換槍機(jī)構(gòu)41.3 本課題解決的主要問題4第二章 橫移小車的傳動裝置52.1 傳動裝置示意圖及主要設(shè)備及參數(shù)52.2 橫移小車螺旋傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算62.2.1 螺旋傳動的組成和特點(diǎn)62.2.2 材料的選擇及許用應(yīng)力的計(jì)算62.2.3 按耐磨性計(jì)算螺紋中徑72.2.4 螺桿強(qiáng)度計(jì)算82.2.5 螺母螺紋強(qiáng)度驗(yàn)算92.2.6 螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算92.2.7 傳動效率的計(jì)算102.3 橫移小車的定位原理10第三章 氧槍升降裝置總體方案的設(shè)計(jì)133.1 升降機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和所需注意的問題133.2 升降機(jī)構(gòu)電動機(jī)的選擇計(jì)算143.2.1 電動機(jī)型號的選擇143.2.2 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算163.2.3 傳動件的計(jì)算183.2.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算283.2.5 滾動軸承的選擇及計(jì)算363.2.6 鍵連接的選擇及校核計(jì)算393.2.7 減速器附件的選擇403.3 起重機(jī)構(gòu)中鋼絲繩的選擇計(jì)算413.4 升級機(jī)構(gòu)中卷筒類型的選擇與計(jì)算433.4.1 鋼絲繩在卷筒上固定的計(jì)算433.4.2 卷筒強(qiáng)度計(jì)算443.4.3 卷筒類型和尺寸選擇443.4.4 卷筒的穩(wěn)定性計(jì)算453.5 滑輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算463.5.1 滑輪的結(jié)構(gòu)和材料463.5.2 卷筒的尺寸選擇與安全性計(jì)算463.6 車輪與導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算483.6.1 車輪踏面疲勞計(jì)算載荷483.6.2 車輪踏面疲勞強(qiáng)度計(jì)算48參考文獻(xiàn)50致謝51第一章 緒論1.1 本課題研究的目的意義氧槍傳動裝置是煉鋼車間主要設(shè)備之一，在轉(zhuǎn)爐煉鋼中起著重要的作用。它由吹氧管升降機(jī)構(gòu)和換槍機(jī)構(gòu)兩部分組成。吹氧管設(shè)有兩個(gè)，一個(gè)工作、另一個(gè)備用。吹氧裝置設(shè)有兩套升降卷揚(yáng)機(jī)，分別供工作及備用吹氧管用。用機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)來設(shè)計(jì)和改造氧槍傳動裝置有利于煉鋼效率的提高。1.2 本課題主要研究的設(shè)備1.2.1 氧槍升降機(jī)構(gòu)1. 吹氧裝置升降機(jī)構(gòu)的組成 雙卷揚(yáng)系統(tǒng)所設(shè)置的兩套升降卷揚(yáng)機(jī)須安裝在可移動的橫移小車上，在其傳動中不適宜引用平衡重，故只能采用直接升降管的方式。當(dāng)出現(xiàn)斷電事故時(shí)，須利用另外的動力提管。2. 升降卷揚(yáng)機(jī)變速方式 通過改變直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速變速。3. 升降小車與固定導(dǎo)軌 升降小車在固定導(dǎo)軌導(dǎo)引下，一方面使得吹氧管嚴(yán)格沿鉛垂線下降，另外亦可減輕氧氣流不穩(wěn)定所造成的管體振動。它主要由車架，車輪，及制動裝置等組成。其車架為鋼板焊接件。由于車輪與導(dǎo)軌的磨損所造成其間間隙將導(dǎo)致吹氧管中心線位置變動，故通常總是把小車的部分車輪裝在可調(diào)的偏心心軸上，用以調(diào)節(jié)車輪與導(dǎo)軌間間隙。4. 安全裝置 （1） 斷電事故保護(hù)裝置。雙卷揚(yáng)型吹氧裝置斷電時(shí)可用蓄電池及氣動提管。（2） 斷繩保護(hù)裝置。1) 與升降小車相連的鋼繩采用雙繩，每根的尺寸都按全負(fù)荷選出，當(dāng)一根繩被破斷時(shí)，另一根繩能短時(shí)繼續(xù)工作。2) 制動裝置。上述斷繩保護(hù)裝置都是采用“雙繩”來達(dá)到其安全的目的。應(yīng)當(dāng)說兩繩同時(shí)被破斷的可能性極小。但為了更加保險(xiǎn)起見，即為防止萬一兩繩同時(shí)破斷或是發(fā)生其他事故而掉槍，可在升降小車上設(shè)有制動裝置。該裝置使吹氧管在掉槍時(shí)停降。3) 失載保護(hù)裝置。若升降小車在下降過程中意外受到阻塞，其吊掛鋼繩將失載松弛，一旦阻塞消失，吹氧管即墜落而產(chǎn)生突加載荷。當(dāng)測力傳感器測出鋼繩受力不正常時(shí)將斷電停車。而在繩斷，鋼繩失載以及張力過大、過小時(shí)均屬不正常，故它是一種多用途的安全警報(bào)裝置。1.2.2 換槍機(jī)構(gòu)換槍機(jī)構(gòu)的任務(wù)是，當(dāng)工作吹氧管發(fā)生故障或損壞時(shí)，盡可能快將備用吹氧管換上使用。該裝置的工作及備用升降小車與各自的吊具相連，從根本上避免了單卷揚(yáng)吹氧裝置在換槍時(shí)須把升降小車人工定位于一共用吊具上的問題。這就是說，雙卷揚(yáng)型吹氧裝置為實(shí)現(xiàn)換槍遠(yuǎn)距離操作，僅需解決其橫移小車的準(zhǔn)確定位問題。1.3 本課題解決的主要問題目前國內(nèi)吹氧裝置換槍多數(shù)都不能遠(yuǎn)距離操作，其中一個(gè)主要問題就是橫移小車定位不準(zhǔn)。橫移小車的定位無非是采用電氣，機(jī)械，液壓或者它們的組合方式。應(yīng)用普遍的是行程開關(guān)方式，但如把此方式作為唯一或是主要控制手段，是難以達(dá)到所要求精度的。所以本課題采用更加明確的“二次控制”，即行程開關(guān)只用來進(jìn)行位置的粗定位，再借專用裝置來精確定位。第二章 橫移小車的傳動裝置2.1 傳動裝置示意圖及主要設(shè)備及參數(shù)橫移小車傳動裝置如圖2.1所示圖2.1 橫移小車傳動裝置示意圖1-橫移小車；2-螺母；3-絲桿；4-電動機(jī)；5-制動器；6-減速器；7-右擋塊；8-左擋塊；9-左行程開關(guān)；10-撞尺；11-右行程開關(guān)橫移行程：1200mm移動速度：4電動機(jī)：型式： 功率：1.5 kw 轉(zhuǎn)速：840減速裝置：型式：zd-20-i 速比：6.6制動裝置：2.2 橫移小車螺旋傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算2.2.1 螺旋傳動的組成和特點(diǎn)螺旋傳動主要由螺桿和螺母組成。除自鎖螺旋外，一般用來吧螺旋運(yùn)動變成直線運(yùn)動，也可以把直線運(yùn)動變成直線運(yùn)動，同時(shí)進(jìn)行能量和力的傳遞，或者調(diào)整零件間的相互位置。當(dāng)其以傳遞運(yùn)動為主，并要求有較高的傳動精度是，稱傳動螺旋。對于一般的傳力螺旋，其主要失效形式是螺旋表面的磨損，螺桿的拉斷（或受壓時(shí)喪失穩(wěn)定）或剪斷以及螺紋紋牙根部的剪斷及彎斷。設(shè)計(jì)時(shí)常以耐磨性計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算確定螺旋傳動的主要尺寸。2.2.2 材料的選擇及許用應(yīng)力的計(jì)算螺桿采用45鋼，調(diào)制處理，由下表可知：螺桿和螺母的許用應(yīng)力表2.1 螺桿和螺母的材料和許用應(yīng)力材料許用拉力許用彎曲應(yīng)力許用剪應(yīng)力螺桿鋼-螺母青銅耐磨鑄鐵鑄鐵鋼-406050604555（11.2）304040400.6，可取螺母材料選zcual10fe3。由上表可得，取；，取螺旋為低速，由下表查得，取表2.2 螺紋副的材料和許用壓強(qiáng)螺紋副材料速度范圍許用壓強(qiáng)螺紋副材料速度范圍許用壓強(qiáng)鋼對青銅低速0.251825111871012鋼對鑄鐵0.040.10.2131847鋼對鋼低速7.513鋼對耐磨鑄鐵0.10.268淬火鋼對青銅0.10.210132.2.3 按耐磨性計(jì)算螺紋中徑由參考資料【20】中p104表11-1-4中公式： （2.1）式中：f 軸向載荷，n 螺紋副許用壓強(qiáng)，=43.4mm參考資料【20】由gb/t 5796.3-1986(第四篇第1章)可選d=48,p=8,梯形螺紋，中等精度，螺旋副標(biāo)記為tr488-7h/7e。螺母高度，取h=75mm則螺紋圈數(shù)n=h/p=75/8=9.38圈2.2.4 螺桿強(qiáng)度計(jì)算參考資料【20】中表11-1-3，螺紋摩擦力矩（n/mm） （2.2）式中：f螺旋傳動的軸向載荷，n螺旋線升角當(dāng)量摩擦角，=334104nmm帶入式中轉(zhuǎn)矩，nmm，根據(jù)轉(zhuǎn)矩圖確定外螺紋小徑螺桿的許用應(yīng)力， 2.2.5 螺母螺紋強(qiáng)度驗(yàn)算因螺母材料強(qiáng)度低于螺桿，故只驗(yàn)算螺母螺紋強(qiáng)度即可。由參考資料【20】p134表11-1-4得牙根寬度b=0.65p=0.658=5.2mm,基本牙型高。帶入下式 （2.3） （2.4）式中 內(nèi)螺紋大徑螺紋牙的許用切應(yīng)力，螺紋牙的許用彎曲應(yīng)力，2.2.6 螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算螺桿的橫移行程為1200mm計(jì)算臨界載荷 （2.5）式中a,b與材料有關(guān)的系數(shù)式中長度系數(shù)l螺桿的最大工作長度，mmi螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，mm 故穩(wěn)定性條件滿足。2.2.7 傳動效率的計(jì)算螺桿頂部采用滑動推力軸承，效率為0.95時(shí)2.3 橫移小車的定位原理移小車的定位原理如圖2.2所示。圖2.2 橫移小車定位工作原理1-橫移小車；2-定位板；3-橫移小車傳動裝置；4-鎖定裝置；5-定位輥；6-上水平輪；7-運(yùn)行車輪橫移小車傳動裝置系安裝在廠房平臺上，而此傳動裝置3安裝在橫移小車1上，該傳動裝置無制動器。橫移小車1通過上、下水平輪（防止小車傾翻用）及運(yùn)行車輪（承載用）被支撐在各軌道上。帶有喇叭口的定位板2固定在橫移小車上。換槍時(shí)，將處于備用位置的橫移小車1移向原工作橫移小車所在位置，即移到鎖定位置的正上方，借助行程開關(guān)可保證停位精度在20mm內(nèi)。之后，從鎖定裝置內(nèi)推出定位棍5，該棍將滑入定位板2的喇叭口而垂直升起，從而棍5從側(cè)面推動橫移小車直至進(jìn)入槽中止。鎖定裝置見圖2.3，電動機(jī)9通過鏈傳動帶動滾珠螺旋千斤頂7的頂桿8，由其向上推出而實(shí)現(xiàn)橫移小車的準(zhǔn)確停位。圖2.3 鎖定裝置示意圖1-定位板；2-定位輥；3-導(dǎo)向輥；4-導(dǎo)向輥導(dǎo)軌；5-底座；6-鎖定裝置框架；7-滾珠螺桿千斤頂；8-頂桿；9-電動機(jī)第三章 氧槍升降裝置總體方案的設(shè)計(jì)3.1 升降機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和所需注意的問題氧槍升降裝置是轉(zhuǎn)爐車間的關(guān)鍵設(shè)備之一。氧槍固定在升降小車上，由升降機(jī)構(gòu)帶動升降。升降機(jī)構(gòu)能否安全、可告地工作, 將直接影響到轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)鋼量。本課題采用雙卷揚(yáng)型吹氧裝置，機(jī)構(gòu)示意圖如圖3.1 所示。圖3.1 雙卷揚(yáng)型吹氧裝置升降機(jī)構(gòu)示意圖1-圓柱齒輪減速器；2-制動器；3-直流電動機(jī)；4-測速發(fā)電機(jī)；5-過速度保護(hù)裝置；6-脈沖發(fā)生器；7-行程開關(guān)；8-卷筒；9-測力傳感器；10-升降小車；11-固定導(dǎo)軌；12-吹氧管該機(jī)構(gòu)有兩套升降卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)（一套工作，一套備用）均安裝在可移動的橫移小車上。顯然，在傳動中是不適宜引用平衡重的，故只能采用直接升降管的方式。當(dāng)出現(xiàn)斷電事故時(shí)，須利用另外的動力提管。圖2.1所示在斷電時(shí)利用蓄電池供電給直流電動機(jī)3提管。為了保證氧槍正常工作、氧槍升降裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求：1. 有完善的安全措施, 保證當(dāng)出現(xiàn)事故停電時(shí), 氧槍可自爐內(nèi)提出; 當(dāng)鋼絲繩等零件破斷時(shí), 氧槍不得附入熔池內(nèi)。2. 氧槍要保持嚴(yán)格鉛垂位置。3. 縮短輔助操作時(shí)間和停止準(zhǔn)確。4. 保證吹氧管的快速更換。3.2 升降機(jī)構(gòu)電動機(jī)的選擇計(jì)算3.2.1 電動機(jī)型號的選擇1. 選擇電動機(jī)的類型按工作要求：電動機(jī)應(yīng)可快速啟動，有較大的過載倍數(shù)，能承受經(jīng)常的啟動，制動，逆轉(zhuǎn)，振動和沖擊；應(yīng)選用zzy系列直流電動機(jī)。2. 電動機(jī)容量的選擇電動機(jī)的輸出功率： （3.1）式中： pw電動機(jī)的輸入功率 a總效率 （3.2）式中：f工作阻力 v工作機(jī)卷筒的線速度 a工作機(jī)卷筒的效率已知：小車和氧槍的重量： g=7.5kg=3.75n取 傳動裝置的總效率： （3.3）式中： 聯(lián)軸器的效率 齒輪傳動的效率 軸承的效率取 （齒式聯(lián)軸器） （齒輪精度為8級，稀油潤滑） （滾子軸承）3. 選擇電動機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為：按推薦的傳動比范圍：二級圓柱齒輪減速器i=840.故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的合理范圍為：n=in=(840)28.64=229.121145.6r/min確定電動機(jī)的型號根據(jù)電動機(jī)容量和轉(zhuǎn)速查手冊選擇fc 60% zzy型低速電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=250r/min，額定功率=32kw。3.2.2 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算1. 分配傳動比2. 分配傳動裝置各級傳動比取兩級齒輪高速級的傳動比:低速級的傳動比為:運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算1軸（電動機(jī)軸） 2軸（高速軸） 3軸（中間軸） 4軸（低速軸） 5軸（卷筒軸） 運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果匯總列出表2.1表3.1 各軸運(yùn)動和動力參數(shù)軸名功率 p/kw轉(zhuǎn)矩 t/nm轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動比效率輸入輸出輸入輸出電動機(jī)軸 -32.92 -125.72502軸32.632.27124.5123.32503.520.963軸32.532.175443.4439703.520.964軸31.531.21082107127.82.50.96卷筒軸30.830.51060104927.82.50.983.2.3 傳動件的計(jì)算2.2.3.1減速器高速級齒輪設(shè)計(jì)1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1）選用斜齒圓柱齒輪傳動2）設(shè)備為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7 級精度（gb10095-88）3）材料選擇。由參考資料21表10-1 選小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hb，大齒輪為45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hb，二者材料硬度差為40hb。4）選小齒輪齒數(shù),大齒輪,故選。5）初選螺旋角142按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算公式為： （3.4）試選kt=1.6。由參考資料21中圖選取區(qū)域系數(shù)。由圖標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動的端面重合度查得: , , 則 。由參考資料21表10-7選取齒寬系數(shù)。由參考資料21表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。由參考資料21圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪。由參考資料21式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由參考資料21p111圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù),。計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，由式 （3.5）得： 2）計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑由計(jì)算公式得=62mm 計(jì)算圓周速度 計(jì)算齒寬b 及模數(shù)計(jì)算縱向重合度計(jì)算載荷系數(shù)k取,根據(jù)，7級精度，查參考資料19得動載系數(shù)：則:由參考資料21表10-15查得:由表10-5查得，故載荷系數(shù)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑:mm計(jì)算模數(shù)3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) (3.6)1）確定計(jì)算參數(shù)計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)縱向重合度，由參考資料21圖查得螺旋角影響系數(shù)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)查取齒形系數(shù)由參考資料21中表查得:查取應(yīng)力校正系數(shù)由參考資料21表查得:查取彎曲疲勞強(qiáng)度極限由參考資料21圖10-20c查得小齒輪 ，大齒輪 查取彎曲疲勞壽命系數(shù)由參考資料21圖10-18查得，計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，由參考資料21式（10-12），得計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。2）設(shè)計(jì)計(jì)算對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法向模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法向模數(shù)，取，可滿足彎曲強(qiáng)度。為滿足接觸疲勞強(qiáng)度，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，由 則 ,， 。4.幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算中心距。將中心距圓整為154mm。2）按圓整后的中心距修正螺旋角3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑4）計(jì)算齒輪寬度圓整后??；。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑16omm，而又小于5oomm，故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其它有關(guān)尺寸按圖薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。2.2.3.2減速器低速級齒輪設(shè)計(jì)1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1）選用斜齒圓柱齒輪傳動2）設(shè)備為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7 級精度（gb10095-88）3）材料選擇。由參考資料21表10-1 選小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hb，大齒輪為45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hb，二者材料硬度差為40hb。4）選小齒輪齒數(shù),大齒輪,故選。5）初選螺旋角142按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算公式為： （3.7）試選kt=1.6。由參考資料21圖選取區(qū)域系數(shù)。由參考資料21圖查得:, , 則。由參考資料21表10-7選取齒寬系數(shù)。由參考資料21表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。由參考資料21圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪。由參考資料21式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由參考資料21圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù),。計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，由式（10-12）得2）計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑由計(jì)算公式得=91.83mm 計(jì)算圓周速度 計(jì)算齒寬b 及模數(shù)計(jì)算縱向重合度計(jì)算載荷系數(shù)k取,根據(jù)，7級精度，查手冊的動載系數(shù)：由手冊得:由表10-15查得:由表10-5查得，故載荷系數(shù)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，計(jì)算模數(shù)3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式 （3.8）1）確定計(jì)算參數(shù)計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)縱向重合度，由參考資料21圖查得螺旋角影響系數(shù)。計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)查取齒形系數(shù)由參考資料21表查得:查取應(yīng)力校正系數(shù)由參考資料21表查得:查取彎曲疲勞強(qiáng)度極限由參考資料21圖10-20c查得小齒輪，打齒輪查取彎曲疲勞壽命系數(shù)由參考資料21圖10-18查得，計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，得計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。2）設(shè)計(jì)計(jì)算對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法向模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法向模數(shù)，取，可滿足彎曲強(qiáng)度。為滿足接觸疲勞強(qiáng)度，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑：，由 ，取 ,由 ，。取 。4.幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算中心距。將中心距圓整為141mm。2）按圓整后的中心距修正螺旋角3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑4）計(jì)算齒輪寬度圓整后?。?。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于16omm，而又小于5oomm，故以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其它有關(guān)尺寸按圖薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。3.2.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算2軸(輸入軸)：1作用在齒輪上的力2初步確定軸的最小直徑3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）確定軸上零件的裝配方案圖2.2 輸入軸的裝配方案示意圖2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑由于安裝聯(lián)軸器，所以該段直徑尺寸選為45mm?？紤]到軸向定位可靠，所以段直徑選為50段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選用30307型，即該段直徑定為55mm。段軸為小齒輪，齒頂圓直徑為73.02mm。、軸肩固定軸承，直徑為65mm。段軸要安裝軸承，直徑定為55mm。3）各段長度的確定、長度定為50mm。，安裝軸承長度定為22.75mm,取整數(shù)為23mm。段為齒輪，定為73mm。段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取161mm。定為24mm。4按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度求得支反力：，；彎矩：，；最大總彎矩：根據(jù)選定材料45鋼，調(diào)制處理，由參考資料21表（10-13a）得，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為 所以安全。3軸（中間軸）：1.初步確定軸的最小直徑2.求作用在齒輪上的受力3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案圖2.1 中間軸零件的裝配方案示意圖2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑-段軸用于安裝軸承2007116，故取直徑為80mm。-段軸肩用于固定軸承，查參考資料19得到直徑為90mm。-段為小齒輪，齒頂圓直徑為106.7mm。-段分隔兩齒輪，直徑為85mm。-段安裝大齒輪，直徑為90mm。-段安裝套筒和軸承，直徑為80mm。3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長度-段軸承寬度為27mm，所以長度取27mm。-段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙16mm，軸承和箱體的間隙8mm，所以為24mm。-段為小齒輪，長度就等于小齒輪寬度1.7mm。-段用于隔開兩個(gè)齒輪，長度為40mm。-段用于安裝大齒輪，長度略小于齒輪的寬度，為95mm。-長度為53mm。4按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度求得支反力,；彎矩，；最大總彎矩根據(jù)選定材料45鋼，調(diào)制處理，由參考資料21表（11-5）得，取取，軸的計(jì)算應(yīng)力為 所以安全。4軸（輸出軸）：（1）作用在齒輪上的力（2）初步確定軸的最小直徑3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）軸上零件的裝配方案圖2.3 低速軸的零件裝配示意圖2）據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度如下表：表2.1低速軸的幾何尺寸i-iiiiii-iviv-vv-vivi-viivii-viiiviii-ix直徑130135140135130125120長度641001211835501124.求軸上的載荷求得支反力,；彎矩，；最大總彎矩。圖2.4 低速軸扭矩圖根據(jù)選定材料45鋼，調(diào)制處理，由參考資料21表（11-7）得，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為所以安全。5精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1）判斷危險(xiǎn)截面由于截面iv處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險(xiǎn)截面。2）截面iv左側(cè)抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面iv左側(cè)的彎矩m為扭矩為 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 由于軸選用45鋼，調(diào)制處理，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，由表15-1查得， 。截面上由于軸間而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，由附表3-2查取。因， 經(jīng)直線插入，。由附圖3-1軸的材料敏感系數(shù)為，故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由參考資料19 p142附圖3-2查得尺寸系數(shù)，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為，軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為，軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)值為又由參考資料19查得碳鋼的特性系數(shù)，于是軸的疲勞安全系數(shù)為：故安全。2）截面iv右側(cè)抗彎截面系數(shù) ：抗扭截面系數(shù) ：截面iv左側(cè)的彎矩m為：扭矩為：截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：過盈配合處的值，參考參考資料19由附表3-8用插入法求出，并取，于是得，軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為，軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)值為參考參考資料19由3-1及3-2得碳鋼的特性系數(shù)，于是軸的疲勞安全系數(shù)為 故安全。3.2.5 滾動軸承的選擇及計(jì)算2軸：軸承2007909的校核1.軸承所承受的力1）徑向力2）派生力 3）軸向力 由于，所以軸向力為,.2.當(dāng)量載荷由于，,由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為3.軸承壽命的校核所以符合要求。3軸：軸承2007116的校核1.軸承受的力1）徑向力2）派生力 3）軸向力 由于，所以軸向力為,.2.當(dāng)量載荷由于，,由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為3.軸承壽命的校核所以符合要求。4軸：軸承2007928的校核1.軸承受力1）徑向力2）派生力 軸向力 由于所以軸向力為 2.當(dāng)量載荷由于，,由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為3.軸承壽命的校核所以符合要求。3.2.6 鍵連接的選擇及校核計(jì)算根據(jù)軸長及工作需要選擇圓頭平鍵（4個(gè)），具體數(shù)據(jù)列表如下：表3.3 軸長及鍵的尺寸鍵直徑（mm）工作長度（mm）工作高度(mm)轉(zhuǎn)矩（nm）極限應(yīng)力（mpa）高速軸1493845263.5124.568.07中間軸25147090544.5443.499.25低速軸3620100135806.01082102.5321890120726.0108276.24強(qiáng)度校核：由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為，由表3.3可知，各鍵的極限應(yīng)力，所以上述各級鍵都符合要求。聯(lián)軸器的選擇：低速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算由于彈性聯(lián)軸器具有諸多優(yōu)點(diǎn)，所以優(yōu)先選用。取工作情況系數(shù)為,計(jì)算轉(zhuǎn)矩為選用彈性柱銷聯(lián)軸器hl9(gb4323-84),其主要參數(shù)如下：材料ht200公稱轉(zhuǎn)矩1600000nmm軸孔直徑聯(lián)軸器3.2.7 減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用m221.5油面指示器選用游標(biāo)尺m161起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳放油螺塞選用外六角油塞及墊片m181.5潤滑與密封1齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于中間軸大齒輪周向速度為1.6m/s，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。2滾動軸承的潤滑由于軸承周向速度1m/s，所以宜開設(shè)油溝、飛濺潤滑。3潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用l-an15潤滑油。4密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝hg4-338-66j型無骨架橡膠油封實(shí)現(xiàn)密封。油封型號按所裝配軸的直徑確定為30x55x12，55x80x12。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。3.3 起重機(jī)構(gòu)中鋼絲繩的選擇計(jì)算按國標(biāo)gb/t3811-1983計(jì)算 （3.8）式中： d 鋼絲繩最小直徑（mm）； 鋼絲繩最大靜拉力（n）； c 選擇系數(shù)（mm/）。 選擇系數(shù)c的取值與機(jī)構(gòu)的工作級別有關(guān)，按表2-1選取。表中的數(shù)值是對鋼絲充滿系數(shù)=0.46，折減系數(shù)k=0.82時(shí)的選擇系數(shù)c值。當(dāng)鋼絲繩的，k和值與表中不同時(shí)，則可根據(jù)工作級別從表2-1中選取n值，并根據(jù)所選擇鋼絲繩的，k和的值按下式計(jì)算c： （3.9）式中： n安全系數(shù)，按表2-1選取k鋼絲繩捻制折減系數(shù)鋼絲繩充滿系數(shù)鋼絲繩的公稱抗拉強(qiáng)度（）則 =0.14 表3.4 鋼絲繩工作級別機(jī)構(gòu)工作級別選擇系數(shù)c值最小安全系數(shù)n鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度155017001850m1m30.0930.0890.0854m40.0990.0950.0914.5m50.1040.1000.0965m60.1140.1090.1066m70.1230.1180.1137m80.1400.1340.1289 按鋼絲繩所在機(jī)構(gòu)工作級別有關(guān)的安全系數(shù)來選擇鋼絲繩直徑時(shí)，所選擇鋼絲繩的破斷拉力下還應(yīng)滿足下式 （3.10）式中： 所選用的鋼絲繩最小破斷拉力（n）； n安全系數(shù)，按表2-1選取。=168750nd選擇619w+fc k=0.85的鋼絲繩，直徑d=20mm3.4 升級機(jī)構(gòu)中卷筒類型的選擇與計(jì)算3.4.1 鋼絲繩在卷筒上固定的計(jì)算表3.5 鋼繩的計(jì)算名稱鋼絲繩固定處的拉力螺栓扣緊力螺栓的合成應(yīng)力/pa壓板槽為半圓形壓板槽為梯形公式簡式當(dāng)=3,s=0.22n=3.1sn=2.8s螺栓的合成應(yīng)力：，故安全。3.4.2 卷筒強(qiáng)度計(jì)算卷筒的材料一般采用不低于ht200鑄鐵，特殊需要時(shí)可用zg230，zg270-500鑄鋼或用錢35-a焊接制造。 若忽略卷筒自重力，卷筒在鋼絲繩最大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓，彎曲和扭應(yīng)力。其中壓應(yīng)力最大。當(dāng)l3d時(shí)，彎曲和扭應(yīng)力和成應(yīng)力不超過10%壓應(yīng)力。所以，當(dāng)l 3d時(shí)只計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng)l3d時(shí)還要考慮彎曲應(yīng)力。選用卷筒為多層卷繞（l3d） （3.11）式中：多層卷繞系數(shù)p繩槽槽距應(yīng)力減小系數(shù)，一般取0.75鋼絲繩最大拉力卷筒壁厚故安全。3.4.3 卷筒類型和尺寸選擇 卷筒選用齒輪聯(lián)接盤式表3.6 卷筒的幾何尺寸計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式符號意義及說明卷筒上有螺旋槽部分長d卷筒名義直徑（卷筒槽底直徑）d鋼絲繩直徑h最大起升高度a滑輪組倍率=d+d卷筒計(jì)算直徑，由鋼絲繩中心算的卷筒直徑1.5為固定鋼繩的安全圈數(shù)無繩槽卷筒端部尺寸，固定鋼繩所需長度，m中間光滑部分長度，l多層卷繞鋼繩總長度，n多層卷繞圈數(shù)p繩槽槽距 卷筒長度單層單聯(lián)卷筒單層雙聯(lián)卷筒多層卷繞卷筒l=400mm=2(400+90+60)+200=1300mm3.4.4 卷筒的穩(wěn)定性計(jì)算 （3.12）式中： k穩(wěn)定性系數(shù)失去穩(wěn)定時(shí)臨界壓力（mpa）卷筒壁單位壓力（mpa）卷筒壁厚d卷筒直徑鋼絲繩最大靜拉力p-卷筒槽槽距由1.31.371.5，故安全。3.5 滑輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.5.1 滑輪的結(jié)構(gòu)和材料滑輪一般用來導(dǎo)向和支承，以改變繩索及傳遞拉力的方向或平衡繩索分支的拉力。承受載荷不大的小尺寸滑輪（d350mm）一般制成實(shí)體滑輪，用q235-a或鑄鐵（如ht250）。承受載荷大的滑輪一般采用球鐵（如qt420-10）或鑄鐵（如zg230-450，zg270-500或zg 35mn等），鑄成帶筋和孔或輪輻的結(jié)構(gòu)。大型滑輪（d800mm）一般用型鋼和鋼板的焊接結(jié)構(gòu)。3.5.2 卷筒的尺寸選擇與安全性計(jì)算受力不大的滑輪直接裝于心軸；受力較大的滑輪則裝在滑輪軸承（軸套材料采用青銅或粉末冶金材料等）或滾動軸承上，或者一般用在轉(zhuǎn)速較高，載荷較大的工況。輪轂長與軸套的直徑比一般為1.51.8。由鋼絲繩直徑選擇滑輪，由參考資料19查得d=426.5。繩索拉力的合力 （3.13）式中： 繩索拉力 繩索在滑輪上包角的圓心角最大彎矩式中： l 兩輪輻間的輪緣弧長（mm）最大彎曲應(yīng)力 （3.14）式中： w 輪緣抗彎斷面模數(shù)許用彎曲應(yīng)力對于q235a型鋼應(yīng)小于100mpaa 輻條斷面積 斷面折減系數(shù)許用壓應(yīng)力，對于q235a鋼大約為100mpa故安全。輻條內(nèi)壓應(yīng)力當(dāng)力方向與輻條中心線重合時(shí)，輻條中產(chǎn)生的應(yīng)力最大。 （3.15）式中： a 輻條斷面積 斷面折減系數(shù)許用壓應(yīng)力，對于q235-a型鋼大約為100mpa 3.6 車輪與導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算車輪與導(dǎo)軌配置如圖3.2所示圖3.2 車輪與導(dǎo)軌配置圖3.6.1 車輪踏面疲勞計(jì)算載荷式中式中車輪踏面疲勞計(jì)算載荷設(shè)備正常工作時(shí)的最大輪壓設(shè)備正常工作時(shí)的最小輪壓3.6.2 車輪踏面疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （3.16）式中： 與材料有關(guān)的許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（mpa）d車輪直徑l車輪與導(dǎo)軌有效接觸長度轉(zhuǎn)動系數(shù)工作級別系數(shù)材料：應(yīng)選用不低于gb/t6p9中規(guī)定的60鋼熱處理：熱處理后踏面和輪緣內(nèi)側(cè)面硬度hb=300380