小型懸臂起重機關(guān)鍵零部件的計算設(shè)計過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u14386小型懸臂起重機關(guān)鍵零部件的計算設(shè)計過程案例 147031.1懸臂工字鋼尺寸確定 1291461.2橫梁結(jié)構(gòu)尺寸的確定及校核 1185121.2.1橫梁簡化模型 1269861.2.2橫梁結(jié)構(gòu)尺寸的確定 2202531.2.3橫梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析及強度校核 3245021.3鋼絲繩的選取 4211891.3.1鋼絲繩破斷拉力的計算 433821.3.2鋼絲繩允許拉力計算 5236701.行走輪參數(shù)的確定 517131.4.1工作車輪直徑 5176591.5電動機的選擇 611181.5.1電動機靜功率計算 69941.5.2電動機發(fā)熱校核 617871.6滾筒尺寸的選擇與強度校核 622291.6.1滾筒直徑 6293491.6.2滾筒長度 7304451.6.3滾筒壁厚 8136931.6.4強度校核 888421.7減速器 8871.7.1各級傳動比 8231671.7.2各軸轉(zhuǎn)速 925721.7.3各軸輸入功率 9141511.7.4各軸輸入轉(zhuǎn)矩 9230741.7.5圓柱齒輪的計算 101.1懸臂工字鋼尺寸確定由電動葫蘆相關(guān)參數(shù)可知，工字鋼選擇區(qū)間為GB70618~56c初選30c材料為Q235-A,相關(guān)尺寸如表3表3工字鋼32a尺寸參數(shù)尺寸hbdtrr1截面面積/cm2理論重量Kg/m數(shù)值3001309.515.011.55.867.15652.7171.2橫梁結(jié)構(gòu)尺寸的確定及校核1.2.1橫梁簡化模型圖3-1橫梁結(jié)構(gòu)載荷模型圖中橫梁測量阻力符號的基本公式含義:g為整個小橫梁車身的承載質(zhì)量;q為整個橫梁的承起重量;h為整個橫梁立柱高度;q為整個整體橫梁自身的重力和橫梁載荷的能量密集度;r1為最小橫梁運動阻力幅度;r2為最大橫梁運動阻力幅度;L為整個整體橫梁懸臂支架根部總長;L1為整個整體橫梁懸臂支架根部懸臂支撐重心根部長度;L2為整個橫梁懸臂支架根部懸臂支撐重心至橫梁橫梁懸臂支撐中心支架根部主體末端處的距離;以圖中L4=r1由選取的橫梁鋼材型號可知：q=52.717Kg/m1.2.2橫梁結(jié)構(gòu)尺寸的確定由所選則的電動葫蘆小車的尺寸，即：1）型號：EU10PK2）運行速度：14m/min3）電機功率：0.2Kw4）負載持續(xù)率：40%5）工字鋼型號：GB70618~56c6）最小轉(zhuǎn)彎半徑：1.4m該型電動葫蘆尺寸：a=318mmh=810mme=280mmh1=700mm可知圖4-2橫梁結(jié)構(gòu)載荷模型中的L1L1=有效回轉(zhuǎn)半徑R+2×緩沖器長度H+2×小車長度一般+緩沖器螺栓長度h+橫梁自由端余量L即L1=3000mm+2×80mm+2×318/2mm+35mm+87mm=3600mmL2=400mmL3=300mmL4=300mmH1=985mmL=L1+L2+L3+L4=3600mm+400mm+200mm+300mm=4500mm經(jīng)查閱計算可得：W=80Kg則橫梁所有參數(shù)如下：Q=2000kgH=3840mmq=52.717kg/mR1=1000mmR2=3600mmL1=3600mmL2=400mmL3=300mmL4=300mmW=80KgH1=985mm1.2.3橫梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析及強度校核(1)內(nèi)力分析根據(jù)靜力平衡原理，由ΣA=0，得NND=[(Q+Q)(由∑X=0，得=，∑Y=0，得R=(G+Q+qL+W)g，R=23972.3N由結(jié)構(gòu)節(jié)點B彎矩平衡∑=0，得MA=R(LMC=[(Q+G)L=+==99657.6N·m（2）強度校核節(jié)點B的彎矩圖如圖3-2：圖3-2節(jié)點B彎矩圖比較橫梁B點最大彎矩:取={，}，則滿足強度要求:旋臂B點所在截面的正應(yīng)力。:根據(jù)鋼材的許用量和應(yīng)力,鋼材材料選擇Q235-A,則:旋臂梁的截面抗彎模量。1.3鋼絲繩的選取1.1.1鋼絲繩破斷拉力的計算由《起重吊裝簡易計算》公式可得,鋼絲繩中的破斷率與拉力比的計算公式s式中：di——sb——n——鋼絲繩中每一根鋼絲的總根數(shù)δb——鋼絲繩中鋼絲的抗拉強度（pFi——鋼絲繩中鋼絲的總斷面面積（mmφ——是指鋼絲繩工程中的材料搓揉揉捻不均勻時所引起的運動受力荷載不均勻壓力系數(shù)（當(dāng)鋼絲繩為6×37+1時，φ=0.82；當(dāng)鋼絲繩為6×19+1時，φ=0.85）本本設(shè)計采用6×37+1型鋼絲繩（GB1102-74）s1.1.2鋼絲繩允許拉力計算查《起重吊裝簡易計算》例如表1-8,用于確定起重機移動設(shè)備的安全系數(shù)則取k為5-6,取數(shù)值k=6,滑輪移動組合的倍率則取m=2,則由此可得帶有鋼絲繩的滑輪允許移動拉力為P=S1.行走輪參數(shù)的確定1.4.1工作車輪直徑D≥式中:D——按鋼絲繩中心計算的車輪直徑（mm）d——鋼絲繩直徑（mm）e2——查《機械設(shè)計手冊》檢查表2-3,根據(jù)培訓(xùn)機構(gòu)人員工作能力級別可選取輪繩直接比,e2=16，則Dmin=16×11=176查看檢附表決定選用新型車輪主軸直徑改為d=280mm,由此查附表決定選用新型鋼絲繩車輪直徑改為d=11mm。1.5電動機的選擇1.5.1電動機靜功率計算N靜式中：Q起——V——物品上升速度（m/min）η0——為了充分滿足一臺電動機不易于發(fā)熱的使用要求,對于供起升用的機構(gòu)，可按照以下式進行初選相應(yīng)于機構(gòu)的jc%值的電動機功率為NJC≥K電N靜（千瓦）式中1.5.2電動機發(fā)熱校核由《起重機設(shè)計手冊與實例》表2-9可得jc%的等效功率為N等=r.N1.6滾筒尺寸的選擇與強度校核1.6.1滾筒直徑D式中：D0——e1——d——鋼絲繩直徑（mm）D01.6.2滾筒長度圖3-3單層滾筒長度L=式中：L0——L1——L2——固定鋼絲繩所需的查長度，LL式中：Hmax——m——滑輪組倍率D0——Z1——固定鋼絲繩的安全系數(shù)，P——繩槽節(jié)距p=（2-4）mm所以LL1=3×14=42mmL=L1.6.3滾筒壁厚δ=0.02D+6?10=12?16mm取1.6.4強度校核δ壓式中：A1——A2——應(yīng)力減小系數(shù)，一般可取Smax——δ——滾筒壁厚，可按照初選鑄鋼δ≈d，鑄鐵δ≈0.02D+(0.6?1.0)t——滾筒繩槽節(jié)距δ壓——對鋼δ壓=δs對鑄鐵δ壓=δy所以δ壓因為δ壓1.7減速器1.7.1各級傳動比iii1.7.2各軸轉(zhuǎn)速nnnn1.7.3各軸輸入功率p0=pdpppppp1.7.4各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動機輸入轉(zhuǎn)矩T電其他各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T1T2T3T卷1.7.5圓柱齒輪的計算（1）選定齒輪類型，材料及精度本機的齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計主要要求采用七級斜精度齒輪,起重機械主要作為一般大型起重機械,速度不快,故一般只要選用7級的高中小精度的斜齒輪設(shè)計即可,材料一般硬度如何選擇,由《機械設(shè)計》硬度計算公式可得,選擇大中小精度齒輪一般選用優(yōu)質(zhì)材料一般硬度為40(手動減速調(diào)制),硬度為280hbs,大中小精度齒輪一般選用優(yōu)質(zhì)材料為45鋼(手動減速調(diào)制),硬度選擇誤差一般為240hbs,二者之間材料硬度差為40hbs.（2）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NN（3）根據(jù)接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，由《機械設(shè)計》公式計算可得δδ（3）第一級傳動初選小齒輪齒數(shù)Z1=18，大齒輪齒數(shù)Z2按齒面接觸強度計算d選取k1=1.6,齒寬系數(shù)?d=1,材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8Mpa,區(qū)域系數(shù)所以許用應(yīng)力δH=根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得d計算圓周速度v=計算齒寬b和模數(shù)mb=m=?=2.25m=2.25×2.45=5.5125mmb計算縱向重合度ε計算載荷系數(shù)已知壓力使用載荷系數(shù)KA=1，根據(jù)載荷v=2.27m/s，七級精度，查表得KHB=1.42,K=K根據(jù)實際載荷系數(shù)校正得分度圓直徑d計算模數(shù)m根據(jù)齒根彎曲強度設(shè)計m計算載荷系數(shù)K=根據(jù)縱向重合度εB=1.28計算當(dāng)量齒數(shù)ZZ查表得齒形系數(shù)YFa1應(yīng)力校正系數(shù)YSa1計算大小齒輪的YFaYY大齒輪數(shù)值較大，可得m對比此分度計算法的結(jié)果,由于根據(jù)齒面彎曲接觸疲勞強度原理計算的疲勞強度原理計算的實際發(fā)面模數(shù)遠遠大于彎曲疲勞強度原理計算的實際發(fā)面模數(shù),取mn=2.0,即可精確滿足彎曲疲勞強度,但為了同時精確滿足兩種接觸疲勞強度,，需按接觸疲勞強度算得分度圓直徑ZZ兩齒輪間的齒數(shù)最好是相互質(zhì),所以Z1=25（4）第二級傳動初選小齒輪Z1=21Z2按齒面接觸強度計算d選取k1=1.6,齒寬系數(shù)?d=1,材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8Mpa,區(qū)域系數(shù)許用應(yīng)力δH=根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得d計算圓周速度v=計算齒寬b和模數(shù)mb=m=?=2.25m=2.25×3.23=7.2675mmb計算縱向重合度ε計算載荷系數(shù)已知壓力使用載荷系數(shù)KA=1，根據(jù)載荷v=0.68m/s，七級精度，查表得KHB=1.42,K=根據(jù)實際載荷系數(shù)校正得分度圓直徑d計算模數(shù)m根據(jù)齒根彎曲強度設(shè)計m計算載荷系數(shù)K=根據(jù)縱向重合度ε