電動(dòng)螺旋起重機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　電動(dòng)螺旋起重機(jī)設(shè)計(jì)</p><p>　The Design Of Electrical Spiral Crane</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　螺旋起重機(jī)又稱為螺旋升降機(jī)，它的原型就是我們所常見(jiàn)

2、的千斤頂。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、動(dòng)力源廣泛、無(wú)噪音、安裝方便、使用靈活、功能多、配套形式多、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)等許多優(yōu)點(diǎn)?？梢詥闻_(tái)或組合使用，能大致控制調(diào)整提升的高度，可以用電動(dòng)機(jī)或其他動(dòng)力直接帶動(dòng)，也可以手動(dòng)。</p><p>　　電動(dòng)螺旋起重機(jī)基本原理是利用電機(jī)，通過(guò)減速器減速后，帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)化為絲桿的軸向運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)物體上升。主要內(nèi)容如下：對(duì)千斤頂?shù)脑砗吐菪鹬氐脑怼⒎椒ㄟM(jìn)行了研究；設(shè)

3、計(jì)螺旋起重機(jī)構(gòu)；選擇電動(dòng)機(jī)；設(shè)計(jì)減速機(jī)構(gòu)；控制電路的設(shè)計(jì)；簡(jiǎn)要闡述在流水線作業(yè)中，螺旋千斤頂?shù)膭?dòng)作原理等。</p><p>　　關(guān)鍵詞 千斤頂；電動(dòng)；螺旋傳動(dòng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The spiral crane is also known as the spiral screw lift

4、 crane .Its prototype is the jack as we common see. Its advantages as follows: small size, light weight, extensive power source, no noise, ease of installation, flexible, multi-function, supporting forms, high reliabilit

5、y and long service life, and so on. It can be used single or in combination, and can generally control the height. Motor can be used directly or other power driven, besides ,it can also be manually.</p><p>　

6、　And the basic principle is that the motor drives the rotary nut through the deceleration agencies, screw into the axial campaign, and then lift the objects .The main contents as follows: research the principle of spiral

7、 jack and the principles and methods of the spiral lifting, design the agencies of spiral lifting; motor choice; design deceleration agencies; select keys and bearings, design the control circuit; describe the principle

8、of the screw jack on the assembly line operation.</p><p>　　Keywords Spiral jack Electrical Spiral drive</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b><

9、;/p><p>　　1.1千斤頂?shù)陌l(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2千斤頂?shù)姆诸?</p><p>　　2 設(shè)計(jì)方案的確定3</p><p>　　2.1螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　2.1.1螺旋傳動(dòng)概述3</p><p>　　2.1.2螺旋傳動(dòng)方案的確定4</p&g

10、t;<p>　　2.2減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案5</p><p>　　3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1螺旋傳動(dòng)部分計(jì)算6</p><p>　　3.1.1螺桿直徑的計(jì)算6</p><p>　　3.1.2螺紋部分強(qiáng)度計(jì)算6</p><p>　　3.2電機(jī)的選擇8</p>

11、<p>　　3.2.1電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算9</p><p>　　3.2.2傳動(dòng)效率9</p><p>　　3.2.3確定電機(jī)轉(zhuǎn)速10</p><p>　　3.3減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.3.1材料的選擇11</p><p>　　3.3.2蝸輪蝸桿傳動(dòng)基本尺寸12</p>

12、<p>　　3.3.3強(qiáng)度校核15</p><p>　　3.3.4蝸輪蝸桿傳動(dòng)中的作用力分析15</p><p>　　3.3.5實(shí)際傳動(dòng)動(dòng)力參數(shù)16</p><p>　　4 輔助裝置的設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1軸承的選擇18</p><p>　　4.1.1軸承的選擇因素18</p

13、><p>　　4.1.2軸承的型號(hào)確定19</p><p>　　4.1.3軸承校驗(yàn)19</p><p>　　4.2鍵的選擇22</p><p>　　4.3聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)與計(jì)算23</p><p>　　5 控制電路及過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.1 過(guò)載及最大行程保護(hù)元件2

14、5</p><p>　　5.1.1 熱繼電器25</p><p>　　5.1.2 行程開關(guān)26</p><p>　　5.2電器控制基本電路設(shè)計(jì)28</p><p>　　6 系統(tǒng)的改進(jìn)與優(yōu)化30</p><p>　　6.1力學(xué)傳感器30</p><p>　　6.1.1電阻應(yīng)變片力傳感器

15、30</p><p>　　6.2位置傳感器32</p><p>　　6.3連續(xù)控制分析34</p><p><b>　　結(jié)論35</b></p><p><b>　　致謝36</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p

16、><p>　　附錄錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　附錄1錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　附錄2錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1千斤頂?shù)陌l(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　千斤頂起源于20世紀(jì)初的英、美、

17、德等國(guó)家，在逐步發(fā)展中工藝逐漸成熟，因其具有抗腐蝕、耐高溫，強(qiáng)度高、表面精美、百分之百可回收等無(wú)與倫比的良好性能，被廣泛應(yīng)用于建筑、交通、能源、石化、環(huán)保、城市景觀、醫(yī)療、餐飲等各個(gè)領(lǐng)域，逐漸被人們所接受，也越來(lái)越多地走進(jìn)尋常百姓的日常生活。</p><p>　　我國(guó)千斤頂產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)步較晚，建國(guó)以來(lái)到改革開放前，我國(guó)千斤頂?shù)男枨笾饕且怨I(yè)和國(guó)防尖端使用為主。改革開放后，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的顯著提高

18、，拉動(dòng)了千斤頂?shù)男枨?。進(jìn)入上世紀(jì)九十年代后，我國(guó)千斤頂產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，千斤頂需求的增速遠(yuǎn)高于全球水平。</p><p>　　1990年以來(lái)，全球千斤頂表觀消費(fèi)量以年均6%的速度增長(zhǎng)，而九十年代的十年間，我國(guó)千斤頂表觀消費(fèi)量年均增長(zhǎng)率達(dá)到17.73%，是世界年均增長(zhǎng)率的2.9倍。進(jìn)入二十一世紀(jì)，我國(guó)千斤頂產(chǎn)業(yè)高速增長(zhǎng)。2000年—2004年，我國(guó)千斤頂消費(fèi)量從188萬(wàn)噸增長(zhǎng)到447萬(wàn)噸，增加了2.3倍，年平均增

19、長(zhǎng)率在27%以上。其中，2001年，我國(guó)千斤頂表觀消費(fèi)量達(dá)到225萬(wàn)噸，超過(guò)美國(guó)成為世界第一千斤頂消費(fèi)大國(guó)。同時(shí)，千斤頂進(jìn)口也大幅度增加。1998年，我國(guó)千斤頂進(jìn)口100萬(wàn)噸，由此成為世界上最大的千斤頂進(jìn)口國(guó)。2004年與1998年比，千斤頂進(jìn)口增長(zhǎng)幅度年均達(dá)到27.14%。預(yù)計(jì)2005年，中國(guó)千斤頂表觀消費(fèi)量將達(dá)到500萬(wàn)噸，進(jìn)口仍將保持在300萬(wàn)噸左右。</p><p>　　伴隨著千斤頂市場(chǎng)的快速發(fā)展，我國(guó)千

20、斤頂產(chǎn)量也結(jié)束了長(zhǎng)期徘徊的局面，實(shí)現(xiàn)了高速增長(zhǎng)。我國(guó)千斤頂產(chǎn)量從2000年的46萬(wàn)噸增長(zhǎng)到2004年的236萬(wàn)噸，年平均增長(zhǎng)率在82.6%，占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的比重也由2000年的24.47%提高到2004年的52.80%。而同期，世界千斤頂產(chǎn)量則僅以6%左右的速度增長(zhǎng)。</p><p>　　從九十年代后期起，我國(guó)太鋼、寶鋼以及寶新、張浦等國(guó)有和合資企業(yè)通過(guò)引進(jìn)和技術(shù)改造，先后建成了一系列千斤頂生產(chǎn)線，千斤頂工藝技術(shù)

21、裝備達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，千斤頂生產(chǎn)初具規(guī)模。千斤頂品種結(jié)構(gòu)也發(fā)生了積極的變化，千斤頂產(chǎn)品質(zhì)量迅速提高。特別是國(guó)內(nèi)千斤頂冷軋板增長(zhǎng)迅速，2003年，國(guó)內(nèi)冷軋板產(chǎn)量達(dá)到170萬(wàn)噸，首次超過(guò)進(jìn)口量,自給率達(dá)到66%；2004年，國(guó)內(nèi)冷軋板產(chǎn)量達(dá)到200萬(wàn)噸，自給率達(dá)到70%以上。從2004年底到2005年底，國(guó)內(nèi)冷軋千斤頂產(chǎn)能將增加約150萬(wàn)噸，基本滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。到2007年，我國(guó)將成為千斤頂?shù)膬舫隹趪?guó)。</p><p&

22、gt;　　從總體上看，我國(guó)千斤頂正在經(jīng)歷由規(guī)模小、水平低、品種單一、嚴(yán)重不能滿足需求到具有相當(dāng)規(guī)模和水平、品種質(zhì)量顯著提高和初步滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的深刻轉(zhuǎn)變，千斤頂需求將逐步實(shí)現(xiàn)自給。</p><p><b>　　1.2千斤頂?shù)姆诸?lt;/b></p><p>　　千斤頂有多種形式。如電動(dòng)式，液壓式，手動(dòng)式（即一般意義上的千斤頂）等等。</p><p

23、>　　電動(dòng)式千斤頂如圖1-1所示。它的基本動(dòng)力源是電機(jī)，由電機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)化為絲桿的軸向運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)物體上升。它解放了人類的體力勞動(dòng)，只需操縱按鈕即可完成起重?？捎行У谋苊饬酥匚镌覀仁鹿?。該形式的起重器也是本設(shè)計(jì)所討論的。</p><p><b>　　圖1-1</b></p><p>　　液壓千斤頂，又稱為油壓千斤頂。它的基本工作原理圖如圖1-

24、2所示。其基本原理是利用封閉管路里液體的壓強(qiáng)來(lái)工作的。當(dāng)人以力F向下壓手柄時(shí)，液體內(nèi)部產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)，從而推動(dòng)重物上升。</p><p><b>　　圖1-2</b></p><p>　　1-小液壓缸，2-排油單向閥，3-吸油單向閥，4-油路，5-截止閥，6-大液壓缸</p><p>　　手動(dòng)式千斤頂也即一般普通的千斤頂，它是出現(xiàn)的最早的千斤頂

25、，是所有千斤頂?shù)谋亲?。手搖其手柄，帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，如圖1-3所示</p><p><b>　　圖1-3</b></p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)方案的確定</b></p><p>　　2.1螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1.1螺旋傳動(dòng)概述</p><p>　　螺

26、旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母的嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)。主要用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成推力。按工作特點(diǎn)，螺旋傳動(dòng)用的螺旋分為傳力螺旋、傳導(dǎo)螺旋和調(diào)整螺旋。</p><p>　?。?）傳力螺旋：以傳遞動(dòng)力為主,它用較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力,一般為間歇工作，工作速度不高，而且通常要求自鎖，例如螺旋壓力機(jī)和螺旋千斤頂上的螺旋。</p><p>　?。?）傳導(dǎo)螺旋：以傳遞運(yùn)動(dòng)為

27、主，常要求具有高的運(yùn)動(dòng)精度，一般在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度也較高，如機(jī)床的進(jìn)給螺旋（絲杠）。</p><p>　　（3）調(diào)整螺旋：用于調(diào)整并固定零件或部件之間的相對(duì)位置，一般不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)，要求自鎖，有時(shí)也要求很高精度，如機(jī)器和精密儀表微調(diào)機(jī)構(gòu)的螺旋。按螺紋間摩擦性質(zhì)，螺旋傳動(dòng)可分為滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)和滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)。滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)又可分為普通滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)和靜壓螺旋傳動(dòng)。</p><p><b

28、>　　1）滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)</b></p><p>　　通常所說(shuō)的滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)就是普通滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)?；瑒?dòng)螺旋通常采用梯形螺紋和鋸齒形螺紋，其中梯形螺紋應(yīng)用最廣，鋸齒形螺紋用于單面受力。矩形螺紋由于工藝性較差強(qiáng)度較低等原因應(yīng)用很少；對(duì)于受力不大和精密機(jī)構(gòu)的調(diào)整螺旋，有時(shí)也采用三角螺紋。</p><p>　　一般螺紋升程和摩擦系數(shù)都不大，因此雖然軸向力F相當(dāng)大，而轉(zhuǎn)矩T則相當(dāng)小。

29、傳力螺旋就是利用這種工作原理獲得機(jī)械增益的。升程越小則機(jī)械增益的效果越顯著?；瑒?dòng)螺旋傳動(dòng)的效率低，一般為30～40%，能夠自鎖。而且磨損大、壽命短，還可能出現(xiàn)爬行等現(xiàn)象。</p><p>　　2）靜壓螺旋傳動(dòng)  </p><p>　　螺紋工作面間形成液體靜壓油膜潤(rùn)滑的螺旋傳動(dòng)。靜壓螺旋傳動(dòng)摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)效率可達(dá)99%，無(wú)磨損和爬行現(xiàn)象，無(wú)反向空程，軸向剛度很高，不自鎖，具有傳動(dòng)

30、的可逆性，但螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且需要有一套壓力穩(wěn)定、溫度恒定和過(guò)濾要求高的供油系統(tǒng)。靜壓螺旋常被用作精密機(jī)床進(jìn)給和分度機(jī)構(gòu)的傳導(dǎo)螺旋。這種螺旋采用牙較高的梯形螺紋。在螺母每圈螺紋中徑處開有3～6個(gè)間隔均勻的油腔。同一母線上同一側(cè)的油腔連通，用一個(gè)節(jié)流閥控制。油泵將精濾后的高壓油注入油腔，油經(jīng)過(guò)摩擦面間縫隙后再由牙根處回油孔流回油箱。當(dāng)螺桿未受載荷時(shí)，牙兩側(cè)的間隙和油壓相同。當(dāng)螺桿受向左的軸向力作用時(shí)，螺桿略向左移，當(dāng)螺桿受徑向力作用時(shí)，螺

31、桿略向下移。當(dāng)螺桿受彎矩作用時(shí)，螺桿略偏轉(zhuǎn)。由于節(jié)流閥的作用，在微量移動(dòng)后各油腔中油壓發(fā)生變化，螺桿平衡于某一位置，保持某一油膜厚度。</p><p><b>　　3）滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)</b></p><p>　　用滾動(dòng)體在螺紋工作面間實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦的螺旋傳動(dòng)，又稱滾珠絲杠傳動(dòng).滾動(dòng)體通常為滾珠，也有用滾子的。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的摩擦系數(shù)、效率、磨損、壽命、抗爬行性能、傳動(dòng)精度和

32、軸向剛度等雖比靜壓螺旋傳動(dòng)稍差，但遠(yuǎn)比滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)為好。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的效率一般在90%以上。它不自鎖，具有傳動(dòng)的可逆性；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，抗沖擊性能差。它已廣泛地應(yīng)用于機(jī)床、飛機(jī)、船舶和汽車等要求高精度或高效率的場(chǎng)合。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式，按滾珠循環(huán)方式分外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)的導(dǎo)路為一導(dǎo)管,將螺母中幾圈滾珠聯(lián)成一個(gè)封閉循環(huán)。內(nèi)循環(huán)用反向器，一個(gè)螺母上通常有2～4個(gè)反向器，將螺母中滾珠分別聯(lián)成2～4個(gè)封閉循環(huán)，每圈滾珠只在本

33、圈內(nèi)運(yùn)動(dòng)。外循環(huán)的螺母加工方便，但徑向尺寸較大。為提高傳動(dòng)精度和軸向剛度，除采用滾珠與螺紋選配外，常用各種調(diào)整方法以實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。</p><p>　　常用的載重螺旋有矩形，梯形和鋸齒形等。矩形螺紋傳動(dòng)效率高，但螺紋強(qiáng)度較低，精確制造較困難，對(duì)中準(zhǔn)確性較差，磨損后無(wú)補(bǔ)償，因此應(yīng)用受限制，矩形螺紋無(wú)標(biāo)準(zhǔn)。梯形螺紋加工容易，強(qiáng)度較大，但效率較低。鋸齒形螺紋矩形螺紋效率高，梯形螺紋強(qiáng)度大的特點(diǎn)，一般用于承受單向壓力，常用在

34、壓力機(jī)上。</p><p>　　螺桿材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，以及良好的加工性能，不經(jīng)熱處理的螺桿一般選用Q275，35，45號(hào)鋼，重要的經(jīng)熱處理的螺桿可以選用65Mn，40Cr或20C rMnTi鋼。精密傳動(dòng)螺桿可用9MnV，CrMn，38CrMoAl鋼等。螺母材料除要有足夠的強(qiáng)度外，還要求在與螺桿材料配合時(shí)摩擦系數(shù)小和耐磨。常選用鑄造青銅ZQSn6-6-3，ZQSn10-1，速度低，載荷較小時(shí)，也可選用高

35、強(qiáng)度鑄造鋁青銅或鑄造黃銅，重載時(shí)可用鑄鐵，耐磨鑄鐵。尺寸大的螺母可用鋼或鑄鐵做外套，內(nèi)部澆注青銅。高速螺母可澆注巴氏合金。</p><p>　　螺旋傳動(dòng)用矩形，梯形或鋸齒形螺紋，其失效形式多為螺紋磨損。而螺旋直徑螺母的高度由耐磨性要求決定。傳力較大時(shí)，應(yīng)校驗(yàn)螺桿部分或其他危險(xiǎn)部位強(qiáng)度，以及螺母，螺桿的螺紋牙的強(qiáng)度。要求自鎖時(shí)，應(yīng)檢驗(yàn)螺紋副的自鎖條件。對(duì)于長(zhǎng)徑比很大的受壓螺桿，應(yīng)檢驗(yàn)其穩(wěn)定性。</p>

36、<p>　　因此，本設(shè)計(jì)中螺旋副材料選取鋼—青銅材料，螺桿選取45號(hào)鋼。螺紋選用梯型螺紋，右旋單線。</p><p>　　2.1.2螺旋傳動(dòng)方案的確定</p><p>　　本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是如何將電機(jī)輸出的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為螺桿的直線運(yùn)動(dòng)。這也是整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。</p><p>　　根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)參考資料，可得到把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的四種方式：&

37、lt;/p><p>　?。?）螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)</p><p>　?。?）螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿移動(dòng)</p><p>　　（3）螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)、移動(dòng)</p><p>　?。?）螺桿固定，螺母轉(zhuǎn)、移動(dòng)</p><p>　　考慮到必須頂著重物上升，即與重物接觸，而起重部件與重物間不可發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而且必須與重物充分接觸，因此排除方

38、案（1）、（4），而方案（3）又不方便輸入傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，因此選擇方案（2）作為起重部分的傳動(dòng)方案。</p><p>　　2.2減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案</p><p>　　減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常有蝸輪蝸桿傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，摩擦輪傳動(dòng)等等?？紤]到本設(shè)計(jì)要求的傳動(dòng)緊湊，傳動(dòng)比較大，因此選用蝸輪蝸桿傳動(dòng)作為本設(shè)計(jì)的減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　蝸桿傳動(dòng)用于傳遞

39、交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在絕大多數(shù)情況下，兩軸在空間上是互相垂直的，軸交角為90度。它廣泛應(yīng)用在機(jī)床、汽車、儀器、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械以及其他機(jī)械制造部門中，最大傳動(dòng)功率可達(dá)到750千瓦，通常用在50千瓦以下；最高滑動(dòng)速度可達(dá)35m/s，通常用在15m/s以下。</p><p>　　蝸桿傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，無(wú)噪聲，沖擊振動(dòng)小以及能得到很大的單級(jí)傳動(dòng)比。在傳遞動(dòng)力時(shí)，傳動(dòng)比一般為8—100，常用的為

40、5—50。在機(jī)床工作臺(tái)中，傳動(dòng)比可達(dá)幾百，甚至達(dá)到一千。這時(shí)，需采用導(dǎo)程角很小的單頭蝸桿，但傳動(dòng)效率很低，只能用在功率很小的場(chǎng)合。在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中正力求提高蝸桿傳動(dòng)的效率，多頭蝸桿的傳動(dòng)效率已經(jīng)可達(dá)到98%。與多級(jí)齒輪傳動(dòng)相比，蝸桿傳動(dòng)零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)尺寸小，重量輕。缺點(diǎn)是在制造精度和傳動(dòng)比相同的條件下，蝸桿傳動(dòng)的效率比齒輪傳動(dòng)低，同時(shí)蝸輪一般需用貴重的減磨材料制造。</p><p><b>　　3

41、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1螺旋傳動(dòng)部分計(jì)算</p><p>　　3.1.1螺桿直徑的計(jì)算</p><p><b>　　式（3.1）</b></p><p>　　表 3-1滑動(dòng)螺旋副許用比壓[P]</p><p>　　取鋼—青銅螺旋副[p]=20Mpa，f=0.0

42、8~0.1，最大負(fù)載F=25000N，</p><p>　　代入式（3.1）得: </p><p>　　根據(jù)梯形螺紋國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，取螺紋為Tr</p><p><b>　　其基本參數(shù)為：</b></p><p><b>　　螺桿外徑：，</b></p><p><b>

43、　　中徑：，</b></p><p><b>　　螺桿小徑：，</b></p><p><b>　　螺母小徑：，</b></p><p><b>　　螺母大徑：，</b></p><p><b>　　螺距：</b></p><

44、;p>　　3.1.2螺紋部分強(qiáng)度計(jì)算</p><p><b>　　梯形螺紋牙型角</b></p><p><b>　　當(dāng)量摩擦角 </b></p><p>　　將螺紋部分展開，其受力圖如圖3-1所示， </p><p><b>　　圖3-1</b></p>

45、<p><b>　　作用在螺母上的扭矩</b></p><p>　　螺桿受力如圖3-2所示，由圖可知，螺桿上與螺母旋合處扭矩最大，且</p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　根據(jù)第四強(qiáng)度理論，得：螺桿危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力</p><p>　　表3-2螺桿與螺紋牙強(qiáng)

46、度</p><p>　　蝸桿材料為45號(hào)鋼，由表3-2可知，它的許用應(yīng)力為</p><p>　　==120~72Mpa</p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p><b>　　自鎖條件：<</b></p><p><b>　　符合自鎖條件

47、。</b></p><p><b>　　3.2電機(jī)的選擇</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)形式是根據(jù)電源種類、載荷性質(zhì)和工作條件來(lái)選擇的。三相異步電機(jī)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、成本低、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，所以電機(jī)選擇為三相異步電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適將直接影響到電動(dòng)機(jī)的工作性能和經(jīng)濟(jì)

48、性能。如果選用額定功率小于工作機(jī)所要求的功率,就不能保證工作機(jī)正常工作,甚至使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載而過(guò)早損壞,如果選用額定功率大于工作機(jī)所需要的功率,則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高,功率未得到充分的利用,從而增加電能的消耗,造成浪費(fèi)。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中,由于螺旋起重機(jī)載荷不變或很少變化,并且傳遞功率較小，故只需使電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或梢大于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率,即。這樣電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱,一般不需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱

49、平衡計(jì)算和校核啟動(dòng)力矩。</p><p>　　選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)綜合考慮的問(wèn)題：</p><p>　?。?）根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，制動(dòng)反轉(zhuǎn)等要求選擇電動(dòng)機(jī)類型。</p><p>　　（2）根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩速度變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制過(guò)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率并確定冷卻方式。多選電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般0.8—0.

50、9，過(guò)大的備用功率會(huì)使電機(jī)效率降低，對(duì)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其功率因?qū)⒆儔?，并使按電?dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)局校驗(yàn)強(qiáng)度的生產(chǎn)機(jī)械造價(jià)提高。</p><p>　　根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件的溫度，濕度，灰塵，雨水，瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　?。?）根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因數(shù)的要求確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型。</p><p>

51、;　?。?）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程性能的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。除此之外選擇電動(dòng)機(jī)還必須符合節(jié)能要求，考慮運(yùn)行可靠性，設(shè)備的供貨情況，備品備件的通用性，安裝檢測(cè)的難易，以及產(chǎn)品價(jià)格，建設(shè)費(fèi)用，運(yùn)行和維修費(fèi)用，生產(chǎn)過(guò)程中，前，后電動(dòng)機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素。</p><p>　　3.2.1電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算</p><p>　　電動(dòng)機(jī)所

52、需工作功率為</p><p><b>　　P=</b></p><p>　　式中： 為輸送機(jī)主軸牽引力，公斤 此處=2.5噸；</p><p>　　v 為起重速度，m/s 此處v=0.5m/min；</p><p>　　為電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主運(yùn)動(dòng)端物體的總效率。</p><p><b>

53、　　3.2.2傳動(dòng)效率</b></p><p>　　傳動(dòng)裝置的總效率應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之乘積,即</p><p><b>　　=··…</b></p><p>　　其中:分別為每一傳動(dòng)副,每對(duì)軸承,每個(gè)連軸器的效率.傳動(dòng)副的效率數(shù)值可按下列選取,軸承及連軸器效率的概略值為:</p>

54、<p>　　滾動(dòng)軸承 0.98-0.995</p><p>　　滑動(dòng)軸承 0.97-0.99</p><p>　　彈性連軸器 0.99-0.995</p><p>　　齒輪連軸器 0.99</p><p>　　萬(wàn)向連軸器 0.97-0.98</p><p>　　圖3-3 螺旋起重機(jī)

55、傳動(dòng)示意圖</p><p>　　該設(shè)計(jì)中根據(jù)要求選擇滾子軸承效率=0.98；蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率=0.97；聯(lián)軸器傳動(dòng)效率=0.99；</p><p><b>　　螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)效率：</b></p><p><b>　　總效率為=···=</b></p><p>　　電機(jī)功

56、率為：= kw</p><p>　　3.2.3確定電機(jī)轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　螺母轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/min</b></p><p>　　蝸輪蝸桿減速器傳動(dòng)比為15~60，則，電機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為</p><p>　　=（15~60）83.3=1250~5000轉(zhuǎn)/min</p><p>　　同一功率

57、的同一類型電動(dòng)機(jī)可以有幾種同步轉(zhuǎn)速供選擇。高轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)的極數(shù)少，外形尺寸小、重量輕、價(jià)格低，但傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及尺寸大，增大了減速器的成本和制造成本。低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)則正好相反，因此應(yīng)全面分析比較其利弊，合理選定其功率。 </p><p>　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常采用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min 和1000r/min 左右的電動(dòng)機(jī)，沒(méi)有特殊說(shuō)明，不選用低于750r/min 的電動(dòng)機(jī)。在此，自己綜合考慮，選用1390r/

58、min 的電動(dòng)機(jī)。 </p><p>　　由查表可以看出，Y2-802-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)符合自己的需要，因此就選用該電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　Y2-802-4型三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)見(jiàn)表3-3、3-4。</p><p>　　表3-3 Y2-802-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)</p><p>　　表 3-4 Y2-802-4 型三相異步電

59、動(dòng)機(jī)的尺寸參數(shù)</p><p>　　圖 3-4 三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　3.3減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1材料的選擇</p><p>　　考慮到蝸桿傳動(dòng)難于保證高的接觸精度，滑動(dòng)速度由較大，以及蝸桿變形等因素，故蝸桿、蝸輪不能都用硬材料制造，其中之一（通常是蝸輪）應(yīng)該用減磨性良好的軟材料來(lái)制造。<

60、/p><p>　　蝸輪材料主要有以下幾種：</p><p>　?。?）鑄錫青銅 適用于Vs>=12m/s~26m/s和持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工況，離心鑄造的可得到致密的細(xì)晶粒組織，可取大值，沙型鑄造的取小值。</p><p>　?。?）鑄鋁青銅 適用于Vs<=10m/s的工況，抗膠合能力差，蝸桿硬度應(yīng)不低于45HRC。</p><p>　　（

61、3）鑄鋁黃銅 點(diǎn)蝕強(qiáng)度高，但磨損性能差，宜用于低滑動(dòng)速度場(chǎng)合。</p><p>　　（4）灰鑄鐵和球墨鑄鐵 適用于Vs<=2m/s的工況，前者表面經(jīng)硫化物處理有利于減輕磨損，后者若與淬火蝸桿配對(duì)能用于重載場(chǎng)合。直徑較大的蝸輪常用鑄鐵。</p><p>　　蝸桿材料按材料分有碳鋼和合金鋼。蝸輪直徑很大時(shí)，也可采用青銅蝸桿，蝸輪則用鑄鐵。按熱處理不同分可分為硬面蝸桿和調(diào)質(zhì)蝸桿。在要求

62、持久性高的動(dòng)力傳動(dòng)中，可選用滲碳鋼淬火，也可選用中碳鋼表面或整體淬火以得到必要的硬度，制造時(shí)必須磨削。用氮化鋼滲氮處理的蝸桿可以不磨削，但需要拋光。只有在缺乏磨削設(shè)備時(shí)才選用調(diào)質(zhì)蝸桿。受短時(shí)沖擊載荷的蝸桿，不宜用滲碳鋼淬火，最好用調(diào)質(zhì)鋼。鑄鐵蝸輪與鍍鉻蝸桿配對(duì)時(shí)，有有利于傳動(dòng)的承載能力和滑動(dòng)速度。</p><p>　　綜合考慮，在本設(shè)計(jì)中選擇蝸輪材料為減磨性較好的鑄鋁青銅，蝸桿材料為45號(hào)鋼。</p>

63、<p>　　3.3.2蝸輪蝸桿傳動(dòng)基本尺寸</p><p>　　螺母轉(zhuǎn)速=蝸輪轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)/min，</p><p>　　蝸桿轉(zhuǎn)速=電機(jī)轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)/min，</p><p><b>　　要求傳動(dòng)比</b></p><p>　　表3-5鋼蝸桿和青銅蝸輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)及當(dāng)量摩擦角</p><

64、p><b>　　當(dāng)量摩擦系數(shù)</b></p><p>　　設(shè)，查表3-5，取大值，在參考文獻(xiàn)[1]圖13.11的線上選取一點(diǎn)，查得：，且設(shè)定，</p><p><b>　　蝸輪轉(zhuǎn)矩： ，</b></p><p>　　使用系數(shù)： 查表3-6得： ，</p><p>　　表3-6使用系數(shù)KA&

65、lt;/p><p><b>　　轉(zhuǎn)速系數(shù)：，</b></p><p>　　彈性系數(shù)：根據(jù)蝸輪副材料查表3-7得，</p><p>　　壽命系數(shù)：設(shè)機(jī)器使用壽命，則壽命系數(shù)</p><p>　　接觸系數(shù)：由參考文獻(xiàn)[1]圖13.12I線查得</p><p>　　接觸疲勞極限：查參考文獻(xiàn)表3-7得<

66、/p><p>　　表3-7蝸輪材料 力學(xué)性能和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</p><p>　　續(xù)表3-7 </p><p>　　注：表中每項(xiàng)第一行為砂型鑄造，第二項(xiàng)為離心鑄造</p><p>　　接觸疲勞最小安全系數(shù)： 取</p><p><b>　　中心距：</b></p><p&g

67、t;　　代入數(shù)據(jù)得：， 取標(biāo)準(zhǔn)值</p><p><b>　　蝸桿頭數(shù)：， 取</b></p><p>　　蝸輪齒數(shù)：， 取</p><p>　　模數(shù)： ， 取</p><p>　　蝸桿分度圓直徑：，

68、 取標(biāo)準(zhǔn)值</p><p><b>　　蝸輪分度圓直徑：</b></p><p>　　蝸桿導(dǎo)程角： </p><p>　　蝸輪寬度： ， 取</p><p><b>　　蝸桿圓周速度： </b></p><p>　　蝸桿尺寸：齒

69、頂圓直徑 </p><p><b>　　齒根圓直徑 </b></p><p>　　蝸桿螺紋長(zhǎng)度 ， 取</p><p>　　蝸輪尺寸：齒頂圓直徑</p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p>　　3.3.3 強(qiáng)度校核</p><

70、;p>　?。?）齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p><b>　　許用接觸應(yīng)力：</b></p><p><b>　　最大接觸應(yīng)力：</b></p><p><b>　　滿足條件</b></p><p>　?。?）輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p&g

71、t;<b>　　齒根彎曲疲勞極限</b></p><p>　　彎曲疲勞最小安全系數(shù)</p><p><b>　　許用彎曲疲勞應(yīng)力</b></p><p>　　輪齒最大彎曲應(yīng)力 滿足條件。</p><p>　　3.3.4蝸輪蝸桿傳動(dòng)中的作用力分析</p><p>　　在蝸桿傳

72、動(dòng)中作用在齒面上的法向壓力仍可分解為圓周力、徑向力和軸向力。顯然，作用于蝸桿上的軸向力等于蝸輪上的圓周力，蝸桿上的圓周力等于蝸輪上的軸向力；蝸桿上的徑向力則等于蝸輪上的徑向力。這些對(duì)應(yīng)的力的數(shù)值相等，方向彼此相反。如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5蝸輪蝸桿受力圖</p><p><b>　　蝸輪上作用力 </b></p><p>

73、　　3.3.5實(shí)際傳動(dòng)動(dòng)力參數(shù)</p><p>　　由于蝸輪蝸桿各基本尺寸需圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，傳動(dòng)比最終確定為且蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率與估計(jì)值略有差別，因此，實(shí)際傳動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)如下：</p><p>　?。?）各軸實(shí)際轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　螺母：N·mm</b></p><p>　　蝸輪：=54059/0.

74、98=55162 N·mm</p><p><b>　　蝸桿： N·mm</b></p><p><b>　　電機(jī)軸： N·mm</b></p><p><b>　　（2）各軸實(shí)際轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　蝸桿：r/min

75、</b></p><p><b>　　蝸輪： r/min</b></p><p><b>　　螺母： r/min</b></p><p><b>　　螺桿：m/min</b></p><p><b>　?。?）電機(jī)實(shí)際功率</b></p&

76、gt;<p><b>　　KW<Pe</b></p><p><b>　　電機(jī)滿足使用要求。</b></p><p><b>　?。?）總效率</b></p><p>　　本電動(dòng)螺旋起重機(jī)實(shí)際效率</p><p><b>　　4 輔助裝置的設(shè)計(jì)&l

77、t;/b></p><p><b>　　4.1軸承的選擇</b></p><p>　　4.1.1軸承的選擇因素</p><p>　　在許多場(chǎng)合，軸承的內(nèi)孔尺寸已經(jīng)由機(jī)器或裝置的具體結(jié)構(gòu)所限定。不論工作壽命，靜負(fù)荷安全系數(shù)和經(jīng)濟(jì)性是否都達(dá)到要求，在最終選定軸承其余尺寸和結(jié)構(gòu)形式之前，都必須經(jīng)過(guò)尺寸演算。該演算包括將軸承實(shí)際載荷跟其載荷能力進(jìn)

78、行比較。滾動(dòng)軸承的靜負(fù)荷是指軸承加載后是靜止的（內(nèi)外圈間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)）或旋轉(zhuǎn)速度非常低。在這種情況下，演算滾道和滾動(dòng)體過(guò)量塑性變形的安全系數(shù)。大部分軸承受動(dòng)負(fù)荷，內(nèi)外圈做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，尺寸演算校核滾道和滾動(dòng)體早期疲勞損壞安全系數(shù)。只有在特殊情況時(shí)，才根據(jù)DIN ISO 281對(duì)實(shí)際可達(dá)到的工作壽命做名義壽命演算。對(duì)注重經(jīng)濟(jì)性能的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，要盡可能充分的利用軸承的承載能力。要想越充分的利用軸承，那么對(duì)軸承尺寸選用的演算精確性就越重要。</

79、p><p><b>　?。?）靜負(fù)荷軸承</b></p><p>　　計(jì)算靜負(fù)荷安全系數(shù)S0有助于確定所選軸承是否具有足夠的額定靜負(fù)荷。 S0 =C0/P0 其中S0靜負(fù)荷安全系數(shù)，C0額定靜負(fù)荷[KN]，P0當(dāng)量靜負(fù)荷[KN] 。靜負(fù)荷安全系數(shù)S0是防止?jié)L動(dòng)零件接觸區(qū)出現(xiàn)永久性變形的安全系數(shù)。對(duì)于必須平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)、噪音特低的軸承，就要求S0的數(shù)值高；只要求中等運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲的場(chǎng)合

80、，可選用小一些的S0；一般推薦采用下列數(shù)值： S0=1.5~2.5適用于低噪音等級(jí) S0=1.0~1.5適用于常規(guī)噪音等級(jí) S0=0.7~1.0適用于中等噪音等級(jí)。額定靜負(fù)荷（對(duì)向心軸承來(lái)說(shuō)是徑向力，對(duì)推力軸承而言則是軸向力），在滾動(dòng)體和滾道接觸區(qū)域的中心產(chǎn)生的理論壓強(qiáng)為： 4600 N/mm2 自調(diào)心球軸承 4200 N/mm2其它類型球軸承 4000 N/mm2 所有滾子軸承在額定靜負(fù)荷C0的作用下，在滾動(dòng)體和滾道接觸區(qū)的最大承載部

81、位，所產(chǎn)生的總塑性變形量約為滾動(dòng)體直徑的萬(wàn)分之一。當(dāng)量靜負(fù)荷P0[KN]是一個(gè)理論值，對(duì)向心軸承而言是徑向力，對(duì)推力軸承來(lái)講是軸向和向心力。P0在滾動(dòng)體和滾道的最大承載接觸區(qū)域中心所產(chǎn)生的應(yīng)力，與實(shí)際負(fù)荷組合所產(chǎn)生得應(yīng)力相同。 P0=X0*F r+Y0*F</p><p><b>　?。?）動(dòng)負(fù)荷軸承</b></p><p>　　DIN ISO 281所規(guī)定的動(dòng)負(fù)荷軸

82、承計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)是材料疲勞失效（出現(xiàn)凹坑），壽命計(jì)算公式為： L10=L=(C/P)P ，其中L10=L 名義額定壽命，C 額定動(dòng)負(fù)荷 [KN] ，P 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷[KN] ，P 壽命指數(shù)，L10是以100萬(wàn)轉(zhuǎn)為單位的名義額定壽命。對(duì)于一大組相同型號(hào)的軸承來(lái)說(shuō)，其中90%應(yīng)該達(dá)到或者超過(guò)該值。額定動(dòng)負(fù)荷C [KN]在每一類軸承的參數(shù)表中都可以找到，在該負(fù)荷作用下，軸承可以達(dá)到100萬(wàn)轉(zhuǎn)的額定壽命。當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P [KN]是一項(xiàng)理論值，對(duì)

83、向心軸承而言是徑向力，對(duì)推力軸承來(lái)說(shuō)是軸向力。其方向、大小恒定不變。當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷作用下的軸承壽命與實(shí)際負(fù)荷組合作用時(shí)相同。 P=X*Fr+Y*Fa 其中：P當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷，F(xiàn)r徑向負(fù)荷，F(xiàn)a軸向負(fù)荷，單位都是千牛頓，X徑向系數(shù)，Y軸向系數(shù)。不同類型軸承的X,Y值及當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷計(jì)算依據(jù)，可在各類軸承的表格和前言中找到。球軸承和滾子軸承的壽命指數(shù)P有所不同。對(duì)球軸承，P=3 對(duì)滾子軸承，P=10/3。如果軸承動(dòng)負(fù)荷的值及速度隨時(shí)間而變化，那么在計(jì)算

84、當(dāng)量負(fù)荷時(shí)就得有相應(yīng)的考慮。連續(xù)的負(fù)荷及速度曲線就要用分段近似值來(lái)替代。</p><p>　　滾動(dòng)軸承的最小負(fù)荷過(guò)小的負(fù)荷加上潤(rùn)滑不足，會(huì)造成滾動(dòng)體打滑，導(dǎo)致軸承損壞。</p><p>　　4.1.2軸承的型號(hào)確定</p><p>　?。?）自制螺母處軸承的選擇</p><p>　　結(jié)合自制螺母的受力特點(diǎn)與箱體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，此處選用平面推力軸承

85、。分析傳動(dòng)示意圖不難發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)中自制螺母下端的軸承幾乎承受所有的軸向載荷，而其上端的軸承只需承受上端蓋和螺母的預(yù)警力。</p><p><b>　　載荷</b></p><p>　　查參考文獻(xiàn)[5]可知，51111型平面推力軸承的基本額定載荷>F，滿足條件，因此下端軸承選用51111型。</p><p>　　上端軸承受力比較小，因此只需

86、考慮安裝問(wèn)題，結(jié)合自制螺母的直徑，選用51108型平面推力軸承。</p><p>　?。?）蝸桿軸承的選擇</p><p>　　根據(jù)蝸桿的受力圖可知，蝸桿牙部分除受徑向力外還受軸向力的作用，因此選用軸承時(shí)考慮優(yōu)先選用能同時(shí)承受徑向力和軸向力的圓錐滾子軸承，型號(hào)：30205。</p><p><b>　　4.1.3軸承校驗(yàn)</b></p&g

87、t;<p>　?。?）計(jì)算圓錐滾子軸承壽命</p><p>　　圖4-1 蝸桿及軸承受力分析</p><p>　　已求得：蝸桿所受徑向力,軸向力.</p><p>　　查手冊(cè)30205軸承主要性能參數(shù)：Cr=32.2KN，=37KN，=7000r/min，e=0.37，Y=1.6，=0.9，a=12.5°</p><p&g

88、t;<b>　　所以，附加軸向力；</b></p><p>　　因?yàn)?，所以，右端軸承被壓緊，則：</p><p><b>　　軸承軸向力,</b></p><p><b>　　，取=1，=0；</b></p><p>　　，取=0.4，=0.4cot12.5°=1.8

89、</p><p>　　考慮平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，沖擊載荷系數(shù)=1,</p><p><b>　　當(dāng)量動(dòng)載荷</b></p><p>　　因?yàn)镻1<P2，只需計(jì)算右端軸承壽命，</p><p><b>　　（2）靜載荷計(jì)算：</b></p><p>　　=0.5，=0.22cot12

90、.5=0.99；</p><p><b>　　當(dāng)量靜載荷：</b></p><p><b>　　兩式取大值：；</b></p><p><b>　　兩式取大值：</b></p><p>　　，只需計(jì)算右端軸承。</p><p><b>　　計(jì)算

91、額度靜載荷：</b></p><p>　　由表4-1，取=2.5</p><p><b>　　，合格。</b></p><p>　　表4-1 軸承靜載荷安全系數(shù)S0(旋轉(zhuǎn)軸承)</p><p><b>　?。?）許用轉(zhuǎn)速驗(yàn)算</b></p><p>　　載荷系數(shù)

92、 查得，</p><p><b>　　查得，</b></p><p><b>　　載荷分布系數(shù)</b></p><p><b>　　查得：</b></p><p><b>　　查得</b></p><p><b>　　

93、許用轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　許用轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　均大于工作轉(zhuǎn)速1390r/min。</p><p>　　綜上所述：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。</p><p><b>　　4.2鍵的選擇</b></p><p>

94、　　鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分為兩大類，1）平鍵和半圓鍵，構(gòu)成松聯(lián)結(jié)；2）斜鍵，構(gòu)成緊聯(lián)接。</p><p>　　鍵的側(cè)面是工作面。工作時(shí)，靠鍵與鍵槽的互壓傳遞轉(zhuǎn)矩。按用途， 平鍵分為普通平鍵，導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種，導(dǎo)向平鍵簡(jiǎn)稱平鍵。有一種鍵高較小的普通平鍵稱為薄型平鍵，可以用于薄壁零件。普通平鍵用于靜聯(lián)接，按結(jié)構(gòu)分為圓頭的，方頭的和一端圓頭一端方頭的。</p><p>　　導(dǎo)鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接都是動(dòng)聯(lián)接

95、。導(dǎo)鍵固定在軸上，而轂可以沿著軸移動(dòng)，滑鍵固定在轂上而隨轂一同沿著軸上的鍵槽移動(dòng)。鍵與鍵槽的滑動(dòng)面應(yīng)具有較低的粗糙度值，以減少移動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。</p><p>　　設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接時(shí)，通常被聯(lián)接鍵的材料，構(gòu)造和尺寸已初步?jīng)Q定，聯(lián)接的載荷也已求得。因此，可以根據(jù)聯(lián)接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使用要求和工作條件來(lái)選擇鍵的類型，再根據(jù)軸徑從標(biāo)準(zhǔn)件中選出鍵的截面尺寸，并參考轂長(zhǎng)選出鍵的長(zhǎng)度，然后用適當(dāng)?shù)男：擞?jì)算公式做強(qiáng)度校核。</p

96、><p>　　對(duì)于平鍵聯(lián)接，如果忽略摩擦，則當(dāng)聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)鍵軸一體時(shí)可能的失效形式有：較弱零件的工作面被壓潰或磨損和鍵的剪斷等。對(duì)于實(shí)際采用的材料組合和標(biāo)準(zhǔn)尺寸來(lái)說(shuō)，壓潰或磨損常是主要失效形式。因此，通常只做聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度或耐磨性計(jì)算，但在重要場(chǎng)合，也要驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度。</p><p>　　鍵標(biāo)準(zhǔn)考慮了聯(lián)接中的各個(gè)零件的強(qiáng)度，按照等強(qiáng)度的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，視轂材料的不同，規(guī)定鍵在軸和轂中的高度也不同。

97、</p><p>　?。?）螺母與蝸輪聯(lián)接處鍵的選擇</p><p>　　參考輪轂及軸徑，選擇為的鍵，取鍵長(zhǎng)L=30mm；</p><p><b>　　由剪切強(qiáng)度條件：</b></p><p><b>　　許用扭矩</b></p><p>　　=>T1（54059）&l

98、t;/p><p>　?。?）螺桿與聯(lián)軸器處鍵的選擇</p><p>　　參考輪轂及軸徑，選擇為的鍵，取鍵長(zhǎng)L=25mm；</p><p><b>　　許用轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　= >T3(4352) 合格</p><p>　　4.3聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><

99、p>　　聯(lián)軸器是用于連接不同機(jī)構(gòu)中兩軸，使他們?cè)趥鬟f運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力過(guò)程中一起回轉(zhuǎn)而不脫開。聯(lián)軸器主要有機(jī)械式，液力式和電磁式三種。機(jī)械式連軸器是應(yīng)用最廣泛的連軸器，它借助于機(jī)械構(gòu)件相互間的機(jī)械作用力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。液力式好電磁式是借助于液力和電磁力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　聯(lián)軸器廣泛用于船舶，機(jī)車，汽車，冶金礦山，石油化工，其重運(yùn)輸，紡織，輕工，農(nóng)業(yè)機(jī)械，印刷機(jī)械和泵，風(fēng)機(jī)，機(jī)床等各類機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)中。&

100、lt;/p><p>　　聯(lián)軸器的種類很多，按其性能分為：</p><p><b>　　（1） 剛性聯(lián)軸器</b></p><p><b>　　1）套筒聯(lián)軸器</b></p><p><b>　　2）凸緣聯(lián)軸器</b></p><p><b>　　3

101、）夾殼聯(lián)軸器</b></p><p>　　4）緊箍咒夾殼聯(lián)軸器</p><p><b>　?。?）撓性聯(lián)軸器</b></p><p>　　1）無(wú)彈性元件撓性聯(lián)軸器</p><p>　　2）非金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器</p><p>　　3）金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器</p>&

102、lt;p>　　聯(lián)軸器選擇應(yīng)考慮的問(wèn)題：</p><p>　　在深知所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的工況及技術(shù)要求的情況下，選擇聯(lián)軸器應(yīng)考慮以下問(wèn)題：</p><p>　　（1）所需傳遞轉(zhuǎn)矩大小、載荷性質(zhì)及產(chǎn)品對(duì)緩沖和減振方面的要求；</p><p>　?。?）軸的轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大??；</p><p>　?。?）兩軸對(duì)位移大?。◤较蛭灰啤⑤S向位移、角

103、位移）；</p><p>　?。?）聯(lián)軸器的制造、安裝、維修、成本。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，選擇聯(lián)軸器的基本決定因素是聯(lián)軸器所受扭矩的大小。（也即電機(jī)軸的扭矩）</p><p><b>　　求得，電機(jī)軸的扭矩</b></p><p>　　由于聯(lián)軸器已標(biāo)準(zhǔn)化，只需根據(jù)其所受最大扭矩及軸徑大小選擇聯(lián)軸器，因此，綜合

104、考慮，選擇YL1型凸緣聯(lián)軸器，其基本參數(shù)見(jiàn)表4-2。</p><p>　　表4-2YL1型凸緣聯(lián)軸器基本參數(shù)</p><p>　　圖4-2YL1型凸緣聯(lián)軸器</p><p>　　5 控制電路及過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 過(guò)載及最大行程保護(hù)元件</p><p>　　5.1.1 熱繼電器</p&g

105、t;<p>　　熱繼電器是一種電氣保護(hù)元件。它是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)使觸頭閉合或斷開的保護(hù)電器，主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)、斷相保護(hù)、電流不平衡保護(hù)以及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)時(shí)的控制。 </p><p>　　熱繼電器是用于電動(dòng)機(jī)或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過(guò)載保護(hù)的保護(hù)電器。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過(guò)程中，若機(jī)械出現(xiàn)不正常的情況或電

106、路異常使電動(dòng)機(jī)遇到過(guò)載，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將增大，使電動(dòng)機(jī)的繞組溫度升高。若過(guò)載電流不大且過(guò)載的時(shí)間較短，電動(dòng)機(jī)繞組不超過(guò)允許溫升，這種過(guò)載是允許的。但若過(guò)載時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)載電流大，電動(dòng)機(jī)繞組的溫升就會(huì)超過(guò)允許值，使電動(dòng)機(jī)繞組老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺妱?dòng)機(jī)繞組燒毀。所以，這種過(guò)載是電動(dòng)機(jī)不能承受的。熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過(guò)載時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過(guò)載保護(hù)的保護(hù)電器。 &

107、lt;/p><p>　　使用熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)時(shí)，將熱元件與電動(dòng)機(jī)的定子繞組串聯(lián)，將熱繼電器的常閉觸頭串聯(lián)在交流接觸器的電磁線圈的控制電路中，并調(diào)節(jié)整定電流調(diào)節(jié)旋鈕，使人字形撥桿與推桿相距一適當(dāng)距離。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過(guò)熱元件的電流即為電動(dòng)機(jī)的額定電流，熱元件發(fā)熱，雙金屬片受熱后彎曲，使推桿剛好與人字形撥桿接觸，而又不能推動(dòng)人字形撥桿。常閉觸頭處于閉合狀態(tài)，交流接觸器保持吸合，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。 <

108、/p><p>　　若電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)載情況，繞組中電流增大，通過(guò)熱繼電器元件中的電流增大使雙金屬片溫度升得更高，彎曲程度加大，推動(dòng)人字形撥桿，人字形撥桿推動(dòng)常閉觸頭，使觸頭斷開而斷開交流接觸器線圈電路，使接觸器釋放、切斷電動(dòng)機(jī)的電源，電動(dòng)機(jī)停車而得到保護(hù)。 可見(jiàn)，熱繼電器通常是直接斷開接觸器的控制回路來(lái)斷開主回路的。</p><p>　　熱繼電器的工作原理如圖5-1</p><

109、p>　　圖5-1 熱繼電器原理圖</p><p>　　由電阻絲做成的熱元件，其電阻值較小，工作時(shí)將它串接在電動(dòng)機(jī)的主電路中，電阻絲所圍繞的雙金屬片是由兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片壓合而成，左端與外殼固定。當(dāng)熱元件中通過(guò)的電流超過(guò)其額定值而過(guò)熱時(shí)，由于雙金屬片的上面一層熱膨脹系數(shù)小，而下面的大，使雙金屬片受熱后向上彎曲，導(dǎo)致扣板脫扣，扣板在彈簧的拉力下將常閉觸點(diǎn)斷開。觸點(diǎn)是串接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中的，使得控制電

110、路中的接觸器的動(dòng)作線圈斷電，從而切斷電動(dòng)機(jī)的主電路。 </p><p>　?。?）熱繼電器的基本結(jié)構(gòu) </p><p>　　包括加熱元件、主雙金屬片、動(dòng)作機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)以及溫度補(bǔ)償元件。 </p><p>　　（2）熱繼電器的種類 </p><p>　　熱繼電器的種類很多，常用的有JR0、JR16、JR16B、JRS和T系列。 </p&

111、gt;<p>　?。?）熱繼電器的型號(hào)及含義</p><p>　　以JR系列熱繼電器為例，型號(hào)含義如圖5-2： </p><p>　　圖5-2 熱繼電器型號(hào)含義</p><p>　　5.1.2 行程開關(guān)</p><p>　　行程行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，

112、當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來(lái)控制開關(guān)轎門的速度、自動(dòng)開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。</p><p>　　行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式、滾輪式、微動(dòng)式和組合式。<

113、/p><p>　?。?）直動(dòng)式行程開關(guān) 其結(jié)構(gòu)原理如圖5-3所示，其動(dòng)作原理與按鈕開關(guān)相同，但其觸點(diǎn)的分合速度取決于生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行速度，不宜用于速度低于0.4m／min的場(chǎng)所。</p><p>　　圖5-3  直動(dòng)式行程開關(guān)</p><p>　　1-推桿  2-彈簧  3-動(dòng)斷觸點(diǎn)  4-動(dòng)合觸點(diǎn)</p><p

114、>　?。?）滾輪式行程開關(guān) 其結(jié)構(gòu)原理如圖5-4所示，當(dāng)被控機(jī)械上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時(shí)，撞桿轉(zhuǎn)向右邊，帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，頂下推桿，使微動(dòng)開關(guān)中的觸點(diǎn)迅速動(dòng)作。當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械返回時(shí)，在復(fù)位彈簧的作用下，各部分動(dòng)作部件復(fù)位。</p><p>　　圖5-4滾輪式行程開關(guān)</p><p>　　1-滾輪 2-上轉(zhuǎn)臂3、5、11-彈簧 4-套架 6-滑輪 7-壓板 8、9-觸點(diǎn) 10-橫板<

115、/p><p>　　滾輪式行程開關(guān)又分為單滾輪自動(dòng)復(fù)位和雙滾輪(羊角式)非自動(dòng)復(fù)位式，雙滾輪行移開關(guān)具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置，有“記憶”作用，在某些情況下可以簡(jiǎn)化線路。</p><p>　?。?）微動(dòng)開關(guān)式行程開關(guān)  常用的有LXW-11系列產(chǎn)品</p><p>　　本設(shè)計(jì)為方便控制螺桿做線性運(yùn)動(dòng)，采用上海人民電器開關(guān)廠有限公司生產(chǎn)的直動(dòng)式行程開關(guān)，其基本尺寸

116、如圖5-5所示：</p><p>　　圖5-5 直動(dòng)式行程開關(guān) </p><p>　　5.2電器控制基本電路設(shè)計(jì)</p><p>　　結(jié)合螺旋起重機(jī)控制電路要求隨時(shí)停車以及限制最大起重量以保護(hù)電機(jī)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并繪制其電器控制基本電路圖，如圖5-6所示。其中，QS：三相電源開關(guān)；FU：熔斷器；FR：熱繼電器；KM1、KM2：接觸器；SB：按鈕；SQ：行程開關(guān)；M：電動(dòng)

117、機(jī)。</p><p>　　該電路基本工作原理如下：</p><p>　　按下正向啟動(dòng)按鈕SB2（上升按鈕）時(shí)，接觸器KM2得電吸合，其常開主觸點(diǎn)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接通電源，相序?yàn)閁、V、W，電動(dòng)機(jī)正向啟動(dòng)運(yùn)行。</p><p>　　按下停止按鈕SB1時(shí)，KM2失電釋放，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。</p><p>　　按下反向啟動(dòng)按鈕SB3（下降按鈕）時(shí)，KM

118、3線圈得電主觸點(diǎn)吸合，其常開觸點(diǎn)將相序?yàn)閃、V、U的電源接至電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)運(yùn)行。</p><p>　　再按下停止按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。</p><p>　　SQ為行程開關(guān)，控制重物的最大抬升高度。當(dāng)重物上升至最大高度時(shí)，SQ動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)斷開，使接觸器KM2失電，整個(gè)電路停電，此時(shí)只需長(zhǎng)按反向啟動(dòng)按狃（下降按鈕）SB3，即可下降。至合適位置時(shí)按下停止按鈕SB1。當(dāng)螺桿下降至最小

119、高度時(shí)，SQ動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)斷開，使接觸器KM3失電，整個(gè)電路停電，此時(shí)只需長(zhǎng)按正向啟動(dòng)按狃（上升按鈕）SB2，即可上升。至合適位置時(shí)按下停止按鈕SB1。</p><p>　　圖5-6 電器控制圖</p><p>　　6 系統(tǒng)的改進(jìn)與優(yōu)化</p><p>　　由本設(shè)計(jì)可以看出，它只適用于人工啟動(dòng)，手動(dòng)控制。為適應(yīng)生產(chǎn)自動(dòng)流水線作業(yè)，使本產(chǎn)品的使用范圍更加廣泛，市場(chǎng)前

120、景更加廣闊，本設(shè)計(jì)的二次開發(fā)及優(yōu)化中可增設(shè)電阻應(yīng)變片式壓力傳感器，其基本動(dòng)作原理是：托盤上有重物時(shí)，壓力傳感器變化信號(hào)，使電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)重物上升，上升到指定位置（該指定位置由位置傳感器控制），重物被取走后，壓力傳感器信號(hào)復(fù)原，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，到指定位置停轉(zhuǎn)。如此反復(fù)。在這個(gè)過(guò)程中，電阻應(yīng)變片式壓力傳感器充當(dāng)?shù)淖饔檬菈毫﹂_關(guān)，光電式位置傳感器充當(dāng)?shù)淖饔檬枪怆婇_關(guān)，它們隨著壓力的有無(wú)和螺桿位置的變化指導(dǎo)著電機(jī)的正轉(zhuǎn)，停止以及反轉(zhuǎn)。因此，必須了解