441 液壓絞車設(shè)計(jì),液壓,絞車,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題 目 W1100 型液壓絞車設(shè)計(jì)一、設(shè) 計(jì)（論文） 內(nèi) 容卷筒底層拉力 1100kfg，馬達(dá)排量 520ml/r，工作 壓力 16.5MPa，鋼絲繩線速度 60m/min，鋼絲繩直徑 8mm，鋼絲繩 3 層 卷筒容繩量 27m。二、設(shè) 計(jì) （論文）要 求1、總裝配圖 0 號(hào) 1 張；2、零件圖若干張；3、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 2 份（打?。Ｈ?、設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的文件和圖表（一）計(jì)算說明部分（二）圖紙部分總裝配圖（0 號(hào)）1 張；零件圖（A3）2 張；原理圖（A3）1 張。四、設(shè)計(jì)進(jìn)度分配及最后完成日期第 1～3 周 查找資料；第 4～5 周 確定設(shè)計(jì)方案；第 6～8 周 設(shè)計(jì)、有關(guān)說明及計(jì)算；第 9～10 周 修改完善圖紙及說明書。五、主要參考資料[1]張質(zhì)文,虞和謙,王金諾,包起帆主編.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:中國(guó)鐵道出版社,1997[2]顏榮慶,李自光,賀尚紅主編.現(xiàn)代工程機(jī)械液壓與液力系統(tǒng).北京:人民交通出版社,2001[3]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第四版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002[4]徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991[5]章日晉主編.機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987[6]吳宗澤主編.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988[7]北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第三版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1993[8]汝元功,唐照民主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:高等教育出版社,1995[9]花家壽編.新型聯(lián)軸器與離合器.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1991[10]機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)/中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì),中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會(huì).中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典.南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社,2002[11][蘇]隆赫年柯 B Л,馬克西莫維奇 B A,特羅伊茨基 A B,特羅春 И Π,波季施柯A B,阿符拉緬柯 Л A.機(jī)械零件圖冊(cè).吳克敏等譯.北京:人民教育出版社, 六、備 注指 導(dǎo) 教 師 胡天明 教研室主任 教研室地址通訊聯(lián)系方式固定指導(dǎo)時(shí)間固定指導(dǎo)地點(diǎn)目 錄摘要………………………………………………………………………………………ⅠAbstract ………………………………………………………………………………Ⅱ第 1 章 緒論……………………………………………………………………………11.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)概論……………………………………………………………11.1.1 傳動(dòng)類型及液壓傳動(dòng)的定義………………………………………………11.1.2 液壓系統(tǒng)的組成部分………………………………………………………11.1.3 液壓系統(tǒng)的類型……………………………………………………………11.1.4 液壓技術(shù)的特點(diǎn)……………………………………………………………11.2 絞車的簡(jiǎn)介………………………………………………………………………21.3 擬定絞車液壓系統(tǒng)圖……………………………………………………………3第 2 章卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) ………………………………………………………52.1 常見卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案及分析 ………………………………………………52.1.1 非液壓式卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案比較 ………………………………………52.1.2 卷筒軸及件速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則……………………62.1.3 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的分類……………………………………………………72.1.4 液壓式行星齒輪傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案………………………………82.2 本設(shè)計(jì)所采用的方案……………………………………………………………102.3 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)注意事宜……………………………………………………10第 3 章卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)組成及工作過程分析……………………………………………123.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的組成…………………………………………………………………123.2 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)工作過程分析…………………………………………………………123.2.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的工作周期……………………………………………………123.2.2 載荷升降過程的動(dòng)力分析………………………………………………12第 4 章卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用………………………………………154.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)………………………………………………………………154.1.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒組的分類和特點(diǎn)……………………………………………154.1.2 卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………154.2 鋼絲繩的選擇…………………………………………………………………19第 5 章液壓馬達(dá)和平衡閥的選擇…………………………………………………205.1 液壓馬達(dá)的選用與驗(yàn)算………………………………………………………205.1.1 液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)…………………………………………………205.1.2 液壓馬達(dá)的選用…………………………………………………………205.1.3 馬達(dá)的驗(yàn)算………………………………………………………………205.2 平衡閥的計(jì)算與選用……………………………………………………………235.2.1 平衡閥的功能簡(jiǎn)介………………………………………………………235.2.2 平衡閥的選用……………………………………………………………23第 6 章制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與選用………………………………………………………256.1 制動(dòng)器的作用、特點(diǎn)及動(dòng)作方式………………………………………………256.2 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………266.2.1 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算…………………………………………………………266.2.2 制動(dòng)盤的設(shè)計(jì)選用………………………………………………………266.2.3 制動(dòng)盤有效摩擦直徑計(jì)算………………………………………………266.2.4 制動(dòng)器散熱的驗(yàn)算………………………………………………………276.2.5 全盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………30第 7 章離合器的設(shè)計(jì)與選用………………………………………………………317.1 離合器的功用、特點(diǎn)與分類…………………………………………………317.2 圓盤離合器主要性能參數(shù)的計(jì)算……………………………………………327.2.1 離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩………………………………………………………327.2.2 圓盤摩擦片的主要尺寸關(guān)系……………………………………………327.2.3 摩擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩………………………………………………337.2.4 圓盤摩擦離合器壓力的計(jì)算……………………………………………34第 8 章軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………368.1 軸的材料…………………………………………………………………………368.2 軸的工作能力的計(jì)算……………………………………………………………368.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………398.3.1 擬定軸上零件的裝配方案………………………………………………398.3.2 根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度…………………………408.3.3 軸上零件的周向定位……………………………………………………40結(jié)論………………………………………………………………………………………33參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………36致謝………………………………………………………………………………………38附錄………………………………………………………………………………………40摘 要本設(shè)計(jì)是通過對(duì)液壓絞車工作原理、工作的環(huán)境和工作的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際，在進(jìn)行細(xì)致觀察后，對(duì)液壓絞車的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)組成的各元件進(jìn)行了選型、計(jì)算和校核。本絞車由進(jìn)口液壓馬達(dá)、進(jìn)口平衡閥、常閉多片式制動(dòng)器、離合器、卷筒、支承軸和機(jī)架等部件組成，還可根據(jù)需要設(shè)計(jì)閥組直接集成于馬達(dá)配油器上，如帶平衡閥、高壓梭閥、調(diào)速換向閥或其它性能的閥組。在結(jié)構(gòu)上具有緊湊、體積小、重量輕、外型美觀等特點(diǎn)，在性能上則具有安全性好、效率高、啟動(dòng)扭矩大、低速穩(wěn)定性好、噪音低、操作可靠等特點(diǎn)，在提升和下放工作中運(yùn)轉(zhuǎn)相當(dāng)平穩(wěn)，帶離合器的絞車可實(shí)現(xiàn)自由下放工況，廣泛適用于鐵道機(jī)車和汽車起重機(jī)、船舶、油田鉆采、地質(zhì)勘探、煤礦、港口等各種起重設(shè)備中。關(guān)鍵詞：液壓絞車；計(jì)算；校核；閥組AbstractThis design is to analyze the working principle，the working environment and the working characteristic of the hydraulic winch，and union reality，after the careful observation，I design the overall construction，and choose，compute and examine the various parts of the hydraulic winch. The winch is made up of the import hydraulic motor， import balancing valve，the brake of many pieces，coupling ，reel，supporting axle and rack . Also we may design the valve group for the distributor of the motor，like with balancing valve，high-pressured shuttle valve，velocity modulation cross valve or other performance valve groups. The characteristic of the construction is compact ，small ，light，beautiful and so on，the characteristic of the performance is safe，the high efficiency，the big start torque，the best low-speed stability characteristic，the low noise， the reliable operation. The winch is quite steadily in the work of promotion and relaxation ， The winch with the coupling also may release the things free ，It is popular to the railroad locomotive ，the auto hoist，the ships， the oil field of drills picks，the geological prospecting，the coal mine，the harbor and the each kind of hoisting equipment.Key words：Hydraulic winch；Computation；Examination；Valve group1第一章 緒 論1.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)概論1.1.1 傳動(dòng)類型及液壓傳動(dòng)的定義一部完備的機(jī)器都是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)組成。原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)）是機(jī)器的動(dòng)力源；工作機(jī)是機(jī)器直接對(duì)外做功的部分；而傳動(dòng)裝置則是設(shè)置在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的部分，用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力（或能量）的傳遞、轉(zhuǎn)換與控制，以滿足工作機(jī)對(duì)力（或力矩） 、工作速度及位置的要求。按照傳動(dòng)件（或轉(zhuǎn)速）的不同，有機(jī)械傳動(dòng)、電器傳動(dòng)、流體傳動(dòng)（液體傳動(dòng)和氣體傳動(dòng)）及復(fù)合傳動(dòng)等的要求。液體傳動(dòng)又包括液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)是以動(dòng)能進(jìn)行工作的液體傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)則是以受壓液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行動(dòng)力（或能量）的轉(zhuǎn)換、傳遞、控制與分配的液體傳動(dòng)。由于其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備與裝置實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)及控制的重要技術(shù)手段之一。1.1.2 液壓系統(tǒng)的組成部分液壓傳動(dòng)與控制的機(jī)械設(shè)備或裝置中，其液壓系統(tǒng)大部分使用具有連續(xù)流動(dòng)性的液壓油等工作介質(zhì)，通過液壓泵將驅(qū)動(dòng)泵的原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，經(jīng)過壓力、流量、方向等各種控制閥，送至執(zhí)行機(jī)器（液壓缸、液壓馬達(dá)或擺動(dòng)液壓馬達(dá)）中，轉(zhuǎn)換為機(jī)械能去驅(qū)動(dòng)負(fù)載。這樣的液壓系統(tǒng)一般都是由動(dòng)力源、執(zhí)行器、控制閥、液壓附件幾液壓工作介質(zhì)的幾部分所組成。一般而言，能夠?qū)崿F(xiàn)某種特定功能的液壓元件的組合，稱為液壓回路。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)某一機(jī)器或裝置的工作要求，將若干特定的基本回路連接或復(fù)合而成的總體稱為液壓系統(tǒng)。1.1.3 液壓系統(tǒng)的類型液壓系統(tǒng)可以按多種方式進(jìn)行分類，見表 1.1。1.1.4 液壓技術(shù)的特點(diǎn)與其它傳動(dòng)控制方式相比較，液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)的特點(diǎn)如下。（1）優(yōu)點(diǎn)1） 、單位功率的重量輕。22） 、布局靈活方便。表 1-1 液壓系統(tǒng)的分類3） 、調(diào)速范圍大。4） 、工作平穩(wěn)、快速性好。5） 、易于操縱控制并實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。6） 、易于自動(dòng)化和機(jī)電一體化。7） 、易于操縱控制并實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。8） 、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)方便。（2）缺點(diǎn)1） 、不能保證定比傳動(dòng)。2） 、傳動(dòng)效率低。3） 、工作穩(wěn)定性易受溫度影響。4） 、造價(jià)較高。5） 、故障診斷困難。1.2 絞車的簡(jiǎn)介在起重機(jī)械中，用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱為起升機(jī)構(gòu)，一般采用卷?yè)P(yáng)式，而這樣的機(jī)器叫做卷?yè)P(yáng)機(jī)又叫絞車。卷?yè)P(yáng)機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤、吊具掛梁等多種形式。安全保護(hù)裝置有超負(fù)載限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開關(guān)等，根據(jù)實(shí)際需要配用。卷?yè)P(yáng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有三種，分別為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)。3內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，其動(dòng)力由內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置集中傳給包括起升機(jī)構(gòu)在內(nèi)的各個(gè)工作機(jī)構(gòu)，這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是具有自身獨(dú)立的能源，機(jī)動(dòng)靈活，適用于流動(dòng)作業(yè)。為保證各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，整機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜笨重。由于內(nèi)燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn)，不能帶載起動(dòng)，需依靠傳動(dòng)環(huán)節(jié)的離合實(shí)現(xiàn)起動(dòng)和換向，這種驅(qū)動(dòng)方式調(diào)速困難，操縱麻煩，屬于淘汰類型。目前只有少數(shù)地方應(yīng)用。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是卷?yè)P(yáng)機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)方式。直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)的工作要求，調(diào)速性能好，但獲得直流電源較為困難。在大型的卷?yè)P(yáng)機(jī)中，常采用內(nèi)燃機(jī)和直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)能直接從電網(wǎng)取得電能，操縱簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，機(jī)組重量輕，工作可靠，在電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)中應(yīng)用廣泛。液壓驅(qū)動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件（液壓缸或液壓馬達(dá)）使機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比大，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作方便，過載保護(hù)性能好。缺點(diǎn)是液壓傳動(dòng)元件的制造精度要求高，液體容易泄漏。目前液壓驅(qū)動(dòng)在建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)中獲得日益廣泛的應(yīng)用。1.3 擬定絞車液壓系統(tǒng)圖系統(tǒng)的工作原理及其特點(diǎn)簡(jiǎn)要說明如下：（見圖 1.1）液壓馬達(dá) 9 的排量切換由二位四通電磁換向閥 5 實(shí)現(xiàn)，控制壓力由液壓馬達(dá) 9自身提供，為了防止下放時(shí)因超越負(fù)載作用而失速，在馬達(dá)回油路上設(shè)置了外控式平衡閥 4。另外，為了提高系統(tǒng)工作可靠性，以防污染和過熱造成的故障，在回油路上設(shè)置了回油過濾器 7 及冷卻器 8。三位四通電磁換向閥 9 的中位機(jī)能為 K 型，所以，絞車停止待命時(shí)，液壓泵可以中位低壓卸荷，有利于節(jié)能。表 1.2 絞車液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序電磁鐵工 況1YA 2YA 3YA滿載卷?yè)P(yáng)上升 - + -空包下放 + - -停止 - - +由表 1.2 可知：當(dāng)電磁鐵 2YA 通電時(shí)，三位四通電磁換向閥 5 切換至右位，液壓油經(jīng)過單向閥進(jìn)入液壓馬達(dá) 2，驅(qū)動(dòng)滾筒卷?yè)P(yáng)方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電磁鐵 1YA 通電時(shí)，負(fù)載由平衡閥支撐的同時(shí)快速下放，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，電磁鐵 3YA 通電，制動(dòng)器制動(dòng) 。4圖 1.1多片式摩擦離合器 2、液壓馬達(dá) 3、6、溢流閥 4、外控式平衡閥5、三位四通電磁換向閥 7、回油過濾器 8 冷卻器 9、液壓馬達(dá) 10、油箱5第二章 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)卷?yè)P(yáng)機(jī)方案設(shè)計(jì)的主要依據(jù)：機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式；安裝位置的限制條件和機(jī)型種類與參數(shù)匹配等。2.1 常見卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案及分析2.1.1 非液壓式卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案比較根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)原動(dòng)機(jī)和卷筒組安裝相對(duì)位置不同，卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)布置方案的基本型有并軸式和同軸式兩種。而這兩種基本型中又有單卷筒和雙卷筒之分。下面介紹幾種常見的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案。圖 2.1 并軸布置單卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)圖 2.1 所示為并軸式單卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，他們的卷筒軸與原動(dòng)機(jī)軸線并列平行布置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。為了提高取物裝置在空載或輕載時(shí)的下降速度，有的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)設(shè)置了重力下降裝置（圖 2.1b） 。在卷筒上裝有帶式制動(dòng)器和內(nèi)漲式摩擦離合器。當(dāng)離合器分離時(shí)，驅(qū)動(dòng)卷筒的動(dòng)力源被切斷，卷筒處于浮動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)可利用裝在卷筒上的帶式制動(dòng)器控制取物裝置以重力快速下降。6卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中一個(gè)重要問題是卷筒軸與減速器輸出軸的連接方式。圖2.1（a） 、 （b）所示方案，它們是把卷筒安裝在減速器輸出軸的延長(zhǎng)部分上，從力學(xué)觀點(diǎn)看，屬于三支點(diǎn)的超靜定軸，減小了軸承受的彎矩。但是，這種結(jié)構(gòu)對(duì)安裝精度要求很高，而且使的卷筒組和減速器的裝配很不方便，減速器也不能獨(dú)立進(jìn)行裝配和試運(yùn)轉(zhuǎn)，更換軸承也較困難。然而，它的外形尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于中小型建筑機(jī)械的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)。圖 2.1（c ） 、 （d）所示方案，卷筒組與減速器輸出端均采用了補(bǔ)償式連接。圖2.1（c）減速器的輸出軸利用齒輪連軸節(jié)與卷筒連接，且直接把動(dòng)力傳遞給卷筒。圖 2.1（d）是采用十字滑塊聯(lián)軸節(jié)將卷筒和減速器輸出軸連成一體，卷筒軸的右端伸入到減速器輸出軸上的聯(lián)軸節(jié)半體中心孔內(nèi)，構(gòu)成了軸的一個(gè)支點(diǎn)，輸出軸和卷筒軸均為筒支結(jié)構(gòu)，構(gòu)造緊湊，制造、安裝均有良好的分組性。并軸布置雙卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)（圖 2.2） ，由一臺(tái)液壓馬達(dá)通過二級(jí)齒輪減速器分別驅(qū)動(dòng)裝在兩根平行軸上的主、副卷筒。在這兩個(gè)卷筒上分別裝有離合器和制動(dòng)器。通過液壓操縱系統(tǒng)的控制可使主、副卷筒獨(dú)立動(dòng)作，并能實(shí)現(xiàn)重力下降。圖 2.2 并軸布置雙卷筒卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)雙卷筒集中驅(qū)動(dòng)，可減少一套液壓馬達(dá)及傳動(dòng)裝置。2.1.2 卷筒軸與減速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則綜上所述，卷筒軸與減速器輸出軸連接方式設(shè)計(jì)的基本原則是：1．盡量避免采用多支點(diǎn)的超靜定軸。因?yàn)槎嘀С悬c(diǎn)受力復(fù)雜且軸安裝精度不易保證。2．優(yōu)先采用減速器輸出端直接驅(qū)動(dòng)卷筒的連接方式，使卷筒軸不傳遞扭距，7盡可能避免卷筒軸收彎曲和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用，以減少軸的直徑。3．使機(jī)構(gòu)有良好的總成分組行，以利制造、安裝、調(diào)試和維修。4．結(jié)構(gòu)緊湊、構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作安全可靠。5．卷筒組與減速器輸出軸優(yōu)先采用補(bǔ)償式連接，這樣，在安裝時(shí)允許總成間有小量的軸向、徑向和角度位移，以補(bǔ)償安裝位置誤差和機(jī)件的變形。2.1.3 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的分類近年來普遍采用了行星齒輪傳動(dòng)的多速卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，利用控制多泵合流和液壓馬達(dá)的串并聯(lián)或采用變量液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的多種工作速度，從而實(shí)現(xiàn)輕載高速、重載低速，提高工作效率，以滿足各種使用要求。液壓傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)可分為下列幾種形式：由于選用的液壓馬達(dá)的形式不同，液壓起升機(jī)構(gòu)可分為高速液壓馬達(dá)傳動(dòng)和低速大扭矩馬達(dá)傳動(dòng)兩種形式。高速液壓馬達(dá)傳動(dòng)需要通過減速器帶動(dòng)起升卷筒。減速器可采用批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)減速器，通常有圓柱齒輪式，蝸輪蝸桿式和行星齒輪式減速器。這種傳動(dòng)形式的特點(diǎn)是液壓馬達(dá)本身重量輕、體積小，容積效率高，生產(chǎn)成本較低。但整個(gè)液壓起升機(jī)構(gòu)重量較重，體積較大。低速大扭矩馬達(dá)傳動(dòng)可直接或通過一級(jí)開式圓柱齒輪帶動(dòng)起升卷筒。雖然低速馬達(dá)本身體積和重量較大，但不用減速器，使整個(gè)液壓起升機(jī)構(gòu)重量減輕，體積減小。并使傳動(dòng)簡(jiǎn)單、零件少，起動(dòng)性能和制動(dòng)性能好，對(duì)液壓油的污染敏感性小。殼轉(zhuǎn)的內(nèi)曲線徑向柱塞式低速大扭矩馬達(dá)，可以裝在卷筒內(nèi)部，由馬達(dá)殼體直接帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，便于布置。圖 2.3 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(一)82.1.4 液壓式行星齒輪傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案液壓多速卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)有多種布置方案，如：1、液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器分別布置在卷筒的兩側(cè)，即對(duì)稱布置（圖 2.3） 。2、液壓馬達(dá)和制動(dòng)器分別布置在卷筒的兩側(cè)，行星減速器裝在卷筒內(nèi)部（圖 2.4） 。圖 2.4 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(二)圖 2.5 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(三)3、液壓馬達(dá)、制動(dòng)器布置在卷筒同一側(cè)，行星減速器裝在卷筒內(nèi)（圖 2.5）4、 液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器均裝入卷筒內(nèi)部（圖 2.6） 。 9圖 2.6 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(四)二三方案屬于同一類型，由于行星減速器裝在卷筒內(nèi)，所以體積小，結(jié)構(gòu)較緊湊，但由于卷筒內(nèi)的空間位置受到限制，要求安裝精度高，零件加工工藝復(fù)雜，軸承的選擇較困難，維修不方便。它們的不同處是制動(dòng)器的安裝位置，方案二顯得對(duì)稱性好。方案四顯然較方案二、方案三的外形尺寸更小，結(jié)構(gòu)更加緊湊。但是它除了有二、三方案中的問題外，還存在制動(dòng)器和液壓馬達(dá)的散熱性極差，檢修調(diào)試也很不方便。10圖 2.7 液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)布置方案(五)二、三、四方案均屬同軸式布置，即使液壓馬達(dá)和卷筒軸在同一中心線上，總成組裝時(shí)要保證規(guī)定的同心度。5．液壓馬達(dá)、制動(dòng)器和行星減速器都布置在卷筒的同一側(cè)（圖 2.7） 。這種布置形式，機(jī)構(gòu)的軸向尺寸較大，維修不太方便，同時(shí)也會(huì)給總體布置帶來一定困難。但它易于加工和裝配，總成分組性較好。2.2 本設(shè)計(jì)所采用的方案本設(shè)計(jì)給出的馬達(dá)的排量為 520ml/r，工作壓力為 16.5MP，因此選用低速大扭矩馬達(dá)，采用低速方案，不選用減速器。傳動(dòng)方案根據(jù)比較選用如（圖 2.8）所示，多片盤式制動(dòng)器安裝在馬達(dá)上，聯(lián)軸器內(nèi)置于卷筒內(nèi)。此方案整體體積小，結(jié)構(gòu)較緊湊。圖 2.8 本設(shè)計(jì)所采用的方案2.3 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)注意事宜卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的方案的設(shè)計(jì)除認(rèn)真考慮以上問題外，還要酌情處理好以下事宜。1、分配機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比時(shí)，級(jí)差不宜過大，一般可采取從原動(dòng)機(jī)至卷筒逐級(jí)降低傳動(dòng)比的分配方法。2、卷筒直徑盡量選取最小許用值，因?yàn)殡S著卷筒直徑的增加，扭矩和傳動(dòng)比也隨之增大，引起整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸膨脹。但在起升高度大的情況下，為了不使卷筒長(zhǎng)度過大，有時(shí)采用加大直徑的辦法來增加卷筒的容繩量。3、對(duì)于具有多種替換工作裝置的機(jī)械，卷筒的構(gòu)造應(yīng)能提供快速換裝的措施，如制成剖分組合式卷筒等。4、滑輪組的倍率對(duì)機(jī)構(gòu)的影響較大。因此，滑輪組的倍率不宜取得過大。一般當(dāng)起升載荷 時(shí)，滑輪組的倍率宜取 2， 時(shí)，倍率取 3~6，50QPkN?50QPkN?11載荷量更大時(shí)，倍率可取 8 以上。5、卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器是確保工作安全可靠的關(guān)鍵部件。支持制動(dòng)器一般應(yīng)裝在扭矩最小的驅(qū)動(dòng)軸上，這樣可減少制動(dòng)器的尺寸。但是若采用制動(dòng)力矩大、體積小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的鉗盤式制動(dòng)器時(shí)，可將其裝在卷筒的側(cè)板上，以提高卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的可靠性。對(duì)于起吊危險(xiǎn)物品的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置兩套制動(dòng)裝置。12第三章 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)組成及工作過程分析3.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的組成根據(jù)選用的低速方案分析卷?yè)P(yáng)機(jī)由液壓馬達(dá)、長(zhǎng)閉多片盤式制動(dòng)器、離合器、卷筒、支承軸、平衡閥和機(jī)架等部件組成。3.2 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)工作過程分析3.2.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)的工作周期卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)是周期性作業(yè)。一個(gè)工作周期為：?jiǎn)?dòng)加速（0→a） 、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)（a→b）和制動(dòng)減速（ b→ c）三個(gè)過程（圖 2.1） 。載荷由靜止?fàn)顟B(tài)被加速到穩(wěn)定工作速度（穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)）時(shí)，所經(jīng)歷的時(shí)間稱為啟動(dòng)時(shí)間，從 a 到 b 經(jīng)歷的時(shí)間稱為工作時(shí)間，從 b 點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)減速到靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間成為制動(dòng)時(shí)間。起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間直接影響卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作過程，設(shè)計(jì)時(shí)可通過計(jì)算選取較為適合的時(shí)間。13圖 3.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)工作過程曲線3.2.2 載荷升降過程的動(dòng)力分析卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)帶載作變速運(yùn)動(dòng)（起動(dòng)或制動(dòng)）時(shí)，作用在機(jī)構(gòu)上的載荷除靜力外，還有作加速運(yùn)動(dòng)（或減速運(yùn)動(dòng)）質(zhì)量產(chǎn)生的動(dòng)載荷。1．起升起動(dòng)過程卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)帶載提升時(shí)，載荷從靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)速度 v 的瞬時(shí)過程稱為起升起動(dòng)過程。此時(shí)，懸掛載荷的鋼絲繩拉力（圖 3.2a）為：QgSP??式中 ——起升載荷；QP——由加速運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力。g在起升起動(dòng)時(shí)，慣性力方向與起升載荷方向相同，使鋼絲繩拉力增加。圖 3.2 重物升降過程的動(dòng)力分析（a）起升起動(dòng)；（b）起升制動(dòng)；（c）下降起動(dòng)；（d）下降制動(dòng)2、起升制動(dòng)過程卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)由勻速運(yùn)動(dòng)制動(dòng)減速到靜止的過程稱為起升制動(dòng)過程。此時(shí)，懸掛重物的鋼絲繩拉力 （圖 3.2b） 。由于減速運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力 的方向與QgSP?? gP起升載荷 的方向相反，故使鋼絲繩拉力減小。Q143、下降啟動(dòng)過程將載荷從靜止?fàn)顟B(tài)加速下降到勻速的過程稱為下降起動(dòng)過程（圖 3.2c） 。此時(shí)，慣性為 的方向與載荷 的方向相反，使鋼絲繩拉力減小，即gPQPQgSP??4.下降制動(dòng)過程卷?yè)P(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)懸吊載荷以勻速下降時(shí)，將制動(dòng)器上閘，使載荷由勻速下降減速到靜止?fàn)顟B(tài)的過程稱為下降制動(dòng)過程（圖 3.2d） 。此時(shí)因慣性力 的方向與起升載荷gP的方向一致，故使鋼絲繩拉力增加，即 。QP QgSP??綜上分析可得如下結(jié)論：起升起動(dòng)和下降制動(dòng)是卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)最不利的兩個(gè)工作過程，起升起動(dòng)時(shí)原動(dòng)機(jī)要克服的阻力距是靜阻力矩與最大慣性阻力距之和。因此，原動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩 必須滿足qMmaxjg??下降制動(dòng)是制動(dòng)器最不利的工作過程，所以，卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)支持制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)滿足下面條件：ZmaxZjgM??才能將運(yùn)動(dòng)的物品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)的停住。式中 ——卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)載荷勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜阻力矩；j——卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)的最大慣性阻力矩。maxg顯然，上述兩種工作過程是決定卷?yè)P(yáng)機(jī)原動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器性能以及對(duì)機(jī)構(gòu)的零部件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。15第四章 卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用4.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)4.1.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒組的分類和特點(diǎn)卷筒是起升機(jī)構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件。常用卷筒組類型有齒輪連接盤式、周邊大齒輪式、短軸式和內(nèi)裝行星齒輪式。齒輪連接盤式卷筒組為封閉式傳動(dòng)，分組性好，卷筒軸不承受扭矩，是目前橋式起重機(jī)卷筒組的典型結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是檢修時(shí)需沿軸向外移卷筒。周邊大齒輪式卷筒組多用于傳動(dòng)速比大、轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)合，一般為開式傳動(dòng)，卷筒軸只承受彎矩。短軸式卷筒組采用分開的短軸代替整根卷筒長(zhǎng)軸。減速器側(cè)短軸采用鍵與過盈配合與卷筒法蘭盤剛性連接，減速器通過鋼球或圓柱銷與底架鉸接；支座側(cè)采用定軸式或轉(zhuǎn)軸式短軸，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，調(diào)整安裝比較方便。內(nèi)裝行星齒輪式卷筒組輸入軸與卷筒同軸線布置，行星減速器置于卷筒內(nèi)腔，結(jié)構(gòu)緊湊，重量較輕，但制造與裝配精度要求較高，維修不便，常用于結(jié)構(gòu)要求緊湊、工作級(jí)別為 M5 以下的機(jī)構(gòu)中。根據(jù)鋼絲繩在卷筒上卷繞的層數(shù)分單層繞卷筒和多層繞卷筒。由于本設(shè)計(jì)的卷繞層數(shù)為三層，因此采用多層卷筒。根據(jù)鋼絲繩卷入卷筒的情況分單聯(lián)卷筒（一根鋼絲繩分支繞入卷筒）和雙卷筒（兩根鋼絲繩分支同時(shí)繞入卷筒） 。單聯(lián)卷筒可以單層繞或多層繞，雙聯(lián)卷筒一般為單層繞。起升高度大時(shí)，為了減小雙聯(lián)卷筒長(zhǎng)度，有將兩個(gè)多層繞卷筒同軸布置，或平行布置外加同步裝置的實(shí)例。多層卷筒可以減小卷筒長(zhǎng)度，使機(jī)構(gòu)緊湊，但鋼絲繩磨損加快，工作級(jí)別 M5以上的機(jī)構(gòu)不宜使用。4.1.2 卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)工作狀況和起升載荷確定卷?yè)P(yáng)機(jī)起升機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別，根據(jù)表查得16汽車、輪胎、履帶、鐵路起重機(jī)，安裝及裝卸用吊鉤式，利用等級(jí) T5，載荷情況L2，工作級(jí)別 M5。1．卷筒名義直徑 D (1)ed??式中 ——卷筒直徑比，由表選取;e——卷筒名義直徑（卷筒槽底直徑） （mm）;——鋼絲繩直徑(mm);d根據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)工作級(jí)別 M5 選用 =25，根據(jù)已知得 =8mm,把數(shù)值代入式中得 eed=（25-1）*8=192mmD根據(jù)所得的數(shù)據(jù)選卷筒名義直徑 =200mm。卷筒最小直徑的計(jì)算：Dmin=hd式中 Dmin——按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪的最小直徑 mm:d——鋼絲繩直徑 mm;h——系數(shù)值；根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為 FDmin=18×8=144D＞Dmin所以卷筒直徑符合條件。2．卷筒長(zhǎng)度 L 確定由于采用多層卷繞卷筒 L，由下式 1.()lpnDd????.~2?式中 ——多層卷繞鋼繩總長(zhǎng)度（mm） ；l根據(jù)已知卷筒容繩量為 27m，所以 =27m，l把數(shù)據(jù)代入式中得=195.52mm31.2709.6(8)L????17取多層卷繞卷筒長(zhǎng)度 =200mm。L3、繩槽的選擇單層卷繞卷筒表面通常切出導(dǎo)向螺旋槽，繩槽分為標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種形式，一般情況都采用標(biāo)準(zhǔn)槽。當(dāng)鋼絲繩有脫槽危險(xiǎn)時(shí)（例如起升機(jī)構(gòu)卷筒，鋼絲繩向上引出的卷筒）以及高速機(jī)構(gòu)中，采用深槽。多層卷繞卷筒表面以往都推薦做成光面，為了減小鋼絲繩磨損。但實(shí)踐證明，帶螺旋槽的卷筒多層卷繞時(shí)，由于繩槽保證第一層鋼絲繩排列整齊，有利于以后各層鋼絲繩的整齊卷繞。光面卷筒極易使鋼絲繩多層卷繞時(shí)雜亂無序，由此導(dǎo)致的鋼絲繩磨損遠(yuǎn)大于有繩槽的卷筒。帶繩槽單層繞雙聯(lián)卷筒，可以不設(shè)擋邊，因?yàn)殇摻z繩的兩頭固定在卷筒的兩端。多層繞卷筒兩端應(yīng)設(shè)擋邊，以防止鋼絲繩脫出筒外，檔邊高度應(yīng)比最外層鋼絲繩高出 。(1~.5)d（1）繩槽半徑 根據(jù)下式R(0.53~.6)d?取 R=0.5d把數(shù)值代入得 R=0.5×8=4.4mm繩槽節(jié)距 P=d+（2～4）mm取 P=8+2=10mm繩槽深度 h=（0.25～0.4）d取 h=0.35d=0.35×8=2.818圖 4.1 繩槽的放大示意圖（2）卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng) 0L01()3lpZd??式中 —— = ，卷筒計(jì)算直徑，由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑（mm） ；0D0d?—— 1.5，為固定鋼絲繩的安全圈數(shù)。取 2；1z?1Z?把數(shù)據(jù)代入式中得=167.8mm30271()08L???由此可取 =170mm。0L（3）繩槽表面精度：2 級(jí)—— 值 12.5。aR4、卷筒壁厚 ?初步選定卷筒材料為鑄鐵卷筒，根據(jù)鑄鐵卷筒的計(jì)算式子：mm0.2(6~10)D??把數(shù)值代入式中有=0.02D+8=12mm?故選用 =12mm。5、鋼絲繩允許偏角鋼絲繩繞進(jìn)或繞出卷筒時(shí)，鋼絲繩偏離螺旋槽兩側(cè)的角度推薦不大于 3.5o。對(duì)于光面卷筒和多層繞卷筒，鋼絲繩與垂直于卷筒軸的平面的偏角推薦不大于 2o，以避免亂繩。布置卷繞系統(tǒng)時(shí)，鋼絲繩繞進(jìn)或繞出滑輪槽的最大偏角推薦不大于 5o，以避免槽口損壞和鋼繩脫槽。6、卷筒強(qiáng)度計(jì)算卷筒在鋼絲繩拉力作用下，產(chǎn)生壓縮，彎曲和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，其中壓縮應(yīng)力最大。當(dāng) 時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過壓縮應(yīng)力的 ，只計(jì)算壓應(yīng)力3LD? 10%~5即可。當(dāng) 時(shí)，要考慮彎曲應(yīng)力。對(duì)尺寸較大，壁厚較薄的卷筒還需對(duì)筒壁進(jìn)?行抗壓穩(wěn)定性驗(yàn)算。19由于所設(shè)計(jì)的卷筒直徑 =200mm， =200mm， 。所以只計(jì)算壓應(yīng)力DL3D?即可。卷筒筒壁的最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在筒壁的內(nèi)表面壓應(yīng)力 按下式計(jì)算：c?max12[]ccSAp????式中 ——卷筒壁壓應(yīng)力（MPa） ；c?——鋼絲繩最大靜拉力（N） ；maxS——應(yīng)力減小系數(shù)，在繩圈拉力作用下，筒壁產(chǎn)生徑向彈性變形，使繩圈緊1A度降低，鋼絲繩拉力減小，一般取 ；10.75A?——多層卷繞系數(shù)。多層卷繞時(shí)，卷筒外層繩圈的箍緊力壓縮下層鋼絲繩，2使各層繩圈的緊度降低，鋼絲繩拉力減小，筒壁壓應(yīng)力不與卷繞層數(shù)成正比 按表取值；2A——許用壓應(yīng)力，對(duì)鑄鐵 ， 為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限，對(duì)鋼[]c?[]c?/5b?b []c?， 為鋼的屈服極限。/s?s取 ， 按表取 ，根據(jù)已知卷筒底層拉力 1100kgf，可算得10.75A221.8A，把各數(shù)代入式中：max9807SN?=121.36MP07..512c???根據(jù)所計(jì)算的結(jié)果查得卷筒的材料為球墨鑄鐵 ，其抗壓強(qiáng)度極限802QT?， ， =121.36MPsz驗(yàn)證發(fā)熱量合格。圖 6.1 盤式制動(dòng)器制動(dòng)盤受力圖6.2.5 全盤式制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)公式：軸向推力 aF210jaeTnR???摩擦盤有效面直徑 32yne??當(dāng) 時(shí)，可取1.8ynR?yneR?式中 ——計(jì)算制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ；jTNm?31、 ——摩擦面的外、內(nèi)半徑 cm 全盤式取 ；yRn (1.2~5)ynR?——軸向推力 ；aFN——摩擦副數(shù)目；——摩擦系數(shù)。?根據(jù)前面的計(jì)算 =84mm， =56mm， ，所以取 =yRn1.8ynR?32yneR??=7.47cm328.456?把數(shù)值代入前式得：=8.5KN2130.547aF??根據(jù)所計(jì)算的軸向推力 來取制動(dòng)所用的電磁鐵和彈簧。第七章 離合器的設(shè)計(jì)與選用7.1 離合器的功用、特點(diǎn)與分類離合器是一種通過各種操縱方式，實(shí)現(xiàn)主從動(dòng)部分在同軸線上傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力時(shí)具有接合或分離功能的裝置。離合器有各種不同的用途，根據(jù)原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之32間或機(jī)械中各部件之間的工作要求，離合器可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)起動(dòng)或停止，以及改變傳動(dòng)件的工作狀態(tài)，達(dá)到改變傳動(dòng)比，如傳動(dòng)件之間相對(duì)同步或超越運(yùn)動(dòng)。此外，離合器還可以作為起動(dòng)或過載時(shí)控制傳遞轉(zhuǎn)矩大小的安全保護(hù)裝置等。按離合器接合元件傳動(dòng)的工作原理，可分為嵌合式離合器和摩擦式離合器，按實(shí)現(xiàn)離、合動(dòng)作的過程可分為操縱式和自控式，按離合器的操縱方式，則可分為機(jī)械式、氣壓式、液壓式和電磁式等，按結(jié)構(gòu)還可分為多種不同的形式。1．對(duì)離合器的基本要求（1） 離、合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。（2） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高。（3） 接合元件耐磨性高，使用壽命長(zhǎng)，散熱條件好。（4） 操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。2．影響離合器選擇的因素a． 原動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能b．離合器的受載特性c． 接合元件的性質(zhì)d．操縱方式e． 環(huán)境條件3．離合器的選擇和工作性能參數(shù)a． 離合器的型式b．離合器的工作容量c． 摩擦功和溫升d．接合元件的使用壽命e． 離合器的轉(zhuǎn)速和影響性按要求，本設(shè)計(jì)采用機(jī)械操縱式多片圓盤摩擦離合器，屬摩擦式離合器。7.2 圓盤離合器主要性能參數(shù)的計(jì)算7.2.1 離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩對(duì)于摩擦式離合器 cmvKT??()N?式中—— 離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ；cT——離合器的理論轉(zhuǎn)矩，對(duì)于摩擦式離合器可取運(yùn)轉(zhuǎn)中最大工作轉(zhuǎn)矩或33接合過程中工作轉(zhuǎn)矩與慣性轉(zhuǎn)矩之和 ；()Nm?——工作情況系數(shù)，其值與原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的類型、離合器的結(jié)構(gòu)形式K等有關(guān)。通常對(duì)干式摩擦式離合器，可取較大的值，對(duì)濕式摩擦式離合器，可取較小的值；——離合器接合頻率系數(shù)；m——滑動(dòng)速度系數(shù)。vK根據(jù)以前求得 =1004.85 ，按表取 ， =1， =1.35，把數(shù)值T()Nm?1.25K?mvK代入式中得：=930.4121.2504.83c??()N?7.2.2 圓盤摩擦片的主要尺寸關(guān)系圖 7.1 圓盤摩擦片尺寸圖摩擦片內(nèi)徑 1D套裝式干式 1(.5~2)Dd?濕式 3式中—— 為軸的直徑（mm） 。d由已知得 =60mm，代入式中得 =110mm125??摩擦面外徑 2D3421(.5~)D?把數(shù)據(jù)代入式中得 =220mm0?摩擦片數(shù)目 z321[]()czTzpRK?????式中 ——摩擦面對(duì)數(shù)修正系數(shù)，對(duì)于每小時(shí)接合次數(shù)小于 50 次的干式和濕式離zK合器取 ，對(duì)于每小時(shí)接合次數(shù)超過 50 次的濕式離合器，按表查。1z?——摩擦系數(shù)；?——摩擦面的壓力 ；p2/Nm按表取 0.91，按表查得 =0.2， = ，把以前計(jì)算的各值代入式中得：zK?p20.35/=5.4539.4120.5(0)z?????取 z=6。7.2.3 摩擦式離合器的摩擦轉(zhuǎn)矩離合器摩擦面上的摩擦轉(zhuǎn)矩對(duì)（圖 7.2）所示的摩擦盤為vTpAR??Nm?式中 A——摩擦器的總摩擦面積 ；21()zR??2——摩擦面數(shù)；z、 ——摩擦盤工作面的內(nèi)、外半徑 mm；1R2——當(dāng)量摩擦半徑 mm v321()vR??35圖 7.2 摩擦盤尺寸關(guān)系根據(jù)前面計(jì)算 =92mm， =136mm， =15，把數(shù)值代入式中得：1R2z=26(105)A????2793m=82.5mm32()v按表查得 =0.2， = ，把取的數(shù)據(jù)和計(jì)算的數(shù)據(jù)代入式中得：?p0.5/Nm2.347109382.57.36T Nm??????離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩通過計(jì)算得 ，由上式計(jì)算得摩擦轉(zhuǎn)矩.c?。 ，因此，數(shù)據(jù)選用的合格。987.36TNm???c??7.2.4 圓盤摩擦離合器壓力的計(jì)算a．摩擦面的壓緊力 QcvTRm??N式中 m——摩擦面對(duì)數(shù)， （ 為摩擦片數(shù)） 。1z?其他符號(hào)見以前式子。按前面計(jì)算得 ， =82.5mm， =0.2，m=6-1=5 ，把數(shù)據(jù)代入930.42cT??v?到式子中得：36=9304128.5.Q??7.Nb．摩擦工作面的平均壓力 p[]2vbR??2/m式中 ——摩擦面的寬度 mm， 。b21??經(jīng)計(jì)算得 ，把各項(xiàng)數(shù)值代入式中得：1065??0.327.084p??2/Nm根據(jù) ，因?yàn)?，所以校驗(yàn)合格。[].35p2/Nm[]?第八章 軸的設(shè)計(jì)37軸的設(shè)計(jì)和其他零件的設(shè)計(jì)相似，包括材料的選用、工作能力的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)幾方面的內(nèi)容。8.1 軸的材料由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)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勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造的軸尤為廣泛，因此軸的材料選擇 45 號(hào)鋼并采用正火處理。8.2 軸的工作能力的計(jì)算軸的工作能力的計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度，這時(shí)需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸（如車床主軸）和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過大的彈性變形，對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還需進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。1、求出軸上的轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩nT由于軸通過聯(lián)軸器和馬達(dá)直接相連，故，m?n式中 ——馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩（ ） ；mTN?——馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速（ ） 。n/ir把數(shù)值代入式中得： 140mT??75/innr2、求作用在軸上的各作用力由于軸帶動(dòng)聯(lián)軸器、卷筒轂、和離合器轉(zhuǎn)動(dòng)方案見（圖 5.1） ，因此，軸只受扭矩作用，由于軸除受自身重力和軸上各部件的壓力外不再受徑向力作用，因此軸所受的徑向力可忽略不記.分析如圖（8.2） 38圖 8.1 本設(shè)計(jì)軸的裝配方案 圖 8.2 軸的載荷分析圖3、初步確定軸的最小直徑根據(jù)式子 3950[].2TpnWd?????式中 ——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 （ ） ；T?MPa——軸所受的扭矩（ ）Nm?——軸的抗扭截面系數(shù)（ ） ；TW339——軸的轉(zhuǎn)速（r/min） ；n——軸傳遞的功率（ ） ；PkW——計(jì)算截面處軸的直徑（mm） ；d——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（ ） 。[]?MPa由上式得軸的直徑=3950.2[]Tdn???3.2[]T?根據(jù)軸的選用材料查表得 = ，把數(shù)據(jù)代入式中得4Pa=52.47mm310.2d??當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱，對(duì)于直徑的軸如有多個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大為 ，故10dm? %~15=59.03mm。(2.5%)??輸出軸的最小直徑顯然是安裝離合器處軸的直徑 ，為了使所選的軸的直徑Id?與離合器的孔徑及液壓馬達(dá)的軸徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取離合器的型號(hào)，綜合Id?考慮以上幾種因素選取 d=60mm。5、校核軸的強(qiáng)度按下式計(jì)算 2222 1()()4()[]ca MTTWW?????????式中 ——軸的計(jì)算應(yīng)力（ ） ；ca?MPM——軸所受的彎矩（ ） ；Nm?T——軸所受的扭矩（ ） ；W——軸的抗彎截面系數(shù)（ ） ；3——折合系數(shù)；?40——對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力。1[]??由于本設(shè)計(jì)中軸只受扭矩的作用因此 ，由下式計(jì)算：0M?21()[]caTW??????圖 8.3 抗彎、抗扭計(jì)算截面圖軸的抗彎截面系數(shù)依照（圖 8.3）按下式計(jì)算： 32()dbtW???把數(shù)帶入式中計(jì)算得： 其中 b=18，t=5.6= 432.10m?折合系數(shù) 當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)， 把計(jì)算的值和已知的值代入式中得：?0.3??24(.175)1.7ca MPa????根據(jù)軸的材料按表選 =255 。因此 ，故安全。1[]?P1[]ca???8.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。8.3.1 擬定軸上零件的裝配方案軸的結(jié)構(gòu)形式與軸上主要零件的位置及裝配方案有關(guān)。確定裝配方案就是定出軸上主要的裝配方向、順序及相互關(guān)系。擬定裝配方案時(shí)，一般要考慮幾個(gè)方案，分析比較后選定。本設(shè)計(jì)的方案如（圖 8.1） 。裝配方案為摩擦片離合器、軸承、軸承端蓋、支架、卷筒轂、卷筒按從左到右的方向裝配，左端為卷筒、套筒、多盤式摩擦制動(dòng)器按從左到右方向裝配。8.3.2 根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 （1）按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩 及最小軸徑選取孔徑為 60mm 的多片式摩擦離合器，與之caT相匹配的選取最小軸徑 =60mm，與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 l=70mm，所以取￠?òd?=153mm。 ￠?òl(fā)?（2）初步選擇滾動(dòng)軸承，因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，根據(jù)軸徑及軸承標(biāo)準(zhǔn)，由設(shè)計(jì)手冊(cè)中初步選取 7313C，其尺寸為d×D×B=65×140×33，所以取 =65mm， =32mm?！楱皑甦?￠òól?（3）由卷筒轂的寬度及軸承定位需要一定的軸肩，取=84mm， =47mm。同時(shí)根據(jù)卷筒的寬度和卷筒轂的寬度取 =92mm，￠ó??￠ó?l? ￠??d?=136mm，同理 =84mm， =45mm。?l ?￠?d￠??L?（4）根據(jù)選擇的多盤式摩擦制動(dòng)器及在軸上安裝的位置選取=80mm， =166mm。￠?÷d?￠?÷l?（5）根據(jù)軸承取 =65mm， =34mm。 ￠?d￠÷?l?至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。8.3.3 軸上零件的周向定位制動(dòng)器、卷筒輪轂和離合器與軸的周向定位均采用平鍵連接。由于連接制動(dòng)器、卷筒輪轂和離合器的軸的工作狀況都一樣，所以采用的鍵的類型都一樣。卷筒輪轂的鍵由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得平鍵截面 ，鍵槽用鍵槽銑刀18bhm??(1095)GB?42加工，鍵長(zhǎng) 32mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng) ） ，輪轂與軸的配合公差為 H8/f7，離合1096GB?器與軸聯(lián)接，選用平鍵 18mm×11mm×63mm，離合器與軸配合為 H8/f7，制動(dòng)器與軸連接，選用平鍵 22mm×12mm×70mm、制動(dòng)器與軸配合為 H8/f7。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 f7。參考文獻(xiàn)[1]張質(zhì)文,虞和謙,王金諾,包起帆主編.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:中國(guó)鐵道出版社,1997[2]顏榮慶,李自光,賀尚紅主編.現(xiàn)代工程機(jī)械液壓與液力系統(tǒng).北京:人民交通出版社,2001[3]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第四版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002[4]徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991[5]章日晉主編.機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987[6]吳宗澤主編.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988[7]北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第三版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1993[8]汝元功,唐照民主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:高等教育出版社,1995[9]花家壽編.新型聯(lián)軸器與離合器.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1991[10]機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)/中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì),中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會(huì).中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典.南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社,2002[11][蘇]隆赫年柯 B Л,馬克西莫維奇 B A,特羅伊茨基 A B,特羅春 И Π,波季施柯 A B,阿符拉緬柯 Л A.機(jī)械零件圖冊(cè).吳克敏等譯.北京:人民教育出版社,1959 43致 謝三個(gè)月緊張而充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次設(shè)計(jì)中我收獲頗多。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于我們每一個(gè)大學(xué)生來說都是非常重要。它不僅是對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)過的各科知識(shí)的綜合運(yùn)用，而且是把我們所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的一次檢驗(yàn)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我重溫了一遍大學(xué)的課程如機(jī)械制圖、理論力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)等專業(yè)知識(shí)，還涉及了一些以前從未深入了解的知識(shí)，使我開闊了眼界，并增長(zhǎng)了知識(shí)，對(duì)自己的所學(xué)進(jìn)一步鞏固，為畢業(yè)后走向社會(huì)工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。在液壓絞車設(shè)計(jì)過程中，除了應(yīng)用到以前學(xué)過的專業(yè)知識(shí)，我還查閱了大量的相關(guān)資料，使我對(duì)這一領(lǐng)域有了一定的了解和認(rèn)識(shí)并掌握了查找資料這項(xiàng)基本技能。在設(shè)計(jì)過程中，第一次將自己所學(xué)的理論知識(shí)真正運(yùn)用到實(shí)際中，使理論知識(shí)在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)。使我學(xué)會(huì)面對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題，如何去分析、并最終解決問題。而且培養(yǎng)了我精益求精、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真對(duì)待問題的工作精神，并且鍛煉了我的創(chuàng)造能力和獨(dú)立解決問題的能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)能如此順利的完成，完全得力于指導(dǎo)老師胡天明老師的充分指導(dǎo)，提出了許多寶貴的建議，改正了許多錯(cuò)誤，使設(shè)計(jì)更加合理、完善。同時(shí)各位同學(xué)也給予了很多建議和幫助，在此對(duì)老師和同學(xué)們表示深切而誠(chéng)摯的謝意！設(shè)計(jì)者：2006.06.1444