电动葫芦设计

1、吊葫芦的种类1 拉葫芦：手拉葫芦是以焊接环链作为挠性承载件的起重工具，也可与手动单轨小车配套组成起重小车，用于手动梁式起重机或者架空单轨运输系统。2 手扳葫芦：定义：手扳葫芦是由人力通过手柄扳动钢丝绳或链条等运动机构来带动取物装置运动的起重葫芦。适用范围：它广泛用于船厂的船体拼装焊接，电力部门高压输电线路的接头拉紧，农林、交通运输部门的起吊装车、物料捆扎、车辆拽引以及工厂等部门的设备安装、校正等。分类：根据承载件的不同可分钢丝绳手扳葫芦和环链手扳葫芦。3 环链电动葫芦 ：适用范围：环链电动葫芦是以焊接园环链作为承载的电动葫芦。与钢丝绳电动葫芦相比，结构更加轻巧，价格更便宜。分类：固定

2、式单轨小车式4 钢丝绳电动葫芦：适用范围：钢丝绳电动葫芦是以钢丝绳作为承载的电动葫芦，结构紧凑、自身轻、效率高、操作简便。配备运行小车可作为架空单轨起重机和电动但梁、电动悬挂等起重机的起升机构。分类：固定式单轨小车式双梁葫芦小车式单主梁角形葫芦小车式 设计目的 吊装质量在50-100kg的轻型零件，如果选用整套的行星齿轮减速吊葫芦，因其刹车机构和联轴器的故障率较高，易损件不易购全，会经常影响生产。下面设计的是结构简单，经济耐用的简易吊葫芦。 工作原理吊具以Y801-4型异步电机为动力源，经三角带传动力传递给蜗杆，该传动起过载保护作用；然后由蜗轮、蜗杆机构产生反向自锁并经蜗轮减速后传递至卷筒，使

3、一端缠绕在卷筒上的钢丝绳带动吊钩产生提升运动，电机反转则产生下降运动。整套机构悬挂于工字钢横梁上，借助人力可左右平移。 主要技术参数综合考虑工件吊的柔和性、准确性和工作效率，我们将提升速度v规定在0.100.12m/s之间，吊具主要技术参数如下：电机功率 电机转速 大皮带轮直径 小皮带轮直径 蜗轮齿数 蜗杆头数 卷筒直径 钢丝直径 由以上技术参数可求得v的近似值：理论所得提升速度符合实际要求。此项设计非常适用于中小型企业。 设计与校核 一：电动机的选择。三相交流异步电动机（即三相交流鼠龙式感应电动机）的结构简单，价格低廉，维护方便可直接接于三相交流电网中，因此，在工业上应用最为广泛设计时应考虑

4、优先选用。参考机械设计课程设计根据设计要求，电动机N<1KW n=1500r/min 有两种电机供选择，分别为：Y801-4 N=0.55 Y802-4 N=0.75 在功率要求不高的情况下有限选用Y801-4三相异步电动机。相关参数为：额定功率：0.55KW额定电流：1.5A转速：1390r·p·m效率：73%最大转矩：2.2。二、三角带的选择。三角胶带的型号选择：由于功率N在0.45-0.75之间，所以选用O型三角胶带。小皮带轮的直径的选择：查表选定 小皮带轮直径为71此时相应槽角为34度。大皮带轮的直径的选择：式中i-传动比 取大皮带轮直径为80。皮带速度V：一

5、般情况下最适当的速度是。初定中心距： 得。开口传动所以初定中心踞符合要求。三角带的计算长度L：按照机械零件设计手册表10-2 可得最接近的标准长度为469 内周长度为450。绕转次数U：，则绕转次数为11.87次/s。实际中心距A：安装三角胶带必须的最小中心距补偿三角胶带伸长所需的最大中心距。小皮带轮的包角：开口传动。三角带的根数：得Z=2.38 取Z=3。-单根三角胶带能传递的功率（）见机械零件设计手册表10-5-工作情况系数 表10-6-包角影响系数 表10-7作用在轴上的力： So-单根三角胶带的初拉力。查表10-8。三 蜗杆的传动设计1.特点和应用蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转运动。

6、在绝大多数情况下，两轴在空间是互相垂直的，轴交角为。它广泛应用在机床、汽车、一起、起重机械、冶金机械以及其他机械制造部门中，最大传动功率可达750kW，通常用在50kW以下；最高滑动速度Vs可达35m/s，通常用在15m/s以下。蜗杆传动的主要优点是结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击震动小、以及能得到很大的单级传动比。与多级齿轮传动相比蜗杆传动需件数目少，结构尺寸小，重量轻。缺点是在制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，同时蜗轮一般需用贵重的减磨材料（如青铜）制造。蜗杆传动多用于减速，以蜗杆为原动件。2.传动的失效形式、材料选择和结构失效形式蜗杆传动的失效形式和齿轮传动类似，

7、有疲劳点蚀、胶合、磨损、轮齿折断等。在一般情况下，蜗轮的强度较弱，所以失效总是在蜗轮上发生。又由于蜗轮和蜗杆之间的相对滑动较大，更容易产生胶合和磨粒磨损。蜗轮轮齿的磨损比齿轮传动严重得多，另外，点蚀通常出现在蜗轮轮齿上。材料选择 由于蜗杆传动难于保证高的接触精度，滑移速度又较大，以及蜗杆变形等因素，故蜗杆、蜗轮不能都用硬材料制造，其中之一（通常为蜗轮）应该用减磨性良好的材料来制造。蜗轮材料-一般指蜗轮齿冠部分的材料。主要有1.铸锡青铜2.铸铝青铜3.铸铝黄铜4.灰铸铁和球墨铸铁。蜗杆材料- 碳钢和合金钢。3.蜗杆和蜗轮的结构蜗杆通常与轴做成整体。蜗轮则可制成整体的或组合的。四.圆柱蜗杆传动的基

8、本参数1. 基本齿廓圆柱蜗杆在给定平面上的基本齿廓和渐开线齿轮基本齿廓基本相同，只是顶隙c=0.2m 齿根圆角半径=0.3（m为模数）。2. 模数m轴交角为的动力圆柱蜗杆传动的模数有一个系列，而不是随意取定的。它的轴向模数、法向模数与标准模数m之间的关系是m=/cos，为蜗杆导程角。3. 齿形角通常刀具基准齿形的齿形角= 4.蜗杆分度圆直径 亦称蜗杆中圆直径。为了使蜗轮刀具尺寸的标准化、系列化，将蜗杆分度圆直径定为标准值。5.蜗杆直径系数蜗杆分度圆直径与模数的比值称为蜗杆直径系数，即：。对于动力蜗杆传动，值约为718；对于分度蜗轮传动，值约为1630。 6.蜗杆导程角 角的范围为，导程角大，传

9、动效率高；导程角小，传动效率低。一般认为的蜗杆传动具有自锁性。要求效率较高的传动，常取=，此时常取非阿基米德蜗杆。 7. 蜗杆头数、蜗轮齿数蜗杆头数少，易于得到大传动比，但导程角小，效率低、发热多，故重载传动不宜采用弹头蜗杆。蜗杆头数多，效率高，但头数过多，导程角大，制造困难。常用的蜗杆头数为1、2、3、6等。蜗轮齿数根据齿数比和蜗杆头数决定：。一般取齿。和之间最好避免有公因数，以利于均匀磨损。 8.传动比、齿数比 式中-蜗杆 蜗轮的转速，。两式中，上式用于减速传动比，蜗杆主动；下式用于减速或增速，齿数比u不边。蜗杆主动时，齿数比与传动比相等，即u=。 9.中心距a圆柱蜗杆传动装置的中心距a（

10、单位mm）一般取下列标准值：40 50 63 80 100 125 160 （180） 200 （225） 250 （280） 315 355 400 450 500。宜先选用未带括号的。 10.变位系数 蜗杆传动的变位方式与蜗轮传动相同，也是在切削时把刀具移位。-未变位蜗杆传动的中心距-凑中心距时变位蜗杆传动的中心距 变位系数 -中心距不边，传动比略做调整时中心距 变位系数。 五、蜗杆的几何计算。中心距的确定：标准中心距见机械零件设计手册表15-14 q=12 计算得 A=80。径向间隙系数：一般采用 取0.2 得c=0.7基本齿条的齿顶高系数：一般采用=1。蜗杆轴向剖面的齿廓角：普通蜗杆。

11、蜗杆螺纹头数：由计算确定=1。蜗轮齿数：选用常用最小值=33。蜗杆蜗轮分度圆直径：=42 ，=115.5。蜗杆蜗轮节圆直径：=44.5 =115.5。传动比： 因为最好不取整数 所以 取=31.5蜗杆蜗轮齿顶圆直径：=49。蜗杆蜗轮齿根圆直径：=33.6=111蜗轮外圆直径：= =51.5蜗杆轴向模数：3.5 蜗杆螺纹部分长度：按表选取得L>19 选L=20=280。蜗轮轮缘宽度：查表得B= 。蜗杆分度圆柱上的螺旋升角：查表得= 。蜗杆节柱上的螺旋升角：。变位系数：。蜗杆螺牙、蜗轮轮齿高度：7.7。蜗杆螺牙啮入蜗轮轮齿间深度：=7蜗杆螺牙沿分度圆柱上的齿顶高：=3.5蜗杆螺牙沿分度圆柱上

12、的轴向齿厚：= 5.395蜗杆螺牙沿分度圆柱上的法向齿厚：=5.73。六：蜗杆传动受力分析和效率计算1. 蜗杆传动中的作用力 在蜗杆传动中作用在齿面上的法向压力可分解为圆周力、径向力和轴向力。显然，作用于蜗杆上的轴向力等于蜗轮上的圆周力；蜗杆上的圆周力等于蜗轮上的轴向力；蜗杆上的径向力等于蜗轮上的径向力2. 蜗杆传动的效率 闭式蜗杆传动的效率与齿轮传动的效率类似，即。式中-传动啮合效率；-油的搅动和飞溅损耗时的效率；-轴承效率。-传动啮合效率：考虑到齿面间相对滑动的功率损失，啮合效率可近似地按螺旋副的效率计算，即：蜗杆主动 式中为当量摩擦角。-油的搅动和飞溅损耗时的效率搅油和飞溅的功耗与蜗轮或

13、蜗杆的浸油深度和速度、油的黏度以及箱体的内部结构等有关。在一般情况下，这一部分的功耗不大 可取 0.99。-轴承效率蜗杆传动中，多数采用滚动轴承，其效率可取。采用滑动轴承时，可取。所以，蜗杆传动的效率主要是传动的啮合效率，和一般可忽略不计。影响啮合效率的因素有导程角、滑动速度、蜗杆蜗轮的材料、表面粗糙度、润滑油粘度等，其中角的大小起着主导作用。七圆柱蜗杆传动的强度计算蜗杆传动的强度计算主要为齿面接触疲劳强度计算和轮齿弯曲疲劳强度计算。在这两种计算当中，蜗轮轮齿都是薄弱环节。对于闭式传动，传动尺寸主要取决于齿面的接触疲劳强度以防止齿面的点蚀和胶合，但须校核轮齿的弯曲疲劳强度。对于开式传动，传动尺

14、寸主要取决于轮齿的弯曲疲劳强度，毋须进行齿面接触疲劳强度计算。此外，蜗杆传动还须进行蜗杆挠度和传动温度的计算，两者都是验算性质的。1 蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗杆传动为满足不产生接触疲劳点蚀的强度条件为上式用于校核计算。用做设计计算时，传动中心距可用下式计算式中：-蜗轮转矩，N mm； -使用系数；-弹性系数 ；-考虑齿面曲率和接触线长度影响的接触系数；-转速系数；-寿命系数；-接触疲劳极限，；- 接触疲劳强度的最小安全系数，可取11.3。下面对有关参数作一说明：-蜗轮转矩。若载荷不变，则可取名义转矩。若载荷随时间而变，则应取为平均转矩。-转速系数。 转速不变时， 为蜗轮转速 转速变化时 为在

15、时间内与蜗轮转速相应的转速系数。-寿命系数。计算寿命系数的基本公式为式中为载荷不变时的寿命时数，h。 -接触系数。这是计算齿面曲率和接触线长度对接触应力的影响系数，系数沿啮合线的赫兹应力平均值得来。设计计算时，求得中心距a需圆整为标准值。进而可利用下列一些公式求取蜗杆直径，蜗杆头数和模数m： 或 ， 和m均应为标准值，和均应为整数。2.蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算蜗轮轮齿的弯曲疲劳强度取决于轮齿模数的大小，由于轮齿齿形比较复杂，且由在距中间平面的不同平面上的齿厚也不同，都应当具有不同变位系数的正变位齿。距中间平面愈远，齿愈厚，变位系数也愈大。因此，蜗轮轮齿的弯曲疲劳强度难于精确计算，只好进行条件性

16、的概略估算。轮齿弯曲疲劳强度条件式为 式中，-齿根弯曲疲劳极限。-弯曲疲劳强度的最小安全系数，可取1.4；，-蜗轮宽度和蜗轮直径。八 蜗杆轴挠度计算当蜗杆轴的捏合部位受力后，将使轴产生挠曲。挠曲量过大势必影响啮合状况，从而造成局部偏载甚至导致干涉。蜗杆轴的挠曲主要是由圆周力和径向力造成的，轴向力可以忽略不计。假设轴两端为自由支承，则由于和的作用，在轴的啮合部分所引起的挠曲量分别为： 。两者合成，得蜗杆轴中间截面的惯性矩，；-两支承间的距离；-许用最大挠度；淬火蜗杆取0.004m，调质蜗杆取0.01m此处m为模数。九：温度计算蜗杆传动的效率一般比齿轮传动和其他几种机械传动都要低，工作时会产生较多

17、的热量。闭式箱体若散热条件不足，则易于造成润滑油工作温度过高而导致使用寿命减低，甚至有使蜗杆副发生胶合的危险。因此，对蜗杆传动有必要进行温度计算。箱体的工作温度和应满足的要求为：计算时，应取单位：-kW； A-； -；-。一般情况下，可取=1218。 散热面程A可用下式估算： 式中a为传动中心距，mm。十 蜗杆传动的润滑 为提高蜗杆传动的抗胶合性能，宜选用粘度较高的润滑油。在矿物油中加些油性添加剂，有利于提高油膜厚度，减轻胶合危险。采用油池润滑时，蜗杆最好布置在下方。蜗杆浸入油中的滑度至少能浸入螺旋的牙高，且油面不应超过滚动轴承最低滚动体的中心。只有在不得已的情况下，蜗杆布置才在上方，这时，浸

18、入油池的蜗轮深度允许达到蜗轮半径的1/61/3。十一、轴的设计。轴的设计部分比较简单，需要带动的零件为蜗轮和卷桶。所以 在蜗轮和卷桶中间设计一轴套，并用键连接。具体样式见零件图1。十二、轴的强度计算（一） 初步计算。 估算轴径：。-危险截面处的轴径 N-轴所传递的功率kw；n-轴的转速rpm；A-系数，常用轴材料的A值当材料为45号钢时 A=12 则 可得> 。（二） 精确计算轴的尺寸及结构初步定出后，作用在轴上的载荷和支点反离可以求得。把轴当做可动铰链两支点的梁。这种假定对于一个支座中只装一个滚动轴承或装两个自动调心的轴承是足够精确的。则 验算公式为。疲劳强度计算时 静强度计算时； 式

19、中：-仅考虑法向，剪切应力时的安全系数。试件的弯曲，扭剪的疲劳强度限；-应力幅，相当于对称变应力部分；-平均应力，相当于静应力部分；-法向、剪切应力集中系数。-表面质量系数。-尺寸系数。-静应力折合为变应力的等效系数。许用安全系数n，疲劳计算时，一般n=1.52.5；当材料均匀，载荷及应力计算很准确时，可取n=1.3。静强度计算时，对轧、锻件，一般n=1.22.2，铸件n=1.62.5。在疲劳强度计算中，与，相比，前者较小，可略去不计，并考虑到，等代入上式子中 整理后得对圆断面实心轴设计公式为式中：，-产生法向，扭剪应力幅的力矩，对一般的转轴=而，当经常正反转时。对心轴=0；不转时，转动时KG

20、·cm。W-抗弯断面模数。 -许用弯曲应力KG/，=。十三、轴的刚度计算弯曲刚度 式中：-断面之处的变形量；-轴上载荷产生的弯矩；在I断面处加单位载荷轴上所产生的弯矩；J-截面的惯性矩；S-将轴分为若干段后每段的长度；E-弹性模数。十四、卷筒的选择 卷筒是钢丝绳的承装零件，卷筒的材料选用ZG25铸造。焊接卷桶选用A3钢制造。卷筒直径的确定 式中：D-卷筒的名义直径，即槽底直径；d-钢丝绳直径，即外接圆直径；e-由钢丝绳用途和工作制度决定的系数，可查表选取。卷筒壁厚W可按经验公式确定：对焊接卷筒：对于铸造卷筒：。在通用的桥式起重机中，钢丝成常用压板和双头螺栓固定在卷筒表面上。3电动葫芦在使用中的安全要求：电动葫芦常用于单轨吊、旋臂吊和手动单梁行车上，由于其结构简单、制造和检修方便、互换性好，操作容易，所以在工厂中广泛使用。如果它的安全装置不全，使用不当，会造成伤亡事故。因此，电动葫芦操作人员除按规定培训并持证