汽車起重機起重臂關鍵件的設計,指導老師：,主要內(nèi)容,1卷筒卷軸的尺寸設計 2卷筒組的solidworks建模 3卷筒卷軸的有限元分析,卷筒的設計,本次設計的20噸汽車起重機起重臂卷筒，采用單層卷繞。單層卷繞的卷筒結構較簡單，在起重機設計手冊上都可以查閱到。技術要求：最大起重量為20T，最大起升高度為16M。工作級別 M4-M5卷筒在起升機構或牽引機構中用來卷繞鋼絲繩，將螺旋運動轉換為直線運動。卷筒直徑D與滑輪直徑一樣，是以槽底計算的直徑。卷筒直徑的確定方法與滑輪完全相同，即D0=ed=18×25=450mm卷筒的長度 L=L0+2L1+ L2 卷筒壁厚采用經(jīng)驗值，對于鑄鐵卷筒，δ=0.02D+（6~10）（mm）；對于鋼卷筒，δ≈d。然后進行強度校核，鑄鐵壁厚不宜小于12mm。這里取材料為45鋼，筒壁厚為25mm,軸的設計軸的材料的選擇，確定許用應力選用45號鋼，正火處理 []=590MPa, =55MPa初步估算軸的最小直徑,,（1）、徑向尺寸的確定 從軸段d1=50mm開始逐漸選取軸段直徑，d2根據(jù)齒輪的相配合關系，取d2=86mm，d3與軸承的內(nèi)徑相配合，為便與軸承的安裝，查GB/T 292-1994，選角接觸70IC軸承，則d3=90mm且d3=d5=90mm，d6起固定作用，定位軸肩高度可在（0.07~0.1）d范圍內(nèi)， h≥（0.07~0.1）d5=（6.3~9）mm。應取d6=100mm,d7根據(jù)結構而定取d7=80mm。 （2）、軸向尺寸的確定 由GB/T4323-2002查聯(lián)軸段長度114mm取L1=91mm，L2根據(jù)齒輪寬度B，取L2=152mm，L3，L5為與軸承配合的軸段長度，L3=L9=43mm，L4考慮到與卷筒的配合關系取L4=604mm，L6與支架相配合，取L6=135mm，其他軸段的尺寸長度與箱體等的設計有關L7=185mm，則軸總長1253mm,卷筒組的solidworks建模,卷筒的三維模型截圖,,,卷軸的三位模型,,軸承,左軸承端蓋,,左連接板,右軸承端蓋,卷筒組組裝,卷筒組爆炸圖,2卷筒卷軸的有限元分析,使用solidworks對卷筒卷軸進行有限元分析的步驟： ⑴模型簡化 ⑵邊界條件分析 ⑶受力載荷模型 ⑷設置材料屬性 ⑸網(wǎng)格的劃分和控制 ⑹運行分析和觀察結果,在起重機的起升機構中通常是將鋼絲繩單層卷繞在卷筒上,且雙聯(lián)卷筒較為典型,單聯(lián)卷筒較簡單些,故僅分析單層卷繞、雙聯(lián)卷筒的情況。對于單層卷繞的卷筒而言,卷筒在工作中承受著下述應力:卷筒傳遞扭矩所引起的扭轉應力;鋼絲繩拉力引起的彎曲應力;鋼絲繩在卷筒上卷繞時對卷筒的緊箍作用的應力。卷筒上的扭轉應力較小,可以忽略不計。在較短的卷筒中,彎曲應力也可以不予考慮。因此,卷筒壁厚主要與鋼絲繩在卷筒上卷繞時對卷筒的緊箍作用有關,緊箍作用引起的應力使卷筒受到壓縮和彎曲。卷筒在具有一定拉力的單圈繩索的作用下將產(chǎn)生局部彎曲變形,而卷筒在受到依次排列的許多繩圈載荷作用下,也將依次產(chǎn)生局部彎曲變形。對于鋼絲繩拉力引起卷筒的彎曲應力,通常對長徑比較大的卷筒才比較明顯,而對于粗短形狀的卷筒,這種整體彎曲應力是可以不考慮的,由于卷筒受力較為復雜,繩槽截面又較為特殊,故需作些簡化。 (1) 模型簡化 在卷筒模型簡化時將卷筒和繩槽作如下假設: ① 卷筒是圓柱薄殼,材料均質(zhì)且各向同性; ② 繩槽作為環(huán)肋加到卷筒壁厚中,且它并不參與縱向的承載,把環(huán)肋簡化為梁單元加到卷筒上; (2) 邊界條件處理 因卷筒可繞軸轉動,卷筒一端視為固定約束(限制5個自由度) ,另一端簡支,可沿軸向微小移動(限制4個自由度) (3)受力模型 因繩槽簡化，卷筒的受力做相應簡化 ① 同一繩圈中的張力為常數(shù),壓力均勻分布在卷筒容繩寬度上; ② 忽略卷筒所受的扭轉和彎曲應力,只在卷筒外表面施加徑向外壓。,卷筒約束情況,卷筒受力模型,卷筒使用鑄鋼AISI 1045 鋼制造,網(wǎng)格劃分運行分析觀察結果,卷筒的應力結果圖,,卷筒位移結果圖,卷筒的應變結果圖,經(jīng)觀察上圖的結果，可以很直觀地得出：卷筒應力最大值為4.116× ，與材料AISI 1045的屈服強度5.30× 還相差一定距離；另外，位移的最大值2.34e-002mm也在合理的范圍內(nèi)。因此設計強度足夠，所以卷筒滿足設計條件,卷筒軸的約束和受力模型,卷筒軸材料45鋼屬性,卷筒軸應力結果圖,卷軸的位移結果圖,卷軸的應變結果圖,經(jīng)觀察上圖的結果，可以很直觀地得出：卷軸應力最大值為3.74× ，與材料45鋼的屈服強度5.30× 還相差一定距離；另外，位移的最大值6.769e—001mm也在合理的范圍內(nèi)。因此，卷筒軸設計符合要求。,結論,本文是就汽車起重機關鍵件卷筒卷軸的設計及其分析。設計過程中主要對卷筒卷軸的尺寸做了設計，并使用三維造型軟件solidworks進行建模，再使用COSMOSwork有限元分析軟件進行了分析并優(yōu)化。在設計過程中綜合選用了多本設計手冊和有限元分析軟件進行論證，所設計和優(yōu)化的結果基本上能滿足設計和工作要求。,演講完畢謝謝各位老師,