河南理工大学本科毕业设计（论文）
图 6-10 垂直合力对主轴造成的支点反力
1)Fc(11)(l3?l4)?Fc(2l46520.84?(760?360)?10286.06?3601 Rcz???7265.25N
l1488右轴承
(1)1)(1)Rcy?Fc(11)?Fc(2?Rcz?6520.84?10286.06?7265.25?9541.65N
②水平合力对主轴造成的支点反力 参看图 6-11 左轴承
图 6-11 水平合力对主轴造成的支点反力
(1)Rpz?1))Fp(1(l3?l4)?Fp(12l4
l?8604.78?(670?360)?14456.04?360?9453.69N1488
（2）
右轴承
(1)1))(1)Rpy?Fp(1?Fp(1.78?14456.04?9453.69?13607.13N2?Rpz?8604
计算垂直弯矩、水平弯矩和合成弯矩
51
河南理工大学本科毕业设计（论文）
单滚筒提升开始
①垂直力对主轴造成的垂直弯矩
在1、2点分别为：
1)(1)Mc(1?Rczl2?7265.25?0.36?2615.49N?m?2.6?103N?m
)(1)3Mc(1?Rl?8909.90?0.368?3278.84N?m?3.3?10N?m 2cy4②水平力对主轴造成的水平弯矩
(1)(1)Mp.69?0.36?3403.33N?m?3.4?103N?m1?Rpzl2?9453(1)(1)Mp.13?0.368?5007.42N?m?5.0?103N?m 2?Rpyl4?13607
③合成弯矩
(1)1)(1) M?Mc(1?Mp?2615.492?3403.332?4292.25N?m?4.3?103N?m 1?1(1))(1)M?Mc(1?Mp?3278.842?5007.422?5985.40N?m?6.0?103N?m 2?2222226.4.5 扭矩计算
由于绞车滚筒及缠上的钢丝绳重量较大，故计算扭矩时应将其惯量计入。绞车的最大扭矩发生在单滚筒提升开始时，断面2处。其扭矩大小为：
(1)Mn2?[T1?(mig?m0)a1]R?[23060.82?(925?75)?1]??12030.41N?m?12.03KN?m1.02
式中 T1——单滚筒提升开始时钢丝绳的拉力，T1＝23060.82N； mig——滚筒的变位质量mig=925kg；
m0——滚筒上摩擦图及试验钢丝绳重，m0＝75kg。
计算的弯扭值如下表7-3所示：（单位 N·m） 表 7-3
方向/位置 垂直 水平
M1(KN) 2.6 3.3 M2(KN) 3.4 5.0 M合(KN) 34.3 6.0 T1(KN) 23 52
河南理工大学本科毕业设计（论文）
6.4.6 危险断面的安全系数计算
在计算出主轴各断面的合成弯矩和扭矩后，按照机械零件中的强度。绞车主轴的弯曲应力是从ζmax变到-ζmax，从液压马达到单滚筒右支轮(制动轮)之间的扭转应力也是ηmax变到-ηmax，按疲劳强度验算主轴危险断面的安全系数。主轴的结构尺寸如图6-8所示。主轴材料为45号钢，经热处理正火+回火，HB=160~200,ζb=54880N/cm2,ζs= 27440N/cm2，ζ-1=24500N/cm2，η-1=14700N/cm2。主轴断面2的直径为?150，无键槽，采用加热过盈配合联接方式，其表面租糙度Ra=2.5。 （1）抗弯和抗扭断面模数计算 ①抗弯断面模数
W?23.14?12.53???191.65cm3 3232?d3式中 d——主轴断面2处的直径d=125mm。 ②抗扭断面模数
Wn2?2W?2?2?191.65?383.3cm3
（2） 断面2安全系数计算 ①最大弯曲应力和扭转应力
?max(1)M?4292252???2239.63N/cm2 W?2191.65(1)Mn12030412???3138.64N/cm2 Wn2383.3 ?max ②最小弯曲应力和扭转应力
?min???max??2239.63N/cm2
2 ?min???max??3138.64N/cm ③应力幅
?a? ?a? ④平均应力
53
?max??min2??max?2239.63N/cm2
?max??min2??max?3138.64N/cm2
河南理工大学本科毕业设计（论文）
?m??max??min22??1?0
?m? ⑤抗弯安全系数
n??K??max??min?0
?????a????m24500?3.5
1.76?2239.630.94?0.6式中 Kζ——弯曲时的应力集中系数，取Kζ=1.76； β——表面粗糙度系数，取β=0.94； εζ——尺寸系数，取εζ=0.6。 ⑥抗扭安全系数
n????1K??147001.54?3138.64?00.94?0.6?1.7
????a????m式中 Kη——扭转时的应力集中系数，Kη＝1．54； θη——抗扭等效系数，θη=0； εη——尺寸系数，εη=0.6。 ⑦总安全系数
n?n?n?n??n?22?3.5?1.73.5?1.722?3.0
n??n??1.5
符合要求。
6.4.7按弯扭组合校核强度
根据以上计算的数据，结合6-12图，绘制如下弯扭矩图如图6-14所示：
54
河南理工大学本科毕业设计（论文）
ⅠYRAxZRAyACFrFaFta.受力简图XoFaFtFrDⅡRBxRByBb.水平面受力（kg）RAxFrFrRBxc.垂直面受力(kg)FtRAyFtRByd.水平面弯矩（kg·m）e.垂直面弯矩（kg·m）f.合成弯矩图（kg·m）g.扭矩图（kg·m）
图6-12 主轴的弯扭矩图
6.4.8 挠度计算
假设用主轴中点的挠度代替主轴的最大挠度，而主轴中点的挠度则为各作用在主轴中点处所造成的挠度之和。
根据材料力学，简支梁受集中力时，中点挠度公式为： (参见图6-13)
55
JT1.0提升绞车设计
