提升机驱动系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前 言 随着生产的不断发展，在现代的工矿企业、车站港口、建筑工地、林区农场、食品加工和国民经济各部门，越来越广泛地使用各种起重运输机械，进行装卸、运转、输送、分配等生产行业。例如一个年产上千万吨钢的钢铁联合企业，仅运进物了就有两千万吨；再加上生产作业过程中的运转设备，没有现代化、高效率的起重运输机械是无法进行生产的。在起重运输机械中有些是不可缺少的运转设备，但更多的起重运输机械，其作用早已超出单纯的辅助设备范围，它们被直接应用于生产工艺过程中，成为生产作业线上主体设备的组成部分。钢铁联合企业 如此，其他国民经济部门也是如此。为促进社会主义建设事业的发展，提高劳动生产率，充分发挥起重运输机械的作用是具有重要意义的。 为了对起重设备进行更深入的学习，在这次毕业设计中，我准备了矿用提升机构设计。设计的主要内容有：矿用提升机的主要零部件（钢丝绳、吊钩、制动装置、卷筒、齿轮、行星 架、轴和电动机等）的构造，工作原理及主要机构的组成和设计计算。 由于本人水平、能力有限，文中难免会出现错误和遗漏，恳请各位老师批评指正。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 1 提升机驱动系统的设计 设计方案的确定 设计参数： 调度重量 ； 容绳量 300m。 此矿用提升机构一般的起重机构，选取滚筒速度为 40m/、设计方案的确定 方案一：采用蜗杆减速器开式齿轮传动。蜗杆减速器均装在滚筒外，电机和滚筒轴线不同轴。这种方案的特点是构造简单，但结构不紧凑，占地面积大。（见图 图 方案一图 方案二：采用行星轮、内、外齿轮传递运动和动力。行星轮、内、外齿轮装在滚筒及行星架内。这种方案的优点是具有重量轻、体积小、传动比大和效率高，因此广泛应用于矿山冶金等工业部门。（见图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 图 方案二图 综上比较两种方案一、所以择优选方案二。方案二在各个方面都优于方案一。 电机的选择 电动机已经标准化、系列化。电动机有交流电机和直流电机之分。一般工厂都采用三相交流电，因而多采用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为笼型的绕 型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。目前应用最广的是 结构简单、起动性能好、工作可靠、价格低廉，维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、风机、农机、轻 工机械等。在经常需要起动、制动和正、反转的场合（如起重机），则要求电动机转动惯量小、过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机 （笼型）或 （绕线型）。 提升机为一般起重设备，电动机的工作载塔为中级，启动反转频繁，工作环境较差。故采用 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。 电动机的容量 已知条件：卷筒刊径 D=300筒运转速度 V=40,/度重量 F= 电动 机输出功率 w/=000w =103 1000 =定功率 P.=（ 1 1 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 查资料取 筒的转速 0 V/（ D） =60 300） =机械课程设计手册可得电动机的型号为 70r/ 算总传动比，分配各级传动比 （ 1）总传动比 I=nm/70/ 2）分配各 级传动比 取 Ig=i/ 3） 计算传动装置的运动和动力参数 各轴的转速 70r/nI/70/ 各轴的功率 pI=各轴的转矩 550 70=550 550 后，将所度算的结果填入下表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 参 数 轴 名 电动机 I 滚筒轴 (转速 n（ r/ 970 970 率 P/矩（ 动 比 i 效率 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 2 提升机传动系统的设计 电动机轴齿轮的设计 轮传动是应用最广泛的一种机械传动，它是依靠齿轮齿廓直接接触来传递运动和动力的，具有传动比恒定，效率高，使用帮助长，适用范围广及承载有力高等优点。在生产实践中，对齿轮传动的要求是多方面的，但归纳起来不外乎下列两项基本要求： （ 1）传动要准确平稳 即要求齿轮传动在工作过程中，瞬时传动比要恒定，且冲击、振动小。 （ 2） 承载能力高 即要 求齿轮传动能传递较大的动力，且体积小，重量轻，寿命长。 定齿轮的传动类型、精度等级、材料、热处理方式，确定许用应力。为提高齿轮的承载能力和传动平稳性，采用高变位齿轮传动。考虑上减速器的功率较大，故齿轮选用硬齿面，齿轮的材料为 20渗碳淬火，硬度为 56 62表）齿轮按 7 级精度制造（查表）。 500图）， 60图 ) （查表）， ， 图）， 故 o H=1500/1=1500 o F=460 1=460 按轮齿弯曲疲劳强度设计 计算齿轮的模数由公式 m 2o F1/3 确定公式内各计算数值 （ 1） 初步选定齿轮参数 设齿数比为 u=4, 4，故 Z2= 24=96 d=表） （ 2）计算小齿轮的名义转矩 550P/550 70=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 （ 3） 计算 2载荷系数 K （查表） V=3m/s， V 00=3 24/100=v=图） a=1/） 1/24+/96） 1=a=图） （查图） K= 4） 查取复合齿形系数 （查图） o F1=60= o F2=60= 5） 计算重合度系数 a= 6） 设计计算 m21/3 =2 105 2421/3=模数圆整为标准值，取 m=2 何尺寸的计算 d1=4 2=48mm d2= 96=192mm a=m/2（ 2） =2/2（ 24+96） =120mm b=d 48= 5mm b1= 5 10） =50 55 5、校核齿面接触疲劳强度 O H=U+1） （ 4- a） /31/20-（ ） 1/2=U+1） / 2 105 105 (4+1)/45 482 41/2= F2=20= =a=以 f=22 105 56 48 2) = 220（ 7）验算齿轮的实际速度 V= 60 1000） = 48 421/（ 60 1000） =s3 m/ （ 8）图见零件图。 行星齿轮的设计 定齿轮的传动类型、精度等级、材料、热处理方式、确定许用应力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 由所设计的传动方案选直齿圆柱齿轮传动，因它所传递的功率罗大，所以齿轮选用硬齿面，材料为 20碳淬火，硬度为 56 62轮的制造精度为 8级。查表取 500 60、按齿面接触疲劳计算 由公式 2u+1） / (H+ H)21/3 （ 2）确定公式内各参数的值 因滚动轴承对称分布，做 d=此齿轮为减速传动，故 u= 2）计算齿轮的名义转矩 550P3/550 m （ 3）初步选定齿轮参数 7 Z2=u i=17=40 （ 4）计算载荷系数 K 及其它参数 ， =a =E= （ 1/2=v =3m/s， v 00=4 17/100=s 所以 2u+1） /d u （ H+Z / （ 2 100000 (500)1/3= 12=1=112/17= 取 m=7 （ 5）确定齿轮的几何尺寸 d1=m 17=119 mm d2=m 22=7 40=280mm a=m（ 2） /2=7（ 17+40） /2=b2=b=119= 5 10） = 8 a=200， 1， c*=33 94 6）校核齿轮弯曲疲劳强度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 / F=2 100000 119 7= F=450 7） 验算齿轮的实际速度 V= 0 1000=119 0 1000=s4m/ （ 8）其图见零件图。 轴的设计及轴承的选择 轴的结构设计原则 轴的结构主要 取决于：轴上载荷的性质、大小、方向及分布情况：轴上零件的类型、数量 、尺寸、安装位置、定位及固定方式：轴的加工及装配工艺等。 由于影响思想因素很多，具体情况各异，所以轴没有标准的结构形式。轴的结构设计就是在满足工作能力要求的前提下，针对不同情况，综合考虑上述各种因素，合理确定轴的结构形状和全部尺寸。其应遵循的一般原则是： （ 1）轴的受力合理，有利于提高轴的强度和刚度； （ 2）轴上零件相对于轴、轴、相对于机架，应定位准确，固定可靠； （ 3）轴便于制造，轴上零件便于装拆和调整； （ 4）尽量减小应力集中，并节省材料、减轻重量。 承的选择 轴承所受载荷的大小 、方向和性质是选择轴类型的主要依据，一般原则是： （ 1）轴承受轻、中及较平衡的载荷时，宜选用球轴承；载荷大、有冲击时，则宜选用滚子轴承； （ 2）轴承受纯径向载荷时，可选用径向接触轴承，如深沟球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等；受纯轴向载荷时，一般选用轴向接触轴承，如推力球轴承、推力圆柱滚子轴承，但在高速时，可考虑 用深沟球轴承或角接触球轴承来代替； （ 3）轴承同时受径向载荷和轴向载荷时，若轴向载荷相对较小，可选用深沟球轴承或小接触角的向心角接触轴承；若轴向载荷相对较大，则选用较大接触角的向心角接触轴承 ，或选用径向接触轴承和轴向接触 轴承的组合，分别承担径向载荷和轴向载荷。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 材料的选择 由电动机功率选 45钢，正火处理。查表 b=600 b5M 按扭转强度初估轴的最小直径，由表查得 A=110 算及轴承的确定 （ 1） d A（ p/n） 1/3=110（ 1/3=d=35 2）确定齿轮和轴承的润滑，由于 0 1000 2 17 100000/60 1000=s3m/s 所以齿轮采用油浴管润滑，轴承采用脂润滑。 （ 3）轴 小齿轮的宽度 b=48因为此轴向尺寸与轴齿轮相配合，它的轴向尺寸一般略小于传动零件的轮毂宽度。 取 b=46内齿轮端面至卷赂内壁距离 =10 15 =10小内齿轮与轴承相配合，它的尺寸为 50表选深沟球轴承，代号码为6410。所为轴承宽度 B=31挡油板厚为 1 所以 B=31+1=32 所以轴的总长度为 L=46+32+32+10=110 4）轴 计算齿轮受力 分度圆直径 d=196 转矩 T=轮切向力 T/d=2 100000/196=4296N 齿轮径向力 a/42961664N 齿轮轴向力 绘制轴的受力简图（见图 计算支承反力（见图 水平平面 +65 1664/110=983N 66481N 垂直平面 t/2=4296/2=2146N 绘制弯矩图（见图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 水平平面弯矩图， 55 983=638953895垂直平面弯矩图 55 2146=成弯矩图 M b=（ 2 =（ 638952+1394902） =M b 绘制转矩图 T=绘制当量弯矩图 因轴为双向运转，所以 a=0.5 1000000=m M b+( =23540002+2105002=M 核校截面 b 因截面 然健槽、轴肩及过渡配合引起应力集中将削弱轴的疲劳强度，但由于量小直径是按扭转强度较为宽裕的确定，所以截面 校核截面 b。 3=(236339/55)13=虑键槽， 所以实际直径为 5适。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 的设计、计算及轴承的确定 (1)d A(P/n) 13=110(13= d=602)轴各段轴向尺寸的确定 小齿轮的宽度 b=48因为此轴向尺寸与轴齿轮相配合，它的轴向尺寸一般略小于传动零件的轮毂宽度。 取 b=47内齿轮端面至卷筒内壁距离 =1015 =1015小内齿轮与轴承相配合，它的尺寸为 55表选取深沟球轴承，代号为 6411。所以轴承宽度 B =33挡油板厚为 1以 B=33+1=34 所以轴承的总长度为 L=47+34+34+15=130 同理按轴的方法校核轴的强度合适 。 (3)其图见零件图。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 3 行星架的选择 1、最基本的行星轮系包括三个基本构件，即两个中心轮和一系杆。选择轮系的类型时，主要从传动比、效率、机构复杂程度及外廊尺寸等几个方面综合考虑。负号机构的效率都较高，故用于动力传动中；但负号机构的传动比较小，在动力传动中若需具有较大的传动化，可将几个负号机构串联起来，或采用负号机构与定轴轮系组成的复合轮系。正号机构的特点是传动比大，但效率低，故一般用于非动力传动或短期动力传动中。例如磨床的进给机构、轧钢机的指示器等其他仪表传动 中。 因行星轮的分度圆直径为 161，且其中需按转安装轴承，所以采用双壁整体式结构。这种行星架的主要特点是受载后的变型小，即刚性好。这一特点有利于行星轮上的载荷沿齿宽方向的均匀分布，减少震动的噪声。 为了保证刚度，通常取 s=(a=(40=、各行星轮轴孔的相邻孔距差的公差 f1 对行星轮间载荷分配均匀影响较大的因素，可按下式计算 4.5(a)/100040) /1000行星架的技术要求有： (1)铸件无夹渣 、气孔、缺肉等缺陷。 (2)铸造圆角 (3)正火处理。 3、其图见零件图。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 4 提升机执行机构的设计 钢丝绳的设计 钢丝绳是起重机械的重要零件之一，它具有强度高、自重轻、运行平稳适于高速、弹性较好、极少突然断折等优点，广泛运用于机械、采矿等各方面。 丝绳之所以易于弯曲，主要是由于采用了直径较小的细钢丝， M= 上公式是将直径 的圆环时所需的弯矩可以看出钢丝绳直径 曲所需力矩 易于弯成较小的曲率半径 R。 丝绳的受力分析 (1)拉应力 1 i ( /4) ( /4) 中： S 钢丝绳的拉伸载荷； d 钢丝绳的直径； i 钢丝绳的钢丝总数； 钢丝绳的直径； 充满率， =i ( /4) /4) 股点接触绳 ) 股点接触绳 ) 股点接触绳 ) 股点接触绳 ) (2)绕上卷筒的弯曲应力 当钢丝绳绕上卷筒时，钢丝受 到弯曲，由于它是螺旋形，弯曲应力比直钢丝绕上圆筒时小，约为其值的 40%，故 W 式中 E=105N/ 卷筒直径。 (3)钢丝绳在挤压载荷 =)1/3 式中： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 接触折合率； E 折合弹性模数。 E=22 (105N/2=1 105N/起重机钢丝绳根据不同工作条件应有一定的安全系数。 即 S (1) (2) 所以 S/ 钢丝绳最大静拉力； 钢丝绳破断拉力综合； 钢丝绳破断拉力换算系数； S 钢丝绳的安全系数； 由以上公式及有关数据，查起重机械可得下述型号的钢丝绳 钢丝绳的直径 d=丝直径 d=丝总断面积 s=丝绳参考质量 m=00m 卷筒的设计 卷筒在起升机构或牵引机械中用来卷绕钢丝绳，将旋转运动转化为直线运动。它也是起重机械的重要零件之一。 筒的主要尺寸 卷筒的主要尺寸为：直径 D、长度 L、厚度 B。 (1)卷筒的直径 D 卷筒的名义直径是绳槽底的直径。卷筒直径不能低于规定的下限，即： D (d e=18 所以 D (184=238 D=3002)卷筒的长度 卷筒为多层卷绕，设各层的卷绕直径分别为 绕 n 层，每层有总的绕绳量为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 (2+ +d +3d +5d +(2d 代入上 式得： nD+d1+3+5 +(2 =Z n(D+所以 Z= n(D+(3)卷筒的厚度 卷筒的壁厚可由经验公式确定 对于铸铁卷筒 B=610)(即： B=300+(610)=1216(对于钢卷筒 B d 在此选铸铁卷筒，由强度核及铸造工艺要求，铸铁卷筒壁厚不宜小于 12卷筒壁厚 B=14 (4)钢丝绳为尾在卷筒上的固定 由于钢丝绳为多层卷绕且使卷筒紧凑，采用下图所示 方法将绳尾引到卷筒一侧，再用压板固定。 (见图 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 压板的计算 绳尾的压力 S S= 当 n= 3 = n=2时， 4 = n= 6 =3.1 动系数 k=a+（ a=.4,a= b=b=0.4,v= 所以 k=因为 y t/A=82691 N 所以 S=14/个压板的夹持力如下图 (见图 图 S=2 P ( 压板数 ny=ks/(k 安全系数， k 了安全，压板数不少于 2，取 。 吊钩的设计 钩的材料 吊钩 的材料的取法可以避免重大的人身及设备事故，其材料要求没有突然断裂的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 危险。从减轻吊钩自重的角度出发，要求吊钩的材料具有高的强度，但强度的材料通常对裂纹和缺陷很敏感，材料的强度愈高，突然断裂的可能性愈大。因此，目前吊钩广泛采用低碳钢。 钩的构造 吊钓钩孔的尺寸根据系物绳或专用吊具的尺寸决定。标准钓钩取的钩孔尺寸是根据容纳系物绳的尺寸决定的，单钩 a=(305000) m0(t)1/2=(1012) Q( 双钩 a=(2025) m0(t)1/2=(78) Q(大起重量取小值。钩口 3a/4。 从吊钩的受力情况看，吊钩的断面形状为梯形最为合理。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 5 制动器的设计 提升机是一种间歇动作的机械，它的工作特点是经常启动和制动。因此，制动器是一个必不可少的零件，以保证吊重能停止在空中。 动器的选用 起升机构制动器的力矩必须大于由货物产生的静力矩，使货物处于悬吊状态时具有足够的安全裕度，故应满足下式 制动安全系数 查表取 降静力矩为： 0)于带式制动器的制动带包角很大，因而制动力矩很大，对于同样制动力矩可以采用比块式制动器更小的制动轮且它的结构紧凑，因此在此选用带式制动器。 式制动器的计算 (1)根据制动原理，带与轮所产生的磨擦力 F 与带两端的张力 T 和 t 之差相等，而且必须能平衡圆周力。 (见图 F=2 图 式中 D 制动轮直径，按需要的制动力矩由表取 D=600 试 B=110 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 根据欧拉公式，带的两端张力之间的关系为 T=a 式中 摩擦系数，查表取 a 制动带绕在制动轮上的包角 (通常取 25002700在此取 a=2600。验算直径 D， D=4a/ P (e 1/3 式中许用压力比，通常为 P P= = =以 D D=600适 所以 P=2=2 300 1000/600=1000=P e a (e t=P/(e 2)制动带的宽度 制动带的宽度 （见表）小 510 取 b=100算带的绕入端张力验比压力，即 (D/2)b q(q 许用压力比，查 表得 q=15以 q=15 (3)制动带的厚度 制动带的厚度可根据最大张力端连接处危险断面的拉伸强度条件来确定，即 =T/( 1(式中 d 连接铆钉直径，通常取 d=此取 d= Z 为每排铆钉数值：取 Z=6 1 带的拉伸许用应力，钢带的材料常用 45钢， 1=8001000 1=900落千丈 据制动的厚度与宽度的关系查表得： =6 4）制动带比压力 带式制动器的比压力分布是不均匀的，如下图，在最大张力 p 也最大。（见图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 图 P=B=2 82691/（ 600 1000） =中 D 制动轮直径， B 制动带宽度。 （ 5）验算制动力矩 D/2 根据柔性带的摩擦公式，当制动轮转动时 中 a 包角，单位为孤度； 摩擦系数 e a =-1/e a)2 由于 Bp2 所以 2BP(1-1/e a)/4= D3p（ 1-1/e a） /4 =6003 (1-1/2600/3600 2 ) =302.4 00 （ 6）上闸力 上闸力的 p=a/1 =2a/（ e 2 3000000（ 2600/3600 2 ） /600 ( 2600/3600 2 450=42N 杠杆效率 = 7） 松闸间隙和松闸行程 带式制动器的最小松闸间隙可取为 600=18损后的最大松闸间隙可取为 18=27闸力 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 图 H= b 1=（ D/2+ ） = a =（ 18 27） （ 2600/3600 2 ） = 1=60 所以 b=104= b=27（ 26000） /3600 2 ） 450/104=264m 为了保证各处松闸间隙均匀，在圆周上分布若干限制退程的调整顶螺顶钉（见图 图 整顶螺钉 示意图 （ 8）起动和制动时间的验算 起动时间 机构起动时电动 机必须发出较大的力矩，即起动力矩，便原来静止的质量开始运动。这时起动力矩 除了克服静阻力矩外，还有一部分使运动质量加速。这部分力矩越 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 大，加速的时间就越短。电动机轴上的力矩平衡方程为 j+中 静力矩，即稳定运动时的阻力矩； 在加速过程中运动质量引起的贯性力矩。 由 J/ J0J动时间为 J （ S） 式中 起动力左（ N/m）查表取 对于一般起升速度不太大的起重机， 2s，对于起升速度大于 4重最大的可梢长。因提升机为一般起升速度不太大的起重机，取 s。 制动时间 制动时，制动器的制动力矩促使运动质量减速，下降制动时制动时间长，其公式为 J （ s） (J)=1。 15 Q+ 满载下降时电动机的转速，通常 2动时间大约等于起动时间。所以 s。 （ 9） 为了防止制动带从制动轮上滑脱，可将制动轮做成具有轮缘的结构。为增大制动带与轮接触表面的摩擦系数，在钢带的表面用埋头铆钉或螺钉固定一层石棉带或木块作为复面，带的两端用特制的连接件连接，其中一端作刚性固接，另一端用可调的螺纹连接，以便可 按带与轮的松开间隙调节带的长短。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 6 润滑与密封 因滚动轴承速度较底，所以采用脂润滑。脂润滑 的 结构 简单，易于密封，一般每隔半年左右补充或更换一次润滑脂。润滑脂的装填量不应超过轴承空间的 1/3 1/2。可通过 轴承座上的注油孔及通道注入，为防止箱内的油侵入轴承与脂混合，并防止脂流失，应在箱体内侧装挡油环。 减速器的密封部位有许多，一般有轴处、轴承室内侧、箱体结构面等。轴伸处的密封采用毡圈式密封，此种密封结构简单、价廉、安装方便。轴 承室内侧采用档油环密封，此种密封能防此过多的油、杂质进入轴承室内。箱体结构面的密封是在结合面上涂密封胶来密封。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 28 设计小结 毕业设计是培养我综合运用所学理论知识技能来解决实际问题的能力的一个重要环节。对我来说，这是一种综合能力测试的时候。而且我受到老师精心培养和自我实践能力（包括实际动 手能力、查阅文献与撰写论文能力等）下，一种自我创新的好机会。