毕业设计-简易卷扬机设计

1、简易卷扬机的设计摘 要通过前言介绍了卷扬机的概念，组成形式及使用场合，能使我们对卷扬机有一个系统的了解，为我们合理的选用卷扬机指明了方向。本文的重点在于通过合理的选材与计算，设计出能应用于土木建筑工程的卷扬机，提高人们的劳动效率。在此设计中，先后通过不断的查阅各种相关资料与手册，选取了合理的数据，设计出了一套合理有用的传动方案；依据此传动方案，了解电动机的有关参数，对电动机的传动比进行精确的计算，并选取适用于本装置的电动机。依据电动机的带轮，选取合理的材料，设计出应用于传动装置的V带；依据先前查阅的资料和数据，设计齿轮和轴，并对其强度进行校核；最后对其减速箱、卷筒和钢丝绳进行选材和设计。最后对

2、本次毕业设计进行小结，总结出自己在设计过程中得到的启发与不足，及时的了解和掌握一些有用的知识，为自己将来的发展铺平道路。关键词：资料查询 工艺设计 受力分析 强度校核AbstractThrough the introduction of the concept, introduced hoist form and use circumstance, can make us to hoist a system for our understanding of the reasonable selection hoist the direction.This article through the

3、 reasonable selection and calculation, the design can be applied to civil construction hoists, improve peoples labor efficiency. In this design, successively through continuous access various related material and manual, select the reasonable data, designed a reasonable useful transmission scheme, B

4、ased on this understanding, the motor driving scheme of motor parameters, the calculation accuracy ratio, and is suitable for the selection of the device. According to the motor with reasonable material selection, design, the application in the V belt transmission device, Based on previous informati

5、on and data access, design and gear shaft, and its strength, Finally, the reducer, drum and rope for selection and design. The graduation design of summaries, summed up in the design process and the insufficiency, prompt understanding and mastering some useful knowledge, for their future development

6、.Keywords: information query Process design Stress analysis Intensity- III -目 录摘要.IABSTRACT. II1 前言.12 传动装置总体设计.22.1 传动方案.22.2 方案论证.23 电动机的选择及传动比分配.33.1电动机的选择.33.2 计算总传动比及分配各级的传动比.43.3运动参数及动力参数的计算.44 V带的设计.64.1 确定皮带轮.64.2 确定v带的中心距和基准长度 .64.3 验算小带轮上的包角.74.4 计算带的根数.74.5 计算单根v带初拉力的最小值 .74.6 计算压轴力 .75 齿

7、轮的设计.85.1高速级齿轮传动的设计计算.85.2低速级齿轮传动的设计计算.116 轴的设计.156.1以输出轴为例说明轴的设计过程.156.2轴参数的确定 .177 校核.197.1轴的强度校核.197.2键的强度校核.208 箱体及其它附件.218.1 箱体的尺寸.218.2减速器的润滑.229 安全操作规程.2310 总结.24致谢.25参考文献.26- 27 -1 前 言卷扬机是一种常见的提升设备，其主要是用电动机作为原动机。由于电动机输出的转速远远大于卷扬机中滚筒的转速，故必须设计减速的传动装置。传动装置的设计有多种多样，如皮带减速器、链条减速器、齿轮减速器、涡轮蜗杆减速器、二级齿

8、轮减速器等等。通过合理的设计传动装置，使的卷扬机能够在特定的工作环境下满足正常的工作要求。同时通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。电动卷扬机是一种单动作的轻小型起重机械。它由电动机、减速器、卷筒、钢丝绳、制动器、机架等组成，其电机通过减速器带动卷筒正反转，它现对重物的升降、牵引和拖动。电动卷扬机一般采用电磁制动器来进行制动，容易控制，安全性好，电动卷扬机的起重与牵引能力较大，且结构简单形体尺寸小，安装方便使用灵活，因此，在土木建筑工程装卸、拖动和吊装作业中得到了广泛的应用。2 传动装置总体设计2.1 传动方案2.1.1组成：传动装

9、置由电机、减速器、工作机组成。2.1.2特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。2.1.3确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：2.2方案论证本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之

10、一。本设计采用的是展开式两级直齿轮传动。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。3 电动机的选择及传动比分配3.1电动机的选择3.1.1传动装置的总效率查表得各部分效率为：V带传动效率为，滚动轴承效率（一对），闭式齿轮传动效率为，联轴器效率为，传动滚筒效率为，代入得=3.1.2工作机所需的输入功率，其中所以 6.06k使电动机的额定功率P （11.3）P ，由查表得电动机的额定功率P7.5KW。3.1.3确定电动机转速计算滚筒工作转速由推荐的传动比合理范围，v带轮的传动比范围：24，二级圆柱齿轮减速器的传动比一般范围：840

11、，则总传动比的范围为，,故电机的可选转速为：3.1.4确定电动机型号根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1000r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y160M - 6，满载转速970r/min其主要性能：额定功率：7.5KW，满载转速970r/min，额定转矩2.03.2 计算总传动比及分配各级的传动比3.2.1总传动比：=970/19.904=48.733.2.2分配各级传动比根据指导书，取V带的传动比

12、，则减速器的传动比i为=取两级援助齿轮减速器高速级的传动比则低速级的传动比为3.3运动参数及动力参数计算3.3.1 电动机轴3.3.2 轴（高速轴）3.3.3 轴（中间轴）3.3.4 轴（低速轴）3.3.5 轴（滚筒轴）各轴运动和动力参数如下表轴名功率 p/kw转矩 T/N.M,转速n/(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电动机轴1 轴2 轴3 轴滚筒轴5.815.585.365.256.065.755.525.305.20171.787792549.22496.923.4171.6561777.152523.7082471.93197032368.420.0820.0834.7183.

13、37610.960.960.960.984 V带设计4.1 确定皮带轮4.1.1 确定计算功率查表得工作情况系数;故 4.1.2选取v带带型根据、查普通V带选型图知，故选用A型。确定带轮的基本直径并验算带速v。4.1.3初选小带轮的基准直径查表可取小带轮的基准直径；验算带速v；因为5m/sv30m/s,故带速合适；计算带轮的基准直径；计算大带轮的基准直径；根据表8-8取540mm.4.2确定v带的中心距和基准长度中心距的确定 取 mm 初定中心距 计算带所需的基准长度差表则选带的基准长度2500mm。计算实际中心距。 得中心距的变化范围为683-795mm。4.3 验算小带轮上的包角。4.4

14、计算带的根数计算单个v带的额定功率。由，查表得。根据 于是 计算v带的根数z 圆整为4。4.5 计算单根v带初拉力的最小值查表得A型带的单位长度质量q=0.1Kg/m,所以 应使带的初拉力4.6计算压轴力压轴力的最小值为5 齿轮的设计5.1高速级齿轮传动的设计计算5.1.1选择齿轮材料及精度等级由于速度不高，故选取7级精度的齿轮，小齿轮的材料为40Cr（调质），硬度为250HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。选取高速级中的小齿轮齿数为23，则大齿轮的齿数为，圆整为108。5.1.2按齿面接触强度设计试选载荷系数计算小齿轮转矩由表10-7选取齿宽系

15、数查表得材料的弹性影响系数按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限计算应力循环次数；取接触疲劳寿命系数； 。计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1， 5.1.3计算试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小的值计算圆周速度v计算齿宽b计算齿宽与齿高之比模数：；齿高：；计算载荷系数根据，7级精度，查表得动载系数；直齿轮，；由表10-2查得使用系数；查表得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，；由;故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得得分度圆直径计算模数，5.1.4 按齿根弯曲强度设计由式m确定计算参数 由表查的小齿轮的弯曲疲劳强度是大齿轮的弯曲强度极限是;计算弯曲疲

16、劳许应力由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 取弯曲疲劳安全系数S=1.4， 所以 = =计算载荷系数KK K K K=11.211.351.621）查取齿型系数查表得2）查取应力校正系数查表得Y；Y1.7983）计算大、小齿轮的并加以比较=0.01379=0.01644 大齿轮的数值大。5.1.5设计计算计算齿数由 取模数m=3所以， 几何尺寸计算分度圆直径：；中心距：；齿轮宽度：；取5.2 低速级齿轮传动的设计计算5.2.1材料低速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度280HBS ，取小齿齿数=40低速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为240HBS ， 齿数z=3.37640=135.04,圆整取z=

17、136。5.2.2齿轮精度按GB/T100951998，选择7级，齿根喷丸强化。5.2.3 按齿面接触强度设计由确定公式内的各计算数值试选K=1.3计算小齿轮转矩m查表选取齿宽系数查表可知，材料的弹性影响系数Z=189.8MP查疲劳强度按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限计算应力循环次数N=60njL=6066.741(283008)=1.53810N=查表得接触疲劳寿命系数K=0.94 K= 0.97取失效概率为1%,安全系数S=1,则接触疲劳许用应力= =0.98550/1=5175.2.4计算试算小齿轮分度圆直径代入中的较小的值算圆周速度v计算齿宽b计算齿宽与

18、齿高之比模数：；齿高：；计算载荷系数根据，7级精度，查表得动载系数；直齿轮，；由表10-2查得使用系数；查表得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，；由;故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得得分度圆直径计算模数5.2.4 按齿根弯曲强度设计 m确定计算参数 查表得小齿轮的弯曲疲劳强度是 大齿轮的弯曲强度极限是 ;计算弯曲疲劳许应力由图10-18取弯曲疲劳寿命系数取弯曲疲劳安全系数S=1.4，所以=计算载荷系数KK K K K=11.1211.351.5121） 查取齿型系数查表得2)查取应力校正系数查表得Y；Y1.7983）计算大、小齿轮的并加以比较=0.01379=0.01644 大齿轮的

19、数值大。5.2.3设计计算确定模数所以取模数m=3确定齿数所以，几何尺寸计算分度圆直径：；中心距：；齿轮宽度：；取6 轴的设计6.1 以输出轴为例说明轴的设计过程。6.1.1求输出轴上的功率P，转速，转矩P=5.36KW =20.08/min=2549.2Nm6.1.2求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径 =438 而 F=F= F6.1.3初步确定轴的最小直径初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45刚,调质处理，取，于是得 。 根据联轴器的计算公式，查表可取取;则有，查GB/T5843-1986，选用YL14凸缘联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径，半联轴器长度L=172mm。6.

20、1.4轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案 初步选择滚动轴承根据工作条件选用深沟球轴承。参照工作要求，由轴承产品目录中初步选用0基本游隙组、标准精度等级的6016。其尺寸为。使用毛毡密封圈其参数为： 6.1.5轴的各段直径，轴的各段长度6.1.6 轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴的轴向定位均采用平键连接。根据 查表得平键截面 ，键槽用键槽铣刀加工，长为40mm，同时为了保证齿轮和轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的联接，选用平键为 半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴配合的直径尺寸为 。6.1.7确定轴上圆角与倒角尺

21、寸取轴端倒角为6.2 轴参数的确定主动轴 中间轴 6.2.1 主动轴(高速轴)的相关参数选取轴的材料为45刚,调质处理，取，于是得。，其尺寸：6.2.2 中间轴的相关参数选取轴的材料为45刚,调质处理，取，于是得 7 校核7.1 轴的强度校核7.1.1 求轴上载荷在水平面上在垂直面上有总弯矩 扭矩 作出扭矩图 30 201 307.1.2 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时候，通常只是校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度及上面的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取，轴的计算应力由表15-1查得45刚的。因为，故安全。7.2 键的强度校核7.2.1 键连接强度计算，因为，故键槽

22、的强度足够。其它键的验算方法同上，经过计算可知它们均满足强度要求。7.2.2 轴承6016当量动载荷用插值法由表13-5查得X=1,Y=0；故基本动载荷为：轴承的额定寿命显然，轴承的额定寿命远远大于减速器的工作时数36000h。其它的轴承验算同上。8 箱体及其他附件8.1 箱体的尺寸名 称符号二级圆柱齿轮减速器/mm箱座壁厚11箱盖壁厚10箱座凸缘厚度16.5箱盖凸缘厚度15箱座底凸缘厚度27.5底脚螺栓直径22底脚螺栓数目6轴承旁联接螺栓直径 16.5箱盖与箱座联接螺栓直径13联接螺栓的间距160轴承端盖螺钉直径10定位销直径10螺栓扳手空间与凸缘宽度安装螺栓直径M10至外箱壁距离16至凸缘

23、边距离14沉头座直径24轴承旁凸台半径18凸台高度根据扳手操作方便为准外箱壁至轴承座端面距离42大齿轮顶圆与内壁距离13齿轮端面与内壁距离11箱盖、箱座肋厚9、9轴承端盖外径124轴承端盖凸缘厚度12轴承旁联接螺栓距离1248.2 减速器的润滑8.2.1 齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。高速齿轮浸入油里约为0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm），1/6齿轮。8.2.2 滚动轴承的润滑采用飞溅润滑，即利用齿轮的传动把润滑齿轮的油甩到四周墙壁面上，然后通过适的油槽把油引入轴承中去。9 安全操作规程1、操作卷扬机时，必须

24、熟悉本机的性能、构造、操作方法。2、操作前，要检查卷扬机的地锚、上料架是否牢固，同时要检查离合器、制动器是否灵敏可靠。外露皮带、齿轮等传动装置、防护罩是否齐全。3、钢丝绳排列要整齐，在提升吊篮的过程中，在卷筒上至少要保留35圈，钢丝绳的磨损程度不超过10，通过滑轮的钢丝绳不能有接头。4、卷扬机应有专人使用和保养，经常检查接地线路是否良好，如发现电气设备漏电或其他故障时及时报告工长，不得擅自修理。5、吊篮必须装有安全门，只能提升物料，严禁载人。吊篮在空中停留，除使用制动器外，同时要用停放架垫好。严禁行人跨越钢丝绳或在吊篮下面行走。6、上料架必须有良好的接地和避雷装置。每周要检查一次限位器是否灵活

25、可靠。吊篮提重物时，砖、灰不能超过0.5吨，严禁运送超重、超长物品。7、作业中停电时，应切断电源。将提升物件或吊篮降至地面。8、操作完毕，应将提升吊兰或物件降至地面，并应切断电源，锁好开关箱10 总结机械设计是设计课程当中一个重要环节，通过了3周多时间的毕业设计使我从各个方面都得到了机械设计的训练，对机械的有关零部件如何有机的结合在一起得到了深刻的认识。由于时间紧迫，虽然经过自己拼命加班加点，但这次的毕业设计还是存在许多问题，发现理论知识学的不牢固，大学学过的许多专业知识自己没有系统的整理和消化，很多简单的知识点要重新看书才能回忆起来，这样很严重地拖慢了自己的设计速度，影响了自己设计的质量，在边计算边画图边改正时，就发现自己走了很多弯路，比如由于齿轮参数的选择不是恰当，导致齿轮很大，徒手绘图的生疏以致视图的规划位置不很恰当。同时我相信，通过这次实践发现的问题，能使我重视并解决机械上得问题。在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识，结合生产实际来解