电动螺旋举重机设计

本科论文目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 IAbstract II引言 11设计目标 21.1研究的目的与意义 21.2国内外研究现状和发展趋势 22总体结构及其工作原理 42.1螺旋传动设计 52.2减速机传动设计 53设计方案 73.1电机的选型计算 73.2螺旋结构的确定 83.3蜗轮蜗杆减速器的确定 123.4轴承的选择 183.5联轴器的设计计算 204结构设计 234.1减速机构造型的设计 234.2起重装置造型的设计 244.3外壳的三维设计 254.4整体装配的设计 265实物制作 285.13D打印技术 285.2最终实物 28参考文献 31致谢 33摘要螺旋起重装置也可称为螺旋电梯，最简单的产品就是我们最常用的千斤顶，这种起重装置有很多优点，它可以节省人力，利用机械本身的力量对物品进行提升，它传动结构比较紧凑、动力可以由不同的方式提供，在工作过程中噪音比较小，不会对周围产生影响、同时在使用的过程中可以灵活应用，有不同的组合方法，使用寿命也比较长，因为它不存在过大的磨损，这种起重或者提升装置可以一台单独使用，也可以通过转向机构并联到一起组合使用，同时也可以大致控制调整高度，使用方式也多种多样，比如直接调动用电动机或其他动力，也可以手动。本设计的基本目的是将马达输出侧的转动转换为通过螺杆的直接运动。将旋转运动转换为线性运动，当螺母开始运动时，重力增加(即最大接触重量)，举升装置与最大重量之间的运动必须要一致，这样才能保证举重提升机能够稳定地运作。本次论文主要涉及内容为：选择电动机;设计减速机构。概述起重设备的工作原理，传动方式，设计过程等。本装置的电机功率为0.75kW，转速为1390r/min,最大负载为25000N，起升速度为0.5m/min,主要利用扭转力来对物体进行提升。关键词：蜗轮蜗杆减速；电动；螺旋传动

AbstractSpiralliftingdevicecanalsobecalledspiralelevator,themostsimpleproductsisourmostcommonlyusedjack,theliftingdevicehasmanyadvantages,itcansavemanpower,usetoenhancethepowerofthemachineitself,itsstructureiscompact,powertransmissioncanbeprovidedbydifferentways,intheworkingprocessofthenoiseissmall,nolongerhaveanimpactonthesurrounding,flexibleapplicationintheprocessofusingcanatthesametime,therearedifferentcombinationmethods,servicelifeislong,becauseitdoesnotexisttoomuchwearandtear,theliftingorliftingdevicecanbeasingleuse,canalsobethroughthesteeringmechanisminparalleltocombinetogether.Atthesametime,youcanadjusttheheightroughlyanduseitinavarietyofways.Forexample,youcandirectlytransfertheelectricmotororotherpower,oryoucanmanually.Thebasicpurposeofthisdesignistoconverttherotationoftheoutputsideofthemotorintodirectmovementthroughthescrew.Toconverttherotarymotiontolinearmotion,whenthenutbeginstomove,thegravityincreases(i.e.themaximumcontactweight),andthemotionbetweentheliftingdeviceandthemaximumweightmustbeconsistenttoensurethestableoperationoftheliftingmachine.Thispapermainlyinvolvesthefollowingcontents:selectthemotor;Designdecelerationmechanism.Theworkingprincipleanddrivingmodeofliftingequipmentaresummarized.Themotorpowerofthisdeviceis0.75kW,thespeedis1390r/min,themaximumloadis25000N,theliftingspeedis0.5m/min,andtheobjectismainlyliftedbytorsion.Keywords:wormgearandwormgeardeceleration;Electric;Screwdrive引言电动螺旋举重机在各个领域应用广泛，在机械，矿产，医药，建筑等方面都有广泛的需求，国内在这方面的研究稍稍晚于国外，不过发展比较也比较迅速，并且应用于各种各样的领域，本产品的提升机构是丝杆螺旋传动，也可以称为丝杆升降机，减速机构为蜗轮蜗杆减速器，这两者的搭配可以更好地提升物体，小型提升或起重机构结构简单，工作性能好，可以随时随地的操作。本文主要介绍了产品设计的背景意义以及研究方向，产品的结构组成，工作原理，参数计算，三维建模等等。

1设计目标1.1研究的目的与意义随着国民经济的不断发展,多种类型的起重机广泛的运用于冶金、化工场所、码头、粮食等用于搬运的行业。同时在各种场合对不同的工况所使用的起重机也不相同，近年来由于起重机的应用范围变大，对样式的要求变得更加细致，对机械设计的质量也不断提高，对加工设计起重机提出了更高的要求。本设计所研究的电动螺旋起重机，又称作电动螺旋升降机，它的原形也就是我们众所周知的千斤顶。千斤顶技术的发展将直接影响到这些行业或部门的正常运作和未来的发展。随着社会的发展，解放劳动力，采用电动成了必然。本设计利用电机驱动，开发出新的产品。本次通过研究学习机械原理,机械制造基础，机械加工，工程力学等书籍，对项目进行设计。图1.1举重机构1.2国内外研究现状和发展趋势由于我国技术发展速度较慢，整个发展过程比较落后，并且在技术交流方面也比较少，这就导致了我国接触到螺旋举重方面这种产品的时间比较晚。但是，经过无数的研究人员和前辈的设计实验中，将产品设计和改造，使它更符合我国的审美观以及价值观，在外形设计，应用方面，和寿命改进等方面都超过了外国的同类产品，并且迅速进入了其他国家的市场。在我们的努力下，对于整个设计制造实践过程，有了一个完整的体系，并且形成了一套比较完整的产品系列。在20世纪的时候，利用机械设备对物体进行起重提升的技术开始在汽车维修行业得到了应用,但由于当时技术和使用过程中出现的问题和其他某些原因，没有大力的推广,后来随着社会需求量的加大以及对起升装置本身技术的发展，提升技术开始迅速地发展起来，开始推广到更多的平台，并且在各种领域得到了比较好的发展。

2总体结构及其工作原理本项目主要由电动机，联轴器，蜗轮蜗杆齿轮减速箱，轴承，梯形丝杆，提升运动螺母，导向光轴，保护罩，机器底板和顶板组成，当产品开始工作运转时，通过电机提供电力转动，输入到动蜗轮蜗杆减速器中进行减速，再由借蜗轮蜗杆改变力的方向，将回转运动转化为轴向直线运动，输入到螺杆中，螺杆开始转动，引导螺母做上下的直线运动，从而达到提升物体的目的。机器底板电机垫板螺钉机器底板电机垫板螺钉三相异步电动机螺钉联轴器蜗轮蜗杆传动箱螺钉垫圈弹簧垫圈导向光轴螺钉机器主板联轴器导向衬套螺钉提升运动螺母梯形丝杆加强筋螺钉Luiding螺钉放置板保护罩螺钉机器顶板图2.1螺旋起重机总体示意图

2.1螺旋传动设计螺旋驱动是一种机械驱动，利用螺旋和螺母的连接来传输能量和运动。它主要将旋转方式的运动转化成为直线运动，将扭转的力变成可以直线移动的力。它的作用不仅仅是改变力的方向，它还可以传递动力，在特殊情况下，可以起到相反的作用，将直线运动转变为回转运动，在我们生产生活中，螺旋传动机构通常作为机床的进给结构，用于集起重装置，提升装置，不仅如此，它还可以用于其他更加广泛的领域，例如锻压机械，被当成测量仪器，起固定作用的夹具，还适用在玩具当中，并且在其他工业设计领域也有有着广泛的应用。它有四项主要运动方式:螺旋杆旋转，螺母移动，主要是进入传递机制;螺母固定，螺旋杆旋转，主要用于提升装置或机械设备;螺母固定，丝杆转动并移动;丝杆固定，螺母转动并移动。根据性质不同可分为多种类型，传力螺旋，传导螺旋和调整螺旋，以上是根据用途不同分类的。滑动螺旋，滚动螺旋，和静压螺旋这三种是根据螺旋副的摩擦性质不同而进行分类。根据本次项目所涉及的螺旋副，选择滑动螺旋。螺旋传动部分选择钢—青铜材料，螺杆材料选取45号钢。螺纹选用梯型螺纹。螺旋机构具有很大的减速比，传动时机构平稳，噪声比较小，在工作过程中比较可靠，反行程可以自锁，以及它有很大的力的增益。螺杆螺母螺杆螺母图2.2螺旋起重机螺旋传动示意图2.2减速机传动设计我们平时所熟知的减速传动机构通常有蜗轮蜗杆传动，齿轮传动，带传动，链传动等等。在不同要求下所选择的传动也不相同，考虑到本设计要求的传动紧凑，因此选用蜗轮蜗杆传动作为本设计的减速传动机构，通过资料可以知道，蜗轮蜗杆减速机构是一种动力传递机构，通过改变速度的方向和大小来对设备进行减速，利用齿轮转动速度的快慢，将电机的转速经过蜗轮蜗杆上面的啮合齿轮，更改电动机的回转速度，变成设备所需要的速度。是一种有比较大的转矩的一种传递机构，在目前主要是利用它来传递动力和运动，在我们知道的减速机构之中，蜗轮蜗杆减速机的应用范围相当广泛。它运转时平稳，不会产生很大的噪音，在使用过程中非常安全，不会对人员产生伤害，因为它基本上都是有外壳保护，同时它的使用寿命长，使用性强，性能十分优越，安装过程非常简单，同时散热很快，体积轻巧。蜗轮蜗杆传动的结构紧凑，可以改变运动方向，达到设计要求。蜗轮一般采用锡青铜材料，与之相匹配的蜗杆一般为45钢淬硬至HRC45-55或者40Cr。圆锥滚子轴承蜗轮键轴承法兰轴用卡簧圆锥滚子轴承蜗轮键轴承法兰轴用卡簧圆锥滚子轴承轴承法兰轴用卡簧圆锥滚子轴承图2.3减速传动示意图

3设计方案3.1电机的选型计算三相异步电动机相比较于其他的动力装置太说，它具有很多优点，它结构非常简单，操作可靠性强、轻质量、低成本、维护方便，适用范围广，因此选择了三相异步电动机。电动机的功率的选择可以直接影响电机的使用寿命和产品的使用效率，对产品和电机都是会有很大的损伤，在设计过程中,只要使电动机的额定功率比实际功率要大，这样电动机工作时，箱体就不会过热，也就减少了伤害，延长了使用寿命。3.1.1电动机的功率计算公式为（3-SEQ式3-\*ARABIC1）式（3-1）中F为最大负载，F=25000N，v为起重速度，v=0.5m/min；为电动机至工作机主运动端物体的总效率。3.1.2传动效率在机械传动中，多个部分构件的运动副所传递的效率乘积为传动装置的总效率，故本次设计传动中传动装置的总效率为：（3-SEQ式3-\*ARABIC2）其中滚动轴承的传递效率为0.99，连轴器的传递效率为0.99，螺杆传递效率为0.6蜗轮蜗杆传动效率为0.9QUOTE电机功率为：3.1.3确定电机转速螺母的转速：蜗轮蜗杆减速器传动比为15~60，则，电机转速的范围nd是相同型号的电动机，尽管功率相同，但是同步转速也是不相同的，因此要考虑成本以及传动，选择合适的功率。电动机通常采用同步转速为1500r/min或者是1000r/min，根据以上求得的数据确定电机选型，并且结合项目本身综合考虑，选用1390r/min的电动机。通过查三相异步电动机的选型表格可以知道，Y80M2-4型三相异步电动机的数据和我们要选择的电动机的数值比较接近，因此初步选型Y80M2-4型三相异步电动机。该型号的基本数据如表3.1所示。表3.1Y80M2-4型三相异步电动机的参数型号额定功率kw转速r/min最大转矩额定转矩振动速度（m/s）效率Y80M2-40.7513902.31.875%3.2螺旋结构的确定3.2.1耐磨性计算（3-SEQ式3-\*ARABIC3）根据表3.2取钢—青铜螺旋副，φ的值一般为2.5-3.5，这里取2。[p]为18-25Mpa，取18，f=0.08-0.10取0.09，最大负载F=25000N，代入式（3-3）得:根据梯形螺纹国家标准，取螺纹为Tr30×6，查表得其基本参数为：螺杆外径：QUOTEd=d2+0.5p=30mm中径：QUOTEd2=D2=27mm螺杆小径：QUOTEd3=d-p-2ac=23mm螺母小径：螺母大径：螺距：QUOTEp=6mmp=6mm螺母高度：QUOTE3.2.2.校核螺旋副是否满足自锁条件梯形螺纹牙型角QUOTE，螺纹升角应小于当量摩擦角。QUOTE（3-SEQ式3-\*ARABIC4）（3-SEQ式3-\*ARABIC5）其中：—螺纹升角—当量摩擦角fv—当量摩擦系数f—摩擦系数根据以上数据所得，螺旋传动部分经过计算可以对比出数值，符合自锁条件。表3.2滑动螺旋副材料的许用压力[P]及摩擦系数f螺杆材料—螺母材料滑动速度/(m/min)许用压力/MPa摩擦系数f钢—青铜低速18-250.08-0.10≤3.011-186-127-10>151-2淬火钢—青铜6-1210-130.06-0.08钢—铸铁<2.413-180.12-0.156-124-7钢—钢低速7.5-130.11-0.173.2.3螺杆强度的计算螺杆所受的扭矩与螺母受到的扭矩在接触点最大（3-SEQ式3-\*ARABIC6）根据第四强度理论可以计算出螺杆危险截面的当量应力，它的公式为:（3-SEQ式3-\*ARABIC7）将数据代入公式中：（3-SEQ式3-\*ARABIC8）其中螺杆螺纹的参数如下：F—所受的轴向压力,NA—危险截面系数mm2WT—抗扭截面系数,mm3d3—螺纹小径,mmT—所受的扭矩—材料的许用应力，Mpa

表3.3滑动螺旋副材料的许用应力螺旋副的材料许用应力Mpa[σ][[τ]螺杆钢为屈服极限螺母青铜40—6030—40铸铁45—5540钢（1~1.2）0.6螺杆材料选择45号钢，由表3.3可知，它的许用应力为：（3-SEQ式3-\*ARABIC9）QUOTE，满足要求。3.2.4螺母螺纹牙强度计算和校核螺纹牙危险截面剪切强度条件为QUOTE,（3-SEQ式3-\*ARABIC10）（3-SEQ式3-\*ARABIC11）其弯曲强度条件为QUOTE（3-SEQ式3-\*ARABIC12）b—螺纹牙根部的厚度，mm，b=0.65pl—弯曲力臂，—螺母材料的许用切应力，见表3.3—螺母材料的许用弯曲应力，见表3.3

3.2.5螺杆的稳定性计算稳定条件为QUOTESsc=Fcr（3-SEQ式3-\*ARABIC13）—稳定性计算的安全系数Ss—稳定性安全系数Ss=3.5-5.0Fcr—临界载荷，，E—材料的压拉弹性模数，E=2.06×105,MpaI—危险截面惯性矩，由以上条件求得强度和稳定性都符合要求。3.3蜗轮蜗杆减速器的确定3.3.1蜗杆传动类型、失效形式以及设计准则蜗杆的传动类型有很多，在选择类型的时候，应根据实际传动要求和使用场合的不同，选择合适的类型。按照蜗杆形状不同，传动也分为好几种类型,不同的类型会应用到不同的情况中去，分别是圆柱蜗杆传动，环面蜗杆传动，还有锥蜗杆传动三种类型，不同的传动类型应用在不同的领域当中。蜗杆传动的失效形式和齿轮传动的失效形式相似。分别是轮齿折断，点蚀，齿面磨损，胶合等等。当产品所需求的传动要求比较高的时候，考虑到所受的载荷大小，效率的高低，速度的快慢，精度的高低不同，所选用的都是比较高效的传动类型，例如，可选用圆弧圆柱蜗杆传动或这是包络环面蜗杆传动，它与齿轮传动，带传动—样，都可以实现方向轴之间的力的传动，蜗轮蜗杆的好处就是蜗杆能安装在蜗轮不同的方向上，方向转换灵活，这就扩大了蜗杆传动的适用范围。蜗杆传动比较与其他传动的优点首先是它有范围比较大的传动比，一般情况下能够实现1：100这样的效果，其次，两者的啮合方式是齿廓间的凸凹啮合，这种啮合的方式，能够使润滑油膜形成效果会比较好，这是因为他们的接触线和相对滑动速度方向间的夹角比较大，能够更好地润滑，延长蜗轮蜗杆的使用寿命，当蜗杆为主动件时，蜗轮蜗杆的啮合效率可以高达百分之九十五，甚至更高，比普通蜗杆传动啮合的效率会高百分之十到百分之二十。3.3.2材料的选择蜗杆的材料一般是用碳钢或者合金钢。蜗杆传动在保证又很高精度的方面有很大的困难，并且它又有很大的滑动速度，蜗杆本身还有一些难以控制的因素，例如蜗杆受到比较大的力会发生形变，齿根会发生折断等等，综合以上因素，蜗杆和蜗轮在制造的过程中硬的材料都不可取，蜗轮应该用比较软的材料制作，减磨性比较好的材料是蜗轮材料的首先考虑对象。通过资料查的，蜗轮主要有以下几种可以选择的材料：分别是铸锡青铜，铸铝青铜，铸铝黄铜，灰铸铁和球墨铸铁，这些材料也不是都适合本次设计的选择，由产品本身受到的压力，所能承受的载荷，以及所需要的传动速度及其效率，来选择合适的材料。综合以上条件考虑，在本设计中选择蜗轮材料为减磨性较好的铸铝青铜，蜗杆材料为45号钢。图3.1蜗杆蜗杆传动图

3.3.3.蜗轮蜗杆传动的受力分析受力分析图如图3.2所示。图3.2蜗轮蜗杆的受力分析图蜗轮转矩：T2=T1/η4=540590.9=60065N/mm（3-SEQ式3-\*ARABIC15）3.3.4圆弧圆柱蜗杆传动主要参数及其选择电机功率为P=0.75kw,转速蜗轮蜗杆的等于螺母的转速为n1=n2=83.3r/min，蜗杆转速n3=电机转速n4=1390转/min，传动比,由此数据可确定中心距a，机械设计书中查表11-10得63mm,查蜗杆减速器数值得，模数为3mm，蜗杆分度圆直径d1为32mmm,Z2/Z1=31/2.，齿形角一般为23°，变位系数X2为1，齿廓圆弧半径。根据计算公式求得基础数据如下文所示：1）蜗杆的相关数值如下：齿顶圆直径节圆直径:齿顶圆直径（中间平面）:齿根圆直径（中间平面）:齿根圆直径:齿厚:分度圆柱导程角:法面齿厚:2）蜗轮的计算数值如下：齿顶圆直径:宽度:齿宽:轴向齿距:分度圆直径公式以及求得的数值为：3）齿廓圆弧中心到蜗杆轴线的距离:齿廓圆弧中心到蜗杆齿对称线的距离:法面模数:齿廓圆弧半径最小界限值:齿顶高:齿根高:齿全高:顶隙:3.3.5蜗轮蜗杆传动的强度校核（1）校核蜗轮齿面接触疲劳强度的安全系数（3-SEQ式3-\*ARABIC16）—齿面接触应力，Mpa—齿面接触疲劳极限Mpa—最小安全系数，见表3.4表3.4最小安全系数SHlim蜗轮的圆周速度/(m/s)＞10≤10≤7.5≤5精度等级567801.21.61.82.0其中蜗轮齿面接触应力公式为：（3-SEQ式3-\*ARABIC17）Ft2—蜗轮分度圆上的圆周力，NZm—系数，bm2≈0.45（d1+6m）,mmYz—蜗杆的齿形系数，见表3.5表3.5蜗杆齿的齿形系数yztany00.10.20.30.40.50.60.70.80.91YZ0.6950.6660.6380.6180.60.590.5830.580.5760.5750.57计算蜗轮齿面接触疲劳极限的公式为：（3-SEQ式3-\*ARABIC18）其中：K0—蜗轮与蜗杆的配对材料系数可查机械设计手册Fh—寿命系数，（3-SEQ式3-\*ARABIC19）fn—速度系数；fw—载荷系数，平稳时为1

表3.6寿命系数fnLh/10000.751.53612244896190fn2.52.01.61.261.00.80.630.500.40表3.7速度系数fnVs/(m/s)0.10.41.02.04.08.0121624324664fn0.9350.8150.6660.5260.3800.2680.1940.1590.1080.0950.0710.065（3-SEQ式3-\*ARABIC20）（3-SEQ式3-\*ARABIC21）（3-SEQ式3-\*ARABIC22）校核齿根弯曲疲劳强度的安全系数（3-SEQ式3-\*ARABIC23）其中：—齿根应力系数极限值，Mpa—齿根最大应力系数，Mpa，（3-SEQ式3-\*ARABIC24）—齿弧长,mm,≈1.1b2Mn—法向模数，mm

表3.8蜗轮齿根应力系数齿圈材料锡青铜铜铝合金/Mpa39.218.62由以上数据可以确定，蜗轮强度校核合格。3.4轴承的选择3.4.1轴承选择的主要因素在选择轴承的时候要考虑到很多因素，例如轴承能够承受的载荷的大小、或者是轴承运转时的转速快慢问题、还包括轴承本身的性能，例如调心性能，在安装和拆卸的过程中还有受力位置及强度的因素影响。3.4.2在轴承工作的过程物体受到的负重以及所产生的应力会发生变化。从轴承体来看，应力肯定是周期的不稳定变化。轴承工作时，外侧固定，内侧可以转动。内部循环是固定的，也可以是外循环，固定循环在各个接点上按承重而不同。在许多情况下，轴承的承受能力受到机器或装置的具体构造的限制。不论工作寿命如何，负载的安全系数和经济性都应达到要求，在最终选定轴承余下的大小和结构形式前必须经过尺寸的计算。在这个计算中，包含了对轴承实际承重与承重能力的比较。如果滚动轴承的最小负荷过小，加上润滑油又不够，则滚动体就会滑倒，导致轴承损坏。轴承的型号确定根据蜗杆的受力图可知，蜗杆部分除受径向力外还受轴向力的作用，因此选用轴承时应考虑选用能同时承受径向力和轴向力的轴承，我选的是圆锥滚子轴承，型号：30208。3.4.3轴承的校核（1）计算圆锥滚子轴承的寿命图3.3蜗杆及轴承受力分析已求得：蜗杆所受径向力,轴向力QUOTEFa1=919.4N为通过查轴承手册可以得知轴承的型号，额定寿命等等。30208轴承的主要性能参数如下：Cr=32.2kN，QUOTEC0rC0r=37kN，N0=7000r/min，e=0.37，Y=1.6，QUOTEY0Y0=0.9，a=12.5°（3-SEQ式3-\*ARABIC25）（3-SEQ式3-\*ARABIC26）所以，轴承附加轴向力的大小QUOTE：（3-SEQ式3-\*ARABIC27）QUOTE（3-SEQ式3-\*ARABIC28）因为QUOTEFa+Fs1>F轴承轴向力QUOTEFA1=Fs1=82.9N（3-SEQ式3-\*ARABIC29）（3-SEQ式3-\*ARABIC30）QUOTEFA2=Fs1+Fa1=919.4+82.9=1002.3N（3-SEQ式3-\*ARABIC31）取QUOTEX2X1=1，Y1=0；（3-SEQ式3-\*ARABIC32）取QUOTEX2X2=0.4，考虑平稳运转，冲击载荷系数QUOTEfdfd=1,当量动载荷（3-SEQ式3-\*ARABIC33）QUOTEP2=fd?(X2FR2+Y2FA2)=2016.5N（因为P1<P2，只需计算右端轴承寿命，（3-SEQ式3-\*ARABIC35）（2）静载荷计算：QUOTEX0X0=0.5，QUOTEY0Y0=0.22cot12.5=0.99；当量静载荷：QUOTEF0R1=X0FR1+Y0FA1=214.8N（3-QUOTEF0R1=FR1=265.4N两式取大值：当量静载荷：QUOTEF0R2=X0FR2+Y0FA2=1125N（3-SEQ式3-\*ARABIC37QUOTEF0R2=FR2=265.4N两式取大值：QUOTEF0R2=1125N因为，QUOTEF0R2>F0R1只需计算右端轴承。计算额度静载荷：由机械设计手册（新版）第三卷，查得，QUOTES0S0=2QUOTE通过校验，轴承的动载荷和静载荷都符合要求，合格。综上所述：所选轴承能满足寿命、静载荷的要求。3.5联轴器的设计计算联轴器是机构连接中的重要一环，它主要是连接两个直径相同或者不同的轴，它的作用除了连接之外，不仅仅是在传递运动和动力的过程中零件单纯的连接，还使它们可以同步转动，获得相同的转速和效率，达到不分离的效果。联轴器主要有两大类，分别是刚性联轴器和挠性联轴器，联轴器还可分为机械式，液力式和电磁式三种。其中得到广泛应用的连轴器也就是是机械式连轴器的居多，然而它在传递转矩过程中主要借助于机械构件之间多种多样的相互机械作用力。其他两种却不同，液力式主要借助于液力，电磁式是借助于电磁力，所以说不同种类传递转矩的方式也不一样。在联轴器选用的时候应该注意以下问题：性质要求。速度，转速大小以及离心力要求。联轴器连接的轴的直径的大小以、角度和位移。联轴器的工作环境条件和联轴器的可靠性分析。联轴器的制作，安装、拆卸，维护的成本根据机械设计手册中的公式，电动机端的扭矩公式为：(3-SEQ式3-\*ARABIC38)(3-SEQ式3-\*ARABIC39)其中：T—公称转矩，N/mmP—电机功率,kWn—电机转速,r/minKA—工作情况系数工作情况系数KA可以在机械设计第三版中查得，页数为347页可知。根据其所受最大扭矩及轴径大小选择联轴器，在机械设计手册中查询相关数据，确定型号，校核最大转速。条件：来确定联轴器型号，被连接轴的转速n应小于最大转速。选择GYH1型凸缘联轴器，它结构简单，容易制造，工作可靠，拆卸方便。其基本参数见表3.9。

表3.9GYH1型凸缘联轴器基本参数公称扭矩Tn()许用转速n(r/min)轴孔直径d(mm)轴孔长度L(mm)DmmD1mmb1bS重量(kg)Y型J1型25120001942308030422661.16图3.4GYH1型凸缘联轴器

4结构设计产品的主要机构有蜗轮蜗杆减速机构，丝杆螺母起升机构，这里主要介绍的就是具体三维的设计，外壳的整体结构设计以及具体机构的设计过程。三维的建立主要运用SolidWorks软件进行建模，配合，装配，模型展示以及运动仿真。4.1减速机构造型的设计蜗轮蜗杆机构的应用很广泛，不仅仅是作为传动机构它还是一种非常好的减速机构，在本次设计中，由电机输入的转矩在到达蜗轮蜗杆装置中，由蜗轮蜗杆的啮合来改变整体转速的快慢，其实这与蜗轮蜗杆的传动比有很大的关系，本次设计中，由电机功率，以及起升装置的转速来确定蜗轮蜗杆的传动比，在本次涉及的结构中，蜗轮蜗杆的传动为16，其他数据均为查表以及计算所得，蜗轮轴与蜗杆轴间呈垂直九十度的关系，这样才能使蜗轮与蜗杆正确啮合，蜗轮轴与蜗轮之间用来键连接，键的结构简单，应用范围广，还便于拆卸，在很多机构中都用它来连接零部件。本次设计是将减速装置放到了一个箱体里，这样的设计主要是为了对减速装置进行保护，还有很重要的一点是方便蜗轮蜗杆机构的润滑，由于两者是通过啮合进行传动，摩擦是必不可少的，因此定期润滑是必不可少的，这样就可以延长机构的使用效率和使用寿命。减速机构的三维造型如图4.1所示。图4.1蜗轮蜗杆传动减速机构有蜗轮，蜗杆，蜗轮轴，轴承，键组成，利用建立基准面，草图，拉伸，回转，螺纹等命令来对零件进行绘制，然后新建一个装配体文件，将绘制好的零件导入，进行孔轴之间配合，模拟产品安装时的状态，对零件执行配合的命令，使其成为一个装配体，构成减速机构的整体结构。齿轮箱的整体结构如图4.2所示。蜗轮蜗杆的润滑形式有两种，池油润滑和喷油润滑。图4.2齿轮箱结构4.2起重装置造型的设计起升装置主要由螺杆螺母组成搭配箱体上的导向光轴，放置板，对物体进行起重提升，螺杆通过与蜗轮轴相连得到能够转动的力，再根据螺杆螺母本身的特点，将回转运动转化为直线运动，螺母部分安装的放置板可进行上下移动，达到提升物体的效果。具体三维造型如图4.3所示。导向光轴的作用主要是稳定放置板，同时也起到固定的作用，它可以分散放置板上重物施加的力，使其受力均匀，能够帮助螺母一起提升物体，同时也减小了放置板与螺母之间的摩擦力。

图4.3丝杆提升装置对起升装置的三维建模主要用到的命令同样的，是草图，拉伸，螺纹，回转，打孔等等。在装配的时候要注意配合命令是否完全约束，这样会对运动仿真有一定的影响。4.3外壳的三维设计外壳的设计过程比较简单，主要考虑到的就是产品的工作环境，环境的温度，湿度，还有物理因素和化学因素的影响，考虑到电机会发热，设计了一款外壳，用来防尘和通风散热，能够有效地保护电机以及内部结构的完整性，延长机构的使用寿命，对产品整体具有一定的保护作用。机器底板与机器顶板主要是起支撑和防护的作用，加强筋的设计是为了使外壳结构更加的稳定，三维结构图如4.5所示。图4.4箱体外壳图4.5加强筋4.4整体装配的设计整体装配图的设计过程比较繁琐，搭配计算公式，计算出所需要的数据，根据基本数据进行计算，设计出初步的三维造型，后期在对绘制出的零件进行改进更新，最终进行整体装配，对产品进行整体的仿真装配，得出最终的三维建模的装配体。如图4.6所示4.6整体三维造型设计图在运动仿真的过程中，有许多需要注意的地方，比如零件之间的配合是否冲突，或者过定义，在仿真的时候要对模型的角度进行调整，保证可以清晰地看到装置的运动过程，对重点结构进行展示，这样可以完全的展示整个产品。在产品展示的过程之中我利用了运动算例，对产品进行360°的展示以及细节的展示。图4.7产品展示图

5实物制作5.13D打印技术由于材料、成本和一些其他的因素，在产品设计方案完成后，产品实物主要利用3D打印设备进行制作，3D打印可以将三维结构完整的表达出来，达到百分百还原的效果，这样更能展示出产品的特点。模型在进行打印之前，进行了比较细致的处理，以便于能将实物更好地展示出来，并且进行了缩放处理。5.2最终实物实物图如下图所示：图5.1实物图1图5.2实物图2

结论本次毕业设计经过了很长时间的修改才得以完成，毕业设计是对大学四年的知识的总结和利用，运用所学习的知识点设计出产品。我所设计的螺旋起重装置最简单的产品就是我们最常用的千斤顶，这种起重装置有很多优点，它可以节省人力，利用机械本身的力量对物品进行提升，它传动结构比较紧凑、动力可以由不同的方式提供，在工作过程中噪音比较小，不会对周围产生影响、同时在使用的过程中可以灵活应用，有不同的组合方法，使用寿命也比较长，因为它不存在过大的磨损，这种起重或者提升装置可以一台单独使用，也可以通过转向机构并联到一起组合使用，同时也可以大致控制调整高度，使用方式也多种多样，比如直接调动用电动机或其他动力，也可以手动。在设计的时候，根据工作场地的要求不同，应该选择不同参数的起重设备，本次设计所用到的基本数据是最大负载和移动速度，这次设计不单单是利用书本上的知识，而是结合实际产品进行设计，除去了枯燥的理论知识，变成一次有意义的设计，不仅仅是对我们个人能力的提高，更加强了我们的思想水平，将理论和实际结合到一起。对于以后的工作生活也会有巨大的帮助，本次设计也存在一些不足，不过只要做事情，就会有不足，这些不足会激励我们，在以后的设计过程中一定会改进，电动螺旋举重机这个项目是我第一次独自完成的项目，希望以后会学到更多的知识来扩充我的设计能力和创造力。

参考文献濮良贵.机械设计[M].第九版.北京：高等教育出版社,2013,5.李树军.机械原理[M].北京:科学出版社,2009.宋万里.机械设计习题[M].北京:科学出版社,2015,3.卢秉恒.机械技术基础[M].第三版.北京:机械工业出版社,2007,12.机械设计手册[M].第六版.北京工业出版社.何铭新.机械制图[M].第七版.高等教育出版社,2016,2.卜炎.实用轴承手册[M].机械工业出版社,2004,1.赵文娟,杜宝江.蜗轮蜗杆类零件的建模分析[J].精密制造与自动化，2009.朱孝录.齿轮传动设计手册[M].北京:化学工业出版社，2004.张质文.起重机设计手册.北京:中国铁道出版社,1997.唐希平.伸缩式螺旋千斤顶的设计与计算[J].机械设计,1988(05):61-62.王祥娟.起重机减速器设计原则%PrinciplesinDesigningtheDeceleratorofaCrane[J].太原大学学报,2003,004(001):48-50.李学志.计算机辅助设计与绘图[M].北京:清华大学出版社,2007杨立新.浅析机械加工工艺对零件加工精度的影响[J].黑龙江科技信息.2016.SOLIDWORKSMotion运动仿真教程[M]：2016版/美国DSSOLIDWORKS公司著：陈超祥，胡其登主编—3版.—北京：机械工业出版社.徐振振.螺杆螺母传动机构设计方式探究[J].中国新技术新产品,2019(08):69-70.高丽红,佘银柱.基于ANSYS的蜗杆机构优化设计[J].机械工程与自动化,2019(04):84-86.田夺.起重机械安全防护装置的安全性能控制[J].设备管理与维修,2020(07):127-128.杜增彬,高秉峰,吴员.电动螺旋举重器设计[J].装备制造技术,2013(10):38-39+54陈燕,欧阳加强.千斤顶技术的研究现状与展望[J].现代机械,2002(04):58-60+50.郝迎吉,苑勇敢.基于SolidWorks的新型电动螺旋式千斤顶[J].煤炭技术,2015,34(10):227-229.司马斌,边宁涛,张彩宏,张路.以SolidWorks为基础的蜗轮蜗杆减速器设计探讨[J].内燃机与配件,2018(23):15-16.Anonymous.ElectricalSafetyFoundationInternational;ElectricalSafetyFoundationInternationalAnnouncesJackWellsas2008OutstandingServiceAwardRecipient[J].ScienceLetter,2008.

致谢在指导老师的热情帮助和指导下，我的毕业设计才能顺利完成。指导老师对我的设计提出了问题和需要改进的方面，这给了我很大的帮助，我将终生学习和铭记在心。本次毕业设计，我学会了如何独立自主，学会坚持，第一次从开始一直耐心的完成本次设计，这和我的老师的帮助是分不开的，老师的培育之恩我深表感谢。我的大学生活到这里就走到尽头，四年的时光收获了很多，感谢一直陪伴我的老师和同学，他们教会了我很多，不仅仅有知识，还有为人处世的道理。以后的日子希望大家都不忘初心，可以在自己人生的路上越走越远，同时祝大家在今后的日常生活中愉快!还要感谢学校给我们的机会和悉心的栽培，使我们践行着“我行，我能”的校训，保持着良好的心态，勇敢的迈开脚步，走进社会的大门，为了自己的理想不断努力。

论文的研究方法和手段有哪些

（1）调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。一般是通过书面或口头回答问题的方式获得大量数据，进而对调查中收集的大量数据进行分析、比较、总结归纳，为人们提供规律性的知识。

（一）典型例子

调查法中最典型的例子是问卷调查法。它是通过书面提问收集信息的一种方法，即调查人员编制调查项目表，分发或邮寄给相关人员，询问答案，然后收集、整理、统计和研究。

（二）研究步骤

1.确定调查课题

确定题目时要注意选题是否具有研究的必要性和可能性，同时要注意选题切忌太大，也要避免无意义的重复劳动。

2.制定调查计划

要明确调查课题、调查目的、调查对象、调查范围、调查手段、调查步骤、时间安排。

3.收集材料

收集材料时要尽可能保持材料的客观性，尽可能采取多种手段或途径。

4.整理材料

将收集到的材料进行整理，以便后续总结归纳、形成结论。

5.总结研究

对整理完的材料进行分析、总结、归纳，得出一般性的结论。

（三）特点

调查法相对其他研究方法来说较为耗时耗力，但也有其优势，即获得的一手资料信息真实具体，能够对研究对象有更加准确、清晰的认识。

（2）观察法

观察法是指人们有目的、有计划地通过感官和辅助仪器，对处于自然状态下的客观事物进行系统考察，从而获取经验事实的一种科学研究方法。

（一）典型例子

皮亚杰的儿童认知发展理论就是通过观察法提炼总结出来的；儿童心理学创始人——普莱尔，也是在一次次地使用观察法后，提出了儿童心理学领域中的诸多理论。

（二）研究步骤

1.明确观察对象

在选择和确定研究问题的基础上确定观察者与观察对象。

2.制定观察计划

在观察计划中要规定明确的观察目的、重点、范围以及要搜集的材料。

3.做好观察准备

观察准备是否充分，往往影响观察的成败。

4.做好记录

在观察过程中要时时记录，不放掉任何一个关键信息。

（三）特点

观察法具有拓展人们的感性知识、启发思想等优点，但是由于其强调研究要在自然环境下进行，且不允许掺杂个人的偏见，确为实际操作带来了一定困难。

（3）实验法

实验法是指经过精心设计，在高度控制的条件下，通过操纵某些因素，从而发现变量间因果关系以验证预定假设的研究方法。核心在于对所要研究的对象在条件方面加以适当的控制，排除自然状态下无关因素的干扰。

（一）典型例子

采取实验法的一个典例是罗森塔尔效应的提出，美国心理学家罗森塔尔和L.雅各布森通过对小学生进行“未来发展趋势测验”，发现人们对他人行为的期望通常可以导致他人向期望方向改变。