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I 畢 業(yè) 設 計 (論 文 ) JK 型建筑卷揚機設計 THE DESIGN OF JK STRUCTURAL WINDLASS 學 生 姓 名 學 院 名 稱 機 電 工 程 學 院 專 業(yè) 名 稱 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化 指 導 教 師 II 目 錄 第 1 章 緒論 ...................................................................................................................................1 11 建筑卷揚機的發(fā)展狀況 .....................................................................................................1 111 建筑卷揚機的應用 ...................................................................................................1 112 建筑卷揚機的發(fā)展概況 ...........................................................................................1 113 國外卷揚機的概況 ...................................................................................................1 12 建筑卷揚機的主要類型 .....................................................................................................2 第 2 章 卷揚機的基本結構設計 ...............................................................................................5 21 本設計的總體確定 .............................................................................................................5 22 卷揚機的總體結構設計 .....................................................................................................5 第 3 章 鋼絲繩的選擇和卷筒的設計 .........................................................................................6 31 鋼絲繩的選擇 .....................................................................................................................6 311 鋼絲繩的種類和構造 ...............................................................................................6 312 鋼絲繩直徑的選擇 ...................................................................................................6 32 卷筒的設計 .........................................................................................................................7 321 卷筒的材料 ...............................................................................................................7 322 卷筒容繩尺寸計算 ...................................................................................................7 卷筒筒壁的厚度計算和卷筒壁的強度計算 ......................................................9 33 卷筒軸的設計 ...................................................................................................................10 第章 減速器的設計 .............................................................................................................15 電動機的選擇 ................................................................................................................15 選擇電動機類型和機構形式 ............................................................................15 功率的計算 ........................................................................................................15 413 電動機功率的選擇 .................................................................................................15 42 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 .......................................................................16 421 總傳動比 .................................................................................................................17 4分配減速器的各級傳動比 ..................................................................................17 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) ................................................................................17 各軸轉速 ............................................................................................................18 各軸的輸入功率 ................................................................................................18 433 各軸的輸入轉矩 .........................................................................................................18 44 減速器的結構設計 ...........................................................................................................19 傳動零件的設計計算 ....................................................................................................19 4..第一級齒輪傳動的設計 ..........................................................................................19 第二級齒輪傳動的設計 ....................................................................................22 4.5.3 齒輪軸的校核 .............................................................................................................24 4.5.4 滾動軸承的選擇計算 ................................................................................................28 標準件表 ....................................................................................................................................30 第 5 章 其他零件的設計 .........................................................................................................31 III 5.1 制動器的分類、特點及其選擇 .........................................................................................31 52 制動器的設計計算 ...........................................................................................................32 52制動器制動力矩的確定 ........................................................................................32 2制動器的發(fā)熱計算 ..............................................................................................33 53 聯(lián)軸器的設計 ...................................................................................................................34 531 聯(lián)軸器轉矩的計算 .................................................................................................34 第六章 排繩器的設計 .............................................................................................................36 第七章 建筑卷揚機使用與維護簡介 ...................................................................................37 7.1 建筑卷揚機使用 ..............................................................................................................37 7.1.1 建筑卷揚機的安裝與調試 ......................................................................................37 7.1.2 建筑卷揚機一般操作規(guī)程 ........................................................................................37 7.2 建筑卷揚機的維護與安全技術 ......................................................................................38 7.2.1 建筑卷揚機的維護 ....................................................................................................38 7.2.2 建筑卷揚機的安全技術 ..........................................................................................39 結論 ...............................................................................................................................................40 參考文獻 .......................................................................................................................................41 致 謝 ...........................................................................................................................................42 附錄 ...............................................................................................................................................43 附錄 1.........................................................................................................................................43 附錄 2.........................................................................................................................................55 IV 摘 要 隨著人類文明發(fā)展，建筑工作愈來愈頻繁，古老的起重裝置已不能滿足現(xiàn)代話作業(yè) 的需要，大型塔吊和汽吊又有其相對的局限性，于是卷揚機以起靈活方便，成本相對小 等特點孕育而生了。 建筑卷揚機是一種起重設備，由于具有結構簡單、搬運安裝靈活、維護保養(yǎng)簡單、操 作方便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點，所以被廣泛應用于諸多工作中。提升重物是其主 要功能提升重物。本課題簡要介紹了建筑卷揚機的結構和特點，給出了建筑卷揚機的設 計，并對卷筒的設計要點進行了說明。本課題重點在于一控制方便和節(jié)省資源為主要設 計特點對建筑卷揚機制動和傳動部分進行了設計和校核。 本課題主要設計齒輪和軸還有卷筒的結構尺寸，確定了齒輪傳動的各主要參數(shù),對驅 動機構中的各部件進行了選型,設計,校核。 關鍵詞 卷揚機； 減速器； 軸； 齒輪； 設計 V Abstract Along with the development of human civilization, construction work have bec -ome more and more frequent ,Lifting the ancient device has been unable to meet the mo- dern needs of the operation so large tower crane hoists and steam has its limitations relative ,So hoist to take flexible, cost is relatively small and breed characteristics of Health. Winch is a construction lifting equipment, the structure is simple, flexible hand- ling installation, maintenance is simple and convenient to operate, low price and high relia bility, which is widely used in many work .Upgrade heavy Its main function is to upgrade heavy loads. This paper describes the construction hoist the structure and ch -aracteristics of a given construction hoist the design, Reel also the design features a summary statement. This paper focus is a convenient control and save resources as the main design features of the construction hoist the part of the design and verification . The design of the main gear and shaft design still reel size of the structure to de- termine the gear transmission of the main parameters, to drive the various components of the selection, design and verification. Keywords Windlass shaft gear reducer design 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 6 第 1 章 緒論 11 建筑卷揚機的發(fā)展狀況 111 建筑卷揚機的應用 建筑卷揚機是一種起重設備，由于具有結構簡單、搬運安裝靈活、維護保養(yǎng)簡單、 操作方便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點，所以被廣泛應用于提升重物、打樁、集材、冷 拉鋼筋、設備安裝等工作中。 提升重物是建筑卷揚機的一種主要功能，所以各類卷揚機是根據(jù)這一要求為依據(jù)的。 雖然現(xiàn)在塔吊，汽車吊取代了建筑卷揚機的工作。如塔吊在建筑工地上用于物料和物件 的提升工作。由于塔吊成本高一般在大型建筑中使用，而且靈活性較差，也需卷揚機做 輔助提升用。建筑卷揚機還用于林業(yè)的集材工作。建筑業(yè)的冷拉鋼筋，小型礦井的物料 提升和打樁等工作。正因為建筑卷揚機具有多種用途，所以不僅用于建筑業(yè)，而且在冶 金，化工，水電，農業(yè)和軍事等行業(yè)亦被廣泛使用。 112 建筑卷揚機的發(fā)展概況 我國在古代就知道采用轤轆等來提升重物，以減輕體力勞動的強度和提高生產效率。 我國由于舊中國工業(yè)落后。使用的卷揚機均為國外生產，至 50 年代我國的卷揚機生產才 開始的。從 70 年代起，我國卷揚機的生產才進入了技術提高，品種增加的新階段。 從 70 年代末期開始，中國實行改革開放政策國民經濟大力發(fā)展，基本建設任務增多 許多，促使卷揚機的大量生產。生產廠家也逐漸增多。至今卷揚機的生產與設計已較為 成熟，現(xiàn)如今卷揚機的品種繁多和使用較廣泛。雖然現(xiàn)在的工業(yè)水平先進機械化程度不 斷提高，起重設備不斷更新，但仍不能淘汰卷揚機的行之有效的機械設備。 113 國外卷揚機的概況 在國外，卷揚機的品種繁多，應用也很廣泛。在西方技術先進的國家中，雖然工業(yè) 水平先進，機械化程度不斷提高，起重設備也不斷更新，但仍不能淘汰這樣的行之有效 的簡單機械設備。下面介紹一下幾個主要國家生產卷揚機的狀況。 （一）美國 美國生產卷揚機的廠家有近百家，主要有貝波（BEEBE）國際有限公司，哲恩 （THERN）有限公司等。 貝波國際有限公司是美國較大的生產起重設備的公司，主要產品有各種手動卷揚機， 電動卷揚機，提升機械及起重機。手動卷揚機重要品種有蝸桿傳動系列，直齒圓柱齒輪 系列，齒輪蝸桿傳動組合系列，直接驅動系列，鏈傳動系列。其中直間驅動式電動卷揚 機的傳動是全封閉行星齒輪傳動，傳動系列全部全部安裝在卷筒里面，機架和卷筒用高 強度鋼焊接而成。 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 7 （二）日本 日本從明治 30 年開始制造和使用卷揚機。據(jù)日本荷役機械研究所核計，19701975 年間卷揚機的產量增加 62.5%.據(jù)日本通產省機械核計月報載,接年單純土卷揚機的產量就 達 12 萬臺,生產值約 100 億日元。 日本卷揚機行業(yè)由機械技術部會,荷役機械技術委員會領導.主要生產廠家有北川鐵 工所,遠藤鋼機,南星,越野總業(yè),松崗產業(yè)等 80 多個產業(yè)。 （三）法國 法國生產卷揚機的廠家很多,其中包藤(POTAIN)公司就是生產卷揚機的主要國家之一。 包藤公司主要生產 KUSW 系列卷揚機，LMD 系列卷揚機，PC 系列卷揚機和 RCS 系列卷揚機。 （四）國外卷揚機的發(fā)展趨勢 1大型化 由于基礎工業(yè)的發(fā)展，大型設備和建筑構件要求整體安裝，促進了 大型卷揚機的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產了 60t 的卷揚機，日本生產了 32t,50t,60t 液 壓和氣動卷揚機，美國生產了 136t 和 270t 卷揚機。 2采用先進電子技術 為了實現(xiàn)自動控制和遙控，國外采用了先進的電子技術。 對大型卷揚機安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對的安全可靠。 3發(fā)展手提式卷揚機 為了提高機械化水平，減輕工人勞動強度，國外發(fā)展小 型手提式卷揚機，如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚機。 4大力發(fā)展不帶電源裝置的卷揚機 歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機動力 的卷揚機。此種卷揚機結構簡單，有一個卷筒和一個變速箱即可。 12 建筑卷揚機的主要類型 建筑卷揚機由于應用范圍較廣，為適應各種不同的使用條件，建筑卷揚機亦制造成 各種不同機型的產品。機型的分類方法很多，目前可以按下述方法分類。 121 按鋼絲繩額定拉力 分F 按鋼絲繩在基準層上所能承受的最大拉力來區(qū)分。按 GB195588建筑卷揚機中 規(guī)定為 5、7.5 、10 、12.5、 16 、20 、25、 32 、50 、80 、120 、160 、200 、320 、500KN 共 15 級。此參數(shù)為建筑卷揚機的主要參數(shù)。 122 按鋼絲繩額定速度 分v 鋼絲繩在基準層上的出繩速度是建筑卷揚機的又一項主要參數(shù)。根據(jù)鋼絲繩的速度 可分為： 1慢速卷揚機 繩速 ；min159v 2中速卷揚機 繩速 ；30 3快速卷揚機 繩速 ；i4 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 4高速卷揚機 繩速 ；min45v 為適應特殊需要，還有一種變速卷揚機，其變速可調，有雙速、三速和多速幾種類 型。 123 按卷筒數(shù)目分 一臺卷揚機上卷筒數(shù)目的多少，直接影響到卷揚機的結構。卷揚機按卷筒數(shù)目可分 為單筒卷揚機、雙筒卷揚機、和多筒卷揚機三大類。目前生產的大多數(shù)是單筒和雙筒卷 揚機，其卷筒都是工作卷筒，再增加的卷筒大都是輔助用卷筒，卷筒相對要小些。 124 按動力源分 由于工作環(huán)境不同，所用的動力源亦不同。 1手動卷揚機 用于無動力來源地區(qū)的小型卷揚機； 2電動卷揚機 大多數(shù)卷揚機皆屬于此類； 3內燃機卷揚機 用于無電源的地方； 4氣動卷揚機 用于不能使用電源的地方； 5液壓卷揚機 與其他設備配合使用而有液壓源的場合。 125 按傳動形式分 1開式齒輪傳動 最早的形式。目前主要用于手動卷揚機； 2閉式圓柱齒輪傳動 主要為為快速單筒卷揚機，應用廣泛。 3圓錐圓柱齒輪傳動減速器 4蝸桿傳動減速器 5圓柱齒輪減少速器加開式齒輪傳動 6蝸桿減速器加開式齒輪傳動 7行星齒輪傳動 126 按控制方法分 1手控卷揚機 由人工操作縱閘把控制卷揚機提升或下放重物。 2電控卷揚機 用電控制磁鐵制動器使卷揚機工作。 3液控卷揚機 用壓力油控制卷揚機卷筒的離合和制動。 4氣控卷揚機 5自動控制卷揚機 用限位器來控制卷揚機的工作。 127 按用途分 卷揚機由于其用途不同，使其條件的差異，其結構設計上也有差異。 (1)提升重物 要求有一定的速度，以利于提高生產率，并要求高的安全性，以防墜 落。 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 9 (2)設備安裝 一般設備的質量較大，則要求卷揚機具有較大的提升能 力；以保證安裝精度，其速度就不能太高；為防止墜落，其安全性要求更 高。 (3)曳引物品 因為此項工作一般是在水平或傾斜方向進行的，為使物品前后運動，則 要求卷揚機的卷筒正反轉均能工作。 (4)打樁 要求卷揚機把重物提升到一定的高度后，能使重物成自由落體 下降，實 現(xiàn)打樁工作，即要求卷揚機具有溜放功能。 建筑卷揚機雖然可以分很多種類，實際上由于應用情況的復雜，很難把他們絕對分 清，而且一臺卷揚機往往幾種工作都要做，所以在建筑卷揚機的設計上對用途分得并不 清楚，而是要求高的來設計。這樣能使卷揚機實現(xiàn)一機多用，得到更廣泛的應用。 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 10 第 2 章 卷揚機的基本結構設計 建筑卷揚機由于應用廣泛，為適應各種不同使用條件，建筑卷揚機亦制造各種不同 的機型的產品。 21 本設計的總體確定 本卷揚機設計的主要參數(shù)： （1）鋼絲繩的拉力 KNF30 （2）鋼絲繩的速度 1minV 由于鋼絲繩的速度 ，由建筑卷揚機設計查得該卷揚機為快速卷揚機。s3 按動力源分該卷揚機設計為電動卷揚機。 按傳動形式分該卷揚機設計為二級圓柱齒輪減速器。 按控制方法分該卷揚機設計為電控卷揚機（用電鈕控制電磁鐵制動器使卷揚機工作） 。 22 卷揚機的總體結構設計 由于卷揚機是二級圓柱斜齒輪減速器傳動卷揚機 故簡易圖如下圖（圖 2-1） 12345 圖 2-1 傳動裝置簡圖 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 11 1.電動機 2.聯(lián)軸器 3.減速器 4.制動器 5.卷筒 第 3 章 鋼絲繩的選擇和卷筒的設計 建筑卷揚機通過鋼絲繩升降、牽引重物。工作時鋼絲繩所所應力十分復雜，加之對 外界影響因素比較敏感，一旦失敗，后果十分嚴重。因此，應特別重視選擇與使用。 31 鋼絲繩的選擇 311 鋼絲繩的種類和構造 鋼絲繩是由許多高強度剛上編繞而成，可單捻、也可雙捻成行。繩芯采用天然纖維 芯（NF） 、合成纖維芯（SF ） 、金屬纖維芯（IWR）和金屬絲股芯（IWS） 。 纖維芯鋼絲具有較高的擾性和彈性，纏繞時彎曲應力較小。但不能承受橫向壓力； 金屬 絲芯鋼絲繩強度較高，能承受高溫和橫向壓力，但擾性較差。建筑卷揚機系多層 纏繞，更合適選用雙捻制金屬絲芯鋼絲繩。 鋼絲繩的種類，根據(jù)鋼絲繩繞成股和股繞成繩的互相方向可分：（1）順捻鋼絲繩 、 （2）交捻鋼絲繩。 因為交捻鋼絲繩在卷揚機設計中應優(yōu)先考慮，故在本設計上鋼絲繩的選取是雙捻制 金屬絲芯鋼絲繩。 312 鋼絲繩直徑的選擇 鋼絲繩的安全系數(shù)按下式計算： 式（3.1）nf snepgs 式中 整條鋼絲繩的破短拉力（ N）ps 鋼絲繩的額定拉力ef 卷揚機工作級別規(guī)定的最小安全系數(shù)n 機械手冊查表得卷揚機的工作級別為 A6，則選取安全系數(shù) =6n KNnsefp30ps 鋼絲繩不應小于下式計算的最小值： 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 12 式（3.2）scdminmd4.18306.min 式中 鋼絲繩的最大工作拉力（KN）S 鋼絲繩的選取系數(shù)，經查表 =0.1036c 機械手冊查表得 d=19(mm),鋼絲繩的抗拉強度為 1770MPa，使用雙捻制金屬絲芯鋼絲繩。 32 卷筒的設計 建筑卷揚機卷筒系鋼絲繩多層纏繞，所受應力非常復雜。它作為卷揚機的重要零件， 對卷揚機安全、可靠的工作至關重要，應合理的進行設計。 321 卷筒的材料 由于考慮到卷筒材料具有良好的鑄造性和焊接工藝性，且貨源廣泛，在本設計中選 取材料 Q235 極限應力 、MpaB3.49paS5.267 322 卷筒容繩尺寸計算 卷筒容繩尺寸參數(shù)意義及表示方法應符合國家標準規(guī)定。 a) 卷筒節(jié)徑 D 卷筒節(jié)徑 應滿足下式 式（3.3）dKe 式中 筒繩直徑比，由建筑卷揚機設計查表得eK19e 鋼絲繩直徑（mm）d 則 取 3619m36dD420 b) 卷筒容繩寬度 tB 卷筒容繩寬度 ，一般可以由下式確定 式(3.4)03t 式中 卷筒直徑（mm） 0D 則 取361t mBt60 C) 卷筒邊緣直徑 k 卷筒邊緣直徑即卷筒端側板直徑端側板直徑用下式計算 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 13 式(3.5)dDsk4 式中 最外層鋼絲繩直徑，由下式確定sD021sSd 鋼絲繩纏繞層數(shù)S 則 取47519kmK6 d) 纏繞層數(shù) 纏繞層數(shù) 按下式計算 式(3.6)dDSKK20 式中 為保證鋼絲繩不越出端側板外圓的的安全高度（mm）Km 計算得 mK3819 則 取7.423460S 4S e) 卷筒容繩量 L 卷筒容繩量是指鋼絲繩在卷筒上順序緊密排練時，達到規(guī)定的纏繞層數(shù)所能容 納的鋼絲繩工作長度的最大值 卷筒容繩量按下式計算 第 層鋼絲繩繩芯直徑為i 式(3.7)dSDii 120 式中的 第 層， 。iS13、 、 、 則 m69421 D 361437 42895 第 層鋼絲繩長度為i 式(3.8)30(1)210it iLBdDSd 2(6019)34298.1L m33 6495 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 14 34(6019)342819045.68L m 卷筒容繩量為 式(3.9)12iLL 34.6258.34.958.605 109m 卷筒筒壁的厚度計算和卷筒壁的強度計算 a)多層纏繞系數(shù) 的確定sA 多層纏繞系數(shù) 的理論計算: 式(3.10) 11222SSSs 式中 鋼絲繩的纏繞層數(shù)S 式(3.11)EtF 式(3.12)180dDe 式(3.13)20 其中 鋼絲繩的纏繞節(jié)距 t 1.09.tdm 卷筒壁厚)(m 卷筒直徑 0D0342D 鋼絲繩直徑 d 鋼絲繩縱向彈性模量 E)(Mpa1EGpa 鋼絲繩橫向彈性模量 6 卷筒材料的彈性模量 20 鋼絲繩的斷面積 F)(2m 則 1.5sA b)卷筒的厚度設計 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 15 卷筒厚度為 式(3.14)escFAt 式中 鋼絲繩的額定拉力eF)(N 建筑卷揚機設計查得c138cMpa 則 301.59.184m C) 卷筒壁的強度計算 式(3.15) ecscFAt301.5128.49.Mpa 經強度計算較合適無需調整。 33 卷筒軸的設計 由于卷筒軸的可靠性對卷揚機的的安全，可靠性非常重要，因此十分重視卷筒軸的 結構設計和強度，剛性計算。卷筒軸的結構，應力求簡單，合理，應力集中應盡可能小。 卷筒軸不僅要計算疲勞強度，而且還要計算靜強度；次外，對較長的軸還需校核軸的剛 度。 在卷筒軸的設計上軸的材料采用 鋼，調質處理45 由機械設計手冊查得 60BMpa360Spa 135bM 已知鋼絲繩的額定拉力為 ，卷筒的直徑 ，鋼絲繩的直徑eFKN042Dm19dm 軸徑的估算： 6339.5102TPdCnn 式中：C與軸材料有關的系數(shù)； P軸傳遞的功率； n軸的轉速 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 16 315.92.8dm 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 17 扭 距合 成 彎 距 平 面平 面 當 量 彎矩 圖 2-1 卷筒軸受力分析 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 18 a) 作用力的計算 02534219.7()etADdFKN31.7()rtKN 將軸上的所有的作用力分解為垂直平面的力和水平平面的力，如圖(2-1)所示： b) 垂直面支承反力及彎矩 支反力，見圖(2-1) 49021.3()58etDVFRKNteC 彎矩，見圖（2-1） 9021.397()AYCYMRKNm80BD c) 水平面支承反力及彎矩 支反力，見圖(2-1) 904.8()58rDZCZFRKN 彎矩計算,見圖(2-1) .32()AZBCHMm d) 合成彎矩,見圖(2-1) 22219741965.()AYAZ KN302BB f) 應力校核系數(shù) -10.465b 當量轉矩 0.4629.TNm 當量彎矩 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 19 22221()1965.490.317..MT KNm23.8KNm 校核軸徑 31331472.107.0.65Md323321.86..01 經校核較合適無需調整。 g)軸疲勞強度計算 卷筒軸的疲勞強度,應該為鋼絲繩的當量拉力進行計算,既 式(3.16)edFK 式中 鋼絲繩的當量拉力dF)(N 當量拉力系數(shù)，由建筑卷揚機設計查得K1.75dK1.7534.2d 平均應力 和應力幅mbam33.06.94.0.1dBbbKMMpa .17.2am 疲勞強度計算安全系數(shù) 1300.511.897..4197.3072amSK 由機械手冊查得 應力集中系數(shù) 8K 表面狀態(tài)系數(shù) 0.2 絕對尺寸系數(shù) 7 等效系數(shù) .34 一般軸的疲勞強度安全系數(shù) ，經校核軸的強度夠用。1.58S 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 20 h)軸強度校核計算 卷筒軸的靜強度計算，需要用靜強度計算拉力，可按下式求得： 式(3.17)ejFmax 式中 靜強度計算最大拉力maxjF)(N 動載系數(shù)，有建筑卷揚機設計查得1.35 靜強度計算安全系數(shù) 2601.3527.8151.64SSBMW 當 時， ，所以經校核軸的強度足夠。0.6Sb2S 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 21 第章 減速器的設計 減速器是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動，蝸輪傳動或齒輪蝸輪傳動所組合 的獨立部件，常在動力機與工作機之間為減速的傳動裝置；在少數(shù)情況下也用作增速的 傳動裝置減速器由于結構緊湊，效率教高，傳遞運動正確可靠，使用維修簡單，并可 成批生產，故在現(xiàn)代機械中應用最光減速器類型很多，有圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪 減速器，蝸桿減速器等 最常用的卷揚機主減速器有蝸桿減速器或一級和二級齒輪減速器由于考慮到所傳 遞的功率和傳動比在本卷揚機設計課題中采用的是二級圓柱齒輪減速器 電動機的選擇 選擇電動機類型和機構形式 電動機是常用的原動機，并且是系列化和標準化的產品機械設計中需要根據(jù)工作機 的工作情況和運動，動力參數(shù)，合理選擇電動機類型，結構形式，傳遞的功率和轉速， 確定電動機的型號 電動機有交流電動機和直流電動機之分，工業(yè)上采用交流電動機交流電動機有異步 電動機和同步電動機兩類，異步電動機又分籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電 動機應用最廣泛如無特殊需要，一般憂先選用型籠型三相異步電動機，因其具有高 效，節(jié)能，噪音小，振動小，安全可靠的特點，且安裝尺寸和功率等級符合國際標準， 適用于無特殊要求的各種機械設備 建筑卷揚機屬于非連續(xù)工作機械，而且啟動，制動頻繁多數(shù)情況下選用（繞 線轉子）電動機在本設計中選擇電動機為系列的三相繞線型電動機 功率的計算 電動機的功率選擇是否合適將直間影響到電動機的工作性能和經濟性能。如果選用額 定功率小于工作機所需要的功率，就不能保證工作機正常工作，甚至使電動機長期過載 過早損害，如果選用額定功率大于工作機所需要的功率，則電動機的價格高，功率未得 到充分的利用。從而增加電能的消耗，造成浪費。 413 電動機功率的選擇 (1) 建筑卷揚機電動機的功率按所需的靜功率計算，靜功率（單位：KW）計算公式 為： 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 22 式（4.1）wpd 式中 工作機所需工作效率。wp 由電動機到工作機的總效率。 工作機所需工作效率，應由工作阻力和運動參數(shù)計算求得： 式（4.2）1030.518WFVwp KW 式中 工作機的阻力（N） 。 工作機的線速度（M/S） 。V 工作機的效率。 其中 34120.851w 、 、 、 分別為聯(lián)軸器、卷筒、齒輪傳動和軸承的傳動效率。34 取 =0.99， =0.96， =0.97（齒輪的精度為 8 級） ， =0.98（滾動軸承） 。1234 (2) 確定電動機的轉速 卷筒軸的工作轉速為 式（4.3）601601.528.7min3.4vrnd 經查表：二級圓拄齒輪減速器的傳動比 ，故電動機的轉速的可選范圍為：i0 式（4.4）in8.1392.749.28)0( rniad 根據(jù)工況和計算所選電動機為: 表 4-1 電動機參數(shù) 型號 額定功率(KW) 轉速 r/min YZR200L 22 960 42 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 23 1軸 2軸 3軸 圖 4-1 減速器簡圖 421 總傳動比 由電動機的轉速和工作機的主動軸的轉速，可得到傳動裝置的總傳動比為 式（4.5）nima 式中 電動機的轉速mn 卷筒的主軸轉速 960in3.2528.7mmarni 總傳動比為各級傳動比 的乘積，既10、、 式（4.6）ii 4分配減速器的各級傳動比 使減速器高速軸不至于過大初步取 則05.2i03.256.ai 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 為進行傳動件的設計計算，要推算出各軸的轉速和轉矩（或功率） 如將傳動裝置各 軸由高速至低速依次定為 1、2、3、4 軸。 相鄰兩軸間傳動比021i、 相鄰兩軸間傳動效率、 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 24 軸的輸入功率（）012T、 各軸之間的輸入轉矩（）p、 各軸的轉速（r/min）012n、 則可按電動機軸至工作機運動傳遞路線推算，得到各軸的運動和參數(shù) 各軸轉速 1 軸 1960/minnr 2 軸 212/i5ri 3 軸 2398.7/in6.ni 各軸的輸入功率 1 軸4 軸的輸入功率： 1 軸 118.6209718.64dpkw 2 軸 223 7.52 3 軸 3.5.9k 4 軸 42316901.p w 式中 電動機的出功率（KW）d 聯(lián)軸器的傳動效率1 1. 軸承的傳動效率2 2098 齒輪的傳動效率33.7 同一根軸的輸出功率與輸入功率的數(shù)值不同，需要精確計算時取不同的數(shù)值。 433 各軸的輸入轉矩 電動機的輸出轉矩： 式（4-7dP18.6295055.390dmTNmn ） 1 軸4 軸的輸入轉矩： 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 25 10185.230.971.6dTi Nm 229768275.3 33..4i4418091.0T Nm 運動和動力參數(shù)計算結果整理于下表 表 4-2 減速器運動和動力參數(shù) 效率 P（Kw） 轉矩 T（N.m）軸名 輸入 輸出 輸入 輸出 轉速 N（r/min ） 傳動比 效率 電動機 軸 18.62 185.23 960 1 0.97 1 軸 18.06 17.88 179.67 177.97 960 6.65 0.97 2 軸 17.52 17.34 1211.49 1199.37 200.84 5 0.97 3 軸 16.99 16.82 5618.38 5562.19 28.89 卷筒軸 15.99 15.83 5286.33 5233.47 28.89 1 0.96 44 減速器的結構設計 減速器的機體是用于支持和固定軸系的零件，是保證傳動零件的嚙合精度，良好的 潤滑和密封的重要零件，其重量約占減速器總重量的 50%。因此，機體結構對減速器的工 作性能，加工工藝，材料消耗，重量及成本等有很大的影響。 機體材料采用灰鐵（HT150 或 HT200）制造。 傳動零件的設計計算 傳動裝置包括各種類型的零件，其中決定其工作性能，結構簡單和尺寸大小的主要 是傳動零件。支撐零件和聯(lián)接零件都是要根據(jù)零件的要求來設計，因此一般應先設計計 算傳動零件，確定其尺寸，參數(shù)，材料和結構。為了使設計減速器時的原始條件比較準 確，應該先設計減速器外的傳動零件，如聯(lián)軸器等。 4..第一級齒輪傳動的設計 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 26 (1)材料的選擇 應傳動尺寸和批量較小,故小齒輪選擇 40Cr，調質處理,硬度為 241HB286HB,平 均值為 260HB,大齒輪用 45 鋼，調質處理，硬度為 229HB286GB,平均取為 240HB (2)輪傳動的計算 轉矩 式（.8）mNnPTmd .K85.2196059501 齒寬系數(shù) 由機械手冊查表得d.d 接觸疲勞極限 由機械手冊查表得liHMpaHlim 初步計算的許用接觸應力 H4509.0 為綜合系數(shù)由機械手冊查表得k2k 3)初步計算小齒輪分度圓直徑 式(4.9)mdu KTHd71.02 714508..271991 33li21 取 5 初步取齒寬 圓整為110.854dbm1b 4) 校核計算 a)確定中心距 : 式(4.10)10513522dai m b)圓周速度: 式(4.11)120596.28/601dnv s c)計算齒數(shù) 和模數(shù) 和螺旋角1z、 m 1.初選 。 、 則 215.2015i 模數(shù) 則取標準模數(shù)12cos3cos4.9amz 。 51m 則 .11215012.z。 取 4Z 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 27 所以 12419.5.zi 取 則 取 105102z 齒數(shù)比 與 的要求相比誤差率 0%,5.2z1.i 可用 .521z、 2.螺旋角的計算 式(4.12)11211 ()5(20)coscos1.23mza。 d)齒輪的傳動的載荷計算 1工作載荷 式（4.13） NdTFt 35016.178921 式（4.14） 1211 cos. za 6.040.38。 齒向載荷分布系數(shù) 由機械設計手冊查得取HK 式（4.15） 231110HbABCbd 23.70.6840.85.6 載荷系數(shù) HVAKK1 91..13.5 重合度系 106.Z 螺旋角系數(shù) 11cos2.9z。 彈性系數(shù) 由機械設計手冊查得EMpaE8 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由機械設計手冊查得H.45HZ 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 28 接觸最小安全系數(shù) 由機械設計手冊查得limHSlim1.05HS 接觸壽命系數(shù) 由機械設計手冊查得NZ6.NZ 許用接觸應力 計算： 式（4.16