减速器设计(共30页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上湖南化工职业技术学院毕业设计毕业设计题目工厂用提升机设计毕业设计类型产品设计 工艺设计 方案设计姓名吴胜斌班级机电1312所属系部机电工程学院专业机电一体化 指导教师聂辉文、聂俊红职称副教授、讲师完成时间2015 年 11 月 16 日目 录一、 设计任务书3二、 前言5三、 设计方案6四、 设计过程 7 第一部分 传动装置总体设计7 第二部分 电动机的选择及传动比分配8 第三部分 齿轮的设计11 第四部分 轴的设计15 第五部分 箱体及其它附件设计19 第六部分 卷筒设计21 第七部分 钢丝绳设计24总结参考文献附：图纸两张一、设计任务书机 械 系机电一体化专业班级

2、机电1312学号20 姓名吴胜斌 课题名称：工厂用提升机设计一、设计目标综合运用、巩固及扩展所学专业知识，培养学生掌握机械设计的一般过程，能熟练使用有关手册和数据库，熟悉相关标准；培养学生的结构设计与计算能力；培养学生耐心细致、严谨科学的工作态度与吃苦耐劳的良好习惯，为学生毕业后从事专业工作打下扎实的基础。二、设计任务1、完成选题报告1份；2、编写提升机总体传动方案设计及论证，编写总体设计原理方案图；完成提升机主要传动装置结构的设计；3、根据给出的设计条件完成 ，并写出完整的设计计算说明书；4、完成传动装置装配图一张（A1或A0图纸），主要零部件图2张；5、撰写成果报告书一份。三、设计条件及参

3、数1、提升机由电动机驱动，用于工厂提升物料，空载启动，连续运转，工作平稳，安全可靠；2、动力源为三相交流电，380/220V，电动机单向运转，载荷较平稳；3、该设备的参考图如右：原始技术数据：绳牵引力1吨，升降高度 5m,绳牵引速度120m/min，卷筒直径：800mm。四、设计进度进度安排起止日期工 作 内 容成果表现形式9.8-9.17阅读湘教通【2015】218号 关于印发关于加强高等职业院校学生毕业设计工作的指导意见（试行）的通知、阅读工厂用提升机毕业设计任务书及机械设计指导书，大学城空间按要求建立好一、二级栏目。读书笔记9.18-9.30查阅机械手册和数据库，熟悉相关标准，完成选题报

4、告选题报告10.1-10.14编写提升机总体传动方案设计及论证，编写总体设计原理方案图；完成卷扬机主要传动装置结构的设计； 设计方案、设计说明10.15-11.1传动装置装配图、零件图的绘制图纸11.2-11.9编写并并整理设计说明书，出图设计说明书11.10-11.16撰写成果报告书、答辩成果报告书五、参考资料1 机械设计手册机械工业出版社2 机械设计基础谭放鸣.北京.化学工业出版社.2010.63 机械设计基础课程设计指导与简明手册彭宇辉.杨红.长沙.中南大学出版社.2009.84 机械设计（第八版）濮良贵，纪名纲.高等教育出版社.2001.75 其它参考书籍与网络资源。指导教师聂辉文、聂

5、俊红 专业负责人 尹霞 教学主任 聂辉文 开始日期 2015.9 完成日期 2015.12 二、前言 提升机，由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。垂直提升、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。分手动和电动两种。现在以电动提升机为主。 电动提升机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安装在机架上。对于起升高度和装卸量大，工作繁忙的情况下，要求调速性能好，特别要空钩能快速下降。对安装就位或敏感的物料，要能以微动速度下降。提升机分为手动和电动两种。现在以电动提升机为主。可单独使用，也可作起重、筑路和矿井提升及工厂等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应用

6、。 三、毕业设计方案院系机电工程学院专业班级机电1312姓名吴胜斌学号2题目工厂用提升机设计一、 选题的主要内容和设计思路主要内容：设计工厂用提升机一台1、提升机由电动机驱动，用于工厂提升物料，空载启动，连续运转，工作平稳，安全可靠；2、动力源为三相交流电，380/220V，电动机单向运转，载荷较平稳；3、原始技术数据：绳牵引力1吨，升降高度5m,绳牵引速度120m/min，卷筒直径：800mm。设计思路：从任务书给出的条件、参数和要求我们可以看出，工厂用提升机的工作功率不大，我们的设计思路是首先选用合适的电动机，电动机通过二级传动装置将运动传递到提升机的卷筒安装轴上，通过电气控制，实现该轴实

7、现正、反转、停止，从而带动卷筒实现正、反转、停止功能，根据工作要求，设计适当的卷筒尺寸，从而实现绕在转筒上的钢丝绳按要求的速度带动重物实现提升、降落或停止等功能，具体设计传动路线如下图:二、技术路线 接受设计任务-查阅资料-确定整体设计方案-电动机选择二级传动装置传动比的分配-齿轮的设计-轴的设计-减速器的箱体设计-卷筒和钢丝绳的设计三、 工具设备要求和技术规范工具设备要求：电脑-网络-教材-参考资料-绘图工具等技术规范：严格执行机械制图、机械设计国家标准。四、其他说明参考资料1 机械设计手册机械工业出版社2 机械设计基础谭放鸣.北京.化学工业出版社.2010.63 机械设计基础课程设计指导与

8、简明手册彭宇辉.杨红.长沙.中南大学出版社.2009.84 机械设计（第八版）濮良贵，纪名纲.高等教育出版社.2001.75 机械制图机械制图兼习题集聂辉文，彭湘蓉、聂俊红等，北京.化学工业出版社.2015.8 6其它参考书籍与网络资源。五、指导教师的意见（此项可以评论方式发表在空间） 签字：年 月 日四、设计过程第一部分 传动装置总体设计1 传动方案 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2传动装置第二部分 电动机的选择及传动比分配2.1电动机的选择2.1.0 电动机的选择：Y 系列三相异步电动机电动机功率计算=FV/1000=19.6KW2.1.1传动装置的总效率按表2-5查得各部分效

9、率为：齿轮，滚动轴承效率（三对），联轴器，代入得=2.1.2工作机所需的输入功率=22.53kw2.1.3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，二级圆柱齿轮减速器的传动比一般范围:36则总传动比的范围为，,故电机的可选转速为：2.1.4确定电动机型号方案型号额定功率/kw同步转速r/min满载转速r/min传动比重量/kg1Y225M-8227507302502Y200L2-62210009703003Y180L-4221500 1470190根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有730r/min，1000r/min，1500r/min，综合考虑电动机和传动装置尺寸，重

10、量，价格等。选第二种方案比较合适，即n=1000r/min.根据已选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选择的电动机型号为Y200L2-6.其主要性能是：额定功率22kw,满载转速970r/min，额定转矩为2.0净重300kg.电控线路图 电路控制原理电动机正转或反转时，制动器松开，通过联轴器带动减速器高速轴，经减速器减速后由低速轴带动卷筒旋转，使钢丝绳在卷筒上绕进或放出从而使重物起升或下降。电动机停止旋转时，依靠制动器将高速轴的制动轮刹住。使悬吊的重物停止在空中。电控控制：按SB2，KM1合，制动器松，M正转，重物升松S1，M停转，常闭制动器抱紧，重物不落物超高，碰到限位弹片，KM1

11、失电释放，M停转，制动器断电闭按SB3，KM2合，制动器松，M反转，重物降松S2，M停转，制动器合，重物不落重物碰限位弹片，SQ2闭，KM2失电释放，M停转，制动器抱紧紧急停车，按SB1，KM1或KM2失电释放，停止工作2.3运动参数及动力参数计算 总传动比：i=/47.47=20.93分配各级传动比取高速级齿轮传动比i=5区低速级齿轮传动比计算各轴转速r/minr/minr/minr/minr/min计算各轴的功率(kw) 计算各轴扭矩（Nm)各轴运动和动力参数如下表轴号功率/kwN(r/min)T(Nm)i I22.53960224.1350.9621.86960217.4620.7819

12、21033.594.1860.9919.7545.874102.950.9618.5945.873868.70第三部分 齿轮的设计 选择齿轮材料及精度等级 由于速度不高，故选取8级精度的齿轮，小齿轮的材料为45钢（调质），硬度为250HBS,大齿轮材料为45钢（正火），硬度为170HBS。由于两齿轮的齿面硬度350HBS,属软齿面齿轮点蚀为其主要失效形式，故按接触疲劳强度设计，按弯曲疲劳强度校核。 按齿面接触疲劳强度设计齿轮转矩:载荷系数K,查教材表2-2-21，取K=1齿轮和齿宽系数，小齿轮，大齿轮齿数为,因是二级齿轮传动，故不对称布置，查教材表2-2-25取齿数比材料弹性系数 因为两材料均

13、为钢，故而查教材表2-2-22得按齿面接触疲劳强度设计，因是软齿面，计算小齿轮直径则 查教材表1-3-1 取标准模数高速齿轮几何尺寸计算全齿高取校核齿根弯曲疲劳强度查教材表2-2-24 得所以 满足弯曲强度要求，设计合理。验算齿轮圆周速度： 选择8级精度合适低速齿轮设计齿轮转矩载荷系数K 查教材取K=1.2齿数和齿宽系数，小齿轮 大齿轮 因是二级减速器，因此不对称布置,查表2-2-25，选取齿数比材料弹性系数，因为两材料均为钢故按齿面接触疲劳强度设计则查教材表1-3-1 取标准模数 低速齿轮几何尺寸计算取校核齿根疲劳强度查教材表2-2-24得： 所以故设计合理圆周速度 取8级精度四、轴的设计计

14、算高速轴的设计选45钢，调质处理，硬度为220HBS,查教材表2-4-10，取故因轴头有键槽，故将轴增大即：又因轴头安装联轴器轴的结构设计考虑到轴上零件的定位，拆装方便的需要，和轴的强度，将轴设计成阶梯轴。确定轴上各段直径和长度I段： 长度因 段：取 初选用61910深沟球联轴器，其内径为50mm，宽度为12mm考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离，去套筒长度为18mm,通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定距离而定，为此，取该段长度为35mm,安装齿轮段长度应该比轮毂宽度小2mm，故段长度为：段直径段直径段直径故高速轴的总长中间轴的各段直径及长度

15、计算I段： 取初选61911号联轴器 其内径55mm，宽度为13mm段直径;取段直径：段直径：取段直径： 低速轴的设计因轴头装有联轴器，故将轴增大则 I段直径；取段直径；取初选联轴器型号：120 其内径为100mm 宽度为24mm段直径：段直径：段直径：故中间轴的总长为：根据联轴器的计算公式，查教材表2-3-1，取;则有，查GB/T4323，选用YL3弹性套柱销联轴器，其公称转矩为。许用转速半联轴器的孔径。 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A型平键连接。根据高速轴轴头由教材表2-3-4查得平键截面，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，选

16、择齿轮轮毂与轴的配合为。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。第五部分 箱体及其他附件5.1 箱体的尺寸名 称符号二级圆柱齿轮减速器/mm箱座壁厚取18箱盖壁厚 取 15箱座凸缘厚度箱盖凸缘厚度15箱座底凸缘厚度27.5地脚螺栓直径地脚螺栓数目6轴承旁联接螺栓直径 取26轴承旁联接螺栓数目n6箱盖与箱座联接螺栓直径 取20箱盖与箱座联接螺栓数目n6联接螺栓的间距160轴承端盖螺钉直径25定位销直径10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

17、栓距离1245.2.1 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。5.2.2 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。第六、卷筒设计卷筒按照转矩的传递方式来分，有端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒内齿轮内啮合式，其共同特点是卷筒轴只承受弯矩，不承受转矩，本设计卷筒采用内齿轮啮合式。 卷筒的设计主要尺寸有节径D。卷筒长度L、卷筒壁厚6.1卷筒节径设计卷筒的节径即卷筒的卷绕直径，有设计知不

18、能小于下式： 式中 按钢丝绳中心计算的卷筒最小直径，mm； h 与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，根据 工作环境级别为,查机械设计手册； d钢丝绳的直径，mm。 按式计算： 所以选取 6.2卷筒的长度设计本设计采用双联滑轮组。卷筒的长度 式中 L 卷筒总长度，mm； 绳槽部分长度，其计算公式为： 其中H最大起升高度，mm； a滑轮组倍率； 卷筒卷绕直径，mm； t绳槽节距，mm； n附加安全圈数，使钢丝绳端受力减小，便于固定，通常取 n=1.53圈； 固定钢丝绳所需要的长度，一般取=3t，mm； 两端的边缘长度（包括凸台在内），根据卷筒结构而定， mm； 卷筒中间无绳槽部分长度，由钢丝绳的

19、允许偏斜角a和卷筒轴动滑轮轴的最小距离决定。对于有螺旋槽的单层绕卷筒，钢丝绳允许偏斜度通常为1：10，可知选取=100mm。 。 所以L=996mm。选取标准卷筒长度为1000mm6.3卷筒壁厚设计 本设计为了延长钢丝绳的寿命，采用铸铁卷筒，对于铸铁卷筒可按经验公式初步确定，然后进行强度验算。 对于铸铁筒壁 根据铸造工艺的要求，铸铁卷筒的壁厚不应小于12mm，所以=15mm 所以卷筒的参数选择为：绳槽节距t=16mm、槽底半径卷筒节距卷筒长度L=1000mm、卷筒壁厚6.4卷筒强度计算及检验 卷筒材料一般采用不低于HT200的铸铁，特殊需要时可采用ZG230-450、ZG270-500铸钢或Q

20、235-A焊接制造。本设计的卷筒五特殊需要，额定起重重量不是很大，所以选择HT200的铸铁制造。 一般卷筒壁厚相对于卷筒直径较小，所以卷筒壁厚可以忽略不计，在钢丝绳的最大拉力作用下，使卷筒产生压应力、弯曲应力和扭曲应力。其中压应力最大。当时弯曲应力和扭曲应力的合成力不超过压应力%，所以当时只计算压应力即可。本设计中 ，符合L的要求，所以只计算压应力即可。当钢丝绳单层卷绕时，卷筒所受压应力按下式来计 其中为钢丝绳单层卷绕时卷筒所受压应力，MPa； 为钢丝绳最大拉力，N; 为卷筒壁厚，mm；A为应力减小系数，一般取A=0.75为许用压力，对于铸铁=为铸铁抗压强度极限所以 查教材机械设计基础知，所以

21、所以经检验计算，卷筒抗压强度符合要求。第七、钢丝绳的设计 钢丝绳的种类.根据钢丝绳中钢丝与钢丝的接触状态不同又可分为：1、点接触钢丝绳 点接触钢丝绳绳股中各层钢丝直径均相同，而内外各层钢丝的节距不同.因而相互交叉形成点接触。其特点是接触应力高.表面粗糙，钢丝易折断，使用寿命低。但制造工艺简单，价格便宜。在实际中常发现这种钢丝绳在受拉、尤其是受弯时由于钢丝间的点接触、造成应力集中而产生严重压痕，由此导致钢丝疲劳断裂而使钢丝绳过早报废。2、线接触钢丝绳 线接触钢丝绳绳股由不同直径的钢丝统制而成，每一层钢丝的节距相等，由于外层钢丝位于内层钢丝之间的沟槽内，因此内外层钢丝间形成线接触。这种钢丝绳的内层

22、钢丝虽承受比外层钢丝稍大的应力，但它避免了应力集中，消除了钢丝在接触处的二次弯曲现象，减少了钢丝间的摩擦阻力。使钢丝绳在弯曲上有较大的自由度，从而显著提高了抗疲劳强度，其寿命通常高于点接触钢丝绳。由于线接触钢丝绳比点接触钢丝绳的有效钢丝总面积大，因而承载能力高。如果在破裂拉力相同的情况下选用线接触钢丝绳，可以采用较小的滑轮和卷筒直径，从而使整个机构的尺寸减小。工厂用提升机应优先选用线接触钢丝绳。 钢丝绳直径的选择 工厂用提升机系多层缠绕.钢丝绳受力比较复杂。为简化计算，钢丝绳选择多采用安全系数法，这是一种静力计算方法。 钢丝绳的安全系数按下式计算： 式中 整条钢丝绳的破裂拉力，N; 提升机工作

23、级别规定的最小安全系数； 钢丝绳的额定拉力，N； 设计时，钢丝绳的额定拉力为已知，将额定拉力乘以规定的最小安全系数，然后从产品目录中选择一种破断拉力不小于的钢丝绳直径。目前在工业化国家，对钢丝绳直径的选择普通采用选择系数法。国际标准绳的选择也推荐采用此方法。该方如下；钢丝绳直径不应小于下式计算的最小直径 式中 钢丝绳最大静拉力。由起升载荷（额定起重量，钢丝绳悬挂部分的重量，滑轮组及其它吊具的重量）并考虑滑轮组效率相倍率来确定，N； c钢丝绳选择系数，它与机构的工作级别、钢丝绳是否旋转以及吊运物品的性质等因素有关。目前，卷扬机还没有此系数的具体规定。 该设计工厂用提升机额定载荷1吨，采用双联滑轮

24、起重滑轮组，所以每根承受载荷 该提升机用于工厂提升物料等用，所以工作级别为M7，钢绳系数选择c=0.123 所以钢丝绳选择d=14mm。按钢丝绳所在机构工作级别来选钢丝绳直径时，所选的钢丝绳拉断力应满足下式： 式中所选用钢丝绳最小拉断了，N：n安全系数，查手册n=7所以 又钢丝绳最小拉断力总和等于钢丝绳最小拉断力（纤维芯） 或（钢芯），所以钢丝绳最小拉断力总和为99.225kn（本设计中钢丝绳不接触高温，横向压力较小，选用纤维芯钢丝绳）钢丝绳型号选择：钢丝绳6类14NATFC1470ZS10279.57.2钢丝绳的使用 钢丝绳在工作时卷绕进出滑轮和卷筒，除产生拉应力外，还有挤压、弯曲、接触和扭

25、转等应力，应力情况是非常复杂的。实践表明，由于钢丝绳反复弯曲相挤压所造成的金属疲劳是钢丝绳破坏的主要原因。钢丝绳破坏时，外层钢丝由于疲劳和磨损首先开始断裂，随着断丝数的增多，破坏速度逐渐加快，达到一定限度后，仍继续使用，就会造成整个绳的破断。在正确选择钢丝绳的结构和直径之后，实际使用寿命的长短，在很大程度上取决于钢丝绳在使用中的维护和保养及与相关机件的合理配置。可从以下几方面考虑该问题：1. 滑轮和卷筒直径D与钢丝绳直径d的比值大小对钢丝绳的寿命影响较大，几乎成平方关系。因此，选用较大的滑轮和卷筒直径对钢丝绳的寿命是有利的。故设计中规定了卷筒直径和钢丝绳直径的最小比值（D/d），与卷扬机的工作

26、级别有关。使用中，应尽量减少钢丝绳的弯折次数并尽量避免反向弯折。2. 决定滑轮绳槽尺寸时，必须考虑钢丝绳直径较公称直径有6%8%的过盈量这一事实。过小的绳槽直径会使用钢丝绳受到过度挤压而提前断丝，绳槽尺寸过大，又会使钢丝绳在槽内的支撑面积减小。增大钢丝绳的接触应力。合理的绳槽尺寸应比钢丝绳的公称直径大10%左右。3. 滑轮与卷筒的材料太硬，对钢丝绳寿命不利。据有关资料表明：以铸铁代替钢.可提高钢丝绳的寿命约10%。4. 为保证钢丝绳在绳筒上平滑缠绕，避免各圈钢丝绳间相互摩擦及多层缠绕锤击和堆绕现象，延长钢丝绳的使用寿命，钢丝绳在卷筒及绳轮上的偏角必须保持在一定的限度之内，一般在0.52之间。5

27、. 良好的周期性润滑是提高钢丝绳使用寿命的一项重要因素。它可以防止锈蚀，减少钢丝绳内外磨损。一般常用中、低粘度润滑油和滤清质化合物。目前我国生产的“钢丝绳油”属于中等粘度油，适用于各种股捻钢丝绳是润滑。其附着力大，不易滑落或与水起作用，切含有防锈剂，是一种良好的润滑剂。6. 在室外、润湿或腐蚀介质存在的环境里，应选用镀锌钢丝绳。7. 经常检查钢丝绳是否与别的机件摩擦，重新更换新绳时必须核对新绳与原绳的型式是否相同；经常检查钢丝绳表面的磨损及断丝，遇到问题及时解决。 总结毕业设计是大学一个重要环节，通过设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认

28、识。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，这样很严重拖慢了自己的设计速度和影响自己课程设计的质量，在边计算边画图边改正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好处，导致齿轮很大。手绘图纸的生疏以致视图的规划位置不很恰当。同时我相信，通过这次设计发现的问题，能使我重视并解决这些问题。通过这次毕业设计之后，我想会对以后自己独立设计打下一个良好的基础，在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。参考资料1 机械设计手册机械工业出版社2 机械设计基础谭放鸣.北京.化学工业出版社.2010.63 机械设计基础课程设计指导与简明手册彭宇辉.杨红.长沙.中南大学出版社.2009.84 机械设计（第八版）濮良贵，纪名纲.高等教育出版社.2001.75 机械制图机械制图兼习题集聂辉文，彭湘蓉、聂俊红等，北京.化学工业出版社.2015.8 6其它参考书籍与网络资源。附图纸两张：专心-专注-专业