设计慢步卷扬机传动装置设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流设计慢步卷扬机传动装置设计.精品文档. 本科毕业设计(论文)题目:慢步卷扬机传动装置设计教学单位: 机电工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 2012年5月摘要卷扬机广泛应用建筑、水利、冶金、起重作业。卷扬机又称绞车,是起重、垂直运输机械的重要组成部分,配合井架、桅杆、滑轮等辅助设备,用来提升物料、安装设备。电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成,共同安装在机架上。电动卷扬机又可称为电动葫芦。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卷扬机包括快
2、速卷扬机和慢速卷扬机,仅能在地上使用,它以电动机为动力,经弹性联轴节,三级封闭式齿轮减速器,牙嵌式联轴节驱动卷筒,采用电磁制动。该产品通用性高、结构紧凑、体积小、重量轻、起重大、使用转移方便,被广泛应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖,还可作现代化电控自动作业线的配套设备。尽管其应用非常广泛,但在实际应用过程中目前仍存在着许多急待解决的问题,普遍存在的不足是:体积大、过载能力差、噪音大、效率低、使用寿命短、工作不够安全可靠等,有些产品还已列入国家淘汰产品,开展卷扬机机设计、性能分析及应用研究, 具有较大的实用价值和重要的现实意义,本次通过对漫步卷扬机传动系统的设计,希望能找
3、出现阶段所存在的问题,并提出解决方案,以此试图对我国卷扬机的开发和改进祈祷借鉴作用。关键词:卷扬机 ; 设计; 性能分析; 通用性 AbstractThe widely applied in construction, water conservancy, metallurgy, lifting operation. Hoist and winch, is an important part of lifting, vertical transport machinery, with the derrick, maist is composed of motor, coupling, brak
4、e, gear box and reels, mounted on the frame. Electric hoist is also known as electric hoist. For lifting height and loading amount is large, busy with work, request good speed performance, especially to the empty hook to the rapid decline in. The installation or sensitive material, to be able to dec
5、rease the speed of fast hoist winch fretting and slow winch, can only be used on the ground, it takes the motor as power, through an elastic coupling, three closed type gear reducer, tooth type coupling drive drum, using electromagnetic brake. This product is high universality, compact structure, sm
6、all volume, light weight, big, use convenient, it is widely used in construction, water conservancy, forestry, mining, port materials such as lifting or flat mop, ancillary equipment can be automatic line for modern electronic. Despite its very wide application, but in the actual application process
7、 still exist many urgent problems to be solved, the common problems are: large volume, poor overload capacity, large noise, low efficiency, short service life, work is not safe, some products also has been included in the national phase-out products, carry out analysis and Research on Application of
8、 hoist machine design, performance, and has practical value and important practical significance, this time through the design of a walking drive system, hoping to find the existing problems, and puts forward the solution, in order to develop and to our hoist improved prayer referenceKeyword:Windlas
9、s; Design; large volume; capacity 目录第1章 绪论11.1选题背景11.2国内外发展概况11.3传动装置总体设计方案2第2章 电动机的选择42.1.电动机的类型42.2.电动机的容量42.3 确定电动机的转速42.4、确定传动装置的总传动比和分配传动比52.4.1 总传动比52.4.2 分配传动装置传动比:52.5计算传动装置的运动和动力参数52.5.1 各轴转速52.5.2 各轴输入功率5第3章 齿轮的设计73.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数73.2按齿面接触强度设计73.3计算83.4.按齿根弯曲强度设计93.5设计计算103.6.几何尺寸计算11
10、第4章 蜗杆的设计124.1.选择蜗杆传动类型124.2.选择材料124.3按齿面接触疲劳强度进行设计124.4.计算中心距134.5.蜗杆涡轮的主要参数与几何尺寸134.6.校核齿根弯曲疲劳强度144.7.验算效率15第5章 滚动轴承和传动轴的设计165.1.蜗杆轴的设计165.1.1轴上的功率165.1.2求作用在蜗杆上的力165.1.3初步确定轴的最小直径165.1.4根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。175.1.5求轴上的载荷185.1.6.按弯扭合成应力校核轴的强度195.1.7.滚动轴承的校核195.2.蜗轮轴的设计205.2.1轴上的功率205.2.2求作用在蜗轮上的力2
11、05.2.3初步确定轴的最小直径205.2.4根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。215.2.5求轴上的载荷215.2.6.按弯扭合成应力校核轴的强度225.2.7.滚动轴承的校核225.3小齿轮轴的设计225.3.1轴上的功率225.3.2初步确定轴的最小直径235.3.3根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。235.3.4求轴上的载荷235.3.5.按弯扭合成应力校核轴的强度245.3.6.滚动轴承的校核245.4.大齿轮轴的设计245.4.1轴上的功率245.4.2求作用在大齿轮轴上的力245.4.3初步确定轴的最小直径255.4.4根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。2
12、55.4.5求轴上的载荷255.4.6.按弯扭合成应力校核轴的强度265.4.7.滚动轴承的校核26第6章 联轴器的设计276.1.电动机外伸轴与蜗杆轴之间276.2.涡轮轴与小齿轮轴之间27第7章 箱体结构的设计28第8章 润滑密封设计29第9章 设计小结30致谢31主要参考资料32附录一33附录二38第1章 绪论1.1选题背景卷扬机广泛应用建筑、水利、冶金、起重作业。卷扬机又称绞车,是起重、垂直运输机械的重要组成部分,配合井架、桅杆、滑轮等辅助设备,用来提升物料、安装设备。电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成,共同安装在机架上。电动卷扬机又可称为电动葫芦。对于起升高度和装卸
13、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卷扬机包括快速卷扬机和慢速卷扬机,仅能在地上使用,它以电动机为动力,经弹性联轴节,三级封闭式齿轮减速器,牙嵌式联轴节驱动卷筒,采用电磁制动。该产品通用性高、结构紧凑、体积小、重量轻、起重大、使用转移方便,被广泛应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖,还可作现代化电控自动作业线的配套设备。尽管其应用非常广泛,但在实际应用过程中目前仍存在着许多急待解决的问题,普遍存在的不足是:体积大、过载能力差、噪音大、效率低、使用寿命短、工作不够安全可靠等,有些产品还已列入国家淘汰产品,开展
14、卷扬机机设计、性能分析及应用研究, 具有较大的实用价值和重要的现实意义1.2国内外发展概况目前国内外广泛使用卷扬机,一般均有电机、制动器、独立的减速箱、钢绳卷筒、底架等组成。它们的减速箱通常采用笨重的齿轮减速箱或蜗轮蜗杆减速箱,电机与减速箱、钢绳卷筒的安装形式一般有“n 型、 J”型、型等,我国的卷扬机生产已有近40年的历史,而真正定型生产是在70年代初的事。80年代初我国的卷扬机动技术的研究才活跃起来,但和国外的卷扬机技术相比落生至少30年,我国目前生产使用的卷扬机还是70年代定型的产品。在80后代以前,我国还没有制定有关卷扬机的国家标准,也缺少卷扬机的设计、试验、生产、使用规范。全国处于无
15、标准可循,呈现出放任自流状态,产品规格五花八门,结构与技术基本上维持根据日本JIS800l等40年代落后标准及按苏联图纸制造的1011、1012等落后机型,进展十分缓慢。 80年代以后,各种竞争机制的引入,科技是第一生产力的概念逐渐被人们所认识,所接受。是我国卷扬机设计制造技术发展最快的时期。国家也制定了有关卷扬机的配套标准、规范。新产品种数近十个,其中最具有代表性的产品有福建省建筑机械厂的行星传动卷扬机、昆明建筑机械厂的少齿差传动卷扬机、长沙建筑机械研究所与福州市建筑机械厂联合开发的仿日本Seibu公司采用立式齿轮传动的电控卷扬机广州市一建公司机械厂的高速卷扬机适应高层建筑的多功能需要,而江
16、苏海门第三机械厂引进专利技术开发的系列多排顶杆蠕动传动的卷扬机分为三大系列:即电控、手控和微机程控三大类,其练台性能优于代表国际先进承平的Seibu一字型卷扬机,使我国的卷扬机技术跨人世界先进行列。1991年10月通过的省科委组织的专家鉴定意见:该产品整机组合合理、结构紧凑、重量轻、过载能力强、工作安全可靠,与同类产品相比,居国内先进水平,其中传动方式部分的设计构思独特、新颖,受力均匀、合理,属国内外首创。国内外的卷扬机设计都在致力于缩小体积、减轻重量,提高承载能力,节省能源,工作安全可靠,但都没有理想的可供选择的卷筒内藏减速传动装置,而使设计、试制工作遇到困难。Stocky系列卷扬机采用多排
17、顶杆蠕动减速装置,并将该减速装置直接设置于卷筒内,使设计的卷扬机达到体积小、重量轻、过载能力大、节省能源、工作安全可靠。它的结构是:由减速装置内藏于钢绳卷筒内的钢绳卷筒、左右支架、底架及锥形制动电机呈一字型设置,便于安装运输,力求最佳外型结构形式。 我们应该把握有利时机,瞄准国际先进水平,从宏观上及时修订新的建筑卷扬机国家标准,以替代86标准。技术进步的主要表现是逐步制订一整套先进标准,用于指导卷扬机的设计生产,使产品质量日益提高,且标准的制订、修改尽量地走在设计的前头,向世界先进水平靠拢,以促进我国的建筑卷扬机技术不断更新,不断发展。生产厂家应该及时掌握市场动态,及时引进先进技术。1.3传动
18、装置总体设计方案设计数据: 卷扬机钢丝绳工作拉力,钢丝绳速度,卷筒直径。1)外传动机构为齿轮传动2)减速器为一级双头蜗杆减速器。 图1.1 传动系统图3) 方案简图如上图4)该方案的优缺点:该工作机有轻微振动,价格便宜,标准化程度高,大幅降低了成本。减速器部分一级双头蜗杆减速,为应用最广泛的一种。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。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。第2章 电动机的选择2.1.电动机的类型按工作条件和要求,选择YR系列饶线转子三相异步电动机。2.2.电动机的容量电动机所需工作效率按式 (2.1) 由式
19、 (电动机输出功率)因此 (2.2)由电动机至卷筒轴的传动效率为 (2.3)式中:、分别为联轴器、蜗杆传动、轴承、齿轮传动和卷筒的传动效率。取、(滚子轴承)、(齿轮精度为8级、不包括轴承效率)、。所以: 2.3 确定电动机的转速卷筒轴工作转速为圆柱齿轮传动闭式传动的传动比为。双头蜗杆也采用闭式传动的传动比为。则总传动比合理范围为。故电动机转速可选范围为符合这一范围的同步转速有:、。根据容量和转速,由机械设计手册16-68选Y180L-6型号电动机,满载转速,电动机轴伸直径,长。2.4、确定传动装置的总传动比和分配传动比2.4.1 总传动比:2.4.2 分配传动装置传动比:由式 (2.1)式中:
20、、分别为蜗杆传动和齿轮传动的传动比。初步取,则。2.5、计算传动装置的运动和动力参数2.5.1 各轴转速轴 轴 轴 卷筒轴 2.5.2 各轴输入功率轴 轴 轴 卷筒轴 各轴输出功率分别为输入功率乘轴承传动效率。2.5.3 各轴输入转矩 电动机轴输出转矩 轴 轴 轴 卷筒轴 各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘各轴的输入转矩乘轴承传动效率。运动和动力参数计算结果整理于下表: 表1.1 运动及动力参数轴名效率转矩转速传动比效率输入输出输入输出电动机轴8.053.8597010.99轴5.425.311653.3152.2438970180.78轴4.294.2042759.99744.79053.
21、8910.97轴4.214.1258744.86729.96253.8940.95卷筒轴3.963.88083782.943707.289.98第3章 齿轮的设计已知条件:输入功率,小齿轮转速,齿数比,由于电动机驱动,工作寿命10年(设每年工作300天)。3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1.选用斜齿圆柱齿轮传动(此处参考文献:机械设计高等教育出版社 第八版)2.材料及热处理:由教材表10-1选择小齿轮材料为(调质),硬度为,大齿轮材料为钢(调质),硬度为,二者材料硬度差为。3.卷扬机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度()4.选小齿轮齿数,大齿轮齿数5.选取螺旋角,初选螺旋角3
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