卷扬机排绳机构说明书.docx

1 绪 论
1.1建筑卷扬机的简介
随着微机技术在世界的改变及在电路中的智能化，PLC在电路中的运用得到了广泛的应用,而它可靠性高、能经受恶劣环境的考验、使用极方便的巨大优越性，迅速占领工业自控领域，成为工业自动控制的首选产品，与机动人、CDM/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。
1.2设计方法或技术路线：
1.2.1设计要求
1）设计一台带排绳机构的卷扬机
2）要求能提升5吨的物体
1.2.2各零部件的设计
1）电动机的功率计算及选用：

2）减速箱的参数设计与选用：
减速箱的选择主要根据齿面性能，传动比等方面进行选择。本设计中选择硬齿面及合适的传动比减速器作为卷扬机的选型方案，其传动比需满足设计要求。
3）卷扬机滚筒及排绳机构的设计：
卷扬机滚筒的选择主要包括结构设计和强度设计，强度设计主要是考虑弯曲校核、扭矩校核和寿命校核。
4）电动机控制线路的设计及卷扬机钢丝绳的选择：
卷扬机绳径的选择依据是JG／T503 1—93《建筑卷扬机设计规范》4．1．1条，根据安全系数来确定的。控制线路的设计实现三相异步电机的正、反转、快转和慢转的要求。
1.2.3拟采用的方法或技术路线
1）动力及传动部分
采用合适的三相异步电机，通过减速箱驱动卷扬机转动
2）排绳机构
设计出排绳机构，以减速箱齿轮提供的动力，驱动排绳机构往复直线运动，使得钢丝绳能在卷扬机卷筒上整齐排列
3）卷扬机
对卷扬机滚筒进行结构设计和强度、寿命校核
4）采用继电器和手动按钮设计三相异步电机的正、反转、快转和慢转，完成控制面板的设计
1.3本设计的意义
随着卷扬机在工业的广泛应用，所以本设计就是为了更好地改善已往卷扬机在工业中的缺点，如：钢丝绳在工作中由于受到挤压而使其使用寿命下降，而采用排绳机构进行均匀排绳从而提高了钢丝绳的使用寿命。同样在控制电路中，采用plc来进行控制这样能减少电路中的繁锁，跟据科学技术要从智能化和微型化进行发展。从而改善了采用继电器来控制电路。并增强了控制的实时性，更能保证精度要求的产品质量。这样也跟上了主流计算机发展的潮流、将生产控制与生产管理合二为一。也就是迎合了全集成自动化的概念，将数据处理、通信、控制程序统一起来了。这也就是本设计的意义。

2 卷扬机部件的设计计算

2.1：电动机功率选择、总传动比设计计算与校验
正确选择电动机额定功率的原则是：在电动机能够满足机械负载要求的前提下，最经济、最合理地决定电动机功率。
根据电动机的类别有直流电动机和交流电动机。而它又分为三相异步电动机和同步电动机。异步电动机结构简单，维护容易，运行可靠，价格便宜，具有较好的稳态和动态特性，而直流电动机也结构简单、维护方便，但由于长期以来交流电动的调速问题未能得到满意的解决。因此，交流电动机在工业中使用得最为广泛的一种电动机。
卷扬机属于非连续制工作机械，而且起动、制动频繁。因此，选择电动机应与其工作特点相适应。
卷扬机主要采用三相交流异步电动机。根据工作特点，电动机工作制应考虑选择短时重复工作制和短时工作制，并优先选用YZR（绕线转子）、YZ（笼型转子）系列起重专用电动机。多数情况下选用绕线转子电动机；根据本设计要求，综合以上分析，本设计主要选择绕线转子的短时重复工作制。
2.1.1．电动机功率的初选：
卷扬机电动机功率的初选可按所需的静功率计算，然后根据电动机工作方式类别进一步确定电动机的功率，并进行必要的校验。
静功率（单位：KW）计算公式为：
……………………(1)
式中 ——钢丝绳额定拉力（N）；
——钢丝绳额定速度（m/min）；
——卷扬机整机传动效率。
这里的传动效率包括传动装置、轴承、联轴器、离合器和卷筒缠绕等的效率。

图1 卷扬机工作原理图
根据《建筑卷扬机的设计》表3－3选取各传动件的传动效率：
弹性联轴器 ＝99％ ＝1
两级圆柱齿轮减速器(同轴式) ＝93％
齿式连轴器 ＝99％ ＝1
开式齿轮传动 ＝98％
卷筒（滚动轴承） ＝96％
链传动 ＝94％
丝杠 ＝40％
则总传动效率为：
＝0.86
选取钢丝绳的速度＝0.25m/s，则动载系数＝1.13
＝＝14.24(KW)
卷筒转速：

式中 ——钢丝绳额定速度（m/min）；
——卷筒基准层钢丝绳中心直径（mm）。
＝ …………………(2)
总传动比
式中 ——电动机额定转速（r/min）；
——卷筒转速（r/min）。
＝68.18
根据《建筑卷扬机的设计》表3－7可选取传动比的两级圆柱齿轮减速器(同轴式)。
并取＝25，则开式齿轮传动比＝＝=2.73
根据《电气工程师手册》表7.6－4可选取：
YR系列绕线转子三相异步电动机，转速＝750 r/min；额定功率P＝15KW；额定电压：380V。
2.2：钢丝绳的计算及确定
2.2.1材料和种类的分析
钢丝绳由许多高强度钢丝绳编绕而成，可单捻、双捻成形。绳芯常采用天然纤维芯（NF）、合成纤维芯（SF）、金属丝绳芯（IWR）和金属丝股芯（IWS）。纤维芯钢丝绳具有较高的绕性和弹性，缠绕时弯曲应力较小，但不能承受横向压力。金属丝芯钢丝绳强度较高，能承受高温和横向压力，但绕性较差。本设计中卷扬机为多层缠绕，更适合选用双捻制天然纤维芯（NF）钢丝绳。
根据钢丝绕成股和股绕成绳的相互方向可分为：顺捻钢丝绳和交捻钢丝绳。顺捻的特点是钢丝绳绕性好，磨损小，使用寿命长，但容易松散和扭转。它不允许在无导轨的情况下作单独提升，故在不松散的情况下或有刚性导轨时应用为佳。交捻的与顺捻的相比绕性和使用寿命相对要差，但由于绳与股的扭转趋势相反，克服了扭转和易松散的缺陷，故本设计优先选用交捻钢丝绳。
根据钢丝绳中钢丝与钢丝的接触状态不同又可分为：点接触钢丝绳、线接触钢丝绳、点线接触钢丝绳、面接触钢丝绳。点接触的特点是：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。由于线接触钢丝绳比点接触钢丝绳的有效钢丝总面积打，因而承载能力高。如果在破断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，从而使整个机构的尺寸减小。点线接触是一种混合结构的钢丝绳，里面是点接触，外面是线接触。面接触的接触应力比线接触要小，从而进一步改善了钢丝绳的性能，但钢丝绳的绕性较差。由以上分析可知，卷扬机宜选用不易松散和旋转向小的线接触钢丝绳。
综上，本设计选用交捻制天然纤维芯（NF）线接触钢丝绳。
2.2.2钢丝绳的固定方法：
钢丝绳在卷筒上的固定方式
钢丝绳在卷筒上的固定应保证工作安全可靠、便于检查、装拆及调整，且固定处不应使钢丝绳过份弯折。绳端常见的固定方式有：压板固定和楔块固定两类。
a:压板和螺钉绳端固定装置对多层缠绕，螺钉头不能露出卷筒表面。这种绳端的固定方式，工作台可靠，对钢丝绳的损伤小，安装方便，出绳方向容易变换。
b:楔形块固定装置它是钢丝绳通过楔块固定在卷筒上。楔块的斜度通常取1：4～1:5,以满足自锁条件。这种绳端的固定方式比较简单，但钢丝绳允许的直径不能太大

图2钢丝绳的固定方法
根据这两种方法的优缺点所以应a方式。
2.2.3. 钢丝绳直径的确定：
卷扬机系多层缠绕，钢丝绳受力比较复杂。为简化计算，钢丝绳的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公式计算
…………………………………………(3)
式中 ——整条钢丝绳的破断拉力（N）；
——卷扬机工作级别规定的最小安全系数，见《建筑卷扬机的设计》表3－95；
——钢丝绳的额定拉力（N）。
根据设计要求，钢丝绳需要承载10吨的拉力。即为额定拉力
=MG=59.8=4.9（N）
根据设计要求，该卷扬机属于重载荷工作状态，按利用等级和载荷状态的分类可将本设卷扬机定为工作级别。
根据《建筑卷扬机的设计》表3－95可查得 =6
=4.96=2.94 ……………………(4)
根据《建筑机械手册》GB 1101－74可选取6(19)系列钢丝绳：
钢丝绳公称抗拉强度：170/
钢丝绳破断拉力总和：38600
钢丝绳直径：23.5mm
由公式：钢丝绳破断拉力＝换算系数钢丝绳破断拉力总和
根据《建筑机械手册》GB 1101－74可查得6(19)系列钢丝绳换算系数为0.85。
=386000.85=32810
钢丝绳安全系数==6.69>=6 ……………… (5)
故符合要求。 （注：19.8N）
2.3：排绳机构传动方式的确定
链传动是属于带有中间挠性件的啮合传动。与属于磨擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象， 因而能保持准确的平均传动比，传动效率高；又因链条不需要像带那样张得很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样使用的条件下，链传动结构较为紧凑。虽然齿轮传动的传动效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长、传动比稳定。但是齿轮传动的制造及安装精度高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。所以跟据各方面的原因选取链来作为传动方式。
PdsZ1Z2卷筒所用绳索，当ds小于20mm时，a一0.5mm
20—40mm时， a一1.0mm
大于40mm时， a一2.0mm
本次设计中a为1.0 mm
mm
ds128.53446.5根据上述计算，链轮传动比i=2比较合适

3 卷筒及卷筒轴设计

3.1 卷筒的设计计算
卷扬机卷筒系钢丝绳多层缠绕，所受应力非常复杂。它作为卷扬机的重要零件，对卷扬安全、可靠的工作至关重要，应合理地进行设计。
3.1.1材料与结构的选用：
卷扬机结构形式多，按制造方式不同可分为铸造卷筒和焊接卷筒。铸造卷筒应广泛。卷扬机卷筒大多为铸卷筒，成本低，工艺性好。大吨位卷扬机一般采用铸钢卷筒，铸钢卷筒虽然承载能力较，但成本高。考虑经济效益和设计要求，本设计跟据其在满足要求的情况下选择成本最低的材料。
并选取材料为HT250
3.1.2卷筒容绳尺寸参数：
卷筒容绳尺寸参数意义及表示方法应合国家标准规定，参见右图3所示
(1).卷筒节径D 跟据卷筒的设计要求卷筒节径与钢丝绳的直径d有关，而卷节径D应满足下公式
图3卷筒的结构图

式中 —卷筒直径比，是与卷扬机工作
—钢丝绳的直径（mm）
级别有关的数，见《建筑卷扬机的设计》 表3－107

《建筑卷扬机的设计》表3－107可得 ＝19
23.519＝446.5(mm)
卷筒节径D对筒壁和端板的设计具有重要意义，也影响钢丝绳直径的选择。D值小，结构自然紧凑，但单位长度的力较大，钢丝绳寿命低。因此，《建筑卷扬机的设计》表3－103中规定的D/d值可认是对应一定工作级别的最小值。
查《建筑卷扬机的设计》表－103可得＝20
故 D＝2023.5＝470(mm)
（2） 卷筒的直径 =－＝470－23.5＝446.5（mm）
（3） 卷筒容绳宽度
卷筒容绳宽度，一般可按下述关系确定：

式中 ——卷筒直径（m）
446.5＝133.5(mm)
卷扬机卷筒壁厚的设计算中，通常卷筒长度都设计成小于其直径的3倍，甚至小径2倍。因此此时的钢绳拉力产生的扭剪应力和弯曲应力的合成应力较小，故计算卷筒强度时可忽略不计简化了设计计算。考虑本设计为大吨位卷扬机，过大会严重影响卷筒寿命，故取 即：<2446.5＝893mm
取=800(mm)
（4）卷筒边缘直径卷筒边缘直径即卷筒端侧板直径，对于多层缠绕，位防止钢丝绳脱落，端侧板径应大于钢丝绳最外层绳圈直径。端侧板直径用下式计算：
＋ (8)
式中 ——最外层钢绳绳芯直径，由下式确定：= ＋（－）。其中：——钢丝缠绕层数
设钢丝绳缠绕层数为2层即S=2
则＝446.5＋22－1）23.5＝517（mm）
517＋423.5＝600（mm）
卷筒缠绕层数计算公式： (9)
式中 ——为保证钢丝绳不越出端侧板外缘的安全高度（mm）。
该值在绕中应不小于1.5倍的钢丝绳直径，在多层缠绕中应不小于2倍的钢丝绳径。
取＝.5＝2.523.5＝58.75(mm)
则由（a可得：
求得 2223.5+446.5+258.75=658
综上考虑取 ＝700（mm）
（5）卷筒容绳量
卷筒的容绳是指钢丝绳在卷筒上顺序紧密排列时，达到规定的缠绕层数所能容纳的钢丝绳工作度的最大值。
卷筒的容绳量可下述方法计算：
第层钢丝绳绳直径为

式中 ——层，＝1，2，3，、、、。
第层卷的钢丝绳长度为： (10)
卷筒容绳量为实际容绳量应加上钢丝绳安全圈的长度（一般为3圈）
＝3.14(100/23.5－1)[446.5+(21－1) 23.5] ＝61.10(m)
＝3.14(90/23.5－1)[ 446.5+(22－1) 23.5] ＝67.21(m)
＝61.10+67.21＝128.31(m)
加上安全圈3圈，即
＝439.9＋＝128.31＋3.1423.53128.53(m)
3.1.3卷筒的受力分析
筒是卷扬机直接承载零件，受力比较复杂，分析清楚卷筒上所受的力，对卷扬机整设计具有十分重要的意义。
(1) 丝绳拉力与卷筒支承处反力：
工作中，钢丝绳拉力使卷筒像空心轴一样被弯曲，支反力为 ，其弯矩随钢丝绳超绕位置不同而变化，具有瞬变效应，另外卷筒自重也使卷筒产生弯曲。当时，由于弯矩较小，在强度计算时通常忽略不。
（2）钢丝绳拉力产在筒壁上的转矩：
在钢丝绳力的作用下，卷筒就好像空心轴一样被扭转，其转矩可用下式计算：，该转矩产生的筒壁应力较小，一般情况可忽略不计。
（3）卷筒筒壁的向压力：
由钢丝缠绕产生的对筒壁外缘表面圆周方向的径向压力，除对筒壁产生圆周方向挤压应力外，还将引起筒壁局部弯曲应力，该力是影响筒壁强度的重要因。
（4）钢丝绳对端板产生的轴向推力：
该力是于钢丝绳缠绕至端侧板根部并向新的一层过渡过程中钢丝绳与侧板之间楔入作用产生的，此力是计算端侧板强度的主要外力。
3.1.4卷筒强度计算校核
卷筒强度计算要包括两个方面：一是筒壁的强度计算；二是端侧板的强度计算。
(1).卷筒筒壁外面均布载荷公式的确定：
(11)
（2） 卷筒壁的应力：
按法国波坦公司于钢制焊接卷筒的强度计算方法，确定卷筒壁的应力。该方法要求：时，忽略丝绳拉力产生的弯曲和扭转，仅考虑钢丝绳缠绕时的环向压缩应力和局部弯曲应力卷筒筒壁强度的影响，钢丝绳绕出处卷筒压应力按下式计算：

局部弯曲应力按下式算：

（3）卷筒筒壁的厚度算
卷筒壁的强度下式计算：
(12)
则筒壁厚度为
（mm）
式中 ——钢丝绳的额定拉力（N）；
——卷筒环向压缩应力：（）；
——多层缠绕系数，按《建筑卷扬机的设计》表3－110选取；
——钢丝绳轴向卷绕节距（mm），；
——卷筒材料的许用应力（），按《建筑卷扬机的设计》
表3－111和3－112选取。
查表可得：＝120（） ＝1.6
则
取 ＝27（mm）
由以上可算得：
（）
（）
卷筒壁强度条件应满足下述经验公式：

式中 ——材料的许用应力（）
材料许用应力按下式计算

式中 ——材料的强度极限（）；
——按工作级别选定的系数，见《建筑卷扬机的设计》
——安全系数，取＝2.8。
查表可得：＝200（） ＝1.25

＝51.9<57.14=

3.1.5卷筒筒壁的稳定性估算
如果卷筒较长筒壁太薄，在过载或急剧制动情况下，可能会出现失稳现象。一般认为：对卷筒直径大于1200mm，容绳宽度大于卷筒直径两倍的大尺寸卷筒，应进行卷筒壁的稳定性验算。
稳定性计算，可采用计算稳定性系数K的方法
(13)
式中 K——稳定性系数；
——失去稳定时临界压力。对钢卷筒；
——卷筒壁单位压力，；
——卷筒壁厚（mm）；
——卷筒直径（mm）；
——钢丝绳最大静拉力（N）；
——钢丝绳节距（mm），；
——钢丝绳直径（mm）。

设计满足要求，筒壁稳定。
3.2：卷筒轴的设计计算
由于卷筒轴的可靠性对卷扬机的安全，可靠工作非常重要，因此应十分重视卷筒轴的结构设计和强度、刚度计算。卷筒轴的结构应力求简单、合理，应力集中应尽可能小。卷筒轴不仅要计算疲劳强度，而且还要计算静强度；此外，对较长的轴还需校核轴的刚度。
由前面计算和查表我们可以得到：
钢丝绳的额定拉力=49KN，
卷筒直径＝446.5mm，钢丝绳直径＝23.5mm，
直齿圆柱齿轮分度圆直径
＝400mm。
轴材料选45钢，调质处理。
＝650，＝360，=300，＝100。
3.2.1作用力计算
齿轮圆周力公式： (14)
=
=57.58（KN）
齿轮径向力：
=57.58=20.96（KN）
将轴上所有作用力分解为垂直平面的力和水平平面的力，见图4图缩示：
3.2.2垂直面支承反力及弯矩
支反力，见图4.3 b

=42.96（KN）

=51.55（KN）
弯矩，见4.3图c
=50（51.55）=-2577.5（KN.mm）
=6042.96=2577.6（KN.mm）

3.2.3水平面支承反力及弯矩支反力（如图4.3）

弯矩计算，

图4心轴受力及弯矩图

3.2.4合成弯矩
见上图4.3 f
(15)
3.2.5.计算工作应力
此轴为固定心轴，只有弯矩，没有转矩由上图可知，最大弯矩发生在剖面A处。设卷筒轴该剖面直径为，则弯曲应力公式为

则 (16)
圆整后=66mm，中间轴段=66+5=71mm
3.2.6心轴的疲劳强度计算
查得有效应力集中系数=1.88，表面状态系数=0.92，绝卷筒轴的疲劳强度，应该用钢丝绳的当量拉力进行计算，即

式中 ——钢丝绳的当量拉力（N）；
——当量拉力系数，见《建筑卷扬机的设计》公式（2—11）
为使计算简便，可假使=1。由前述可知，心轴应力的性质可认为是按脉动循环规律变化，则。弯曲应力为
= =96.08（） (17)
平均应力和应力幅为

轴的形状比较简单，且为对称结构，在A截面处尺寸有变化，则有应力集中存在，且该处弯矩最大。可认为A截面是危险截面，应在此处计算轴的疲劳对尺寸系数=0.78，等效系数=0.34。
疲劳强度计算的安全系数为
= =2.25 (18)
一般轴疲劳强度安全系数[S]=1.5~1.8，所以该轴疲劳强度足够。
3.2.7心轴的静强度计算
卷筒轴的静强度计算，需要用静强度计算拉力，可按下式求得

式中 ——静强度计算最大拉力（N）；
——动载荷系数，见《建筑卷扬机的设计》表2—5。此处=1.35
静强度计算安全系数
2.77 (19)
当时，=1.2~1.4，所以该轴静强度足够。

4 卷筒轴齿轮及排绳器设计

4.1：齿轮类型、精度级度、材料及齿数等设计
4.1.1齿轮类型、精度级度、材料及齿数分析
据齿轮传动的受力分析直齿圆柱齿轮可知它由圆周力与径向力，斜齿轮由圆周力与径向力和轴向力，而圆锥齿轮由径向力分力和轴向分力圆周力，而为了避免轴向力所以应选用直齿圆柱齿轮。
（1）材料选择：选择小齿轮材料40（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料45钢（调质），硬度为240HBS。
（2）输入功率 ＝12.98(KW)
齿数比 2.73
（3）选小齿轮齿数＝28，大齿轮齿数＝＝2.7328＝80
小齿轮转速 ＝30
（4）工作寿命：设工作寿命为15年（设每年工作300天），两班制。
4.1.2齿面接触强度设计
由设计计算公式《机械设计》第七版（10－9a）进行计算，即：
(20)
确定公式内的各计算数值：
(1) 试选载荷系数＝1.3
(2) 计算小齿轮传递的转矩 (21)
12.98/30＝（）
(3) 由《机械设计》第七版表10－7可选取齿宽系数＝1.2
(4) 由《机械设计》第七版表10－6查得材料的弹性影响系数＝188（）
由《机械设计》第七版图10－21d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。
(5) 由《机械设计》第七版式10－13计算应力循环次数
＝60301(2830015)＝ (22)
＝
(6) 由《机械设计》第七版图10－19查得接触疲劳寿命系数＝0.88；＝ 1.14。
(7) 计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1％，安全系数S＝1，由《机械设计》第七版式（10－12）得
＝＝493 (23)
＝＝581 (24)
(8) 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值：
(25)
＝＝101.929 (mm)
(9) 计算圆周速度
＝0.159(m/s) (26)
(10) 计算齿宽
＝1.2101.929＝122.31（mm）
(11) 计算齿宽与齿高之比
模数 ＝101.929/28＝3.64(mm)
齿高 ＝2.253.64＝8.19(mm)
b/h＝122.31/＝14.93(mm)
(12) 计算载荷系数
根据v=0.159(m/s)，7级精度，由《机械设计》第七版图10－8查得动载系数；
直齿轮，假设。由《机械设计》第七版表10－3查得＝1.1
由《机械设计》第七版表10－2查得使用系数
由《机械设计》第七版表10－4查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，
(27)
将数据代入后得
122.31＝1.631
由，＝1.631查《机械设计》第七版图10－13得＝1.612；
故载荷系数 ＝1.631＝2.826 (28)
(13)按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由《机械设计》第七版式（10－10a）得
＝＝132(mm) (29)
(14)计算模数
＝132/28＝4.7(mm)
4.1.3.齿根弯曲强度计算
由《机械设计》第七版式（10－5）得弯曲强度的设计公式为：
(30)
1） 确定公式内的各计算数值
(1) 由《机械设计》第七版图10－20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限＝440大齿轮的弯曲疲劳强度极限＝330；
(2) 由《机械设计》第七版图10－18查得弯曲疲劳寿命系数＝0.85；
＝0.88；
(3) 计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S＝1.4，由《机械设计》第七版式（10－12）得
(31)
(32)
(4) 计算载荷系数K
＝＝2.792
(5) 查取齿形系数
由《机械设计》第七版表10－5查得；
(6) 查取应力校正系数
由《机械设计》第七版表10－5查得；
(7) 计算大、小齿轮的并加以比较
＝＝0.01536 (33)
＝＝0.01894 (34)

4.1.4模数m设计
＝＝7.49(mm)
对比计算大齿轮的数值大，结果由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数7.49并就近圆整为标准值m=8mm(机械原理第六版表10—1)，按接触强度算得的分度圆直径的d1=132mm，算出小齿轮齿数：＝18
大齿轮齿数：＝2.731850
这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到了结构紧凑，避免浪费。
4.1.5齿轮几何尺寸计算
1）计算分度圆直径
＝188＝144（mm）
＝508＝400(mm)
2）计算中心距
＝（144＋400）/2＝272（mm）
3） 计算齿轮宽度
＝1.2144＝172.8(mm)
取 ＝173(mm) ＝178（mm）
4.1.6齿轮验算
＝＝56944.44(N)
465.57(N/mm) (35)
4.1.7齿轮结构设计：
齿轮的结构设计与齿轮的几何尺寸、材料、加工方法、使用要求及经济性等因素有关。进行齿轮的结构设计时，必须综合地考虑上述各方面的因素。通常是先按齿轮的直径大小，先定合适的结构形式，然后再根据荐用的经验数据，进行结构设计。
当齿顶圆直径≤160mm时，可以做成实心结构的齿轮。当齿顶圆直径≤50mm时，可以做成腹板式结构，腹板上开的孔的数目按按结构尺寸 大小及需要而定。
当齿顶圆直径400<<1000mm时，可做成轮辐截面为“十”字形的轮辐式结构的齿轮。
1，对于小齿轮来说由上述的结果可知：
=(z+2*)m；
=（18+2*1）8=160mm；
=（18+2*1）8=160mm；
由上面结论可知小齿轮可以做成实心式的结构齿轮如下图5

图5实心结构齿轮
2，对于大齿轮来说由上述的结果可知：
=(z+2*)m；
=（50+2*1）8=416mm
由上面的结论可知：
由于齿顶圆直径比较大，齿轮可做成轮辐截面为“十”字形轮辐式结构。
如下图6

图6轮辐式大齿轮
B<240mm；D3≈1.6D4;D3≈1.7D4；△1≈(3～4)mn;
但不应小于8mm; △2≈(1～1.2) △1;
H≈0.9D4;H1≈0.8H;C≈H/5;C1≈H/6;
R≈0.5H;1.5D4>l≥B;轮辐数常取为6
4.2排绳器的设计
大容绳量、大吨位的卷扬机以及安装使用的卷扬机，为确保钢丝绳排列整齐，工作可靠，应设置排绳装置，即排绳器。本次设计卷扬机属于大吨位、多层缠绕卷扬，所以需要设计一排绳器来防止绳子错乱排列。
4.2.1工作原理：
排绳器主要由转速调整箱、双向传动丝杠、支承光杠、排绳导辊等组成。排绳器的工作过程见下图7

图7卷扬机的传动原理图
4.2.2工作过程