JK型建筑卷扬机设计.pdf

毕业设计（论文）JK型建筑卷扬机设计THE DESIGN OF JK STRUCTURAL WINDLASS学生姓名 _学院名称 机电工程学院专业名称 机械设计制造及其自动化指导教师目 录第1章绪论.61.1建筑卷扬机的发展状况.61.1.1建筑卷扬机的应用.61.1 2建筑卷扬机的发展概况.61.1.3国外卷扬机的概况.61.2建筑卷扬机的主要类型.7第2章 卷扬机的基本结构设计.102.1本设计的总体确定.102.2卷扬机的总体结构设计.10第3章 钢丝绳的选择和卷筒的设计.113.1钢丝绳的选择.113.1.1钢丝绳的种类和构造.113.1.2钢丝绳直径的选择.113.2卷筒的设计.123.2.1卷筒的材料.123.2.2卷筒容绳尺寸计算.123.2.3卷筒筒壁的厚度计算和卷筒壁的强度计算.143.3卷筒轴的设计.15第4章减速器的设计.204.1电动机的选择.204.1.1选择电动机类型和机构形式.204.1.2功率的计算.204.1.3电动机功率的选择.204.2确定传动装置的总传动比和分配传动比.214.2.1总传动比.224.2.2分配减速器的各级传动比.224.3计算传动装置的运动和动力参数.224.3.1各轴转速.234.3.2各轴的输入功率.234.3.3各轴的输入转矩.234.4减速器的结构设计.244.5传动零件的设计计算.244.5.1第一级齿轮传动的设计.244.5.2第二级齿轮传动的设计.274.5.3齿轮轴的校核.294.5.4滚动轴承的选择计算.33标准件表.35第5章 其他零件的设计.365.1制动器的分类、特点及其选择.365.2制动器的设计计算.375.2.1制动器制动力矩的确定.375.2.2制动器的发热计算.385.3联轴器的设计.395.3.1联轴器转矩的计算.39第六章 排绳器的设计.41第七章 建筑卷扬机使用与维护简介.427.1 建筑卷扬机使用.427.1.1 建筑卷扬机的安装与调试.427.1.2 建筑卷扬机一般操作规程.427.2 建筑卷扬机的维护与安全技术.437.2.1 建筑卷扬机的维护.437.2.2 建筑卷扬机的安全技术.44结论.45参考文献.46致谢.47附录.错误！未定义书签。附录1.错误！未定义书签。附录2.错误！未定义书签。摘要随着人类文明发展，建筑工作愈来愈频繁，古老的起重装置已不能满足现代话作业的 需要，大型塔吊和汽吊又有其相对的局限性，于是卷扬机以起灵活方便，成本相对小等特 点孕育而生了。建筑卷扬机是一种起重设备，由于具有结构简单、搬运安装灵活、维护保养简单、操 作方便、价格低廉和可靠性高等优点，所以被广泛应用于诸多工作中。提升重物是其主要 功能提升重物。本课题简要介绍了建筑卷扬机的结构和特点，给出了建筑卷扬机的设计，并对卷筒的设计要点进行了说明。本课题重点在于一控制方便和节省资源为主要设计特点 对建筑卷扬机制动和传动部分进行了设计和校核。本课题主要设计齿轮和轴还有卷筒的结构尺寸，确定了齿轮传动的各主要参数,对驱 动机构中的各部件进行了选型,设计,校核。关键词 卷扬机；减速器；轴；齿轮；设计Abst ra ctAlon g wit h t he developmen t of huma n civiliza t ion,con st ruct ion work ha ve bee-ome more a n d more freq uen t.Lift in g t he a n cien t device ha s been un a ble t o meet t he mo-dern n eeds of t he opera t ion so la rge t ower cra n e hoist s a n d st ea m ha s it s limit a t ion s rela t ive,So hoist t o t a ke flex ible,cost is rela t ively sma ll a n d breed cha ra ct erist ics of Hea lt h.Win ch is a con st ruct ion lift in g eq uipmen t,t he st ruct ure is simple,flex ible ha n d-lin g in st a lla t ion,ma in t en a n ce is simple a n d con ven ien t t o opera t e,low price a n d high relia bilit y,which is widely used in ma n y work.Upgra de hea vy It s ma in fun ct ion is t o upgra de hea vy loa ds.This pa per describes t he con st ruct ion hoist t he st ruct ure a n d ch-a ra ct erist ics of a given con st ruct ion hoist t he design,Reel a lso t he design fea t ures a summa ry st a t emen t.This pa per focus is a con ven ien t con t rol a n d sa ve resources a s t he ma in design fea t ures of t he con st ruct ion hoist t he pa rt of t he design a n d verifica t ion.The design of t he ma in gea r a n d sha ft design st ill reel size of t he st ruct ure t o de-t ermin e t he gea r t ra n smission of t he ma in pa ra met ers,t o drive t he va rious compon en t s of t he select ion,design a n d verifica t ion.Keywords Win dla ss sha ft gea r reducer design精品文档第1章绪论1.1建筑卷扬机的发展状况1.1.1建筑卷扬机的应用建筑卷扬机是一种起重设备，由于具有结构简单、搬运安装灵活、维护保养简单、操 作方便、价格低廉和可靠性高等优点，所以被广泛应用于提升重物、打桩、集材、冷拉钢 筋、设备安装等工作中。提升重物是建筑卷扬机的一种主要功能，所以各类卷扬机是根据这一要求为依据的。虽然现在塔吊，汽车吊取代了建筑卷扬机的工作。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，而且灵活性较差，也需卷扬机做辅助 提升用。建筑卷扬机还用于林业的集材工作。建筑业的冷拉钢筋，小型矿井的物料提升和 打桩等工作。正因为建筑卷扬机具有多种用途，所以不仅用于建筑业，而且在冶金，化工,水电，农业和军事等行业亦被广泛使用。1.1.2建筑卷扬机的发展概况我国在古代就知道采用静辘等来提升重物，以减轻体力劳动的强度和提高生产效率。我国由于旧中国工业落后。使用的卷扬机均为国外生产，至50年代我国的卷扬机生产才 开始的。从70年代起，我国卷扬机的生产才进入了技术提高，品种增加的新阶段。从70年代末期开始，中国实行改革开放政策国民经济大力发展，基本建设任务增多 许多，促使卷扬机的大量生产。生产厂家也逐渐增多。至今卷扬机的生产与设计已较为成 熟，现如今卷扬机的品种繁多和使用较广泛。虽然现在的工业水平先进机械化程度不断提 高，起重设备不断更新，但仍不能淘汰卷扬机的行之有效的机械设备。1.1.3国外卷扬机的概况在国外，卷扬机的品种繁多，应用也很广泛。在西方技术先进的国家中，虽然工业水 平先进，机械化程度不断提高，起重设备也不断更新，但仍不能淘汰这样的行之有效的简 单机械设备。下面介绍一下几个主要国家生产卷扬机的状况。（一）美国美国生产卷扬机的厂家有近百家，主要有贝波（BEEBE）国际有限公司，哲恩（THERN）有限公司等。贝波国际有限公司是美国较大的生产起重设备的公司，主要产品有各种手动卷扬机，电动卷扬机，提升机械及起重机。手动卷扬机重要品种有蜗杆传动系列，直齿圆柱齿轮系 列，齿轮蜗杆传动组合系列，直接驱动系列，链传动系列。其中直间驱动式电动卷扬机的 传动是全封闭行星齿轮传动，传动系列全部全部安装在卷筒里面，机架和卷筒用高强度钢 焊接而成。精品文档（二）日本日本从明治30年开始制造和使用卷扬机。据日本荷役机械研究所核计，19701975 年间卷扬机的产量增加62.5%.据日本通产省机械核计月报载,接年单纯土卷扬机的产量就 达12万台，生产值约100亿日元。日本卷扬机行业由机械技术部会,荷役机械技术委员会领导.主要生产厂家有北川铁 工所,远藤钢机,南星,越野总业,松岗产业等80多个产业。（三）法国法国生产卷扬机的厂家很多，其中包藤（POTAIN）公司就是生产卷扬机的主要国家之 一。包藤公司主要生产KUSW系列卷扬机，LMD系列卷扬机，PC系列卷扬机和RCS系列卷 扬机。（四）国外卷扬机的发展趋势1.大型化 由于基础工业的发展，大型设备和建筑构件要求整体安装，促进了大型卷扬机的发展。目前，俄罗斯已生产了 60 t的卷扬机，日本生产了 32t,50 t,60 t液压 和气动卷扬机，美国生产了 136t和270 t卷扬机。2.采用先进电子技术 为了实现自动控制和遥控，国外采用了先进的电子技术。对大型卷扬机安装了电器连锁装置，以保证绝对的安全可靠。3.发展手提式卷扬机 为了提高机械化水平，减轻工人劳动强度，国外发展小型手提式卷扬机，如以汽车蓄电池为动力的直流电动小型卷扬机。4.大力发展不带电源装置的卷扬机欧美国家非常重视发展借助汽车和拖拉机动力 的卷扬机。此种卷扬机结构简单，有一个卷筒和一个变速箱即可。1.2建筑卷扬机的主要类型建筑卷扬机由于应用范围较广，为适应各种不同的使用条件，建筑卷扬机亦制造成各 种不同机型的产品。机型的分类方法很多，目前可以按下述方法分类。1.2.1按钢丝绳额定拉力/分按钢丝绳在基准层上所能承受的最大拉力来区分。按GB195588建筑卷扬机中规 定为 5、7.5、10、12.5、16、20、25、32、50、80、120、160、200、320、50 0 KN共15级。此参数为建筑卷扬机的主要参数。1.2.2按钢丝绳额定速度y分钢丝绳在基准层上的出绳速度是建筑卷扬机的又一项主要参数。根据钢丝绳的速度可 分为：1.慢速卷扬机 绳速u=915%由；2.中速卷扬机 绳速丫=153O“，n；3.快速卷扬机 绳速u=3O45，*由；精品文档4.高速卷扬机 绳速u之45，%；为适应特殊需要，还有一种变速卷扬机，其变速可调，有双速、三速和多速几种类型。1.2.3按卷筒数目分一台卷扬机上卷筒数目的多少，直接影响到卷扬机的结构。卷扬机按卷筒数目可分为 单筒卷扬机、双筒卷扬机、和多筒卷扬机三大类。目前生产的大多数是单筒和双筒卷扬机,其卷筒都是工作卷筒，再增加的卷筒大都是辅助用卷筒，卷筒相对要小些。1.2.4按动力源分由于工作环境不同,所用的动力源亦不同。1 手动卷扬机用于无动力来源地区的小型卷扬机;2.电动卷扬机大多数卷扬机皆属于此类;3.内燃机卷扬机用于无电源的地方;4.气动卷扬机5.液压卷扬机用于不能使用电源的地方；与其他设备配合使用而有液压源的场合。1.2.5按传动形式分1.开式齿轮传动 最早的形式。目前主要用于手动卷扬机；2.闭式圆柱齿轮传动主要为为快速单筒卷扬机，应用广泛。3.圆锥一圆柱齿轮传动减速器4.蜗杆传动减速器5.圆柱齿轮减少速器加开式齿轮传动6.蜗杆减速器加开式齿轮传动7.行星齿轮传动1.2.6按控制方法分1.手控卷扬机由人工操作纵闸把控制卷扬机提升或下放重物。2.电控卷扬机3.液控卷扬机4.气控卷扬机用电控制磁铁制动器使卷扬机工作。用压力油控制卷扬机卷筒的离合和制动。5.自动控制卷扬机用限位器来控制卷扬机的工作。1.2.7按用途分卷扬机由于其用途不同，使其条件的差异，其结构设计上也有差异。提升重物 要求有一定的速度，以利于提高生产率，并要求高的安全性，以防坠落。设备安装一般设备的质量较大，则要求卷扬机具有较大的提升能 力；以保证安装精度，其速度就不能太高；为防止坠落，其安全性要求更 精品文档高。曳引物品 因为此项工作一般是在水平或倾斜方向进行的，为使物品前后运动，则要求卷扬机的卷筒正反转均能工作。(4)打桩 要求卷扬机把重物提升到一定的高度后，能使重物成自由落体下降，实现打桩工作，即要求卷扬机具有溜放功能。建筑卷扬机虽然可以分很多种类，实际上由于应用情况的复杂，很难把他们绝对分清,而且一台卷扬机往往几种工作都要做，所以在建筑卷扬机的设计上对用途分得并不清楚，而是要求高的来设计。这样能使卷扬机实现一机多用，得到更广泛的应用。精品文档第2章 卷扬机的基本结构设计建筑卷扬机由于应用广泛，为适应各种不同使用条件，建筑卷扬机亦制造各种不同的 机型的产品。2.1本设计的总体确定本卷扬机设计的主要参数：（1）钢丝绳的拉力二30 KN（2）钢丝绳的速度由于钢丝绳的速度V=31%,由建筑卷扬机设计查得该卷扬机为快速卷扬机。按动力源分该卷扬机设计为电动卷扬机。按传动形式分该卷扬机设计为二级圆柱齿轮减速器。按控制方法分该卷扬机设计为电控卷扬机（用电钮控制电磁铁制动器使卷扬机工作）。2.2卷扬机的总体结构设计由于卷扬机是二级圆柱斜齿轮减速器传动卷扬机故简易图如下图（图2-1）图2-1 传动装置简图1.电动机 2.联轴器 3.减速器4.制动器 5.卷筒精品文档第3章 钢丝绳的选择和卷筒的设计建筑卷扬机通过钢丝绳升降、牵引重物。工作时钢丝绳所所应力十分复杂，加之对外 界影响因素比较敏感，一旦失败，后果十分严重。因此，应特别重视选择与使用。3.1钢丝绳的选择3.1.1钢丝绳的种类和构造钢丝绳是由许多高强度刚上编绕而成，可单捻、也可双捻成行。绳芯采用天然纤维芯（NF）、合成纤维芯（SF）、金属纤维芯（IWR）和金属丝股芯（IWS）o纤维芯钢丝具有较高的扰性和弹性，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，但扰性较差。建筑卷扬机系多层缠 绕，更合适选用双捻制金属丝芯钢丝绳。钢丝绳的种类，根据钢丝绳绕成股和股绕成绳的互相方向可分：（1）顺捻钢丝绳、（2）交捻钢丝绳。因为交捻钢丝绳在卷扬机设计中应优先考虑，故在本设计上钢丝绳的选取是双捻制金 属丝芯钢丝绳。3.1.2钢丝绳直径的选择钢丝绳的安全系数按下式计算：s几gs=卡N M 式（31）J e式中v 整条钢丝绳的破短拉力（N）fe钢丝绳的额定拉力%卷扬机工作级别规定的最小安全系数机械手册查表得卷扬机的工作级别为A6,则选取安全系数卜卜6spj-n sp 30 0 KN钢丝绳不应小于下式计算的最小值：dmin=dm-n=0.1036730=SAmm 式（3.2）式中S钢丝绳的最大工作拉力（KN）精品文档C钢丝绳的选取系数，经查表C=0.1036机械手册查表得d=19(mm),钢丝绳的抗拉强度为1770 MPa,使用双捻制金属丝芯钢丝绳。3.2卷筒的设计建筑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，对卷扬机安全、可靠的工作至关重要，应合理的进行设计。3.2.1卷筒的材料由于考虑到卷筒材料具有良好的铸造性和焊接工艺性，且货源广泛，在本设计中选取 材料 Q235 极限应力 3=449.3A/?6z、crs=267.5Mpa3.2.2卷筒容绳尺寸计算卷筒容绳尺寸参数意义及表示方法应符合国家标准规定。a)卷筒节径。卷筒节径。应满足下式DKd 式(3.3)e式中Ke筒绳直径比，由建筑卷扬机设计查表得长右二19d-钢丝绳直径(mm)则d N19x l9=361=361mm=D d=361-19=342mmb)卷筒容绳宽度8/卷筒容绳宽度5厂一般可以由下式确定Bt D+4d 式(3.5)k s式中。S-最外层钢丝绳直径，由下式确定2=Q0+(2S-l)dS 钢丝绳缠绕层数精品文档则 2 175+4x 19=551 取 2=60 0 mmd)缠绕层数S缠绕层数S按下式计算S Dk D 2.K 2d式（3.6）式中根K为保证钢丝绳不越出端侧板外圆的的安全高度(mm)计算得 m=2d=19x 2=3 8mm K则S 60 0 342 2x 38 4479 取S=42x 19e）卷筒容绳量L卷筒容绳量是指钢丝绳在卷筒上顺序紧密排练时，达到规定的缠绕层数所能容纳 的钢丝绳工作长度的最大值.卷筒容绳量按下式计算第，层钢丝绳绳芯直径为Di=D（I+（25,-l）J 式（3.7）式中的 Si-第，层，i=1、2 3 S。贝=342+（2-l）x 19=361mmD2=342+（4 1）x 19=399mmD3=342+（6 1）x 19=437mmD4=342+（8-1）x 19=475mm第，层钢丝绳长度为L,=tz（耳/d1）A+（2S,.式（3.8）L2=tt（60 0/1 9-1）342+（4-1）x 19 x 10-3=38.3111mL3=77-（60 0/19-1）342+（6-l）x 19 x lQ-3=41.9598mL4=%（600/19 1）342+（8 1）x 19 x ICT，=45.60 85m卷筒容绳量为L 4+L?+,+Lj式（3.9）精品文档L=34.6625+38.3111+41.9598+45.60 85L=160.5419/713.2.3卷筒筒壁的厚度计算和卷筒壁的强度计算a）多层缠绕系数A,的确定多层缠绕系数的理论计算:(1+)%-r式中S钢丝绳的缠绕层数(1+几)%EF77=;D：E式(3.10)式(3.11)式(3.12)式(3.13)A=S-$18其中方钢丝绳的缠绕节距3卷筒壁厚（根根）Dq-卷筒直径（m/n）d-钢丝绳直径（mm）E钢丝绳纵向弹性模量（M/2Q）E 钢丝绳横向弹性模量（Mpd）E卷筒材料的弹性模量（M?。）F 钢丝绳的断面积（加根,）t=l.Old=19.19/72/72Do=342mm d=19mmE=lOOGpaE=60 0 MpaE=120 Gpa则 4=1.55b）卷筒的厚度设计 卷筒厚度为4名式(3.14)式中Fe 钢丝绳的额定拉力（N）精品文档a(建筑卷扬机设计查得0 7 =138Mpa则 S2L15X3000019.19x 1388=14/717710卷筒壁的强度计算=L15x3000019.19x 14式（3.15）=12S AMpa经强度计算较合适无需调整。3.3卷筒轴的设计由于卷筒轴的可靠性对卷扬机的的安全，可靠性非常重要，因此十分重视卷筒轴的结 构设计和强度，刚性计算。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；次外，对较长的轴还需校核轴的刚度。在卷筒轴的设计上轴的材料采用45钢，调质处理由机械设计手册查得crg=650 Mpa 7S.=360 Mpacr_i=30 0Mpa ai,Q=65GMpa已知钢丝绳的额定拉力为=30 KN,卷筒的直径。o=342根机，钢丝绳的直径 d=19mm轴径的估算：/9.55x106P-P 0.2%m V n式中：C与轴材料有关的系数；P轴传递的功率；n轴的转速/15 99d=112x 1=91.9 根机V 28.89精品文档A5415N*mm丑星巨T矩图2-1卷筒轴受力分析精品文档a)作用力的计算D50 x(342+19)342=3L7(KN)七二七=3L7(KN)将轴上的所有的作用力分解为垂直平面的力和水平平面的力，如图(2T)所示:b)垂直面支承反力及弯矩支反力，见图(2-1)(490)F,-90 FRI)V 二1-L=23(KN)DV 580Rev_490/;-90 F,580二 22(KN)弯矩，见图(2-1)May=90/?cr=90 x 21.3=1917(?/-mm)Mby=90 R dy=90 x22=1980(-mm)c)水平面支承反力及弯矩支反力,见图(2-1)90 FRdz=Rcz=48KN)2)oU弯矩计算，见图(2-1)MAZ=MBZ=90/?”=90 x 4.8=432(KN 如72)d)合成弯矩，见图(2T)Ma=y/M2AY+M2AZ=a/19172x4322=1965.1(KN-mm)Mb=M2BY+MZ=V19172x4322=20 26.6(KN-mm)f)应力校核系数CT.300 八“a=-=-=0.46川。650当量转矩oc T=0.46 x 5415=2490.9A.mm当量弯矩精品文档Mi=J?十(27)2=71965.12+2490.92=3 m7 3 KN.mmM2=J A/2+gT)2=2026.62+2490.92=3211.1 2KN mm校核轴径d、d 2=3472.73 x lO3”-=37.7650 x 0.13211.18x l03-=Jo.7650 x 0.1经校核较合适无需调整。g）轴疲劳强度计算卷筒轴的疲劳强度,应该为钢丝绳的当量拉力进行计算,既Fd=KdFe式(3.16)式中Fd 钢丝绳的当量拉力（N）Kd当量拉力系数，由建筑卷扬机设计查得K“=1.75 5=1.75x 31=54.25KN平均应力O机和应力幅=（yin=-K,-Mb 1.75x20 26.6 小a.=-=394.6%。O.ldJ 0.1x 90-3 3,394.0 6%f=昼=-=97,0 3Mpa疲劳强度计算安全系数Ji3000.78x 0.92由机械手册查得应力集中系数P表面状态系数-绝对尺寸系数9。等效系数1 oo-X 197.0 3+0.34 X 197.0 31.88 夕=0.92%=0.78%=0.34=0.51一般轴的疲劳强度安全系数S=1.51.8,经校核轴的强度够用。精品文档h)轴强度校核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:Fj ma x=9，Fe式中Fjmax静强度计算最大拉力(N)(P 动载系数，有建筑卷扬机设计查得e=L35静强度计算安全系数(js _ 360=(pMj=1.35x 2711.8/河/0.1x 552=1.64当%40.6时，=L21.4,所以经校核轴的强度足够。式(3.17)精品文档第4章减速器的设计减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动，蜗轮传动或齿轮一蜗轮传动所组合的 独立部件，常在动力机与工作机之间为减速的传动装置；在少数情况下也用作增速的传动 装置.减速器由于结构紧凑，效率教高，传递运动正确可靠，使用维修简单，并可成批生 产，故在现代机械中应用最光.减速器类型很多，有圆柱齿轮减速器，圆锥齿轮减速器，蜗杆减速器等.最常用的卷扬机主减速器有蜗杆减速器或一级和二级齿轮减速器.由于考虑到所传递 的功率和传动比.在本卷扬机设计课题中采用的是二级圆柱齿轮减速器.4.1电动机的选择4.1.1选择电动机类型和机构形式电动机是常用的原动机，并且是系列化和标准化的产品.机械设计中需要根据工作机 的工作情况和运动，动力参数，合理选择电动机类型，结构形式，传递的功率和转速，确 定电动机的型号.电动机有交流电动机和直流电动机之分，工业上采用交流电动机.交流电动机有异步 电动机和同步电动机两类，异步电动机又分笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动 机应用最广泛.如无特殊需要，一般忧先选用Y型笼型三相异步电动机，因其具有高效，节能，噪音小，振动小，安全可靠的特点，且安装尺寸和功率等级符合国际标准，适用于 无特殊要求的各种机械设备.建筑卷扬机属于非连续工作机械，而且启动，制动频繁.多数情况下选用YZR（绕 线转子）电动机.在本设计中选择电动机为YZ R系列的3 8 0 V三相绕线型电动机.4.1.2功率的计算电动机的功率选择是否合适将直间影响到电动机的工作性能和经济性能。如果选用额 定功率小于工作机所需要的功率，就不能保证工作机正常工作，甚至使电动机长期过载过 早损害，如果选用额定功率大于工作机所需要的功率，则电动机的价格高，功率未得到充 分的利用。从而增加电能的消耗，造成浪费。4.1.3电动机功率的选择（1）建筑卷扬机电动机的功率按所需的静功率计算，静功率（单位：KW）计算公式为:Pd 式（4）精品文档式中Pw工作机所需工作效率。由电动机到工作机的总效率。工作机所需工作效率，应由工作阻力和运动参数计算求得:式中飞工作机的阻力(N)oVw工作机的线速度(M/S)o工作机的效率。其中几=7-772-7733,7744=0-85017、/、/、/分别为联轴器、卷筒、齿轮传动和轴承的传动效率。取7=0.99,%=0.96,%=0.97(齿轮的精度为8级，=0.98(滚动轴承)。(2)确定电动机的转速卷筒轴的工作转速为60 x l0 0 0 y _ 60 x 10 0 0 x 0.513.14x 342*7；4 n式(4.3)经查表：二级圆拄齿轮减速器的传动比i=840,故电动机的转速的可选范围为:nd=ia-t?=(8-40)x 28.49=227.92 1139.8式(4.4)根据工况和计算所选电动机为：表4-1 电动机参数额定功率(KW)转速r/minYZR20 0 L4.2确定传动装置的总传动比和分配传动比精品文档图4-1减速器简图4.2.1总传动比由电动机的转速和工作机的主动轴的转速，可得到传动装置的总传动比为la-式中为 71电动机的转速 n卷筒的主轴转速nn 9607.%=_/n n _=33.25 n 28.87 7./min总传动比为各级传动比，0、4、i2。的乘积，既 J.h式(4.5)式(4.6)4.2.2分配减速器的各级传动比使减速器高速轴不至于过大初步取=5.25 则i=至至=6.3 z 0 5.254.3计算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率）.如将传动装置各轴由高速至低速依次定为1、2、3、4轴。01、，02相邻两轴间传动比%1、相邻两轴间传动效率精品文档7m、品 轴的输入功率（KW）An、P0 2 各轴之间的输入转矩（N-M）“01、%2 各轴的转速（r/min）则可按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和参数.4.3.1各轴转速1轴=960 r/min2轴3轴%960.n2=-=192r/minA 5生=28.87 mini2 6.654.3.2各轴的输入功率1轴一4轴的输入功率：1 轴 p1=p 10 2.71mm取 4=10 5 mm初步取齿宽伉=0.8x 10 5=84mm 圆整为历=854 719-3 一丝一4）校核计算a）确定中心距:%-（1+）=-x（l+5）=315mm 2 2式（4.10）b）圆周速度:7id.n.ttx 10 5x 960 cc，v?=-LJ=-=5.28/ji/s60 x 10 0 0 60 x 10 0 0式（4.11）c）计算齿数q、Z2和模数和螺旋角Bi1.初选 Z=20、/3=10 则 z2=ix-q=5.25 x 20=10 52x 315x cosl020+10 5=4.9则取标准模数人=5*皿 2a,cos模数g=一!Z+Z22a.cos B,2x 315x cosl0 0则 5取 Z1+Z2=124精品文档所以q=止是 1+Z|1241+5.25=19.54取4=20 则 2?取105齿数比%=10%0=5.25与，；=5.25的要求相比误差率0%,4=20、2=105可 用.2.螺旋角的计算cos-g亿+d)_cos-5x(20+10 5)2a,2x 315d)齿轮的传动的载荷计算1.工作载荷巴=2x 177869=350皿d,10 1.6齿向载荷分布系数K”,由机械设计手册查得取(7b oK=A+6 一+C10 3Z?夕 d式式.12)式(4.13)式(4.14)式(4.15)A=1.17+0.16x 0.842+0.61x l0-3x 85=1.356载荷系数储=K/KK/K砂=1.5x 1.3x 1.1x 1.356=2.91重合度系螺旋角系数 Zm=c os/3=Vcosl0.20=0.99弹性系数Z石由机械设计手册查得Z石=189.86标节点区域系数Za由机械设计手册查得=2.45接触最小安全系数S”iim由机械设计手册查得S-m=1.0 5 精品文档接触寿命系数Zn由机械设计手册查得Zn=1.6许用接触应力口 计算：r 1 b“莉，修乂 50 0 x1.6-%=n=-=76.9MpaS，iim L0 5 式(4.16)验算二z”以后z.z0u 式(4.17)b=2.45 X189.8 X 0.60 x 0.99J 350 1-5,2+1V 10 5x 85 5.2yH=188.9M/?6Z 22.5m,所以1轴可以设计成齿轮轴。4.5.2第二级齿轮传动的设计由建筑卷扬机设计中查表得q=315mm、a2-450 mm a-765mm(1)确定中心距：a,=450/71/ti(2)选定模数加2和齿数Z3、Z4和螺旋角阮初选.=20、色=1贝 U z4=3 h=20 x 6.3-126 取24=126模数加-电出四 _2x 45x cosl、6.0 7 式(4.18)-0+4 20+126则取标准模数帆2=6则 Z3+Z4=2%6sp2=2x 45x csl(y=147.7 m2 6取+4=148所以=金=20.13 l+z2 1+6.3取O=20则 0=148 21=127精品文档齿数比%二%0二6.35与=6.3的要求相比误差率为0.7%,所以Z3=21、Z4=127可用.螺旋角的设计二cos-1 G+J)=cos_1 6x(21+127)=9.37 2a2 2x 450(4)工作载荷三=2x824522.42.0 3N/120(1 1(12 1.88 3.2 I,cosIZ3 Z4 y5+击=1.88-3.2cos 9.36=1.70 5式(4.19)式(4-20)齿向载荷分布系数K砂由机械设计手册查得取-3Kh2=A+B+C-10/?3式(4.21)=1.17+0.16x l.212+0.61x l0-3x 75=1.45载荷系数 K=KAKv-KHd KHp2式(4-22)重合度系螺旋角系数=1.5x 1.2x 1.29x 1.6=3.72=JcosB?-Jcos8.6。=0.99弹性系数Z石由机械设计手册查得Ze=189.83而节点区域系数由机械设计手册查得Z”=2.5接触最小安全系数3”1而由机械设计手册查得5wlim=1.0 5接触寿命系数Zn由机械设计手册查得Zn=1.18许用接触应力口”计算：精品文档验算40 0 x 1.18 L0 5-449.5Mpa式(4.23)式(4-24)cu 八 re(2x 2.82x 118428 4.43+1aH=2.5x l89.8x 0.78x J-；-H V 148.72x190 4.43crw=147.57Mpa%计算结果表明，接触疲劳强度比较合适，无须调整。表4-3各齿轮主要参数名称符号单位Ziz?Z3Z4螺旋角P度10.2010.2。9.37s9.37。法向模数mnmm5566法向压力角度20。2020。20分度圆直径dmm95515125750齿数z个2010 520127齿宽bmm808575984.5.3齿轮轴的校核在二级齿轮减速器传动中，中间轴所受的力较复杂.因此对中间轴进行校核，如能满足要求,减速器中的轴均能满足要求.减速器的轴采用45钢,调质处理.由机械手册查表得：crfi=650 Mpa,=360 Mpa(y_x=30 0 Mpa crh 0-650Mpa已知中间轴的 输出功率为19.28Kw,转速为166.96r/min.根据轴径估算公式:,一 c,19.28-d=112x?/-=54.5mm166.96精品文档(a)作用力的计算T=9.55 x 1()6 x K=9.55 x l06x 1734=0.82x 106N.mm n 20 0.84式(4.25)齿轮Z2的圆周力：=30 94.3.齿轮Z2的径向力：五 年.t a n 20=ii44.3N2 cos 10.2齿轮Z2的轴向力:62=42匕111。.2=556.75N齿轮Z3的圆周力：E3二*=2)0.喘X10 6二3666 7齿轮Z3 的径向力：F 3=F,3 tan 20=5041.4?/3 cos9.36齿轮 Z3 的轴向力：工3=t a n 9.36=2252.7N水平面支承反力及弯矩(见图4-2)精品文档弯矩见图矩M图4-2 2轴的受力简图1144.3x 51556.75 x 28+2252.7 x 60-50 41.4 x l2618218230 4N5041.4x 56 2252.7 x 28+556.75 x 60-1144.3 x l31182182=40 95 ANR。M AY=30 4x 51=1550 4 1Mry=40 95.4x 126=5160 20.4A.mm DI精品文档Mcy=1144.3 x 51=58359.3AA.mm/=50 41.4x 126=635216.4Nm加装置.减速器由于结构紧凑，效率教高,传递运动正确可靠，使用维修简单，并可成批生产。(b)垂直面支承反力及弯矩(见图4-2)支反力C-zj528.6NRdh弯矩计算Mah=51x 10 328.6=526758.6N.刖M*=56 x 60 56.7=339175.2?/.mmDrl(c)合成弯矩，见图(4-2)Ma=V1550 42+526758.62=526986.7 N.mmMb=J5160 20 42+5267586=737395.2A.mmMc=V5 8359.32+60 5 6.72=5 S672.7N.mmMd=V6352 1 6.42+60 56.72=635 245.3AA.mm(d)应力校核系数。i 30 0 a=4=-=0.46卬。650(e)当量转矩=0.46 x 0.82 x lO6=37720 0.mm(f)当量弯矩 在大齿轮轴劲中间截面处：M=J2+qt)2=7737395.22+3772002=828270.2M 加式(4.26)式(4.27)在右轴劲中间截面处:精品文档M2=J/+卬)2=7635245.32+3772002=738793.9 Nmm(g)校核轴颈37.4 80 mm67.2 120 mm经校核较合适无需调整。4.5.4滚动轴承的选择计算建筑卷扬机所用的各类减速器大量使用滚动轴承。滚动轴承是一种标准件设计者应按 照国家标准规定的方法，根据具体情况正确地选用。选取轴承代号6010深沟球轴承。(中间轴)基本额定动载荷为22 Kn滚动轴承疲劳寿命的基本计算公式为L=式(4.28)式中L10为转速(1。6表示的基本额定寿命；寿命系数。球轴承=3,滚子轴承=1%；P一 当量动载荷(N)。对于向心轴承用“径向当量动负荷”与表示，对于 推力轴承用“轴向当量动负荷”与表示；C基本额定动负荷(N)o对于向心轴承用“径向基本额定动负荷“G表 示，对于推力轴承用“轴向基本额定动负荷”Ca表示，C=22KN;由上述可知左端受力Fcr=1144.3N,FCa=556.75N,右端受力厂6=5410.4N,产.=2252.7N；由 P=X4+y 工，式(4.29)查建筑卷扬机设计手册得X=0.56,Y=1左端 P=1144.3 x 0.56+556.75 x 1=1197.558N右端尸=5410.4 x 0.56+2252.7 x 1=5282.524N所以左端轴承疲劳寿命4。=1 22x 10 3 1=6199.8x 1()61 11197.558)精品文档右端轴承疲劳寿命4o22xl035282.524=72.23x1()6精品文档