1、I畢業設計(論文)JKJK 型建筑卷揚機設計型建筑卷揚機設計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.111 建筑卷揚機的發展狀況.1111 建筑卷揚機的應用.1112 建筑卷揚機的發展概況.1113 國外卷揚機的概況.112 建筑卷揚機的主要類型.2第 2 章 卷揚機的基本結構設計.521 本設計的總體確定.522 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.631 鋼絲繩的選擇.6311 鋼絲繩的種類和構造.6312 鋼絲繩直徑的選擇.632 卷筒的

2、設計.7321 卷筒的材料.7322 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.933 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.15413 電動機功率的選擇.1542 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比.16421 總傳動比.174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.17各軸轉速.18各軸的輸入功率.18433 各軸的輸入轉矩.1844 減速器的結構設計.19傳動零件的設計計算.194.第一級齒輪傳動的設計.19第二級齒輪傳動的設計.224.5.3 齒輪軸的校核.244.5.4 滾動軸承的選擇計

3、算.28標準件表.30第 5 章 其他零件的設計.31III5.1 制動器的分類、特點及其選擇.3152 制動器的設計計算.3252制動器制動力矩的確定.322制動器的發熱計算.3353 聯軸器的設計.34531 聯軸器轉矩的計算.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.377.1 建筑卷揚機使用.377.1.1 建筑卷揚機的安裝與調試.377.1.2 建筑卷揚機一般操作規程.377.2 建筑卷揚機的維護與安全技術.387.2.1 建筑卷揚機的維護.387.2.2 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 2.55IV摘

4、 要隨著人類文明發展，建筑工作愈來愈頻繁，古老的起重裝置已不能滿足現代話作業的需要，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、維護保養簡單、操作方便、價格低廉和可靠性高等優點，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,對驅

5、動機構中的各部件進行了選型,設計,校核。 關鍵詞關鍵詞 卷揚機； 減速器； 軸； 齒輪； 設計 VAbstractAlong 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 limi

6、tations 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

7、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 a

8、nd 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 selectio

9、n, design and verification. Keywords Windlass shaft gear reducer design 6第 1 章 緒論11 建筑卷揚機的發展狀況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、維護保養簡單、操作方便、價格低廉和可靠性高等優點，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這一要求為依據的。雖然現在塔吊，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，

10、也需卷揚機做輔助提升用。建筑卷揚機還用于林業的集材工作。建筑業的冷拉鋼筋，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，而且在冶金，化工，水電，農業和軍事等行業亦被廣泛使用。112 建筑卷揚機的發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

11、今卷揚機的生產與設計已較為成熟，現如今卷揚機的品種繁多和使用較廣泛。雖然現在的工業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

12、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。7（二）日本日本從明治 30 年開始制造和使用卷揚機。據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,松崗產業等 80 多個產業。（三）法國法國生產

13、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）國外卷揚機的發展趨勢1大型化 由于基礎工業的發展，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發展手提式卷揚機 為了提高機械化水平，減輕工人勞

14、動強度，國外發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大力發展不帶電源裝置的卷揚機 歐美國家非常重視發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分。按 GB195588建筑卷揚機中規定為 5、7.5 、10 、12.5、 16 、20 、25、 32 、50 、80 、120 、160 、200 、320

15、、500KN 共 15 級。此參數為建筑卷揚機的主要參數。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。根據鋼絲繩的速度可分為：1慢速卷揚機 繩速；min159mv 2中速卷揚機 繩速；min3015mv 3快速卷揚機 繩速；min4530mv 84高速卷揚機 繩速；min45mv 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 按卷筒數目分一臺卷揚機上卷筒數目的多少，直接影響到卷揚機的結構。卷揚機按卷筒數目可分為單筒卷揚機、雙筒卷揚機、和多筒卷揚機三大類。目前生產的大多數是單筒和雙筒卷揚機，其卷筒都是工作卷筒，再增加

16、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的小型卷揚機；2電動卷揚機 大多數卷揚機皆屬于此類；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

17、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。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

18、提升到一定的高度后，能使重物成自由落體 下降，實現打樁工作，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一機多用，得到更廣泛的應用。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： （1）鋼絲繩的拉力KNFN30 （2）鋼絲繩的速度31minmV 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

19、。smV31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11 1.電動機 2.聯軸器 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

20、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按下式計算： 式（3.1） nfsnepg

21、s式中整條鋼絲繩的破短拉力（N）ps鋼絲繩的額定拉力ef 卷揚機工作級別規定的最小安全系數 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=6 n KN nsefp300ps鋼絲繩不應小于下式計算的最小值：12 式（3.2）scdminmmd4 .18301036. 0min式中鋼絲繩的最大工作拉力（KN）S鋼絲繩的選取系數，經查表=0.1036cc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。

22、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 .449MpaS5 .267322 卷筒容繩尺寸計算 卷筒容繩尺寸參數意義及表示方法應符合國家標準規定。a) 卷筒節徑 D 卷筒節徑 應滿足下式D 式（3.3）dKDe式中筒繩直徑比，由建筑卷揚機設計查表得eK19eK鋼絲繩直徑（mm）d 則取3611919dmmd361mmdDD342193610b) 卷筒容繩寬度 tB卷筒容繩寬度，一般可以由下式確定tB 式(3.4)03DBt式中卷筒直徑（mm） 0D 則取3613tBmmBt600C) 卷筒邊緣直徑kD卷筒

23、邊緣直徑即卷筒端側板直徑端側板直徑用下式計算13 式(3.5)dDDsk4式中最外層鋼絲繩直徑，由下式確定sD021sDDSd 鋼絲繩纏繞層數S則取4754 19551kD mmDK600d) 纏繞層數S纏繞層數按下式計算S 式(3.6)dmDDSKK220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mmdmK382192則取79.4192382342600S4Se) 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，達到規定的纏繞層數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)dSDDii120式中的第 層，。iSi1 2

24、 3iS、則mmD3611912342123424119399Dmm33426119437Dmm43428119475Dmm第 層鋼絲繩長度為i 式(3.8)30(1)2110itiLB dDSd 32(600 191) 34241191038.3111Lm33(600 191) 34261191041.9598Lm1434(600 191) 34281191045.6085Lm卷筒容繩量為 式(3.9)12iLLLL34.662538.311141.959845.6085L 160.5419Lm卷筒筒壁的厚度計算和卷筒壁的強度計算a)多層纏繞系數的確定sA多層纏繞系數的理論計算:sA 式(3

25、.10)111111111222SSSsA 式中鋼絲繩的纏繞層數S 式(3.11)EtFE 式(3.12)180dDe 式(3.13) 20 EDFE其中 鋼絲繩的纏繞節距 t1.0119.19tdmm 卷筒壁厚)(mm卷筒直徑 0D)(mm0342Dmm 鋼絲繩直徑 d)(mm19dmm鋼絲繩縱向彈性模量 E)(Mpa100EGpa鋼絲繩橫向彈性模量 E)(Mpa600EMpa卷筒材料的彈性模量E)(Mpa120EGpa鋼絲繩的斷面積 F)(2mm則1.55sA b)卷筒的厚度設計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 c 138cMpa

26、則300001.1519.19 13814mmC) 卷筒壁的強度計算 式(3.15) ecscFAt300001.15128.419.19 14cMpa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 650BMpa360SMpa 1300Mpa 0650bMpa已知鋼絲繩的額定拉力為，卷筒的直徑，鋼絲繩的直

27、徑30eFKN0342Dmm19dmm 軸徑的估算：6339.55 100.2TPPdCnn式中：C與軸材料有關的系數；P軸傳遞的功率；n軸的轉速16315.9911291.928.89dmm17扭距合成彎距平面平面當量彎矩圖 2-1 卷筒軸受力分析18a) 作用力的計算0250342 192231.7()342etADdFFKND31.7()rAtAFFKN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)4909021.3()580etDVFFRKN4909022()580teCVFFRKN 彎矩，見圖（2-1） 90

28、90 21.31917()AYCYMRKN mm9090 221980()BYDYMRKN mmc) 水平面支承反力及彎矩 支反力，見圖(2-1)904.8()580rDZCZFRRKN 彎矩計算,見圖(2-1)9090 4.8432()AZBZCHMMRKN mmd) 合成彎矩,見圖(2-1)222219174321965.1()AAYAZMMMKN mm222219174322026.6()BBYBZMMMKN mmf) 應力校核系數 -103000.46650b 當量轉矩0.4654152490.9.TN mm當量彎矩19 22221()1965.12490.93172.73.MMTKN

29、 mm22222()2026.62490.93211.18MMTKNmm校核軸徑3133113472.73 1037.70.16500.1Md3233213211.18 1036.70.1650 0.1Md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)eddFKF 式中鋼絲繩的當量拉力dF)(N 當量拉力系數，由建筑卷揚機設計查得dK1.75dK 1.75 3154.25dFKN平均應力和應力幅m2bam331.75 2026.63 90dBbbKMMpad394.06197.0322bamMpa疲勞強度計算

30、安全系數13000.511.88197.030.34 197.030.780.92amSK 由機械手冊查得應力集中系數 K1.88K 表面狀態系數 0.92 絕對尺寸系數 0.78 等效系數 0.34一般軸的疲勞強度安全系數，經校核軸的強度夠用。 1.5 1.8S 20h)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)ejFFmax 式中靜強度計算最大拉力maxjF)(N 動載系數，有建筑卷揚機設計查得1.35靜強度計算安全系數23601.35 2711.80.1 551.64SSBSMW當時，所以經校核軸的強度足夠。0.6Sb 1.2 1.4S21第章

31、 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工作機的工作情況和運動，動力參數，合理

32、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工作機械，而且啟動，制動頻繁多數情況下選用（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

33、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：22 式（4.1）wpdp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計算求得： 式（4.2）1000300000.511810000.8501WWWFVwpKW式中工作機的阻力（N） 。WF 工作機的線速度（M/S） 。WV 工作機的效率。W其中3

34、4120.850134w 、分別為聯軸器、卷筒、齒輪傳動和軸承的傳動效率。1234 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）60 100060 1000 0.5128.87min3.14 342vrnd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：8i40 式（4.4）min8 .113992.22749.28)408(rninad根據工況和計算所選電動機為:表 4-1 電動機參數型號額定功率(KW)轉速 r/minYZR200L2296042 確定傳動裝置的總傳動

35、比和分配傳動比231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）nnima式中電動機的轉速mn 卷筒的主軸轉速n960min33.2528.87minmarnirn總傳動比為各級傳動比的乘積，既niiii210、 式（4.6）10iiia4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05.25i 033.256.35.25aiii計算傳動裝置的運動和動力參數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0201ii

36、、 相鄰兩軸間傳動效率0102、24軸的輸入功率（）0102TT 、 各軸之間的輸入轉矩（）0102pp 、 各軸的轉速（r/min）0102nn 、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各軸轉速1 軸1960 /minnr2 軸121960192 /min5nnri3 軸23219228.87 /min6.65nnri各軸的輸入功率1 軸4 軸的輸入功率：1 軸 1118.62 0.9718.0614dppkw2 軸212318.0614 0.98 0.9917.52ppkw 3 軸322317.52 0.990.9816.99ppkw 4 軸432316.99 0.9

37、7 0.9715.99ppkw 式中電動機的出功率（KW）dp 聯軸器的傳動效率110.99 軸承的傳動效率220.98 齒輪的傳動效率330.97同一根軸的輸出功率與輸入功率的數值不同，需要精確計算時取不同的數值。433 各軸的輸入轉矩電動機的輸出轉矩： 式（4-7dP18.6295509550185.23 .960dmTN mn）1 軸4 軸的輸入轉矩：25101185.23 1 0.97179.67.dTTiN m 21112197.67 6.65 0.99 0.981275.33 .TT iN m 322231275.33 5 0.99 0.986186.64 .TT iN m 433

38、346186.64 0.99 0.975941.03 .TT iN m運動和動力參數計算結果整理于下表表 4-2 減速器運動和動力參數效率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18.62185.2396010.971 軸18.0617.88179.67177.979606.650.972 軸17.5217.341211.491199.37200.8450.973 軸16.9916.825618.385562.1928.89卷筒軸15.9915.835286.335233.4728.8910.9644 減速器的結構設計減速器的機體是用于支持和固定軸系

39、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。支撐零件和聯接零件都是要根據零件的要求來設計，因此一般應先設計計算傳動零件，確定其尺寸，參數，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，如聯軸器等。4.第一級齒輪傳動的設計 26(1)材料的選擇應傳動尺寸和批量較小,故小齒輪選擇 4

40、0Cr，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.K85.21896022955095501齒寬系數由機械手冊查表得d0.6 1.2d 接觸疲勞極限由機械手冊查表得limHMpaH500lim初步計算的許用接觸應力MpaHH4509 . 0lim為綜合系數由機械手冊查表得k5 . 2k3)初步計算小齒輪分度圓直徑 式(4.9)mmduuKTdHd71.1027174508 . 085.2185 . 271917191323lim211 取 110

41、5dmm 初步取齒寬 圓整為110.8 10584dbdmm 185b 4) 校核計算a)確定中心距 : 式(4.10)11110511 531522daimmb)圓周速度: 式(4.11)1 12105 9605.28/60 100060 1000d nvm sc)計算齒數和模數和螺旋角21zz、1m11.初選。、02011z 則 2115.2520105ziz模數 則取標準模數111122cos2 315 cos 04.920105amzz。51m則.111212cos2 315 cos 0124.15azzm。取12421 ZZ27所以121112419.54115.25zzzi取 則

42、取 105120z 2z齒數比與的要求相比誤差率 0%,25.52010512zz15.25i 可用.1052021zz、2.螺旋角的計算 式(4.12)1111211()5 (20 105)coscos10.222 315m zza。d)齒輪的傳動的載荷計算 1工作載荷 式（4.13）NdTFt35016.10117786922111 式（4.14）1211cos112.388.1zza 66.12.10cos10412012.388.1。 齒向載荷分布系數由機械設計手冊查得取HK 式（4.15）231110HbKABCbd 231.170.16 0.840.61 10851.356 載荷系

43、數HHVAKKKKK1 91. 2356. 11 . 13 . 15 . 1 重合度系 1110.601.66Z 螺旋角系數 11coscos10.20.99z。彈性系數由機械設計手冊查得EZMpaZE8 .189 節點區域系數由機械設計手冊查得HZ2.45HZ28 接觸最小安全系數由機械設計手冊查得limHSlim1.05HS 接觸壽命系數由機械設計手冊查得NZ6 . 1NZ許用接觸應力計算：H 式（4.16）limlim500 1.6761.91.05HNHHZMpaS 驗算 式（4.17）211tcHHEFuZZZd bu 2.512.585105350199.060.08.18945.

44、2H HHMpa9.188 計算結果表明，接觸疲勞強度比較合適，無須調整。根據，Y 為齒根圓到配合軸的距離，nmY5 . 22mmddf375.2022Y因 Y22.5m，所以 1 軸可以設計成齒輪軸。第二級齒輪傳動的設計由建筑卷揚機設計中查表得mmammamma76545031521、(1）確定中心距：2450amm(2）選定模數和齒數和螺旋角2m43zz、2初選、320z 210。 則 取43220 6.3126zzi4126z 模數 式（4.18）222342cos2 450 cos106.0720 126amzz。則取標準模數26m 則223422cos2 450 cos10147.7

45、6azzm。取34148zz所以343214820.111 6.3zzzi29取 則203z414821127z 齒數比431276.3520zz與的要求相比誤差率為 0.7%,所以可用.26.3i 3421127zz、(3)螺旋角的設計 式（4.19）112342()6 (21 127)2coscos9.3722 450m zza。(4）工作載荷 22322 82452213742.03120tTFNd 式（4-202234111.883.2cosazz） 111.883.2cos9.361.70521127。 齒向載荷分布系數由機械設計手冊查得取HK 式（4.21）33233210bCdb

46、BAKH 231.170.16 1.210.61 1075 1.45 載荷系數 式（4-22）2HHVAKKKKK 1.5 1.2 1.29 1.63.72 重合度系 2244 1.700.7833az 螺旋角系數 22coscos8.60.99z。彈性系數由機械設計手冊查得EZ189.8EZMpa 節點區域系數由機械設計手冊查得HZ2.5HZ 接觸最小安全系數由機械設計手冊查得limHSlim1.05HS 接觸壽命系數由機械設計手冊查得NZ1.18NZ30 許用接觸應力計算：H 式(4.23)limlim400 1.18449.51.05HNHHZMpaS 驗算 式(4-24)223321H

47、HEKTuZZZd bu22 2.82 118428 4.43 12.5 189.8 0.78148.71904.43H147.57HHMpa 計算結果表明，接觸疲勞強度比較合適，無須調整。 表 4-3 各齒輪主要參數名稱符號單位1Z2Z3Z4Z螺旋角度10.2。10.2。9.37。9.37。法向模數nmmm5566法向壓力角n度20。20。20。20。分度圓直徑dmm95515125750齒數z個2010520127齒寬bmm80857598 4.5.3 齒輪軸的校核在二級齒輪減速器傳動中，中間軸所受的力較復雜.因此對中間軸進行校核,如能滿足要求,減速器中的軸均能滿足要求.減速器的軸采用 4

48、5 鋼,調質處理.由機械手冊查表得: 650BMpa360SMpa 1300Mpa0650bMpa已知中間軸的 輸出功率為 19.28Kw，轉速為 166.96r/min.根據軸徑估算公式：得：3PdCn31319.2811254.5166.96dmm(a) 作用力的計算 式(4.25)66617.349.55 109.55 100.82 10.200.84pTN mmn 齒輪的圓周力：2Z622220.82 103094.3530tTFNd 齒輪的徑向力: 2Z22tan201144.3cos10.2trFFN 齒輪的軸向力: 2Z22tan10.2556.75xtFFN 齒輪的圓周力：3Z

49、63322 0.82 1013666.7120tTFNd齒輪的徑向力: 3Z33tan205041.4cos9.36trFFN齒輪的軸向力: 3Z33tan9.362252.7xtFFN水平面支承反力及彎矩（見圖 4-2）32扭矩合成彎矩平面當量彎矩圖 4-2 2 軸的受力簡圖1144.3 51556.75282252.7605041.4 126182182304CyRN 5041.4 562252.728556.75 601144.3 1311821824095.4dyRN彎矩見圖 3045115504.AYMN mm 4095.4 126516020.4 .BYMN mm33 1144.3

50、5158359.3.CYMN mm 裝置減速器由于結構緊湊，效率教高，5041.4 126635216.4 .DYMN mm傳遞運動正確可靠，使用維修簡單，并可成批生產。(b)垂直面支承反力及彎矩（見圖 4-2） 支反力235112610328.6182ttCHFFRN32561316056.7182ttDHFFRN 彎矩計算51 10328.6526758.6.AHMN mm566056.7339175.2.BHMN mm(c) 合成彎矩，見圖(4-2) 2215504526758.6526986.7.AMN mm 22516020.4526758.6737395.2.BMN mm 2258

51、359.36056.758672.7.CMN mm mmNMD.3.6352457.60564.63521622(d) 應力校核系數 式(4.26) -103000.46650b(e) 當量轉矩 式(4.27)60.46 0.82 10377200.TN mm(f) 當量彎矩 在大齒輪軸勁中間截面處 ： 22221()737395.2377200828270.2MMTNmm 在右軸勁中間截面處：3422222()635245.3377200738793.9MMTNmm(g) 校核軸頸223.40.1650 0.1Mdmm804 .37 23321738793.922.

52、50.1650 0.1Mdmm1202 .67經校核較合適無需調整。4.5.4 滾動軸承的選擇計算 建筑卷揚機所用的各類減速器大量使用滾動軸承。滾動軸承是一種標準件設計者應按照國家標準規定的方法，根據具體情況正確地選用。選取軸承代號 6010 深溝球軸承。 （中間軸）基本額定動載荷為 22Kn滾動軸承疲勞壽命的基本計算公式為 式(4.28)PCL10 式中 為轉速表示的基本額定壽命；10L610 r 壽命系數。球軸承，滾子軸承；3103 當量動載荷（N） 。對于向心軸承用“徑向當量動負荷”表示，對于PrP推力軸承用“軸向當量動負荷”表示；aP 基本額定動負荷（N） 。對于向心軸承用“徑向基本額

53、定動負荷“ CrC表示,對于推力軸承用“軸向基本額定動負荷”表示, aC=22KN;rC由上述可知左端受力,1144.3,556.75NcrCaFN F 右端受力；由, 式(4.29)5410.4,2252.7NDrDaFN FRaPX FY F查建筑卷揚機設計手冊得 X=0.56,Y=1左端1144.3 0.56556.75 11197.558PN 右端NP524.528217.225256.04.5410所以左端軸承疲勞壽命3361022 106199.8 101197.558Lr35右端軸承疲勞壽命3361022 1072.23 105282.524Lr36標準件表標準件表名稱數量國標備

54、注銷2GB117-86A1235鍵1GB1096-791870軸套1GB/ZQ4613-86CuA19FeNi4Mn2軸承2GB/T276-936012鍵1GB1096-7910100軸承2GB/T276-936010螺釘1GB5780-86M835調整墊片3 組GB95-8508F鍵1GB1096-791456鍵1GB1096-7914100螺栓4GB5780-86M3250彈簧墊圈1GB93-8765Mn螺栓8GB5780-86M12120彈簧墊圈8GB93-8765Mn螺母8GB6170-86M12螺釘36GB5781-86M835螺釘6GB65-85M61237第 5 章 其他零件的設

55、計為了確保卷揚機的安全，可靠地工作，必須裝設制動器。建筑卷揚機至少要裝一套常閉式的支持制動器，并常采用帶式制動器和外抱式制動器。在本設計中才用塊式制動器。5.1制動器的分類、特點及其選擇制動器按用途可分為停止制動、支持制動和下降制動三種。停止和支持式制動器具有停止和支持重物懸掛在空中的作用；而下降式制動器除具有前者停止運動的作用外，還具有調節機構運動的作用。按照工作狀態，制動器又可分為常閉式和常開式。常閉式制動器經常處于合閘狀態，當機構運轉時，可用人力、電磁力等外力使制動器松閘。而常開式與此相反，它經常處于松閘狀態，只有施加外力時才能合閘。按照制動器構造特征，又可分為帶式制動器、塊式制動器、蹄

56、式制動器和盤式制動器四種。常用制動器的特點及應用，見下表：常用制動器的特點及應用制動器的種類 特點及應用塊式制動器 結構簡單、工作可靠，散熱好，瓦塊有充分和較均勻的退距，調整間隙方便，對直形制動臂，制動轉矩的大小與轉向無關，制動輪軸不受彎矩。但包角和制動轉矩較小，制造比帶式復雜，外形尺寸大，適用于工作頻繁及空間較大的場合，應用較廣蹄式制動器 結構緊湊，散熱性好，密封容易，可用于空間受限制的場合。廣泛用于各種車輛及輪式起重機帶式制動器 構造簡單、結構緊湊，包角大（可接近2），制動轉矩大，但制動；輪軸受彎矩大，制動帶的壓強和磨損不均。簡單和差動帶式制動器的制動轉矩的大小與旋轉方向有關。散熱性差，限

57、制了應用范圍?？捎糜谝苿邮狡鹬貦C和建筑卷揚機中盤式制動器 利用軸向壓力使圓盤或圓錐型摩擦表面壓緊以實現制動，制動軸不受彎矩。構造緊湊，比帶式制動器磨損均勻，制動轉矩大小與轉向無關，可制成封閉式。散熱條件次于塊式及帶式，工作溫度較高。適用于緊湊性要求高的場合，如車輛車38輪及電動葫蘆中建筑卷揚機至少要裝一套常閉式的支持制動器，并常采用帶式制動器和外抱塊式制動器，小噸位卷揚機亦可采用蹄式制動器。在設計或選擇制動器時，主要依據是制動力矩。無論是標準制動器，還是自行設計的制動器都要做必要的發熱驗算。此處我們選取外抱塊式制動器。常用的外抱塊式制動器已經標準化，已有多種類型產品可供選用。這類制動器在電控卷

58、揚機上應用普遍，可根據計算制動力矩初選型號，然后進行發熱校核計算。52 制動器的設計計算常用的外抱塊式制動器已經標準化，已有多種產品可以選用。這類產品在電控卷揚機上應用普通，可根據計算制動力矩初選型號，然后進行發熱校核計算。在制動器的選用上選擇 TJ 塊式制動器，TJ 塊式制動器的主要應用特點是：動作平穩，無噪聲，壽命長，尺寸小，重量輕；動作快，每小時可以接觸 2000 次，補償型單推桿能自動補償閘瓦磨損，不需經常調整和維修；可調型單推桿，上升下降時間可調，其范圍為 0.51.0S;安全可靠，用于較高的制動器，起升,運行及旋轉機構均適用。52制動器制動力矩的確定 a) 制動器制動力矩根據下式確

59、定 式（5.1）tjzKTT1.75 5941031039680.25()jzTN mm 式中換算到制動輪上的載荷轉矩tT)(mmN 式（5.2）iTTt1039680.250.9429392.5()33.25tTN mm式中垂直載荷對其軸的轉矩；T)(mmN 制動軸到載荷軸間的傳動比；i33.25i 從制動軸到載荷軸之間的機械效率；0.94制動安全系數，由建筑卷揚機設計查得K1.75K b)制動器型號的選擇由于常用的制動器已經標準化因此它的設計型號選擇后的校核設計應保證計算出的制動器的制動力矩公式39 式（5.3）ejzTT式中為由標準系列表中所選制動器的額定制動力矩；eT上式所得，有離合器

60、制動器選用手冊查得該卷揚機的制動器選用293.95jzTN m型號的制動器2300/200TJ制動輪直徑300Dmm1140Bmm2制動器的發熱計算a)下降控制用制動器對于下降制動器或在溫度較高環境中頻繁使用的制動器需進行熱平衡計算，使制動時產生的熱量通過輻射和對流散發到周圍的空氣中，以保證制動裝置的正常工作1)制動時制動輪每小時能發出的中熱量制動時間產生的熱量應由制動輪全部散發，即 式（5.4）123WWWW散式中制動時制動輪每小時散發的熱量；W散)KJh（ 制動時制動輪每小時通過輻射散發的熱量；1W)KJh（ 制動輪時停止時每小時通過自然對流散發的熱量；2W)KJh（ 制動輪旋轉時每小時通