側(cè)裝式少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計.doc
側(cè)裝式少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計
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少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計
側(cè)裝式少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計
側(cè)裝式少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)
側(cè)裝式少齒差傳動卷揚(yáng)
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側(cè)裝式少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計,少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計,側(cè)裝式少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計,側(cè)裝式少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī),側(cè)裝式少齒差傳動卷揚(yáng)
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畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告題 目 名 稱 側(cè)裝式少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計題 目 類 別 學(xué) 院（系） 專 業(yè) 班 級 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 輔 導(dǎo) 教 師 開題報告日期 開題報告一、題目來源及類型題目名稱：測裝式少差齒傳動卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計 題目來源：生產(chǎn)實際題目類別：畢業(yè)設(shè)計二、研究目的和意義卷卷揚(yáng)機(jī)又稱絞車，是由動力驅(qū)動的卷筒通過撓性件(鋼絲繩、鏈條)起升、運(yùn)移重物的起重裝置。它結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，廣泛應(yīng)用于建筑、安裝、運(yùn)輸?shù)炔块T的拽引和起重作業(yè)。揚(yáng)機(jī)按驅(qū)動方式可分為人力驅(qū)動和動力驅(qū)動兩大類。人力驅(qū)動型有：絞盤、手搖卷揚(yáng)機(jī)等。用在缺乏電源或使用電源不便的地方。動力驅(qū)動型主要是電力驅(qū)動。 卷揚(yáng)機(jī)按拽引速度可分快速和慢速兩種?？焖倬頁P(yáng)機(jī)一般拽引速度為30-50m/min，多用于建筑工地。慢速卷揚(yáng)機(jī)拽引速度為7-15m/min，主要用于設(shè)備安裝作業(yè) 。利用少差齒傳動機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性可以改進(jìn)和提高機(jī)械設(shè)備的傳動機(jī)構(gòu)技術(shù)性能，將漸開線少齒差行星齒輪傳動應(yīng)用于建筑起重卷揚(yáng)機(jī)的動力傳輸系統(tǒng)，是使傳統(tǒng)卷揚(yáng)機(jī)減小體積，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，降低成本，提高性能的有效途徑，具有廣泛的前景。少差齒傳動的特點是速比大，體積小，結(jié)構(gòu)簡單。它又少齒差輪副和一個具有等角速度轉(zhuǎn)換功能的傳動機(jī)構(gòu)組成。工程中目前試用的傳動機(jī)構(gòu)有銷軸式，浮動盤式，十字滑塊式，零齒差式，曲柄式等幾種等幾種。以應(yīng)用最廣泛的銷軸式為例，其有點是結(jié)構(gòu)簡單。缺點是：（1）行星齒輪軸承的徑向載荷較大，（2）軸孔的位置精度要求較高，軸銷安裝也有一定困難。此重卷揚(yáng)機(jī)起重大、操作靈活、安全可靠、經(jīng)久耐用。廣泛適用于建筑、橋梁、港口、發(fā)電廠、冶金、礦山等企業(yè)工地中。近年來卷揚(yáng)機(jī)的試用為國家公路、鐵路、橋梁、碼頭、電建、水利、礦山、船舶等工程建設(shè)提供了很好的決定性的幫助。它在工業(yè)社會的巨大作用獲得了們的認(rèn)可誠信的服務(wù)得到了用戶單位的一致贊許。三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱1 張清國主編，建筑工程機(jī)械，重慶大學(xué)出版社，1998年第二版2 機(jī)械設(shè)計手冊編委會編著，機(jī)械設(shè)計手冊第3版，機(jī)械工業(yè)出版社，2004年8月3 漸開線齒輪行星傳動的設(shè)計與制造編委會著，漸開線齒輪行星傳動的設(shè)計與制造，機(jī)械工業(yè)出版社4 朱景梓，漸開線齒輪變位系數(shù)的選擇，第二版M 北京：人民教育出版社，19826 劉海江.少齒差傳動的發(fā)展概況及方向.現(xiàn)代機(jī)械,1996,(01)7 楊江 ,張展.漸開線少齒差行星傳動的設(shè)計與制造.機(jī)械設(shè)計與研究,1987,(05)8 祝凌云 李斌 編著 王箐燕 改編 Pro/ENDINEER野火版 入門指南 人民郵電出版社9 陸耀祖.少齒差漸開線內(nèi)齒輪副的幾何計算.組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),1985,(04)10舒小龍 李平漸開線少齒差傳動的最小嚙合角機(jī)械設(shè)計與研究-2000年4期11白雁軍 祝凌云 編著 PRO/ENGINEER 野火2.0版 繪圖指南 人民郵電出版社12周有強(qiáng)，胡茂炫，張文照.少齒差傳動的發(fā)展概況.齒輪，1983 (1)13王瑞.漸開線少齒差行星減速機(jī)的改進(jìn)一X-Y型減速器.機(jī)械設(shè)計，1992 (1)14李玉忠.改進(jìn)型少齒差行星結(jié)構(gòu)的探討與成效.機(jī)械，1988 (6)16吳春英.N型內(nèi)齒行星輪行星齒輪傳動。機(jī)械設(shè)計，1995.217李英民.少齒差建筑卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計與加工.建筑機(jī)械化,2003,(03)18高正立.試論輕型卷揚(yáng)機(jī)的改進(jìn)設(shè)計J.機(jī)械設(shè)計與制造工程,1995,(1).19張麗珍 吳燕翔.卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)的國產(chǎn)化設(shè)計機(jī)電工程-2003年2期20戴紅娟,周紅良,曾勵,.少齒差行星齒輪傳動技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展J.機(jī)械工程師,2005,(12). 21林群,張文照.高效率漸開線少齒差行星齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計.華東理工大學(xué)學(xué)報,1985,(04)22馮曉寧，李宗浩.漸開線少齒差傳動設(shè)計參數(shù)的選擇.機(jī)械傳動,1995,(01)23曹清香.少齒差行星齒輪系傳動比的計算.企業(yè)技術(shù)開發(fā),2001,(06)24楊錫和,石輝.少齒差內(nèi)嚙合齒輪的強(qiáng)度計算J.雷達(dá)與對抗,2003,(2).25少齒差減速器編寫組編.漸開線少齒差行星減速器.機(jī)械工業(yè)出版社，198126舒小龍 李平漸開線少齒差傳動的最小嚙合角機(jī)械設(shè)計與研究-2000年4期27齊治國 建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計機(jī)械工業(yè)出版社-2000年1期28Max Scefka,Michel Cooper. UK Patent Appication.GB22181A, Gearing Drivie29Soucek Josek.Patent Awtent Aoolication Abstract.CS238349,Reductor四、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向（一）國內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)概況從70年代起，我國建筑卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。在各廠自行設(shè)計和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，1973年，由卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了有關(guān)廠家和院校聯(lián)合進(jìn)行了卷揚(yáng)機(jī)基型設(shè)計，并充分考慮到了當(dāng)時中小廠家的生產(chǎn)能力?？焖倬頁P(yáng)機(jī)的基型采用半開半閉式齒輪傳動，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結(jié)構(gòu)，操縱用手扳剎車帶制動（圖11）。慢速卷揚(yáng)機(jī)的基型為閉式傳動（圓柱齒輪傳動或蝸桿傳動減速器）、電磁鐵制動結(jié)構(gòu)。這兩種基型一直到現(xiàn)今還在生產(chǎn)。為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)時第一機(jī)械工業(yè)部發(fā)布了JB92674建筑卷揚(yáng)機(jī)型式與基本參數(shù)和JB180376建筑卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)條件兩個部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)劃歸常德建筑機(jī)械研究所（長沙建筑機(jī)械研究院前身）領(lǐng)導(dǎo)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使建筑卷揚(yáng)機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)。在此期間，由于石化工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備很多，都需要吊裝，如一些大型反應(yīng)塔，塔的高度達(dá)七八十米，質(zhì)量達(dá)五六百噸，就需要有大型吊裝用的卷揚(yáng)機(jī)，因而各廠家相繼生產(chǎn)了20t和32t卷揚(yáng)機(jī)（圖12），滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。 從70年代末期開始，中國實行了改革開放政策，使國民經(jīng)濟(jì)得到了大發(fā)展，基本建設(shè)務(wù)增加了很多，促使建筑機(jī)械的使用大量增加，生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家亦隨之大量增加。為使設(shè)計和生產(chǎn)規(guī)范化，國家頒布了GB195580建筑卷揚(yáng)機(jī)、JJ383建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計規(guī)范。隨著改革開放逐步深入，生產(chǎn)形勢的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品的開發(fā)提到日程上來了，不少生產(chǎn)廠家成立了廠屬研究所，開發(fā)了如高速卷揚(yáng)機(jī)、變速卷揚(yáng)機(jī)、自動限位卷揚(yáng)機(jī)等新產(chǎn)品，以及諧波傳動、擺線針輪傳動、圓弧齒齒輪傳動、圓弧齒圓柱蝸桿傳動等具有新型傳動型式的卷揚(yáng)機(jī)。為使卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)滿足日益增加的需求和解決中小廠家設(shè)計力量薄弱的情況，1988年卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了九廠一所一校成立了卷揚(yáng)機(jī)系列設(shè)計組，對單簡快速建筑卷揚(yáng)機(jī)起重質(zhì)量從0.5t到2.5t的機(jī)型進(jìn)行了系列設(shè)計。這次設(shè)計分兩種機(jī)型，一種為基本型（電控卷揚(yáng)機(jī)），一種為溜放型（手控卷揚(yáng)機(jī)）。設(shè)計既考慮到技術(shù)發(fā)展的趨勢，又考慮到廠家的生產(chǎn)能力。因此基本型為一字型布置，采用二級或三級圓柱斜齒輪傳動，電制動錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)；溜放型采用封閉式二級行星齒輪傳動，普通Y系列電動機(jī)，用手操作兩條制動帶控制工作和制動。這兩種機(jī)型結(jié)構(gòu)緊湊，加工簡單，操作方便，體積小，重量輕，一般中小企業(yè)均可生產(chǎn)，滿足了生產(chǎn)的需要又實現(xiàn)了技術(shù)的進(jìn)步。為使卷揚(yáng)機(jī)發(fā)展規(guī)范化，又相繼頒布了一系列有關(guān)建筑卷揚(yáng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，有GB195586建筑卷揚(yáng)機(jī)、GB694786建筑卷揚(yáng)機(jī)試驗規(guī)范和方法、GB7902.287建筑卷揚(yáng)機(jī)術(shù)語、GB1332791建筑卷揚(yáng)機(jī)安全規(guī)程、JG/T503193建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計規(guī)范等。（二）國外卷揚(yáng)機(jī)概況 在國外，卷揚(yáng)機(jī)的品種繁多，應(yīng)用也很廣泛。在西方技術(shù)先進(jìn)的國家中，雖然工業(yè)水平先進(jìn)，機(jī)械化程度不斷提高，起重設(shè)備也在不斷更新，但仍不能完全淘汰卷揚(yáng)機(jī)這樣的行之有效的簡單機(jī)械設(shè)備。下面介紹一下幾個主要國家生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的狀況。（1）美國 美國生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)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。貝波國際有限公司成立于1919年，有七十多年的設(shè)計和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。主要產(chǎn)品有：氣動鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)（0.2540t），防爆拖式氣動卷揚(yáng)機(jī)（0.530t），駁船卷揚(yáng)機(jī)（手動、氣動、電動、液壓，2575t），電動鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)（0.2520t），電動葫蘆（0.2515t），電動卷揚(yáng)機(jī)（12.5t），手動卷揚(yáng)機(jī)（75t），液壓卷揚(yáng)機(jī)（110t），水平卷揚(yáng)機(jī)（9t），手動鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)（0.5100t），棘輪牽引器（1.75t），空中吊運(yùn)車（0.520t）。哲恩有限公司是美國較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品有各種手動卷揚(yáng)機(jī)、電動卷揚(yáng)機(jī)、提升機(jī)械及起重機(jī)。手動卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：直齒傳動卷揚(yáng)機(jī)、蝸桿傳動卷揚(yáng)機(jī)；電動卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：蝸桿傳動系列、直齒齒輪傳動系列、齒輪蝸桿傳動組合系列、直接驅(qū)動系列、鏈傳動系列。其中直接驅(qū)動式電動卷揚(yáng)機(jī)的傳動是全封閉行星齒輪傳動，傳動系統(tǒng)全部裝在卷筒里面，機(jī)架和卷筒用高強(qiáng)度鋼焊接而成。美國除上述兩家公司外，比較重要的生產(chǎn)廠家還有布勞斯公司、賽林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索藝德公司等。（2）日本 日本從明治30年開始制造和使用卷揚(yáng)機(jī)。據(jù)日本荷役機(jī)械研究所核計，19701975年間卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量增加62.5。據(jù)日本通產(chǎn)省機(jī)械核計月報載，僅1977年單純土建卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就達(dá)12萬臺，產(chǎn)值約100億日元。日本卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)由機(jī)械技術(shù)部會、荷役機(jī)械技術(shù)委員會領(lǐng)導(dǎo)。主要生產(chǎn)廠家有北川鐵工所、遠(yuǎn)滕鋼機(jī)、南星、越野總業(yè)、藝浦、松崗產(chǎn)業(yè)等80多個廠家。北川鐵工所是一家大型生產(chǎn)廠。其生產(chǎn)的卷揚(yáng)機(jī)品種系列比較齊全，主要有：動力卷揚(yáng)機(jī) 分BF、MF、DF三種型式。功率為3.744kW，鋼絲繩拉力從588044100N，有18個規(guī)格。BF型是V型帶傳動，MF型是單筒開式齒輪傳動，DF型是雙筒開式齒輪傳動。其結(jié)構(gòu)特點是全部為標(biāo)準(zhǔn)型，采用改進(jìn)了的螺旋頂絲式離合器操縱，因而操作簡便，易調(diào)整。鼓形離合器采用單錐體式，摩擦材料采用帶型樹脂。五、主要研究內(nèi)容、需重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計卷揚(yáng)機(jī)首先要確定卷筒直徑，因為它直接影響卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)速。如果卷筒直徑大，會使卷揚(yáng)的漲、抱閘系統(tǒng)的直徑增大，其產(chǎn)生的力矩大大增加；還使卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，達(dá)不到設(shè)計要求。傳動設(shè)計卷筒直徑確定后，可以進(jìn)行卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計算。（一） 減速器設(shè)計計算（漸開線少齒差行星齒輪減速裝置設(shè)計，齒輪傳動設(shè)計）（二）鋼絲繩的選擇（二）卷筒設(shè)計計算（三）轉(zhuǎn)臂軸承的選擇與偏心套的設(shè)計（四）軸的設(shè)計計算與校核（五）聯(lián)軸器與制動器的選擇六、完成畢業(yè)設(shè)計（論文）所必須具備的工作條件（如工具書、計算機(jī)輔助設(shè)計、某類市場調(diào)研、實驗設(shè)備和實驗環(huán)境條件等）及解決的辦法 本次畢業(yè)設(shè)計主要是應(yīng)用AutoCAD或Pro/Engineer制作卷揚(yáng)機(jī)的總裝圖，零件圖，卷揚(yáng)筒，行星齒輪，輸出軸，所以工具就是計算機(jī)，另外還需一些參考書和一些相關(guān)的手冊，具體在上面第三條已列出。七、工作的主要階段、進(jìn)度與時間安排第一階段：掌握三環(huán)減速器的結(jié)構(gòu)及工作原理第二階段：熟練掌握Pro/Engineer的使用第三階段：應(yīng)用AutoCAD或Pro/Engineer繪制卷揚(yáng)機(jī)的總裝圖，零件圖，卷揚(yáng)筒，行星齒輪，輸出軸第四階段：整理定稿準(zhǔn)備答辯第6周: 翻譯,查閱資料第7周: 撰寫開題報告第8-14周:進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計第15周: 修改畢業(yè)設(shè)計第16周: 審查,評閱第17周: 答辯八、指導(dǎo)老師審查意見7II-前言前言卷揚(yáng)機(jī)又稱絞車，是由動力驅(qū)動的卷筒通過撓性件(鋼絲繩、鏈條)起升、運(yùn)移重物的起重裝置。它結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，廣泛應(yīng)用于建筑、安裝、運(yùn)輸?shù)炔块T的拽引和起重作業(yè)。揚(yáng)機(jī)按驅(qū)動方式可分為人力驅(qū)動和動力驅(qū)動兩大類。人力驅(qū)動型有：絞盤、手搖卷揚(yáng)機(jī)等。用在缺乏電源或使用電源不便的地方。動力驅(qū)動型主要是電力驅(qū)動。 卷揚(yáng)機(jī)按拽引速度可分快速和慢速兩種。快速卷揚(yáng)機(jī)一般拽引速度為30-50m/min，多用于建筑工地。慢速卷揚(yáng)機(jī)拽引速度為7-15m/min，主要用于設(shè)備安裝作業(yè) 。此次設(shè)計的是側(cè)裝式少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)，它是以少齒差行星齒輪傳動為傳輸系統(tǒng)。少齒差行星傳動是漸開線少齒差行星傳動的簡稱,它采用的是漸開線齒形。擺線針輪減速器和諧波減速器也屬于少齒差行星傳動原理,但擺線針輪減速器用的是擺線齒形,諧波減速器用的是三角形齒形(也有用漸開線齒形代) 。另外像ZX 型混凝土振動器用的是摩擦輪,但其增速原理也是少齒差行星傳動。由于它們都有專門名稱,所以一般所講的少齒差行星傳動是專指漸開線少齒差行星傳動而言的。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,機(jī)械化和自動化水平的不斷提高,各工業(yè)部門需要大量減速器,并要求減速器的體積小、重量輕、傳動比大、效率高、承載能力大、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠以及壽命長等。減速器的種類雖然很多,但普通的圓柱齒輪減速器的體積大、結(jié)構(gòu)笨重;普通的蝸輪減速器在大傳動比時,效率較低;擺線針輪減速器雖能滿足以上提出的要求,但其成本高,需要專用設(shè)備制造。而利用少齒差行星傳動可降低成本。少齒差行星齒輪傳動具有以下優(yōu)點:(1)加工方便、制造成本較低。漸開線少齒差傳動的特點是用普通的漸開線齒輪刀具和齒輪機(jī)床就可以加工齒輪，不需要特殊的刀具與專用設(shè)備,材料也可采用普通齒輪材料。(2)傳動比范圍大,單級傳動比為101000 以上。(3)結(jié)構(gòu)形式多,應(yīng)用范圍廣。由于其輸入軸與輸出軸可在同一軸線上,也可以不在同一軸線上,所以能適應(yīng)各種機(jī)械的需要。(4)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。由于采用內(nèi)嚙合行星傳動,所以結(jié)構(gòu)緊湊;當(dāng)傳動比相等時,與同功率的普通圓柱齒輪減速器相比,體積和重量均可減少1/32/3。(5)效率高。當(dāng)傳動比為10200 時,效率為80%94%。效率隨著傳動比的增加而降低。（6)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、承載能力大。由于是內(nèi)嚙合傳動,兩嚙合輪齒一為凹齒、一為凸齒, 兩者的曲率中心在同一方向, 曲率半徑又接近相等,因此接觸面積大，使輪齒的接觸強(qiáng)度大為提高；又因采用短齒制，輪齒的彎曲強(qiáng)度也提高了。此外，少齒差傳動時,不是一對輪齒嚙合，而是39 對輪齒同時接觸受力，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小，并且在相同的模數(shù)情況下，其傳遞力矩比普通圓柱齒輪減速器大?；谝陨咸攸c，小到機(jī)器人的關(guān)節(jié)、大到冶金礦山機(jī)械, 以及從要求不高的農(nóng)用、食品機(jī)械, 到要求較高的印刷和國防工業(yè)都有應(yīng)用實例。缺點是：(1)漸開線少齒差傳動也有一些缺點，主要是它的設(shè)計計算比較復(fù)雜由于嚙合齒輪的齒數(shù)差較少，采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動會出現(xiàn)許多干涉現(xiàn)象為了避免各種干涉，需要采用變位齒輪選擇適當(dāng)?shù)淖兾幌禂?shù)就成為少齒差傳動的關(guān)鍵問題隨著計算機(jī)技術(shù)的問題，這一問題以逐步得到解決。（2）行星齒輪軸承的徑向載荷較大。（3）軸孔的位置精度要求較高，軸銷安裝也有一定困難。一般只有生產(chǎn)少齒差減速器的專業(yè)工廠能加工好，非專業(yè)的一般機(jī)械廠往往很難加工合格，在一定程度上限制了少齒差傳動的推廣。利用少差齒傳動機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性可以改進(jìn)和提高機(jī)械設(shè)備的傳動機(jī)構(gòu)技術(shù)性能，將漸開線少齒差行星齒輪傳動應(yīng)用于建筑起重卷揚(yáng)機(jī)的動力傳輸系統(tǒng)，是使傳統(tǒng)卷揚(yáng)機(jī)減小體積，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，降低成本，提高性能的有效途徑，具有廣泛的前景。VIII側(cè)裝式少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計學(xué) 生：黃云輝 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院指導(dǎo)教師：危峰/黃清世 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院摘要漸開線少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)是諸多傳動形式卷揚(yáng)機(jī)中的一種。利用少齒差傳動機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性可改進(jìn)和提高建筑機(jī)械等設(shè)備的傳動結(jié)構(gòu)技術(shù)性能，將漸開線少齒差行星齒輪傳動應(yīng)用于建筑卷揚(yáng)機(jī)的動力傳輸系統(tǒng)，可以減小機(jī)構(gòu)尺寸，提高傳動質(zhì)量，同時它的傳動比大、承載能力大、壽命長，也降低了制造成本。但是在漸開線少齒差內(nèi)嚙合傳動中,由于內(nèi)齒輪和外齒輪的齒數(shù)差少,在切削和裝配時常常會產(chǎn)生各種干涉,以致造成報廢。因此,為了保證內(nèi)嚙合傳動的正常運(yùn)轉(zhuǎn),設(shè)計時要滿足幾個條件，主要的兩個限制條件是，即要保證不發(fā)生齒廓重迭干涉和嚙合率不小于1。少齒差內(nèi)嚙合的設(shè)計非常煩瑣,尤其是齒廓重迭干涉驗算最為麻煩，這也是解決設(shè)計問題的核心所在。在設(shè)計過程中多次變換變位系數(shù)和齒頂高系數(shù)以滿足條件。本文主要對少齒差行星齒輪傳動的設(shè)計計算進(jìn)行了說明。其中包括工作原理、參數(shù)選擇、幾何計算等。并根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計零件、選擇標(biāo)準(zhǔn)件，然后再進(jìn)行強(qiáng)度或者壽命校核計算。關(guān)鍵詞 卷揚(yáng)機(jī)；漸開線少齒差傳動；齒廓重迭干涉；少齒差內(nèi)嚙合Design of the side installment hoist of small tooth number difference planetary transmissionStudent: Huang Yunhui School of Mechanical engineering Yangtze UniversityTeacher: Wei Feng /Huang Qingshi School of Mechanical engineering Yangtze UniversityAbstract Involute gear transmission with small tooth number difference hoist is one kind of transmissions forms hoist. It can improve and enhance the transmission structure technical performance of the construction machinery using the of small tooth number difference planetary transmission. If the involute gear transmission with small tooth number difference transmission will apply for construction hoist transfer system, it can increased besides a reduction ingear size, and no interference will occur, and improves the transmission quality simultaneously its velocity ratio is big and the load capacity is big too, the life is long, and it also can reduce the production cost. But in the mesh inside of forma small tooth number difference transmission, because of the difference of annular gear and the external gear is few. It ofter causes interference in the cutting and the assembly, so that it may be waster. Therefore, in order to in guarantee meshes the transmission noramal work, the design must satisfy several conditions. The two main limiting condition is that it must guarantee does not have the tooth outline overlap interference and meshing rate smaller than 1.The design of the mesh inside of forma small tooth number difference is troublesome, extremely the checking computations of the tooth outline overlap difference. It is also the core of the solution in the design. It need to transform the dislodgement coefficient and the gear addendum coefficient many times to satisfy the condition in the design process.This paper describes the method which is used for designing the drive of the few difference in number of teeth. Including principle of work, parameter choice, geometry computation and so on. Choose the standard letter on the basis of the structure size design components, then carry on the computation of the intensity or the life examination.Key words hoist machine;involute gear transmission with small tooth number difference;tooth outline overlap interference ;small tooth number difference internal mesh.目 錄開題報告II中文摘要VI外文摘要VII前言VIII1 緒論11.1 卷揚(yáng)機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向11.2 少齒差行星齒輪傳動計算現(xiàn)狀及發(fā)展41.3 設(shè)計思路及方案論證52 主要設(shè)計參數(shù)的確定62.1 卷揚(yáng)機(jī)工作級別的確定72.2 鋼絲繩直徑的選取72.3 卷筒計算直徑的確定82.4 電機(jī)的選擇與傳動比的計算83 漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計93.1 少齒差傳動原理93.2 齒輪齒數(shù)的確定103.3 齒輪模數(shù)的確定103.4 齒輪基本參數(shù)的確定133.5 傳動內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選定與設(shè)計163.6 軸的設(shè)計184 部分零件的校核234.1 少齒差行星傳動受力分析244.2 銷軸的強(qiáng)度校核264.3 輸出軸的強(qiáng)度校核274.4 鍵的校核294.5 軸承的校核305 卷筒主要尺寸的確定325.1 卷筒節(jié)徑、邊緣直徑和容繩寬度的確定325.2 卷筒厚度與繩槽尺寸的確定326 結(jié)束語34參考文獻(xiàn)35致謝36附錄37緒論側(cè)裝少齒差傳動卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計1 緒論1.1 卷揚(yáng)機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向1.1.1 國內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)概況從70年代起，我國建筑卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。在各廠自行設(shè)計和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，1973年，由卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了有關(guān)廠家和院校聯(lián)合進(jìn)行了卷揚(yáng)機(jī)基型設(shè)計，并充分考慮到了當(dāng)時中小廠家的生產(chǎn)能力?？焖倬頁P(yáng)機(jī)的基型采用半開半閉式齒輪傳動，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結(jié)構(gòu)，操縱用手扳剎車帶制動。慢速卷揚(yáng)機(jī)的基型為閉式傳動（圓柱齒輪傳動或蝸桿傳動減速器）、電磁鐵制動結(jié)構(gòu)。這兩種基型一直到現(xiàn)今還在生產(chǎn)。為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)時第一機(jī)械工業(yè)部發(fā)布了JB92674建筑卷揚(yáng)機(jī)型式與基本參數(shù)和JB180376建筑卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)條件兩個部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)劃歸常德建筑機(jī)械研究所（長沙建筑機(jī)械研究院前身）領(lǐng)導(dǎo)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使建筑卷揚(yáng)機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)。在此期間，由于石化工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備很多，都需要吊裝，如一些大型反應(yīng)塔，塔的高度達(dá)七八十米，質(zhì)量達(dá)五六百噸，就需要有大型吊裝用的卷揚(yáng)機(jī)，因而各廠家相繼生產(chǎn)了20t和32t卷揚(yáng)機(jī)（圖1和圖2），滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。圖1 快速卷揚(yáng)機(jī) 圖2 20t卷揚(yáng)機(jī)從70年代末期開始，中國實行了改革開放政策，使國民經(jīng)濟(jì)得到了大發(fā)展，基本建設(shè)務(wù)增加了很多，促使建筑機(jī)械的使用大量增加，生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家亦隨之大量增加。為使設(shè)計和生產(chǎn)規(guī)范化，國家頒布了GB195580建筑卷揚(yáng)機(jī)、JJ383建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計規(guī)范。隨著改革開放逐步深入，生產(chǎn)形勢的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品的開發(fā)提到日程上來了，不少生產(chǎn)廠家成立了廠屬研究所，開發(fā)了如高速卷揚(yáng)機(jī)、變速卷揚(yáng)機(jī)、自動限位卷揚(yáng)機(jī)等新產(chǎn)品，以及諧波傳動、擺線針輪傳動、圓弧齒齒輪傳動、圓弧齒圓柱蝸桿傳動等具有新型傳動型式的卷揚(yáng)機(jī)。為使卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)滿足日益增加的需求和解決中小廠家設(shè)計力量薄弱的情況，1988年卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了九廠一所一校成立了卷揚(yáng)機(jī)系列設(shè)計組，對單簡快速建筑卷揚(yáng)機(jī)起重質(zhì)量從0.5t到2.5t的機(jī)型進(jìn)行了系列設(shè)計。這次設(shè)計分兩種機(jī)型，一種為基本型（電控卷揚(yáng)機(jī)），一種為溜放型（手控卷揚(yáng)機(jī)）。設(shè)計既考慮到技術(shù)發(fā)展的趨勢，又考慮到廠家的生產(chǎn)能力。因此基本型為一字型布置，采用二級或三級圓柱斜齒輪傳動，電制動錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)；溜放型采用封閉式二級行星齒輪傳動，普通Y系列電動機(jī)，用手操作兩條制動帶控制工作和制動。這兩種機(jī)型結(jié)構(gòu)緊湊，加工簡單，操作方便，體積小，重量輕，一般中小企業(yè)均可生產(chǎn)，滿足了生產(chǎn)的需要又實現(xiàn)了技術(shù)的進(jìn)步。為使卷揚(yáng)機(jī)發(fā)展規(guī)范化，又相繼頒布了一系列有關(guān)建筑卷揚(yáng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，有GB195586建筑卷揚(yáng)機(jī)、GB694786建筑卷揚(yáng)機(jī)試驗規(guī)范和方法、GB7902.287建筑卷揚(yáng)機(jī)術(shù)語、GB1332791建筑卷揚(yáng)機(jī)安全規(guī)程、JG/T503193建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計規(guī)范等。1.1.2 國外卷揚(yáng)機(jī)概況在國外，卷揚(yáng)機(jī)的品種繁多，應(yīng)用也很廣泛。在西方技術(shù)先進(jìn)的國家中，雖然工業(yè)水平先進(jìn)，機(jī)械化程度不斷提高，起重設(shè)備也在不斷更新，但仍不能完全淘汰卷揚(yáng)機(jī)這樣的行之有效的簡單機(jī)械設(shè)備。下面介紹一下幾個主要國家生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的狀況。（1）美國 美國生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)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。貝波國際有限公司成立于1919年，有七十多年的設(shè)計和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。主要產(chǎn)品有：氣動鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)（0.2540t），防爆拖式氣動卷揚(yáng)機(jī)（0.530t），駁船卷揚(yáng)機(jī)（手動、氣動、電動、液壓，2575t），電動鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)（0.2520t），電動葫蘆（0.2515t），電動卷揚(yáng)機(jī)（12.5t），手動卷揚(yáng)機(jī)（75t），液壓卷揚(yáng)機(jī)（110t），水平卷揚(yáng)機(jī)（9t），手動鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)（0.5100t），棘輪牽引器（1.75t），空中吊運(yùn)車（0.520t）。哲恩有限公司是美國較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品有各種手動卷揚(yáng)機(jī)、電動卷揚(yáng)機(jī)、提升機(jī)械及起重機(jī)。手動卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：直齒傳動卷揚(yáng)機(jī)、蝸桿傳動卷揚(yáng)機(jī)；電動卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：蝸桿傳動系列、直齒齒輪傳動系列、齒輪蝸桿傳動組合系列、直接驅(qū)動系列、鏈傳動系列。其中直接驅(qū)動式電動卷揚(yáng)機(jī)的傳動是全封閉行星齒輪傳動，傳動系統(tǒng)全部裝在卷筒里面，機(jī)架和卷筒用高強(qiáng)度鋼焊接而成。美國除上述兩家公司外，比較重要的生產(chǎn)廠家還有布勞斯公司、賽林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索藝德公司等。（2）日本日本從明治30年開始制造和使用卷揚(yáng)機(jī)。據(jù)日本荷役機(jī)械研究所核計，19701975年間卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量增加62.5。據(jù)日本通產(chǎn)省機(jī)械核計月報載，僅1977年單純土建卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就達(dá)12萬臺，產(chǎn)值約100億日元。日本卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)由機(jī)械技術(shù)部會、荷役機(jī)械技術(shù)委員會領(lǐng)導(dǎo)。主要生產(chǎn)廠家有北川鐵工所、遠(yuǎn)滕鋼機(jī)、南星、越野總業(yè)、藝浦、松崗產(chǎn)業(yè)等80多個廠家。北川鐵工所是一家大型生產(chǎn)廠。其生產(chǎn)的卷揚(yáng)機(jī)品種系列比較齊全，主要有：1.動力卷揚(yáng)機(jī) 分BF、MF、DF三種型式。功率為3.744kW，鋼絲繩拉力從588044100N，有18個規(guī)格。BF型是V型帶傳動，MF型是單筒開式齒輪傳動，DF型是雙筒開式齒輪傳動。其結(jié)構(gòu)特點是全部為標(biāo)準(zhǔn)型，采用改進(jìn)了的螺旋頂絲式離合器操縱，因而操作簡便，易調(diào)整。鼓形離合器采用單錐體式，摩擦材料采用帶型樹脂。2.電動卷揚(yáng)機(jī)該廠生產(chǎn)的電動卷揚(yáng)機(jī)為KW型，功率3.711Kw,拉力6000142100N。四種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)特點是：全封閉內(nèi)齒輪傳動：電動機(jī)在一端，減速器、制動器和操作部分在另一端，中間是卷筒，一字型布置；按鈕操作，可遠(yuǎn)距離遙控；最大特點是卷筒可纏繞89層，容量大，適于高層建筑使用。3.大型電動卷揚(yáng)機(jī)主要用于提升大型重物或設(shè)備，可兩檔機(jī)械變速，設(shè)有電磁鐵制動器、手制動器和棘輪停止器，以確保安全。1.1.3 國外卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展趨勢1.大型化由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備和建筑構(gòu)件要求整體安裝，促使了大型卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展。2.采用先進(jìn)電子技術(shù)為了實現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自動控制和遙控，國外廣泛采用了先進(jìn)的電子技術(shù)，對大型卷揚(yáng)機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對安全可靠。3.發(fā)展手提式卷揚(yáng)機(jī)為了提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動強(qiáng)度，國外大力發(fā)展小型手提式卷揚(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚(yáng)機(jī)。 4.大力發(fā)展不帶動力源裝置的卷揚(yáng)機(jī)歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機(jī)動力的卷揚(yáng)機(jī)。此種卷揚(yáng)機(jī)機(jī)構(gòu)簡單，有一個卷筒和一個變速箱，動力源就是來自汽車或者拖拉機(jī)等。1.2 少齒差行星齒輪傳動技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展少齒差行星齒輪傳動是行星齒輪傳動中的一種, 由一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪組成一對內(nèi)嚙合齒輪副, 它采用的是漸開線齒形, 內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差很小, 故簡稱為少齒差傳動。一般所講的少齒差行星齒輪傳動是專指漸開線少齒差行星齒輪傳動而言的。漸開線少齒差行星齒輪傳動以其適用于一切功率、速度范圍和一切工作條件,受到了世界各國的廣泛關(guān)注, 成為世界各國在機(jī)械傳動方面的重點研究方向之一。1.2.1 國內(nèi)為研究現(xiàn)狀當(dāng)內(nèi)嚙合的兩漸開線齒輪齒數(shù)差很小時, 極易產(chǎn)生各種干涉, 因此在設(shè)計過程中選擇齒輪幾何參數(shù)的計算十分復(fù)雜。早在1949 年, 蘇聯(lián)學(xué)者就從理論上解決了實現(xiàn)一齒差傳動的幾何計算問題。但直到1960 年代以后,漸開線少齒差傳動才得到迅速的發(fā)展。目前有柱銷式零齒差十字滑塊、浮動盤等多種形式。隨著少齒差行星齒輪傳動研究的深入, 已成功地開發(fā)出不少新的漸開線少齒差行星齒輪傳動形式。目前, 我國研究出一種連桿行星齒輪傳動 平行軸式少齒差內(nèi)齒行星齒輪傳動。該類傳動是以連桿內(nèi)齒輪( 齒板) 為行星輪, 采用雙曲柄輸入, 且無輸出機(jī)構(gòu)。主要有一齒環(huán)( 一片連桿行星齒板) 、二齒環(huán)( 兩片連桿行星齒板) 、三齒環(huán)及四環(huán)等結(jié)構(gòu)形式的減速器。國內(nèi)外學(xué)者在齒形分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、接觸分析、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、動態(tài)性能、傳動效率、運(yùn)動精度方面進(jìn)行了大量的研究, 利用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行減速器各主要部件的實體建模、仿真、干涉檢查等, 縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期, 并應(yīng)用到產(chǎn)品的設(shè)計中, 取得了許多有價值的成果。如對N型內(nèi)齒行星齒輪傳動的基本結(jié)構(gòu)型式 環(huán)式減速器的傳動機(jī)理進(jìn)行了分析研究, 建立了環(huán)式減速器系統(tǒng)受力分析模型, 得出目前環(huán)式減速器存在慣性力或慣性力矩不平衡的結(jié)論。又如對平行動軸少齒差傳動多齒接觸問題動平衡進(jìn)行了研究, 以有限元彈性接觸分析理論為基礎(chǔ)，建立了平行動軸少齒差傳動多齒接觸問題時的有限元分析模型, 提出了一種對研究平行動軸少齒差傳動內(nèi)齒輪副嚙合過程中實際接觸齒對數(shù)、齒間載荷的分配及齒面載荷分布的分析計算方法。為平行動軸少齒差內(nèi)嚙合齒輪傳動的承載能力的計算、齒輪幾何參數(shù)的確定及零部件的強(qiáng)度分析計算提供了理論依據(jù)。采用遺傳算法模擬生物自然進(jìn)化過程來搜索少齒差傳動參數(shù)的最優(yōu)解。通過優(yōu)化后的少齒差傳動裝置具有較小的體積和較好的傳動性能。1.2.2 發(fā)展趨勢齒輪傳動技術(shù)是機(jī)械工程技術(shù)的重要組成部分, 在一定程度上標(biāo)志著機(jī)械工程技術(shù)的水平, 因此, 齒輪被公認(rèn)為工業(yè)和工業(yè)化的象征。為了提高機(jī)械的承載能力和傳動效率, 減少外形尺寸質(zhì)量及增大減速機(jī)傳動比等, 國內(nèi)外的少齒差行星齒輪傳動正沿著高承載能力、高精度、高速度、高可靠性、高傳動效率、小型化、低振動、低噪音、低成本、標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化的方向發(fā)展的總趨勢。少齒差行星齒輪傳動具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、效率高等優(yōu)點, 廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、飛機(jī)、輪船、汽車、機(jī)床、起重運(yùn)輸、電工機(jī)械、儀表、化工、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域, 少齒差行星齒輪傳動有著廣泛的發(fā)展前景。1.3 設(shè)計思路及方案論證設(shè)計卷揚(yáng)機(jī)首先要確定卷筒直徑，因為它直接影響卷揚(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)速。如果卷筒直徑大，會使卷揚(yáng)的漲、抱閘系統(tǒng)的直徑增大，其產(chǎn)生的力矩大大增加；還使卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，達(dá)不到設(shè)計要求。卷筒直徑確定后，可以進(jìn)行卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計算。接下來就是減速裝置設(shè)計計算（漸開線少齒差行星齒輪減速裝置設(shè)計，齒輪傳動設(shè)計）。而減速器的設(shè)計關(guān)鍵在于掌握漸開線少齒差行星傳動的原理：少齒差行星傳動原理如圖3所示，當(dāng)帶曲柄的輸入軸旋轉(zhuǎn)時，空套在曲柄上的行星輪Z1反向旋轉(zhuǎn)（Z2-Z1）/Z1轉(zhuǎn)，然后通過輸出軸輸出，去速比是IZ1/(Z2-Z1),負(fù)號代表旋轉(zhuǎn)反向相反。 圖3 少齒差傳動原理簡圖在漸開線少齒差傳動內(nèi)嚙合中，由于內(nèi)嚙合和外嚙合的齒數(shù)差少，在切削和裝配時常會產(chǎn)生干涉，以致造成廢品。因此，為了保證內(nèi)嚙合傳動的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計時應(yīng)滿足一下限制條件：（1）內(nèi)嚙合的齒頂圓不小于基圓：（2）外嚙合的齒丁頂不得變尖，要有足夠的厚度；（3）內(nèi)嚙合的齒丁頂不得變尖，要有足夠的厚度；（4）不發(fā)生過渡曲線干涉，漸開線干涉和齒廓重迭干涉；（5）插齒刀切入進(jìn)給時，不發(fā)生跟切現(xiàn)象；（6）嚙合率不小于1。此外，由于少齒差行星傳動的齒普遍采用正角度變位，其齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度都較高，而且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于齒根彎曲強(qiáng)度。所以，少齒差傳動齒輪的模數(shù)通常是按彎曲強(qiáng)度計算得出，或按結(jié)構(gòu)要求和功率大小初選，然后校核彎曲強(qiáng)度。2 主要設(shè)計參數(shù)的確定2.1 卷揚(yáng)機(jī)工作級別的確定由于卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計要求為：每日兩班間歇工作，工作壽命為10年；因此根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)查得其利用等級為級；又根據(jù)相關(guān)公式確定起載荷譜系數(shù)為0.25，因此第 48 頁 （共 52 頁）主要設(shè)計參數(shù)的確定根據(jù)相關(guān)設(shè)計手冊確定起工作級別為級2.2 鋼絲繩直徑的選取根據(jù)已知條件（額定拉力10KN和提升速度20米/分）對鋼絲繩進(jìn)行選取。目前在工業(yè)化國家，對鋼絲繩直徑的選擇普遍采用選擇系數(shù)法。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO308（鋼絲繩的選擇）也推薦采用此方法。 鋼絲繩的直徑不應(yīng)小于下式計算的最小直徑 式中 s鋼絲繩最大工作拉力c 鋼絲繩選擇系數(shù)，它與機(jī)構(gòu)的工作級別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運(yùn)物品的性質(zhì)等因素有關(guān)。目前，建筑卷揚(yáng)機(jī)還沒有此系數(shù)的氣體規(guī)定?？蓞⒖冀ㄖ頁P(yáng)機(jī)設(shè)計一書中的表396進(jìn)行選取。部分?jǐn)?shù)據(jù)在下表已給出。據(jù)查表取得c0.0953，由已知s=10kN故算得：0.09539.53可取鋼絲繩直徑為d=11，表1 鋼絲繩選擇系數(shù)卷揚(yáng)機(jī)工作級別 t值（mm/ 吊運(yùn)一般物資不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩可自由旋轉(zhuǎn)鋼絲繩 鋼絲繩的平均抗拉強(qiáng)度極限（MPa）1570177019602150245015701770A10.07100.06700.0600.0750A20.07500.07100.06700.06700.0800A30.08500.08000.07500.09000.0850A4A60.09700.0950.09530.10630.1060A7A80.11870.11870.11870.13330.13332.3 卷筒計算直徑的確定由繞在卷筒上的鋼絲繩圈中心算起的卷筒直徑,稱為卷筒的計算直徑。為保證鋼絲繩有足夠的使用壽命，卷筒的計算直徑不易太小。（mm）值根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作級別由建筑機(jī)械設(shè)計中表311選取，據(jù)查表取得19，則有：209mm可取=240mm。2.4 電動機(jī)功率的選擇、總傳動比計算與校驗2.4.1 選擇電動機(jī)正確選擇電動機(jī)額定功率的原則是：在電動機(jī)能夠滿足機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動機(jī)的功率。 建筑卷揚(yáng)機(jī)屬于非連續(xù)工作機(jī)械，而啟動、制動頻繁。因此選擇電動機(jī)應(yīng)與其工作特點相適應(yīng)。建筑卷揚(yáng)機(jī)主要采用三向交流異步電動機(jī)。 該卷揚(yáng)機(jī)輸出功率=Fv=1020/60=3.33w F額定拉力（F=10kN）； V提升速度（V=20米/分）； 卷揚(yáng)機(jī)整機(jī)傳動效率?？稍O(shè)定效率0.85，則輸入功率/3.33w0.853.922kw。 根據(jù)該卷揚(yáng)機(jī)的工作特點可選Y系列異步電動機(jī)。 據(jù)化學(xué)工業(yè)出版社機(jī)械設(shè)計手冊第四版可選電動機(jī)：Y132M26其技術(shù)參數(shù)如表2：表2 技術(shù)參數(shù)型號功率/kw轉(zhuǎn)速 r/min重量（kg）Y132M1-64960752.4.2 確定傳動比 按額定轉(zhuǎn)速初定總傳動比 總傳動比按下式計算式中 電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min） 卷筒轉(zhuǎn)速（r/min） 可按下式計算漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計式中 鋼絲繩額定速度（m/min）； 卷筒基準(zhǔn)層鋼絲繩中心直徑（mm），即卷筒計算直徑。由已知得：20m/min 上面初定240mm故26.53r/min由此可計算總傳動比96026.53363 漸開線少齒差減速裝置設(shè)計3.1 少齒差傳動原理圖31所示是采用銷軸式輸出機(jī)構(gòu)的少齒差行星傳動簡圖，它主要由偏心軸、行星輪（兩個）、內(nèi)齒輪、銷套（未畫出）、銷軸、轉(zhuǎn)臂軸承（未畫出）等組成。屬于K-H-V型行星傳動的一種類型。圖4 少齒差行星傳動簡圖1銷孔 2銷軸 3銷軸盤行星輪 中心輪（內(nèi)齒圈） -偏心距上圖中當(dāng)內(nèi)齒輪固定，偏心軸作為主動件轉(zhuǎn)動時，迫使行星輪繞內(nèi)齒圈作行星運(yùn)動，并通過傳動比等于一的銷軸輸出。當(dāng)1時，偏心軸每轉(zhuǎn)一周，行星輪沿相反方向轉(zhuǎn)過一個齒。當(dāng)偏心軸轉(zhuǎn)過時，行星輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，輸出軸同樣轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。這是一種傳動方式，另外一種傳動方式是構(gòu)件V固定，轉(zhuǎn)臂H主動，內(nèi)齒輪b從動，此種情況就是要設(shè)計的卷揚(yáng)機(jī)的工作情形了。3.2 齒輪齒差的確定少齒差傳動一般齒差數(shù)為14，由于傳動比i36，不是很大，故可取齒差數(shù)2。 對于圖4所示的KHV少齒差行星傳動，若轉(zhuǎn)臂H固定，則：當(dāng)內(nèi)齒輪2固定，轉(zhuǎn)臂H主動，構(gòu)件V從動時，可由上式得傳動比公式為：上式中的“”號表示從動件V與主動件H轉(zhuǎn)向相反。當(dāng)構(gòu)件V固定，轉(zhuǎn)臂H主動，內(nèi)齒輪從動（即相當(dāng)于卷筒轉(zhuǎn)動的情況），可得出傳動比公式為：上式中的“+”號，表示從動件2與主動件H的轉(zhuǎn)向相同。已知齒數(shù)差2，i36，可得：23672 ， 72-270。3.3 選定齒輪的精度等級和材料一般選用7級精度。內(nèi)齒輪采用40Cr，其熱處理要求：調(diào)質(zhì)后表面淬火，調(diào)質(zhì)硬度為250-280HB，齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，齒輪齒根彎曲疲極限應(yīng)力；外齒輪（行星輪）用20CrMnTi,滲碳淬火，低溫回火，表面硬度，心部HR為302-388，齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，齒輪齒根彎曲疲極限應(yīng)力。3.4 齒輪模數(shù)的確定由于少齒差行星傳動的齒輪普通采用正角度變位，其齒而接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度都較高，而且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于齒根彎曲強(qiáng)度。所以，少齒差傳動齒輪的模數(shù)通常按彎曲強(qiáng)度決定；或按結(jié)構(gòu)要求和功率大小初選，然后校核彎曲強(qiáng)度。在這里就按彎曲強(qiáng)度來確定模數(shù)，因為少齒差傳動一般選用短齒，內(nèi)外齒輪嚙合的很好，齒面接觸較好，只要行星輪的彎曲強(qiáng)度足夠，內(nèi)齒輪就不會有問題的，所以在確定模數(shù)的時候就只用按行星輪的彎曲條件來計算模數(shù)。 按行星輪齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計，彎曲強(qiáng)度設(shè)計公式：（1）根據(jù)行星輪的表面硬度查得其彎曲疲勞強(qiáng)度極限。（2）由機(jī)械設(shè)計書中的圖1018查得彎曲疲勞壽命系數(shù)。（3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4（4）計算載荷系數(shù)K 試選載荷系數(shù) 計算外齒輪傳遞的扭矩 取齒寬系數(shù) 查材料的彈性影響系數(shù)；內(nèi)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為;外齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為。 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)； 查圖得接觸疲勞壽命系數(shù)； 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)是s=1.25 試計算小齒輪分度圓直徑 ，帶入數(shù)據(jù)得 計算圓周速度 ，帶入數(shù)據(jù)得v=3.307m/s 計算齒寬 模數(shù)mm 初取齒高 所以 b/h=4.94由v=3.307m/s，7級精度，由圖14-1-14查得動載荷系數(shù)1.09；再由表10-3查得齒間載荷分布系數(shù) ；再由表14-1-81得 使用系數(shù)。由表查得7級精度、行星輪相對支承對稱布置時，再由，=1.13查機(jī)械設(shè)計書中圖10-13得=1.125所以載荷系數(shù)=11.091.11.1251.35（5）查取齒形系數(shù)由機(jī)械設(shè)計書中圖105查得 2.24（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)由機(jī)械設(shè)計書中圖105查得 1.75（7）設(shè)計計算帶入數(shù)值得出： 3.60可取模數(shù)為m4。3.5 齒輪基本參數(shù)的確定3.5.1 尺寸基本參數(shù)的選定即幾何尺寸的計算少齒差傳動齒輪尺寸設(shè)計中，在齒數(shù)模數(shù)已知的條件下，應(yīng)先選擇合適的嚙合角，通過變換變?yōu)橄禂?shù)來滿足設(shè)計要求。齒輪齒數(shù) ，；齒輪模數(shù) m=5；取齒頂高系數(shù) ；取頂隙系數(shù) ；齒形壓力角 ；齒輪分度圓直徑 ，；未變位時的中心距 ；初選嚙合角 40；計算中心距 ；實際中心距 =INT(*10+0.5)/10；實際嚙合角 ；分度圓分離系數(shù) ；初取小齒輪變位系數(shù) ；大小齒輪變位系數(shù)之差 齒輪頂高 ，；分度圓直徑 ；齒頂圓直徑 ， ；齒根圓直徑 ， ；基圓直徑 ；齒頂圓壓力角 ，； 重合度系數(shù) 齒廓干涉系數(shù)驗算 （GS應(yīng)大于0） 其中 ； 將上述公式代入下表3中計算得：表3 齒輪幾何尺寸的計算傳動比1.028571齒數(shù)差模數(shù)4內(nèi)齒輪齒數(shù)優(yōu)選值:72小齒輪齒數(shù)70圓整值:72標(biāo)準(zhǔn)中心距4初選嚙合角角度值:40刀具齒形角角度值:20弧度值:0.6981317弧度值:0.349066計算中心距4.9067264實際中心距4.9實際嚙合角角度值:39.90617分度圓分離系數(shù)0.225弧度值:0.696494變位系數(shù)差X2-X1:0.343199小輪變位系數(shù)X1:0大輪變位系數(shù)X2:0.3431995齒頂高系數(shù)0.6頂隙系數(shù)0.3小輪齒頂高2.4大輪齒頂高1.5小輪分度圓直徑280大輪分度圓直徑288小輪齒頂圓直徑284.8大輪齒頂圓直徑285小輪基圓直徑263.1139大輪基圓半徑270.63147小輪齒頂圓壓力角大輪齒頂圓壓力角角度值:22.50366角度值:18.271029弧度值:0.392763弧度值:0.3188896小輪齒根圓直徑272.8大輪齒根圓直徑297.8445重合度驗算應(yīng)大于1:1.098403齒廓重迭干涉驗算D1角度值:89.81606D2角度值:87.845516D1弧度值:1.567586D2弧度值:1.5331935GS應(yīng)大于0:0.316221以上結(jié)果表明系數(shù)滿足了重合度大于1.05和齒廓重疊干涉大于0的條件要求。3.5.2 齒輪公法線長度的確定 公法線長度的確定對于加工齒輪極為重要，它是對齒輪輪齒加工是否達(dá)到所要求的尺寸的一個重要量度。而且用公法線測量法有它的優(yōu)點：測量時不與齒頂圓為基準(zhǔn)，因此不受齒頂圓誤差的影響，測量精度較高并可放寬對齒頂圓的精度要求。在此只計算行星輪的公法線長度。行星輪的變位系數(shù)x0，z=70,齒形角為20，故由機(jī)械設(shè)計手冊第二版中冊表8-99查得跨測齒數(shù)8，23.1214。則公法線長度92.49。3.6 傳動內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選定與設(shè)計3.6.1 轉(zhuǎn)臂軸承的選定在行星輪確定的情況下，根據(jù)安裝條件結(jié)構(gòu)尺寸來選定轉(zhuǎn)臂軸承。根據(jù)各種軸承的用途和特點在本設(shè)計中可選用雙列向心球面滾子軸承。此種軸承能承受很大的徑向載荷，同時也可以承受少量的軸向載荷。也能自動調(diào)心適用于剛度較差的軸承座及多支點軸中。 在上節(jié)的表格中得出行星輪的分度圓直徑280，故齒寬。而轉(zhuǎn)臂軸承的寬度應(yīng)與行星輪的齒寬接近，且其外經(jīng)尺寸大約應(yīng)是行星輪齒根圓的一半（即大約為140），根據(jù)以上兩個限制條件可選定轉(zhuǎn)臂軸承（雙列向心球面滾子軸承）。其參數(shù)如下圖5所示：圖5 雙列向心球面滾子軸承表4 選用軸承的基本尺寸及性能軸承型號尺寸（）額定動載荷（kN）額定靜載荷（kN）極限轉(zhuǎn)速dDBr脂潤滑油潤滑35168014033310410322003000由以上數(shù)據(jù)可知：行星輪的齒寬b33，而實際齒寬系數(shù)：實際齒寬系數(shù)與先前假設(shè)的齒寬系數(shù)相差不大，故可不必再校核。3.6.2 銷孔數(shù)目、尺寸的確定由于行星輪分度圓直徑為280，根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊里輪系一章中表36.242銷孔數(shù)目參考值查得應(yīng)選銷孔數(shù)目為10（=10）。 銷孔的尺寸公差不應(yīng)低于7級精度。銷孔的公稱尺寸理論上是銷套外徑加上兩個中心距。但考慮別銷孔、銷軸以及銷套的加工和裝配誤羌。對銷孔的公稱直徑再加適量的補(bǔ)償尺寸。太小時，將要求提高零件的加工精度。并給裝配造成一定困難，太大時，則承受載荷的銷軸數(shù)日將減小影響承載能力。一般取0.150.25，行星輪尺寸小時，取較小值、反之取較大值。 在這里可取0.2。而銷孔的尺寸就要通過畫圖來初定了。下圖6是已經(jīng)多次畫圖比較得出的：圖6 行星輪簡易工作圖銷孔直徑44，銷孔公差配合選用F7，其上下偏差為（+50，+25）。銷孔分布圓直徑=206.4。3.6.3 銷軸套、銷軸的確定 銷軸式W機(jī)構(gòu)是由固連在銷軸盤上的若干個銷軸與行星齒輪端面上的對應(yīng)的等分孔所組成。在機(jī)構(gòu)上行星輪上的銷軸孔要比銷軸套外經(jīng)大兩倍的偏心距，但考慮到一些加工裝配誤差還應(yīng)加上一個補(bǔ)償尺寸，上面也已經(jīng)提到。在這里可取值0.2。故銷套外經(jīng)4424.90.234。銷套長度可根據(jù)畫圖確定，初定為72。偏心距(即實際中心距)4.9。 可初定銷軸套內(nèi)徑為28，即銷軸直徑=28。根據(jù)少齒差傳動零件的裝配配合要求可對銷軸、銷軸套的配合公差進(jìn)行選擇。銷軸套外徑選用h6，其尺寸的上下偏差為（0，-0.016），銷軸套內(nèi)徑與銷軸配合選用F8/h6，銷軸套內(nèi)徑尺寸的上下偏差為（+0.053，+0.02），銷軸直徑的上下偏差為（0，-0.016）。以上偏差值是通過查機(jī)械零件設(shè)計手冊一書中的表1.1-5和1.1-6所得。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用懸臂梁式銷軸。3.6.4 偏心套基本尺寸的確定 偏心套的尺寸要根據(jù)結(jié)構(gòu)要求來確定。其視圖如圖3-4所示圖3-4 圖7 偏心套工作簡圖 偏心套的偏心距即為內(nèi)外齒輪的偏心距e=4.9。其內(nèi)徑初定為45?？蓳?jù)此推測出輸入軸的結(jié)構(gòu)尺寸。3.7 軸的設(shè)計 軸設(shè)計的特點是：在軸系零、部件的具體結(jié)構(gòu)末確定之前，軸上力的作用點和支點間的跨距無法精確確定，故彎矩大小和分布情況不能求出，因此在軸的設(shè)計中，必須把軸的強(qiáng)度計算和軸系零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計交錯進(jìn)行，邊畫圖、邊計算、邊修改。軸的材料種類很多，設(shè)計時主要根據(jù)對鈾的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求U及為實現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式同時考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理。軸的常用材料是35、45、50優(yōu)質(zhì)破累結(jié)構(gòu)鋼。最常用的是45鋼。在此所用的到的軸都選用45鋼。其性能如下：表5 45鋼的性能材料牌號熱處理毛坯直徑(mm)硬度(HB)拉伸強(qiáng)度極限拉伸屈服極限()彎曲疲勞極限()剪切疲勞極限()許用彎曲應(yīng)力45正火2524161036026015055正火100170217600300275140回火100300162217580290270135調(diào)質(zhì)200217255650360300155603.7.1 輸入軸的設(shè)計軸的合理外型應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整。軸應(yīng)具有良好的制造工藝性.影響軸結(jié)構(gòu)的主要因素有：軸的受力性質(zhì),大小，方向及分布情況；軸上零件的布置和固定形式；所采用軸承類型和尺寸；軸的加工工藝等。1）求出輸入軸上的轉(zhuǎn)矩其中：-輸入功率，取4kW；-輸入轉(zhuǎn)速，取960 r/min；2）初步確定軸得最小直徑由于軸的材料選用的為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度,屈服，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞極限。通過機(jī)械設(shè)計手冊第四版第二卷表6-1-19選取=126。則有：。輸入軸的最小直徑安裝在聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩的計算：（N.m）式中驅(qū)動功率，KW；工作轉(zhuǎn)速，r/min；動力機(jī)系數(shù)，由于為電動機(jī)，故取1；工作系數(shù)，故取1.75；啟動系數(shù)，取1；溫度系數(shù)，取1.1；公稱轉(zhuǎn)矩，N.m所以，。按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，又考慮到要與電動機(jī)的軸相聯(lián)查機(jī)械設(shè)計手冊第二卷，選用GL5型滾子鏈聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為250N.m。半聯(lián)軸器的孔徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔的長度。由于要考慮到軸端有鍵槽和在結(jié)構(gòu)上的要求，在此先將最小直徑取為35。其余各段直徑均按5放大。F E D C B A圖8 輸入軸工作簡圖3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及周向定位擬定軸上零件的裝配方案：（1）A-B段接聯(lián)軸器，軸伸長度通過查簡明機(jī)械設(shè)計手冊中表2-13可確定A-B段即軸深長為58，軸深公差選用k6，其上下偏差分別為（+0.018、+0.002）。其間選用A型平鍵（GB/T1096-1979)，尺寸為bhL=10853。查簡明機(jī)械設(shè)計手冊中表7-2得出：采用一般鍵聯(lián)接，則鍵槽寬b的上下偏差為（0，-0.036）。半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6，A-B段直徑極限偏差為（+0.018、+0.002）；（2）B-C段還要穿過支座、端蓋、大小軸承，還要考慮其中的間隙，可初定其長度為57，該段直徑為40。軸只受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，受軸向力很小，所以在軸與支架的連接處選用深溝球軸承，初步確定軸承型號 （GB/T276-1994）6208型。該段與軸承、支座、端蓋的配合公差選用k6,其上下偏差分別為（+0.018、+0.002）；（3）C-D段的精度不必要求太高，因為在此段不須安裝其他零件，該段直徑為45；（4）D-E段要安裝偏心套其間有鍵的聯(lián)結(jié)，所選用鍵的尺寸為bhL=14970。采用一般鍵聯(lián)接，鍵槽寬b的上下偏差為（0，-0.043）。偏心套的長度為75，故可設(shè)計該段的長度為77。在該段偏心套上還聯(lián)接有軸承，在此可選用雙列向心滾子軸承軸承型號是3516，此段直徑設(shè)定為45。該段的配合公差選用k6,其上下偏差分別為（+0.018、+0.002）；（5）E-F段就與軸承聯(lián)接，其長度初定為22，直徑為40，故與之相聯(lián)的軸承可選深溝球軸承（GB/T276-1994）6208型。該段的配合公差選用k6，其上下偏差分別為（+0.018、+0.002）。在此其間軸承的定位沒有軸肩的都是采用擋圈定位，擋圈尺寸要根據(jù)具體裝配情況而定。以上的公差配合通過查閱機(jī)械零件設(shè)計手冊中表1.1-6得出。4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考課本機(jī)械設(shè)計表15-2，取軸端倒角為1.645，軸右端軸肩處圓角半徑為1.6其余各處倒角和圓角參看附圖。3.7.1 輸出軸（固定軸）的設(shè)計在本設(shè)計中的輸出軸是固定不動的，它與銷軸盤固聯(lián)在一起，這使得銷軸固定不動，從而使得行星輪作平動帶動內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動，最終帶動卷筒一起跟隨內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動。其工作圖如圖9所示。選用材料：20cr，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度,屈服點，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞極限。通過機(jī)械設(shè)計手冊第四版第二卷表6-1-19選取=102有：輸出功率（=3.33w）卷筒轉(zhuǎn)速（26.53r/min）由于要考慮到軸端有鍵槽和在結(jié)構(gòu)上的要求，在此先將最小直徑取為53。聯(lián)接支座的部分直徑初定為55。其他部分尺寸如下圖3-6所示。在軸的最左端，使用平鍵使其和支架固聯(lián)在一起從而使其不能轉(zhuǎn)動。為了安全在次選用雙鍵聯(lián)接，所選用鍵（平鍵GB/1095-1979）的尺寸為bhL=161060。在此采用一般鍵聯(lián)接，鍵槽寬b上下偏差為（0，-0.043）。軸伸長度經(jīng)查簡明機(jī)械設(shè)計手冊中表2-13可確定A-B段即軸深長為82，即為A-B段的長度，軸深公差選用h7，其上下偏差分別為（0、-0.025）；B-C段上要裝上軸承、卷筒蓋和小端蓋等，經(jīng)畫圖可初定這一段的長度為72。為了與相應(yīng)的軸承配合固初定此段的直徑為55。選用的軸承為深溝球軸承（GB/T276-1994）6211型。該段與軸承、支座、端蓋的配合公差選用h7,其上下偏差分別為（0、-0.025）；C-D段要通過卷筒但不安裝任何零件，故為了減少材料的用量可將此段的直徑適當(dāng)縮小，初定為52，長度要根據(jù)卷筒的長度及裝配尺寸確定，初定為262；D-E段通過安裝軸承與卷筒聯(lián)接，此段的長度為38，直徑為55，選用的軸承為深溝球軸承（GB/T276-1994）6211部分零件的校核型。在該軸上的軸承的軸向固定都用擋圈固定。該段的配合公差選用k6，其上下偏圖9 輸入軸工作簡圖差分別為（+0.021、+0.002）。軸右端與銷軸相聯(lián)的銷軸盤的直徑初定為270。盤的寬度為30，銷孔直徑與銷軸相同，為28，銷軸與輸出軸（銷孔）的配合選用h6/P7。銷孔尺寸上下偏差為（-0.022、-0.074）。銷孔分布圓直徑為206.4，在該圓上有十個銷孔均勻分布。其他尺寸間附圖。4 部分零件的校核少齒差行星齒輪傳動主要受力構(gòu)件有內(nèi)齒輪、行星輪、輸出機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂軸承等。行星輪承受內(nèi)齒輪、輸出機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂軸承的作用力(不計摩擦力)，其反作用力是行星輪對對上述構(gòu)件的作用力。參看圖9，當(dāng)行星輪逆時針以轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時，它作用給內(nèi)齒輪的總發(fā)向力為F，而作用給輸出機(jī)構(gòu)的合力為：圖9 行星輪受力分析圖 圖10 行星輪受力簡圖4.1 少齒差行星齒輪傳動受力分析4.1.1 齒輪受力 輸出機(jī)構(gòu)固定，內(nèi)齒輪輸出：齒輪分度圓受力表6 輪齒受力計算公式 項目代號計算公式齒輪N型傳動，輸出結(jié)構(gòu)固定，內(nèi)齒輪輸出圓周力分度圓上節(jié)圓上徑向力法相力 F 輸出轉(zhuǎn)矩（1.4134N） ，分別是行星輪和內(nèi)齒輪的齒數(shù)（70，72） 行星輪分度圓直徑（280） 實際嚙合角（39.9） 初選嚙合角（40）將上述數(shù)值代入表格中的式中得出： =5889.17N，=5897.78N，=4931.31N，F(xiàn)=7687.76N。4.1.2 輸出機(jī)構(gòu)受力行星輪多銷軸的作用力隨著銷軸的位置不同而變化，當(dāng)/2時，Q為最大即為。行星輪對銷軸的最大作用力為： 銷孔分布圓半徑（103.2） 銷軸數(shù)目（10）代入數(shù)據(jù)得出：3195.67N4.1.3 轉(zhuǎn)臂軸承受力 少齒差內(nèi)嚙合的轉(zhuǎn)臂軸承裝入行星輪與轉(zhuǎn)臂之間。在行星輪上還要考慮輸出機(jī)構(gòu)的安排，所以轉(zhuǎn)臂軸承的尺寸受到一定的限制。實踐證明，轉(zhuǎn)臂軸承的壽命往往是影響這種傳動承載能力的關(guān)鍵。上圖10為行星輪受力簡圖。圖示，只有左邊的銷軸與行星輪軸肩有作用力。根據(jù)分析，左邊各銷軸對于行星輪作用力之和的最大值為：=N圖10中F可分解為和（行星輪基圓半徑131.56）Ntan=4134.8N由力多邊形可知，轉(zhuǎn)臂軸承作用于行星輪的力為： 代入數(shù)值得出：15577.46N4.2 銷軸的強(qiáng)度校核計算 由于行星輪與內(nèi)齒輪齒廓曲率半徑很接近，齒輪接觸面積較大，接觸應(yīng)力小，因此常不計算齒面接觸應(yīng)力。而且在設(shè)計齒輪計算齒輪模數(shù)時就是應(yīng)用彎曲應(yīng)力計算的，固齒輪的齒面彎曲應(yīng)力是滿足的，在此不必在對齒輪進(jìn)行校核?，F(xiàn)對銷軸進(jìn)行校核。 懸臂式銷軸的彎曲應(yīng)力校核公式：式中：制造和安裝誤差對銷軸載荷影響系數(shù) 。1.351.5，精度低時取大值，反之取小值，在次取1.35 行星輪對銷軸的作用力（上節(jié)算得3195.67N）銷軸直徑（28）許用彎曲應(yīng)力（銷軸的材料為20CrMnMo，根據(jù)銷軸材料查取150200）L的值從下圖11中取得，約為50，則：圖11 銷軸工作簡圖因此銷軸的強(qiáng)度是足夠的，其尺寸符合要求。4.3 輸入軸的強(qiáng)度校核軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。在進(jìn)行州的強(qiáng)度校核時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況采用相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)倪x取許用應(yīng)力。在此，輸入軸受到彎矩和扭矩，按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計算，其核算公式為：式中： 軸的計算應(yīng)力，MPa； 軸所受的彎矩，N； 軸所受的扭矩，N； 軸的抗彎截面系數(shù)，； 對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力。1)做出軸的計算簡圖（即力學(xué)模型）在計算軸所受載荷時，常將軸上的分布載荷簡化為集中力，其作用點取為載荷分布段的中點。各支承處所受的反力和應(yīng)力集中點的反力、轉(zhuǎn)矩都已在圖中表示出來了。個支承處與應(yīng)力集中點之間的距離算得結(jié)果在圖中也已表明。如圖12。2）做出彎矩圖軸所受的載荷是從軸上的偏心套傳來的，而偏心套所受的力又是行星輪傳遞的。行星輪所受的力在4.1.1已算出，圓周力為（節(jié)圓上）為=5897.78N，徑向力為=4931.31N，即為軸所受的力。為了求出各支承處的水平反力和垂直反力列出以下四個個方程：+=5897.78N50100+=4931.31N50100聯(lián)立以上四個方程可得出：3931.85N，=1965.93N，=3287.54，=1643.77N。彎矩，。總彎矩為3）做出扭矩圖傳遞扭矩T=。扭矩圖如圖4）校核軸的強(qiáng)度在軸上，偏心套聯(lián)接處為危險截面（即截面B）如圖所示。對軸的抗彎截面系數(shù)的計算公式查課本機(jī)械設(shè)計中表15-4得出。由附圖可知d=45，b14，t=5.5，代入數(shù)據(jù)得出7611.3。在此處的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為靜應(yīng)力，故取，軸的計算應(yīng)力：前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查課本機(jī)械設(shè)計中表15-1得出。因此，故安全。圖12 輸入軸受力分析簡圖4.4 鍵的校核計算所用到的三個鍵都是平鍵。設(shè)計中所涉及的鍵均為靜聯(lián)結(jié)，但有沖擊，故用以下公式校核：式中：T為傳遞轉(zhuǎn)矩（N），k鍵與輪轂的接觸高度（），h為鍵高（）；，b為鍵寬（）；d為軸徑（）。查得 ，則校核過程如下：4.4.1 聯(lián)軸器處鍵的校核 此處鍵（C型）傳遞的轉(zhuǎn)矩為聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩，即T=，bhL=10853，l=L-b=43 ，d=35,故有： 故安全4.4.2 偏心套處鍵的校核 此處鍵（A型）傳遞的轉(zhuǎn)矩為輸入轉(zhuǎn)矩，即T，bhL=14970，l=L-b=56 ，d=45,故有： 故安全4.4.3 支座處鍵的校核 此處鍵（A型）傳遞的轉(zhuǎn)矩為輸出轉(zhuǎn)矩，即TF/21200000N，bhL=161060，l=L-b=44 ，d=53，且采用雙鍵聯(lián)接，故有： 故安全4.5 軸承的校核計算 根據(jù)傳動的結(jié)構(gòu)要求選用的軸承如下表7所示：滾動軸承的壽命校核計算公式：式中n 軸承轉(zhuǎn)速，r/min； 軸承壽命指數(shù)，對球軸承3，對滾子軸承10/3； 壽命因數(shù)，按表7-2-8選?。凰俣纫驍?shù)，按表7-2-9選取；力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時，較大時，；沖擊載荷因數(shù)，按表7-2-10選??；溫度系數(shù)，由于卷揚(yáng)機(jī)長期在室外工作，工作溫度小于120，故取。（查表7-2-11）（據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊第四版第二卷） 。表7 軸承代號及基本參數(shù)型號數(shù)目基本參數(shù)dDB基本額定動載荷/kNGB/T276-199462112551002143.2GB/T276-19946208240801829.5GB/T276-19946220110018034122GB286-813516280140331041）軸承6211（球軸承），與卷筒轉(zhuǎn)速相同，n2
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