封闭式行星齿轮减速器的毕业设计

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1、 专业 专注 封闭式行星齿轮减速器的毕业设计封闭式行星齿轮减速器的毕业设计 目录目录 毕业论文设计任务书毕业论文设计任务书 I 开题报告开题报告 指导教师审查意见指导教师审查意见 评阅教师评语评阅教师评语 答辩会议记录答辩会议记录 中文摘要中文摘要 英文摘要英文摘要 1 1 前言前言 1 1 1 设计的目的 1 1 2 研究本课题的意义 1 1 3 本课题研究的围 1 2 2 选题背景选题背景 2 2 1 题目来源 2 2 2 研究目的和意义 2 2 3 国外现状和发展趋势 2 2 4 应解决的主要问题 5 3 3 方案论证方案论证 6 3 1 设计要求 6 3 2 方案得拟定 6 3 3 行

2、星排级数得选择 6 3 4 最终方案 7 4 4 设计论述设计论述 9 4 1 总体传动比设计 9 4 2 封闭式行星齿轮减速器各行星排配齿计算配齿计算 10 4 3 扭矩的计算 11 4 4 初步计算齿轮的主要参数 12 4 5 几何尺寸的计算 15 4 6 装配条件的验算 15 专业 专注 4 7 齿轮强度验算 16 4 8 效率的计算 30 4 9 输入轴的强度校核 31 5 5 结果分析结果分析 32 5 1 计算结果 32 5 2 结果分析 33 6 6 有限元分析有限元分析 34 6 1 有限元简介 34 6 2 二级行星架的有限元分析过程 34 6 3 二级行星架有限元分析结果总

3、结 34 7 7 总结总结 37 参考文献参考文献 37 致谢致谢 39 专业 专注 1 1 前言前言 1 11 1 设计的目的设计的目的 机械毕业设计是学生学习机械专业进行的一项综合训练 其主要目的是通 过毕业设计使学生巩固 加深在四年机械课程学习中学到的知识 提高学生综 合运用这些知识去分析和解决问题的能力 同时学习机械设计的一般方法 了 解和掌握常用机械零部件 机械传动装置和简单机械的设计方法与步骤 本课题研究的主要问题是电动葫芦中行星齿轮该减速器的设计 针对行星 齿轮的结构设计 从而达到优化电动葫芦的结构 研究本课题的目的是使电动 葫芦达到体积小 自重轻 结构紧凑 承载能力强 传动效率

4、高 减速器得 传动比较大和使用寿命长的目的 1 21 2 研究本课题的意义研究本课题的意义 电动葫芦是工厂 矿山 港口 仓库 货场 商店等常用的起重设备之一 是提高劳动效率 改善劳动条件 实现工业自动化 提高效率 减轻劳动强度 的重要工具 因而研究电动葫芦对减轻工人劳动强度 提高劳动效率 提高企 业自动化程度 降低生产成本等具有重要的意义 1 31 3 本课题研究的围本课题研究的围 本次设计主要研究的围是钢丝绳电动葫芦 本次设计的封闭式行星齿轮减 速器主要应用于钢丝绳电动葫芦 专业 专注 2 2 选题背景选题背景 2 12 1 题目来源题目来源 生产实践 2 22 2 研究目的和意义研究目的和

5、意义 我国自 1951 年生产第一台电动葫芦至今已有相当数量的电动葫芦装置 其 中有 50 年代的 TV 型葫芦 60 年代的 CD MD 型葫芦 80 年代又有引进 AS 型葫 芦及各厂家自行设计的一些葫芦 品种规格十分繁多 研究电动葫芦的目的是 使电动葫芦具有较高安全性 较好的互换性 较长的寿命 易于维护 进而使 其向集约化 模块化 高性能 大型化发展 葫芦具有体积小 自重轻 操作简单 使用方便等优点 因而广泛的应用于 港口 电力 钢铁 造船 石油化工 矿山 铁路 建筑 冶金化工 汽车制 造 塑料机械 工业控制 公路 大件运输 管道辅设 边坡隧道 井道治理 防护 海上救助 海洋工程 机场建

6、设 桥梁 航空 航天 场馆等重要行业 以及基础建设工程的机械设备 电动葫芦是工厂 矿山 港口 仓库 货场 商 店等常用的起重设备之一 是提高劳动效率 改善劳动条件 实现工业自动化 提高效率 减轻劳动强度的重要工具 因而研究电动葫芦对减轻工人劳动强度 提高劳动效率 提高企业自动化程度 降低生产成本等具有重要的意义 2 32 3 国外现状和发展趋势国外现状和发展趋势 2 3 12 3 1 国外现状和发展趋势国外现状和发展趋势 目前 国外 电动葫芦产品在构造特征 性能配置等方面仍存在一定差异 通过对国外该产品的比较 展现出其它们之间的差异情况 如下表所示 1964 年我国联合设计的 CD MD 葫芦

7、 在 1975 年设计改进之后 虽经各制造企业进行 了不同程度的改进 但并未吸收来自世界先进技术 包括 1983 年引进德国 Stahl 公司的 AS 钢丝绳葫芦 距离当代发达国家的产品水平 仍有数十年差距 生产单位开发年代构造形式主要配置 专业 专注 国产 CD1 MD1 型1975 年串联结构 国产 HC QH ZH 型1990 年串联结构 锥形电机 直齿调质齿轮 铸铁卷 筒 铸造外壳 锥形盘式制动器 上挂运行小车 国产 AS 型1983 年串联结构 锥形电机 直齿调质齿轮 铸铁卷 筒 焊接框架外壳 锥形盘式制动 器 上挂运行小车 芬兰 Kone 公司2001 年 日本 Meiden 公司

8、2000 年 德国 SWF 公司2000 年 并联结构 电机 置于卷筒部 鼠笼型圆柱电机 斜齿硬齿面齿轮 钢管卷筒 杆式框架组装式外壳 平面盘式制动器 平衡重式侧挂运 行小车 水平轮导向 德国 Demag 公司2004 年 英国 Street 公司2000 年 并联 C 型 电机 置于卷筒外部 鼠笼型圆柱电机 斜齿硬齿面齿轮 钢管卷筒 杆式框架组装式外壳 平面盘式制动器 反滚轮式侧挂运 行小车 水平轮导向 德国 Stahl 公司2000 年 美国 CM 公司2000 年 美国 10t 单速 7m min 双边为 7 0 7 m min 虽然国一些厂家在 10t 基础上发展了 16t 2Ot 扩

9、充系列的大吨位电 动葫芦 但仍不能形成较完整合理的钢丝纯电动葫芦产品系列 与国外的起重 围 0 2t 80t 及多种起升高度和起升速度组合相比存在很大的差距 2 工作级别 CDI 型钢丝绳电动葫芦没有进行工作级别的划分 不适应实 际使用工况 多数情况下造成不合理的使用 按新的工作级别划分规则 CDI 型韧丝绳电动葫芦的工作级别为 M3 而国外的钢丝丝绳电动葫芦能适应的工作 级别围为 M3 M6 3 基型的变换 CDI 型钢丝绳电动葫芦滑轮组结构形式及倍率单一 0 5t 5t 滑轮组倍率为 2 1 10 t 倍率为 4 2 安装方式只有悬挂和固定式 2 种 变化少 可开发功能低 而国外钢丝绳电动

10、葫芦滑轮组结构及 倍率组合方式多 样 安装方式除悬挂与固定式外 还有低净空安装 双吊点形式及其他特殊用 途的钢丝绳电动葫芦 而 CDI 型钢丝绸电动葫芦在这些方而基本是空白 4 结构设计 CDI 型钢丝绳电动葫芦的结构设计虽然较 TV 型钢丝绳电动葫 芦有了较大改进 但其外型美观性差 圆形结构不便于安装 运输 外型的局 限性严重阻碍了基型的变化 而国外的钢丝绳电动葫芦 多为方形结构设计 既美观便于安装 运输 还能很好地适应模块化设计 便于基型的组合和变换 大大拓宽了钢丝绳电动葫芦的使用围 5 配套电动机 CDI 型钢丝绳电动葫芦配套的锥形转子电机 单速为 4 极 双速为 1 10 的子母机 而

11、国外钢丝绳电动葫芦电机采用 2 极电机 双速采 用双绕组和变极式 这样结构简单 体积小 自重轻 有利于降低制造成本 另外 CDI 型钢丝绳电动葫芦配套电机在绝缘等级和防护等级及噪声方面与国 外葫芦相比差距仍很大 6 减速器 CDI 型钢丝绳电动葫芦减速器制造精度和传动效率低 噪声大 齿轮参数设材不甚合理 特别反映在有效提高承钱能力和各级齿轮与齿轮副之 间的强度均等方面 7 电气控制 CDl 型钢丝绳电动葫芦电控箱外观协调性差 电气元件的使 专业 专注 用寿命较低 故障率高 2 42 4 应解决的主要问题应解决的主要问题 本课题将首先分析目前国外起重机的发展现状与电动葫芦的特点 进而对 电动葫芦

12、减速器的结构设计和关键零部件设计计算 根据以上思想 毕业设计主要完成工作如下 1 通过调研了解国外电动葫芦的发展现状以及其结构特点 2 分析比较各种传动方案的利弊 最终选定三级行星齿轮差动减速器的传 动方案 3 参考上届同学的电动葫芦减速器原方案进行改进设计 对其进行校验修 改 并在其基础上提出新的设计方案 4 完成毕业论文 专业 专注 3 3 方案论证方案论证 3 13 1 设计要求设计要求 电动葫芦是一种轻小型起重设备 具有体积小 自重轻 操作简单 使用 方便等特点 本次设计电动葫芦中减速器的基本要求是体积小 自重轻 结构 紧凑 承载能力强 传动效率高 减速器得传动比较大和使用寿命长 3

13、23 2 方案得拟定方案得拟定 由于齿轮传动具有结构紧凑 效率高 寿命长等特点 所以初步将减速器 得传动装置定位齿轮传动 齿轮轮系分为两种 定轴轮系和动轴轮系 行星齿轮传动 本次设计要 求传动比大 初步估算一下 减速器得传动比大约在 400 以上 要实现这么大 得传动比 如果选用定轴轮系 那么设计出来得 减速器体积就比较大 相 对比较笨拙 重量也会相对得较大 因而不符合本次设计电动葫芦中减速器的 基本要求 即体积小 自重轻得要求 而动轴轮系相对定轴轮系来说 具有体 积小 重量轻 传动比大等特点 所以在定轴轮系和动轴轮系中选择动轴轮系 所以传动装置最终选择行星齿轮传动 3 33 3 行星排级数得

14、选择行星排级数得选择 本次设计的电动葫芦中的减速器的传动比大约在 400 以上 如果只选择单 排或者双排行星齿轮传动 对行星齿轮得承载能力要求就会很高 那么设计出 来得行星齿轮体积就会很大 自重就会相对较大 因而不符合设计要求 所以 不选择单排和双排行星齿轮传动 选择三排行星齿轮 每级承受得载荷较为适宜 设计出来得行星减速器体 积较小 自重较轻 如果选择多拍行星齿轮传动 那么设计出来得减速器长度 较长 承载能力会相对减弱 且体积会增大 总量会增加 所以最终选择行星齿轮得排级数为三 专业 专注 3 43 4 最终方案最终方案 在确定了传动方案为三级行星齿轮传动后 我选择了三级差动 因为这样 体积

15、会相对的更小一些 最终确定得传动方案图如下 这种方案的优点在于 设计的减速器直接以作为机壳的齿圈作输出轴 在 输出轴上安装卷筒卷绕钢丝绳 另外在一 二级行星架上设有一 二级中心轮 直接与二 三级太阳轮端头上加工出的短齿配合 且用挡圈固定省略了联轴节 机构更简单 紧凑 二 三级太阳轮套在输入轴外不占用有效的空间 且在齿 轮传动中起到浮动作用能自动找中心 所以结构紧凑 体积小 从而达到了减 小电动葫芦体积和质量的目的 此方案实施得具体情况 电动机输出轴通过联轴节与输入轴得花键连接 点击带动输入轴上得太阳轮转动 由以及太阳轮带动与其啮合的三个一级行 星轮转动 同时又带动与其啮合齿圈上的以及齿轮转动

16、且通过三个一级行星 轴使与其连成一体得一级行星架转动 其上得一级中心轮带动与其 连成一体的 短齿使太阳轮转动 再由二级太阳轮带动与其啮合得二级行星齿轮转动 同时 齿圈上的二级齿轮也带动二级行星齿轮转动 由差动转速通过三个二级行星轴 带动二级行星架转动 由其上得二级中心轮带动与其连成一体得短齿时三级太 阳轮转动 由三级太阳轮带动与其啮合的三个行星齿轮转动 最后由三个三级 行星齿轮通过与其啮合得齿圈上的三级齿轮 带动整个齿圈转动起来 在传动 过程中 当一 二级行星齿轮与齿圈上得一 二级齿轮啮合进行第一次 第二 专业 专注 次分流输出功率 P1 P2 同时差动行星齿轮又将部分功率传递给准行星齿轮三 级行星齿轮使其转动 经过转换后输出功率 P3 与前两次直接输出得功率 P1 P2 三个力会和一起输出总功率 P 经传动 变速后变慢 扭矩增大 齿 圈在合力的作用下不断得转动工作 在齿圈外连接一滚筒 滚筒上绕钢丝绳就 可以作为电动葫芦直接进行起重使用了 专业 专注 4 4 设计论述设计论述 4 14 1 总体传动比设计总体传动比设计 4 1 14 1 1 总传动比的计算总传动比的计算 原始数据 1