卷扬机传动装置设计说明书

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1、XX大学机械设计说明书题目：卷扬机传动装置设计系 别：班 级：组 别：组 员：指导教师：目录1背景61.1机械传动61.1.1带传动61.1.2齿轮传动61.1.3链传动71.1.4蜗轮蜗杆传动71.1.5螺旋传动71.2电力传动81.3液压传动81.4减速器发展状况82设计任务书92.1设计题目92.2设计任务102.3具体任务102.4数据表103方案拟定与论证比较103.1方案拟定103.2方案论证与定性比较124详细设计与计算134.1原动机选择134.2计算总传动比并分配各级传动比144.3计算各轴的运动学及动力学参数144.4 V带设计154.5齿轮设计174.5.1高速级斜齿圆柱

2、齿轮的设计174.5.2低速级直齿圆柱齿轮的设计204.6轴的强度与结构设计224.6.1齿轮高速轴的设计224.6.2齿轮中间轴的设计274.6.3齿轮低速轴的设计294.6.4轴承的寿命校核314.6.5轴的弯扭结合强度校核364.7整体结构设计364.7.1确定箱体的尺寸与形状364.7.2选择材料与毛坯制造方法364.7.3箱体的润滑与密封设计364.7.4减速器附件结构设计36卷扬机传动装置的设计1背景一般工程技术中使用的动力传递方式有机械传动、电气传动、液体传动、气压传动以 及由它们组合而成的复合传动。1.1机械传动机械传动按传力方式分，可分为摩擦传动和啮合传动，摩擦传动又分为摩擦

3、轮传动和 带传动等，啮合传动可分为齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、链传动等等；按传动比又可分为定传 动比和变传动比传动。1.1.1带传动皮带传动是由主动轮、从动轮和紧张在两轮上的皮带所组成。由于张紧，在皮带和皮 带轮的接触面间产生了压紧力，当主动轮旋转时，借摩擦力带动从动轮旋转，这样就把主动 轴的动力传给从动轴。皮带传动的特点：1）可用于两轴中心距离较大的传动。2）皮带具有弹性、可缓冲和冲击与振动，使传动平稳、噪声小3）当过载时，皮带在轮上打滑，可防止其它零件损坏。4）结构简单、维护方便。5）由于皮带在工作中有滑动，故不能保持精确的传动比。1.1.2齿轮传动齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个

4、齿轮相互啮合而成。齿轮传动是应 用最多的一种传动形式。它有如下特点：1）能保证传动比稳定不变。2）能传递很大的动力。3）结构紧凑、效率高。4）制造和安装的精度要求较高。5）当两轴间距较大时，采用齿轮传动就比较笨重1.1.3链传动这是由两个具有特殊齿形的的齿轮和一条闭合的链条所组成，工作时主动连轮的齿与 链条的链节相啮合带动与链条相啮合的从动链轮传动。这就是我们常见的自行车链轮链条传 动原理。链传动的特点如下：1）能保证较精确的传动比（和皮带传动相比较）2）可以在两轴中心距较远的情况下传递动力（与齿轮传动相比）3）只能用于平行轴间传动4）链条磨损后，链节变长，容易产生脱链现象。1.1.4蜗轮蜗杆

5、传动蜗轮蜗杆传动用于两轴交叉成90度，但彼此既不平行又不相交的情况下，通常在蜗轮 传动中，蜗杆是主动件，而蜗轮是被动件。蜗轮蜗杆传动有如下特点：1）结构紧凑、并能获得很大的传动比，一般传动比为7-80。2）工作平稳无噪音3）传动功率范围大4）可以自锁5）传动效率低，蜗轮常需用有色金属制造。蜗杆的螺旋有单头与多头之分。1.1.5螺旋传动螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，主要用于将回转运动变 为直线运动，同时传递运动和动力。螺旋传动的分类：1）传力螺旋：以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，用于克服工作阻 力。如各种起重或加压装置的螺旋。这种传力螺旋主要是承受很大

6、的轴向力，一般为简写工 作，每次工作时间较短，工作速度也不高。2）传导螺旋：以传递运动为主，有时也承受较大的轴向载荷。如机床进给机构的螺旋等。 传导螺旋主要在较长的时间内连续工作，工作速度较高，因此，要求具有较高的传动精度。3）调整螺旋：以调整、固定零件的相对位置。如机床、仪器、及测试装置中的微调机构的 螺旋。调整螺旋不经常转动，一般在空载下调整。1.2电力传动电气传动，是指用电动机把电能转换成机械能，去带动各种类型的生产机械、交 通车辆以及生活中需要运动的物品。电气传动的优点有：1）电机的效率高，运转比较经济。2）电能的传输和分配比较方便。3）电能容易控制。1.3液压传动液压传动利用液压泵，

7、将原动机（马达）的机械能转变为液体的压力能，然后利用液压 缸（或液压马达）将液体的压力能转变为机械能，以驱动负载，并获得执行机构所需的运动速 度。液压传动的理论基础是液压流体力学。液压传动的优点有：1）便于实现无级调速，调速范围比较大，可达100:12000:1。2）在同等功率下，液压传动装置的体积小、质量轻、惯性小、结构紧凑（如同功率液压马 达的重量只有电动机的10%20%），而且能传递较大的力或转矩。3）工作平稳、反应快、冲击小，能频繁启动和换向。液压传动系统的换向频率，回转运动 每分钟可达500次，往复直线运动每分钟可达4001000次。4）控制调节比较简单，操作比较方便省力，易于实现自

8、动化，与电气控制配合使用能实现 复杂的顺序动作和远程控制。5）易于实现过载保护，系统超负载，油液经溢流阀流回油箱。由于采用油液压工作介质， 能自行润滑，使用寿命长。6）易于实现系列化、标准化、通用化，易于实现设计、制造和推广使用。7）易于实现回转直线运动，且元件排列布置灵活。8）在液压传动系统中，功率损失所产生的热量可由流动着的油带走，故可避免机械本体产生 过度温升。考虑到本专业的已进行的课程学习，重点是是机械传动。而在对机械传动的学习的基 础上，针对题目的要求，我们选取了三种传动方案，并对之进行比较，选取了带传动结合齿 轮传动方案，针对该方案进行详细的参数设计。因此一下主要针对机械传动。1.

9、4减速器发展状况20世纪70年代，世界减速器技术有了大的发展。产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声和高可靠性；技术发展中最引人注目的是硬齿面技术、功率分支技术和模块化技术。到80年代，国外硬齿面技术已日趋成熟。采用优质合金钢锻件、渗碳淬火磨齿的硬齿 面齿轮，精度极高，综合承载能力为中硬齿面调调质齿轮的34倍，为软齿面齿轮的45 倍。一个中等规格的硬齿面减速器的重量仅为中硬齿面减速器的1/3左右，且噪声低，效率 高，可靠性高。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器； 按照传动级数不同可分为单机和多级减速器；按照传动的布置形式可分为展开式、分流式和 同轴式减

10、速器。以下是常用的减速机分类：1）摆线针轮减速机2）硬齿面圆柱齿轮减速器3）行星齿轮减速机4）软齿面减速机5）三环减速机6）起重机减速机7）蜗杆减速机8）轴装式硬齿面减速机9）无级变速器对通用减速器而言，除普遍采用硬齿面技术外，模块化设计技术已成为其发展的一个 主要方向。它旨在追求高性能的同时，即可能减少零部件及毛坯的品种规格和数量，以便于 组织生产，形成批量，降低成本，获得规模效益。2设计任务书21设计题目设计一卷扬机的传动装置。传动装置简图如图1所示。图1传动装置简图1) 卷扬机数据卷扬机绳牵引力F (N).绳牵引速度v (m/s)卷筒直径D(mm)见附表2) 工作条件用于建筑工地提升物料

11、，空载启动连续运转，三班制工作，工作平稳3) 使用期限工作期限为十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小时，检修期间隔为三年4) 产批量及加工条件小批量生产，无铸钢设备22设计任务确定传动方案；选择电动机型号；设计传动装置；选择联轴器。2.3具体任务减速器装配图一张，零件工作图二张，设计说明书一份。2.4数据表牵引力F/KN121087牵引速度v/(m/s)0.3,0.40.3,0.4,0.5,0.6卷筒直径D/mm470,500420,430,450,470,500430,450,500440,460,4803方案拟定与论证比较31方案拟定根据设计任务里预给定的参数（卷筒直径和牵引速

12、度），结合一般原动机的转速（千转 /min），可以估算出传动装置所需的传动比大致为70100，由此拟定出以下三种方案。方案一：电动机f闭式三级圆柱齿轮f工作机（卷筒），示意图见图2。图2.方案一示意图方案二：电动机fV带f闭式二级圆柱齿轮f工作机（卷筒），其中高速级为斜齿齿轮，低速级为直齿齿轮。示意图见图3。联轴器4图3.方案二示意图方案三：电动机f蜗轮蜗杆f闭式单级圆柱齿轮f工作机（卷筒），示意图见图4。图4.方案二示意图32方案论证与定性比较方案一：该方案的传动部分为三级圆柱齿轮，其优点在于传动平稳、可靠，传动效率高、 精度高，传递功率大，使用寿命长；不足之处其一是没有自锁性能，其二是结构

13、不够紧凑， 使减速箱箱体过于笨重。方案二：该方案用V带取代了方案一中最高速级的圆柱齿轮，从而缩小了齿轮箱的体 积，此外，V带还具有传动较平稳，传动效率高，有一定过载保护作用等优点；其缺点在于 带传动不可避免的弹性滑动，由此会引起带传动圆周速度损失、传动效率降低以及引起带的 磨损和温升，降低使用寿命等缺点。方案三：该方案用一对蜗轮蜗杆取代了方案一中高速级的两对圆柱齿轮，从而可以使传 动结构更为紧凑，此外，还具有传动精度较高、使用寿命长、具有自锁功能等优点；而其最 大的缺点在于蜗杆与蜗轮间相对滑动速度的存在，这会造成较大的摩擦效率损失以及不得不 考虑的摩擦发热。综上，三种方案的优劣比较如表1。方案

14、序号传动精度平稳性传动效率使用寿命箱体体积自锁性能-一-高高高长大无一较咼较咼高较长中无三较咼一般较低较长小有表1三种方案的对比经过综合比较，确定方案二（V带+二级圆柱齿轮）为最佳方案。4详细设计与计算联轴器心图5.所选最佳方案示意图所选工作参数：F=12KN, v=0.3m/s, D=470mm。4.1.原动机选择1.计算原动机的实际输出功率工作功率而该传动装置的总效率为X0.95则原动机实际输出功率2计算原动机的适当转速范围由工作参数可得卷筒的转速为而三级减速适当的传动比范围为18100，由此得原动机的转速范围为3选择原动机型号根据以上功率和转速参数，查手册选择Y132M2-6封闭笼型三相异步电动机，其主要参 数为：满载转速960r/min,额定功率5.5KW。42计算总传动比并分配各级传动比1.计算总传动比传动装置的总传动比为2分配各级传动比考虑到V带级的传动比过大会影响小轮包角，从而降低传动能力，故将两级圆柱齿轮 的传动比均取较大值5。从而带传动的传动比为43计算各轴的运动学及动力学参数注：为安全考虑，每轴上的转矩计算均为输入转矩，即不计入该轴支承轴承的效率损失。1. 电机输出轴（轴1）转速故其转矩2. V带高速轴（轴2）转速故其