卷扬机传动装置的设计与分析 毕业设计

（论文）第1页共54页1引言卷扬机是一种常见的提升设备，其结构简单、操作方便、可靠性高，被广泛应用于各个行业。通常情况下卷扬机都是采用电动机作为原动机，由于电动机输出地转速远远大于卷扬机中滚筒的转速，所以必须设计减速的传动装置。传动装置的种类多种多样，如皮带减速器、链条减速器、齿轮减速器、涡轮蜗杆减速器、二级齿轮减速器等等1。通过合理的设计传动装置，使得卷扬机能够在特定的工作环境下满足正常的工作要求。同时通过本设计将所学过的理论知识进行综合应用，做到理论联系实际，进一步掌握传动装置的设计过程。2传动装置的总体设计21拟定传动方案传动装置的设计方案一般用运动简图表示。它直观的反映了工作机、传动装置和原动机三者之间的运动和力的传递关系。传动方案首先应满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠。此外，还应结构简单，尺寸简凑、成本低，效率高和便于使用和维护等。要同时满足上述要求，常常是困难的，因此，应根据具体的设计任务侧重地保证主要设计要求，选用比较合理的方案2。本次设计任务对传动装置没有太多要求，只要其在一般工作条件和环境下能够正常工作即可，因此本设计才用展开式二级圆柱直齿轮减速器，减速器与电动机和工作机之间有联轴器联接，传动方案运动简图如图21所示；图21卷扬机传动装置运动简图（论文）第2页共54页齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。二级齿轮减速器的传动比一般为840，结构简单，应用也最为广泛，而展开式的主要特点是齿轮相对于轴承不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大的刚度35。22电动机的选择原动机的种类，无特殊要求，均选用交流电动机作为原动机。电动机为系列化产品。机械设计中仅需根据工作机的工作情况，合理选择电动机的类型、结构形式、容量和转速，提出具体的电动机型号6。221选择电动的功率所需电动机工作功率为式（21）式中工作机所需功率，指输入工作机轴的功率，KW。由电动机至工作机的总效率。工作机所需功率由工作的工作助力和运动参数计算求得式（22）或式（23）式式（24）其中分别为传动装置中每一传动副（齿轮、蜗杆、带或链）、每对轴承或每个联轴器的效率。通过查设计手册得个部分效率为联轴器效率；滚动轴承的效率（一对）；闭式圆柱齿轮传动效率；滚筒效率；代入公式（24）得（论文）第3页共54页计算输入功率使电动机的额定功率，查设计手册得电动机的额定功率。222电动机转速的选择为使传动装置设计合理，可以根据工作机转速要求和各传动副的合理传动比范围推算电动机转速的可选范围，即式（25）式中电动机可选转速范围，R/MIN传动装置总传动比的合理范围；各级传动副传动比的合理范围；工作机转速，R/MIN。计算滚筒工作转速查设计手册得二级齿轮传动比的范围为840则电动机的可选转速为223电动机型号的确定根据以上计算，综合考虑电动机和传动装置的情况，最终可确定转速为723R/MIN，根据所需的额定功率及转速查设计手册最终确定电动机的型号为Y160L8，额定功率为75KW，转速为723R/MIN，额定转矩为20。23计算总传动比及分配各级的传动比231总传动比根据电动机满载转速和工作机转速，可得传动装置的总传动比为232分配各级传动比（论文）第4页共54页合理分配总传动比，可以使传动装置得到较小的外轮廓尺寸或较轻的重量，以实现降低成本和结构紧凑的目的；也可以使传动零件获得较低的圆周速度以减小齿轮动载和降低传动精度等级的要求；还可以使齿轮有较好的润滑条件。展开式二级圆柱齿轮减速器，考虑润滑条件，应使两个大齿轮直径相近，低速级大齿轮略大些，按，这里取则式中为高速级传动比；为低速级传动比。24传动装置运动和动力参数计算（论文）第5页共54页为进行传动件的设计技术，应将工作要求的功率或转矩推算到各轴上，分别求出各轴的转速、功率和转矩。设为相连两轴间的传动比；为相连两轴间的传动效率；为各轴的输入功率KW；（论文）第6页共54页为各轴的输入转矩；为各轴的转速R/MIN则可由电动机轴至工作机轴反向依次推算，得各轴的运动和动力参数。241各轴转速式（26）式中电动机满载转速R/MIN；电动机轴至1轴的传动比。电动机轴R/MIN1轴（高速轴）R/MIN2轴（中间轴）R/MIN3轴（低速轴）R/MIN4轴（滚筒轴）R/MIN242各轴功率式（27）式中电动机的实际输出功率KW；电动机轴与1轴间的传动效率。电动机轴1轴（高速轴）2轴（中间轴）3轴（低速轴）4轴（滚筒轴）243各轴转矩式（28）（论文）第7页共54页其中电动机轴的输出转矩为式（29）电动机轴1轴（高速轴）2轴（中间轴）3轴（低速轴）4轴（滚筒轴）244制作参数表将上述计算结果列入表中，供以后设计计算使用表21传动装置的运动和动力参数表轴功率P（KW）转矩T转速NR/MIN电动机轴61280847231轴（高速轴）60680037232轴（中间轴）57652538104693轴（低速轴）54824636721224轴（滚筒轴）53223902521223直齿圆柱齿轮设计计算31高速级齿轮传动的设计计算311选择齿轮的类型、材料、精度和齿数（1）按已知条件，选用直齿圆柱齿轮传动。（2）大小齿轮材料采用45钢调质处理，硬度差为40HBS可以提高大齿轮齿面的疲（论文）第8页共54页劳。（3）精度选择7级精度。（4）选择小齿轮齿数，则取312按齿面接触疲劳强度计算根据以下设计公式进行计算式（31）（1）确定上式中的各参数试选载荷系数；小齿轮传递的扭矩为查设计手册，选齿宽系数；查设计手册，得弹性影响系数；查设计手册，查得大、小齿轮的接触疲劳强度极限为重合度系数，端面重合度计算应力循环次数次次查设计手册，得接触疲劳寿命系数；（论文）第9页共54页计算接触疲劳许用应力取安全系数，则（2）计算将中的较小的值代入公式（31）得计算小齿轮分度圆圆周速度V计算齿宽B计算齿宽和齿高之比B/H模数齿高计算载荷系数查设计手册，由，7级精度得查设计手册，得查设计手册，得查设计手册，得（论文）第10页共54页查设计手册，得按实际载荷系数修正，计算模数M313按齿根弯曲疲劳强度设计设计公式为式（32）（1）确定设计公式中的参数查设计手册，得大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限；查设计手册，得弯曲疲劳寿命系数；计算弯曲疲劳许用应力取安全系数S14则计算载荷系数K查设计手册，得齿形系数；（论文）第11页共54页查设计手册，得应力校正系数；计算重合度系数；计算大、小齿轮的值（2）计算齿轮模数设计公式（32）中代人中的较大值，得由计算结果可看出，由齿面接触疲劳强度计算的模数M略大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，但由于齿轮模数M的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，所以，可取由弯曲强度计算得的模数17，并就近圆整为标准值M2MM。因按接触强度算得的分度圆直径，这时需要修正齿数则314几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（论文）第12页共54页（3）计算齿轮宽度取32低速级齿轮传动的设计计算321选择齿轮的类型、材料、精度和齿数（1）按已知条件，选用直齿圆柱齿轮传动。（2）大小齿轮材料采用45钢调质处理，硬度差为40HBS可以提高大齿轮齿面的疲劳。（3）精度选择7级精度。（4）选择小齿轮齿数，则取322按齿面接触疲劳强度计算根据以下设计公式进行计算式（33）（1）确定上式中的各参数试选载荷系数；小齿轮传递的扭矩为查设计手册，选齿宽系数；查设计手册，得弹性影响系数；查设计手册，查得大、小齿轮的接触疲劳强度极限为重合度系数，端面重合度（论文）第13页共54页计算应力循环次数次次查设计手册，得接触疲劳寿命系数；计算接触疲劳许用应力取安全系数，则（2）计算将中的较小的值代入公式（31）得计算小齿轮分度圆圆周速度V计算齿宽B计算齿宽和齿高之比B/H模数（论文）第14页共54页齿高计算载荷系数查设计手册，由，7级精度得查设计手册，得查设计手册，得查设计手册，得查设计手册，得按实际载荷系数修正，计算模数M323按齿根弯曲疲劳强度设计设计公式为式（34）（1）确定设计公式中的参数查设计手册，得大、小齿轮的弯曲疲劳强度极；查设计手册，得弯曲疲劳寿命系数；计算弯曲疲劳许用应力取安全系数S14则（论文）第15页共54页计算载荷系数K查设计手册，得齿形系数；查设计手册，得应力校正系数；计算重合度系数；计算大、小齿轮的值（2）计算齿轮模数设计公式（32）中代人中的较大值，得由计算结果可看出，由齿面接触疲劳强度计算的模数M略大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，但由于齿轮模数M的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，所以，可取由弯曲强度计算得的模数219，并就近圆整为标准值M25MM。因按接触强度算得的分度圆直径，这时需要修正齿数（论文）第16页共54页则324几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿轮宽度取建立齿轮几何尺寸表用上述计算所得的结果分别计算出各齿轮的其他几何尺寸，并填入表格中。表31齿轮几何尺寸表名称代号高速级小齿轮高速级大齿轮低速级小齿轮低速级大齿轮齿数Z2618034168模数M225压力角200分度圆直径D5236085420齿顶高225齿根高253125齿全高H455625齿顶圆直径5636490425齿根圆直径47355787541375（论文）第17页共54页中心距A2062525齿厚B524781764轴的结构设计轴的结构设计就是确定轴的结构形状、各部分的直径长度等全部尺寸。设计时应满足下列基本要求保证轴及轴上零件有准确的工作位置，固定可靠；轴上零件的拆装和调整方便，轴具有良好的制造工艺性；轴的结构有利于提高轴的强度、减轻应力集中等。轴的结构设计的一般步骤如下1、初估轴的直径各轴可按承受纯扭矩并降低许用应力（考虑弯矩的影响）的办法来初估各轴的直径D，其分式写为式（35）式中P轴所传递的功率，KW；N轴的转速，R/MIN；A为轴的材料及承载情况确定的系数，可查有关教材。对于非外伸轴，初估直径常作为与传动零件相配合的直径（A取大值），并圆整为标准值；对于外伸轴，初估直径作为外伸轴端直径（A取小值），并圆整为标准值，若外伸轴有外接零件（联轴器等），D应与外接零件孔径一致（必要时作适当调整），并满足键的强度要求。2、拟定轴上零件的转配方案并选择支承的结构型式轴上零件的装配方案及轴支承结构型式的不同，轴的结构形状、尺寸也将不同，可通过分析比较选择一个好的方案。3、在上述1、2步骤的基础上，考虑对轴结构设计的基本要求，确定轴各段直径及长度。41高速轴的结构设计411初步确定轴的最小直径根据公式（35）初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，查设计手册，取A110则（论文）第18页共54页输入轴的最小直径是用于安装联轴器。为使所选直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，考虑扭矩变化很小，取，则查设计手册，选用LXZ1型弹性柱销联轴器，许用转矩为560。从动端半联轴器的孔径，所以选取轴径；与轴配合的得孔长度为，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，轴长应略短于L，取。412拟定轴上零件的装配方案图41高速轴拟定装配方案左侧轴承与挡油环从左侧装入，右侧轴承、挡油环及联轴器从右侧装入，齿轮采用齿轴一体设计。413根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度表41确定高速轴各轴段的直径和长度位置直径和长度MM原因与半联轴器的孔径相配合1段为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上（论文）第19页共54页满足半联轴器轴向定位要求，制造出一个轴肩2段考虑轴承端盖宽度和半联轴器的安装要求与滚动轴承的内径配合3段考虑滚动轴承宽度、挡油环的宽度及壁厚等因素过度段4段考虑整体长度齿轴一体设计以齿轮尺寸为准5段同上过度段6段考虑整体长度同第3段7段同第3段414轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位采用平键联接。查设计手册，取，键槽长36MM，之间的配合为；滚动轴承选用深沟球轴承6207，与轴采用过渡配合实现周向定位，轴径公差为M6。415确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角；各轴肩的圆角见零件图。42中间轴的结构设计421初步确定轴的最小直径根据公式（35）初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，查设计手册，取A110则（论文）第20页共54页输入轴的最小直径是用于安装滚动轴承。为使所选直径与滚动轴承的孔径相适应，故需同时选取滚动轴承的型号。根据计算的最小直径，查设计手册，选取深沟球轴承6309，故取最小轴径。422拟定轴上零件的装配方案图42中间轴拟定装配方案圆柱齿轮、套筒、挡油环和滚动轴承从轴的左端装入，右端滚动轴承和挡油环从右端装入。423根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度表42确定中间轴各轴段的直径和长度位置直径和长度MM原因与滚动轴承的孔径相配合1段考虑滚动轴承宽度、挡油环的宽度及壁厚等因素过度段2段考虑整体长度及齿轮到内壁的距离齿轴一体设计以齿轮尺寸为准3段齿轴一体设计以齿轮尺寸为准4段齿轮右端采用轴肩定位，应制作轴肩（论文）第21页共54页考虑整体长度及轴肩高安装齿轮，有键槽，取标准直径5段保证齿轮安装的轴向定位，应略短于齿宽与滚动轴承的孔径相配合6段考虑滚动轴承、挡油环及壁厚等因素424轴上零件的周向定位齿轮与轴的定位才有平键联接，查设计手册，取，键槽长28MM，之间的配合为，滚动轴承与轴采用过渡配合实现周向定位，轴径公差为M6。425确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角；各轴肩的圆角见零件图。、43低速轴的结构设计431初步确定轴的最小直径根据公式（35）初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，查设计手册，取A110则输入轴的最小直径是用于安装联轴器。为使所选直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，考虑扭矩变化很小，取，则查设计手册，选用LXZ9型弹性柱销联轴器，许用转矩为6300。主动端半联轴器的孔径，所以选取轴径；与轴配合的得孔长度为，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，轴长应略短于L，取。432拟定轴上零件的装配方案（论文）第22页共54页图43低速轴拟定装配方案左侧轴承和挡油环从左侧装入，圆柱齿轮、套筒、挡油环、轴承和联轴器从右侧装入433根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度表43确定低速轴各轴段的直径和长度位置直径和长度MM原因与半联轴器的孔径相配合1段为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上满足半联轴器轴向定位要求，制造出一个轴肩2段考虑轴承端盖宽度和半联轴器的安装要求与滚动轴承的内径配合3段考虑滚动轴承宽度、挡油环的宽度及壁厚等因素安装齿轮，有键槽，取标准直径4段保证齿轮安装的轴向定位，应略短于齿宽齿轮左端采用轴肩定位，应制作轴肩5段考虑整体长度及轴肩高6过度段（论文）第23页共54页段考虑整体长度同第3段7段轴承加挡油环的长度434轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位采用平键联接，查设计手册，取，键槽长100MM；齿轮与轴采用平键联接，查设计手册，取，键槽长50MM之间的配合为；滚动轴承选用深沟球轴承61817，与轴采用过渡配合实现周向定位，轴径公差为M6。435确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角；各轴肩的圆角见零件图。（论文）第24页共54页5强度校核计算51轴的强度校核计算进行轴的强度校核时，应根据轴的具体受载及应力情况，采用相应的计算方法，并恰当选取许用应力。对于仅仅（或主要）用于传递扭矩的轴（传动轴），应按扭转强度条件计算；对于只承受弯矩的轴（心轴），应按弯曲强度条件进行计算；对于既传递扭矩又承受弯矩的轴（转轴），应按弯扭合成应力校核轴的强度。上述方法没有考虑影响轴疲劳强度的各因素，所以只是粗略的校核计算，只用于一般的轴。对于重要的轴应按轴的疲劳强度条件进行精确校核（即安全系数校核）。另外对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴，还应按尖峰载荷校核轴的静强度。若验算结果轴的强度不够时，必须修改轴的尺寸或结构，直到强度足够为止；若过高，一般不急于修改轴的尺寸或结构，待轴承寿命及键联接强度校核后，再考虑轴结构或尺寸修改的问题712。511高速轴的强度校核计算1求轴上的受力分度圆直径2在水平面上左侧右侧弯矩3在垂直面上左侧（论文）第25页共54页右侧弯矩4总弯矩5扭矩6校核轴的材料为45钢，查表得。因此，故安全。512中间轴的强度校核计算1求轴上的受力分度圆直径2在水平面上左侧右侧弯矩3在垂直面上左侧右侧（论文）第26页共54页弯矩4总弯矩5扭矩6校核轴的材料为45钢，查表得。因此，故安全。513低速轴的强度校核计算1求轴上的受力分度圆直径2在水平面上左侧右侧弯矩3在垂直面上左侧右侧弯矩（论文）第27页共54页4总弯矩5扭矩6校核轴的材料为45钢，查表得。因此，故安全。52键的强度及轴承寿命校核521键的强度校核键联接强度计算查设计手册得，因为，故键的强度足够。其他键的验算方法同上，经计算均满足强度要求。522轴承寿命校核校核时，对轴承要求的寿命可按使用年限计算，也可参考有关各种设备的轴承使用寿命的推荐值。轴承6207的校核1当量动载荷查设计手册，取载荷系数，则基本动载荷为2轴承的额定寿命（论文）第28页共54页显然轴承的额定寿命远大于减速器的工作时间。其他的轴承验算同上。6绘制装配图前的准备装配图是表达设计者设计机器总体结构意图的图样，是绘制零件工作图，进行机器组装、调试、维护等环节的技术依据。要求它能正确表达机器的工作原理和装配关系，反映出各个零件的相互位置、结构形状及尺寸。因此机器的图纸设计工作一般总是从装配图开始进行。而装配图的设计，人们通常先设计装配草图，然后再逐步完成整个装配工作图的绘制。这样，装配草图的设计就是首当其冲的重要环节，绝大部分零件的结构和尺寸均在此阶段中确定，这就需要综合考虑零件的强度、刚度、工艺、装配、调整、润滑以及经济性等各方面的要求，并需要足够的视图和剖视来表达清楚。设计时，既有结构设计又有强度等的校核计算，因此设计过程较为复杂，常常需采用边计算、边画图、边修改的“三边”设计方法逐步完善之。61减速器的结构介绍图61为齿轮减速器的立体示意图。减速器的机体由机座和机盖组成（但轻型齿轮减速器、蜗杆减速器也采用整体式减速器）。它安装方便，机座和机盖的分界面通常与各轴中心线所在平面重合，这样可将齿轮、轴承等轴上零件在机体外安装在轴上，再放在机座的轴承孔内，然后合上机盖。机座与机盖的相对位置由定位销确定、并用螺栓联接紧固。为了在拆卸时易于将机盖与机座分开，在机盖凸缘上两端各制出一个螺纹孔，以便拧入启盖用的启盖螺钉。机体内的齿轮常用机油润滑。为了加注润滑油和检查齿轮啮合情况，在机盖上开有检察孔，并用盖板封上以防止不洁之物进入机体。还在盖板上或机盖上装有通气器，使机体内熱胀气体自由逸出，以免气压升高而引起机体内在缝隙外的漏油现象。为了检查机体内油面的高度，在机座制出一凸台以安装油面指示器（游标或油尺）。为放出机体内的污油，在机座底部装有放油螺塞（油塞）。在机座的下部作出支承凸缘，以便用于地脚螺塞将机体固定在其安放的位置。为了拆卸和搬运，在机体上还装有环首螺钉、吊钩。机械上的轴承盖用于固定轴承、调整轴承游隙并承受轴向力。在输入、输出端的轴承盖孔内放有密封装置，以防止杂物的渗入及润滑油的外漏。若轴承利用稀油飞溅润滑时，还常在机座的部分面上做出输油沟，使由齿轮运转时飞溅到机盖内表面上的油沿机盖内壁流入此油沟导入轴承。（论文）第29页共54页图61二级圆柱齿轮减速器62箱体的主要结构尺寸表61箱体主要结构尺寸名称符号尺寸MM机座壁厚12机盖壁厚11机座凸缘厚度B18机盖凸缘厚度16机座底凸缘厚度30地脚螺钉直径20地脚螺钉数目N6轴承旁联接螺栓直径12盖与座联接螺栓直径10（论文）第30页共54页联接螺栓的间距L80轴承端盖螺钉直径10窥视孔盖螺钉直径定位销直径D7至外机壁距离22至凸缘边缘距离20轴承旁凸台半径20凸台高度H44外机壁至轴承座端面距离50大齿轮顶圆与内机壁距离14齿轮端面与内机壁距离17机座筋厚14轴承端盖外径130、170、210轴承旁联接螺栓距离S160、210、26563滚动轴承的润滑、密封及相关零件的结构介绍及选用631滚动轴承的润滑滚动轴承可以用润滑脂或润滑油润滑，其润滑方式取决于浸浴于油池中的齿轮的圆周速度。由于本设计的浸油齿轮的圆周速度不大，所以选用脂润滑。1、稀油飞溅润滑（论文）第31页共54页图63稀油飞溅润滑当浸油齿轮的圆周速度大于2M/S时就可采用稀油飞溅润滑，这是靠齿轮传动时将油池中的油飞溅到内箱壁上，再顺着箱壁流下沿上箱盖分箱面处的坡口流进下箱面上的油沟，经轴承盖上的导油槽流入轴承。飞溅润滑的油路，输油沟的形式与尺寸如图64所示。图64飞溅润滑的油路及油沟的形式采用飞溅润滑时，如果传动件为斜齿圆柱齿轮而小齿轮直径又小于轴承座孔，则应在轴承面向箱内的一侧装上挡油板，以防止斜齿轮啮合时从油池中带上的不清洁热油挤入轴承，如图65所示。（论文）第32页共54页图65挡油板结构2、脂润滑当浸油齿轮的圆周速度小于2M/S时应该采用脂润滑，润滑的充填量为轴承空间的1/21/3，六个月左右补充或跟换一次。图66挡油环为防止箱体内润滑油与轴承润滑脂两种不同油性的油混杂，应在轴承靠近箱体内壁一侧加密封装置或挡油环。如图66。3、刮油润滑当传动件圆周速度很低，不采用飞溅润滑而又想用稀油润滑轴承时，可在箱体内适当位置加设刮油板，利用刮油板将传动件端面上的润滑油刮下，再通过油沟导入轴承。（论文）第33页共54页632滚动轴承的密封对于有轴穿出的轴承盖，在轴承盖孔与轴之间应设置密封件，以防止润滑剂外漏及外界的灰尘、水汽及其它杂质渗入，保证轴承正常工作。本设计采用结构简单的毛毡式密封。常见的密封结构形式有以下几种（1）毛毡式密封，结构简单价格低廉，但与轴表面摩擦较大。容易磨损而降低密封效果，主要用于密封处速度的脂润滑结构，也用于速度不大的油润滑结构。其结构形式如图67。图67毛毡式密封（2）橡胶式密封适用于较高的工作速度，设计时密封唇方向应朝向密封方向，为了分油时，密封唇朝向轴承一侧，见图68（A）；为防止外界灰尘、杂质浸入时，应使密封唇背向轴承，见图68（B）；双向密封时，可使用两个橡胶油封方向安装，见图68（C）。橡胶油封分无内包骨架和有内包骨架两种。图68橡胶式密封（论文）第34页共54页（3）间隙密封和曲路密封。间隙密封适用于脂润滑及工作环境清洁的轴承或高速密封，见图69。应用润滑脂填满油沟间隙，以加强密封效果，图69（B）是开有回油槽的结构，有利于提高密封能力。这种密封结构简单，摩擦小，但密封不够可靠。曲路密封效果好，密封可靠，对油润滑及脂润滑都适用，若与接触式密封件配合使用，效果更佳，见图610图69间隙密封图610曲路密封633轴承盖的结构设计轴承盖用来密封、轴向固定轴承、承受轴向载荷和调整轴承间隙，轴承盖有嵌入式和凸缘式两种。嵌入式轴承盖轴向结构紧凑，与箱体间无需用螺丝联接，与O型密封圈配合使用可提高其密封效果见图611，但调整轴承间隙时，需要打开箱盖增减调整垫片，比较麻烦；也可采用图611（C）所示的结构，用调整螺钉调整轴承间隙。（论文）第35页共54页图611嵌入式轴承盖凸缘式轴承盖调整轴承间隙比较方便，密封性能好，应用较多，但调整轴承间隙和拆装箱体时，需先将其与箱体间的联接螺栓拆除，见图612、图613图612调整垫片图613凸缘式轴承盖轴承盖多用铸铁制造，设计时应使其厚度均匀，见图613。轴承盖长度L较大时，在保留足够的配合长度的条件下，可采用图613（B）的结构，以减少加工面。634箱体的结构设计减速器箱体是支承轴系部件、保证传动零件正常啮合、良好润滑和密封的基础零件，应具有足够的强度和刚度。箱体的结构复杂，多用灰铸铁铸造；重型传动箱体，为提高强度，可用铸钢；单件生产也可采用钢板焊接。为便于轴系部件安装，箱体多由箱座和箱盖组成。剖分面多取轴的中心线所在的平面，箱座和箱盖采用普通螺栓联接，圆锥销定位。剖分式铸造箱体的设计要点如下（1）为保证减速器支承刚度，箱体轴承座处应有足够的厚度，并设置加强筋。箱体加强筋有有外筋和内筋两种结构型式，内筋结构强度大，箱体外表平整，但会增加搅油损耗，制造工艺也比较复杂，外筋或凸壁式箱体结构可增加散热面积，采用较（论文）第36页共54页多，见图614图614加强筋（2）轴承旁联接螺栓凸台结构设计要有利于提高轴承座孔的联接刚度，轴承座孔两侧联接螺栓应尽量靠近轴承，以不与箱体上固定轴承盖的螺纹及箱体剖分面上油沟发生干涉为准。通常取两联接螺栓中心距与轴承盖外径相近，凸台的高度由联接螺栓的扳手空间确定，见图615图615轴承座凸台与联接螺栓安装凸台的相互结构关系应根据作图确定，当凸台位于箱壁内侧时，见图615（A）；当凸台位置突出箱壁外侧时，见图615（B），轴承座（论文）第37页共54页凸台高度应设计一致，以便于加工，见图616图616（3）箱盖与箱座联接凸缘应有一定的厚度，以保证箱盖与箱座的联接刚度；箱体剖方面应加工平整。（4）箱座底面凸缘的宽度应超过箱座内壁，以利于支撑，使壁厚尽量均匀，并尽量减少加工面，见图617、图618图617箱体底座凸缘图618箱体底面结构形状（5）设计铸造箱体时应考虑铸造工艺性特点，力求形状简单、便于拔模、避免出现狭缝，保证最小壁厚、壁厚均匀、过度平缓，如图619、图620所示。图619图620（论文）第38页共54页（6）考虑机加工要求，应尽可能减少机械加工面积，尽量减少加工时工件和刀具的调整次数，严格区分加工面与非加工面。635减速器附件的结构设计为了检查传动件的啮合情况、注油、排油、指示油面、通气、拆装、吊运等，减速器需配备各种附件。1、窥视孔和窥视孔盖减速器机盖顶部要开窥视孔，以便检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙等。窥视孔应设在能看到传动零件啮合区的位置，并足够的大小，以便手能伸入进行操作，见图621减速器内的润滑油也由窥视孔注入，为了减少油的杂质，可在窥视孔口装一过滤网。在窥视孔上安装附有密封垫片的观察孔盖，并用螺钉紧固于箱体上，以防润滑油渗漏。观察孔盖可用钢板、铸铁等材料制造，其结构形式可参考有关手册或自行设计。图621窥视孔2、通气孔减速器运转时，箱内会因摩擦发热而升温，造成气体膨胀，箱体内部压力增大。停机时，箱体内部温度下降，压力降低。设置通气器，可使箱体内外气体自由交换，以保持箱体内外气压相等，使润滑油不致沿箱体接合面、轴伸出处及其他缝隙向外渗漏。通气器的结构形式很多，图622（A）所示为简单的通气器，用于比较清洁的场合。图622（B）所示为比较完善的通气器，其内部做成曲路，并设有滤网。通气器通常安装在箱盖顶部或观察孔盖上。（论文）第39页共54页图6223、放油螺塞为调整箱体内油面高度，检修时将污油排净，需在油池的最低位置放油孔并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便于放油。放油孔用带密封垫圈的螺塞堵住，见图623。此油孔处的机体外壁应凸起一块，经机械加工成为螺塞头部的支承面。放油孔等结构尺寸可参看有关的手册。密封垫圈材料为耐油橡胶、塑料或皮革等。螺塞直径约为箱体壁厚的23倍。图623放油螺塞4、油面指示器油面指示器常放置在便于观测减速器油面及油面稳定之处（如低速级传动件附近）。常用的油面指示器有油尺、圆形油标、长形油标、油面指示螺钉等，一般多用带有螺纹部分的油尺，见图624、图625。油面指示器上应分别标出晕眩最高油面和最低油面的位置。最低油面为传动零件正常运转时所需的油面，其位置根据传动零件的浸油润滑要求确定，对于中小型减速器，最高油面与最低油面间的差值取510MM。（论文）第40页共54页图624图6255、起吊装置为方便搬运减速器或箱盖，应在箱座及箱盖上分别设置起吊装置。起吊装置通常直接铸造在箱体表面或采用标准件。（1）吊环或吊钩可直接铸造在箱体或箱盖上，结构形式和尺寸见图626，设计时需注意其布置应与机器重心位置相协调，并避免与其他结构相干涉，如杆形油标座、箱座与箱盖联接螺栓等。图626吊环及吊钩的结构和尺寸（2）吊环螺钉是标准件，设计时按起吊重量选取。吊环螺钉通常用于吊运箱盖，也可用于吊运小型减速器，吊环螺钉安装在箱盖凸台经加工的螺孔中，螺孔结构应按（论文）第41页共54页吊环螺钉标准要求设计，见图627。图627吊环螺钉6、定位销对于对开或同轴不同体加工的轴承座，为保证轴承座孔加工与装配的准确性和一致性，使轴承座上下半孔或同轴的两个轴承座孔在加工和装配时都能保持其位置精度，应在相关的两零件间，如箱盖和箱座间设计定位销，在镗孔和装配拧紧螺栓前，安装圆锥定位销。两定位销应相距较远，且不宜对称布置，定位销的位置应便于钻、铰加工，且不妨碍联接螺栓及其它附件的加工和装拆。定位销直径应取标准值，长度稍大于该处零件的总厚度，见图628。图628定位销7、启盖螺钉为保证箱体密封，防止润滑油从箱体剖分面处渗漏，在装配箱盖和箱座时，通常需在剖分面上涂水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因粘接较紧，不易分开。为此，需在箱盖凸缘的适当位置设置12个启盖螺钉。启盖螺钉的直径可取与箱盖凸缘联接螺栓直径相同，其螺纹长度应大于箱盖凸缘厚度，端部应加工为圆柱形或半圆形，以免其端部螺纹被损坏。（论文）第42页共54页图629启盖螺钉（论文）第43页共54页7完成减速器装配图本阶段完成装配图的各个视图（包括局部视图）、加深、标注尺寸、编写技术要求、对零件编号、列明显表及标题栏。同时完成主要零件的工作图。详细图纸见附件。图71减速器装配图（论文）第44页共54页8建立卷扬机传动装置的三维模型本阶段通过运用PRO/E软件，以之前计算得到的结果并参照二维装配图建立组成卷扬机传动装置所需的各个零件的三维模型。以下为一些主要零件的三维模型截图图81机座三维模型图82机盖三维模型图83高速齿轮轴三维模型（论文）第45页共54页图84高速级大齿轮三维模型图85中间齿轮轴三维模型（论文）第46页共54页图88卷扬机传动装置三维模型图89卷扬机传动装置爆炸图（论文）第47页共54页9卷扬机三维模型的连接和运动仿真91机构的连接方式机构运动仿真的前提条件是机构必须是可运动的装配。在装配的过程中，各运动的零部件是通过连接关系装配在一起，而不是靠约束关系装配在一起。在连接窗口，类型栏中可以指定机构中各机构件之间合适的连接类型1315，如图91所示。图91连接窗口【刚性】自由度为零，使构件完全固定不动。【销钉】只有1个旋转自由度，可绕指定轴旋转。【滑动杆】只有1个平移自由度，可沿指定的边或轴移动。【圆柱】有1个旋转自由度和1个平移自由度，可沿指定的轴平移并绕轴旋转。【平面】有1个旋转自由度和2个平移自由度，可在平面内平移和绕该平面的法向旋转。【球】有3个旋转自由度，如球铰链，允许两构件在连接点任意旋转。【焊接】自由度为零，使两个机构固定在一起。【轴承】有3个旋转自由度和1个平移自由度，允许两个构件沿指定轴平移并在连接点任意旋转。此外，还有【凸轮连接】、【滑槽连接】、【齿轮连接】3种高级连接。（论文）第48页共54页以【销钉】类型连接三根轴，完成机构的连接，如图92。图92轴的连接方式以【齿轮副连接】类型完成齿轮的传动连接，如同93。图94齿轮副连接定义通过以上步骤完成传动机构的连接，如图95。（论文）第49页共54页图95传动机构的连接定义92定义驱动在高速轴上定义运动仿真的驱动，【名称】栏输入名称SERVOMOTORL,单击【从动元件】栏中的按钮，选择高速轴上的销钉连接。单击【轮廓】选项卡，定义驱动的大小，在【规范】栏中选择【速度】，在【模】栏中选择【常数】，输入A723,如图96所示图96定义驱动93定义运动的分析单击【机构分析】按钮，打开【分析定义】窗口如图97。（论文）第50页共54页图97分析定义窗口选择运动仿真分析的类型是【长度和帧频】，起始时间为0，结束时间为10秒，其他为默认设置。单击【运行】按钮，完成运动仿真分析。94输出运动仿真分析单击【回放】按钮，打开如图98所示对话框。图98回放对话框选择之前分析的结果集，点击播放按钮，打开如图99对话框图99动画对