基于有限元的提升机驱动系统设计.doc

毕业设计(论文)基于有限元的提升机驱动系统设计BasedOnFiniteElementElevatorDriveSystem学生姓名学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师摘要提升机（绞车）是工业生产过程中一种常见的机械，具有悠久的发展历史和比较成熟的设计制造技术。随着提升机制造技术的不断提高、加工材料的不断改进以及电子控制技术的不断发展，绞车在动力、节能和安全性等方面取得了很大的进步。目前，提升机正被广泛地运用于矿山、港口、工厂、建筑和海洋等诸多领域。在矿山采掘和运输场合，提升机作为重要辅助设备被大量而广泛地运用着，例如矿用提升绞车、调度绞车、耙矿绞车和凿井绞车等。提升绞车可用于矿山竖井或斜井中物品与人员的调度，具有较大的牵引功率和很好的安全性，是矿山生产中不可缺少的设备之一。本课题是应用机械原理、机械制造技术进行提升机的设计。提升机是适用于各种工业的一般起重机械。它由电动机带动，通过齿轮传动、行星机传动传递动力。其设计主要包括：驱动系统的设计、传动系统的设计、有限元的分析、执行机构的设计、控制系统的设计及机体的润滑与密封等。关键字：机械；机构；提升机；机械设计AbstractHoist(winch)istheindustrialproductionprocessofacommonmachine,hasalonghistoryandmaturedesignandmanufacturingtechnology.Astheelevatorthecontinuousimprovementofmanufacturingtechnology,processingmaterials,continuousimprovementandcontinuousdevelopmentofelectroniccontroltechnology,winchintheenergy,energyefficiency,andsecurityhasmadegreatprogress.Atpresent,theelevatorsarebeingwidelyusedinmining,ports,factories,constructionandmarineandotherareas.Miningandtransportsituationinthemining,elevatorsarealotofaidasanimportantandwidelyusedwith,forexample,MineHoist,schedulingwinch,rake,etc.minehoistandshaftsinkingwinch.Hoistcanbeusedtomineshaftorinclinedshaftinthedispatchofgoodsandpersonnel,withgreatpowerandgoodtractionsafety,isamineproductioninoneoftheindispensableequipment.Thisissueisofmechanicalprinciples,mechanicalmanufacturingtechnologytoenhancemachinedesign.Elevatorisgenerallyapplicabletovariousindustrialcrane.Itisdrivenbythemotorthroughthegears,planetarydrivesystemtransferpower.Thedesignincludes:drivesystemdesign,transmissiondesign,implementation,mechanismdesign,controlsystemdesignandlubricationandsealingthebody.Keywords:M目录1绪论.错误!未定义书签。1.1课题背景.错误!未定义书签。1.1.1提升机的分类.错误!未定义书签。1.1.2提升机的特点和性能要求.错误!未定义书签。1.2国内外提升机发展状况.错误!未定义书签。1.2.1国内提升绞车发展状况.错误!未定义书签。1.2.2国外提升提升机发展状况.错误!未定义书签。1.3本文研究的背景及主要内容.错误!未定义书签。1.3.1本文研究的背景.错误!未定义书签。1.3.2本文主要内容.错误!未定义书签。2提升机驱动系统的设计.错误!未定义书签。2.1设计方案的确定.错误!未定义书签。2.1.1主要性能参数.错误!未定义书签。2.1.2设计方案的确定.错误!未定义书签。2.2电机的选择.错误!未定义书签。2.2.1电动机的容量.错误!未定义书签。2.2.2电动机的转速.错误!未定义书签。2.2.3计算总传动比，分配各级传动比.错误!未定义书签。3提升机传动系统的设计.错误!未定义书签。3.1电动机轴齿轮的设计.错误!未定义书签。3.1.1齿轮的概述.错误!未定义书签。3.1.2齿轮的选用.错误!未定义书签。3.1.3按齿轮弯曲疲劳强度设计.错误!未定义书签。3.1.4齿轮几何尺寸的计算.错误!未定义书签。3.1.5校核齿面接触疲劳强度.错误!未定义书签。3.1.6齿轮的实际圆周速度.错误!未定义书签。3.2内齿轮的设计.错误!未定义书签。3.2.1内齿轮的选用.错误!未定义书签。3.2.2按齿轮齿面接触疲劳计算.错误!未定义书签。3.3行星齿轮的设计.错误!未定义书签。3.3.1行星轮的选用.错误!未定义书签。3.3.2、按齿面接触疲劳计算.错误!未定义书签。3.4轴的设计及轴承的选择.错误!未定义书签。3.4.1轴的结构设计原则.错误!未定义书签。3.4.2轴材料的选择.错误!未定义书签。3.4.3轴II的设计、计算及轴承的确定.错误!未定义书签。3.4.4轴的设计、计算及轴承的确定.错误!未定义书签。3.4.5轴承的选择.错误!未定义书签。4行星架的选择.错误!未定义书签。4.1行星轮系的特点、应用.错误!未定义书签。5基于UG的有限元分析.错误!未定义书签。5.1有限元的介绍.错误!未定义书签。5.1.1有限元的定义.错误!未定义书签。5.1.2有限元的特点.错误!未定义书签。5.1.3有限元的步骤.错误!未定义书签。5.2有限元的发展趋势.错误!未定义书签。5.3太阳轮轴的应力分析.错误!未定义书签。5.4指导轴结构设计.错误!未定义书签。6提升机执行机构的设计.错误!未定义书签。6.1钢丝绳的设计.错误!未定义书签。6.1.1钢丝绳的特点.错误!未定义书签。6.1.2钢丝绳破坏形式及提高钢丝绳寿命.错误!未定义书签。6.1.3特性.错误!未定义书签。6.1.4钢丝绳的受力分析.错误!未定义书签。6.2卷筒的设计.错误!未定义书签。6.2.1卷筒的主要尺寸.错误!未定义书签。6.3吊钩的设计.错误!未定义书签。6.3.1吊钩的种类和材料.错误!未定义书签。6.3.2吊钩的使用.错误!未定义书签。6.3.3吊钩的构造.错误!未定义书签。7制动器的设计.错误!未定义书签。7.1制动器的功能.错误!未定义书签。7.2制动器的分类.错误!未定义书签。7.3制动器的选用.错误!未定义书签。7.4带式制动器的计算.错误!未定义书签。8润滑与密封.错误!未定义书签。结论.错误!未定义书签。致谢.错误!未定义书签。参考文献.错误!未定义书签。附录.错误!未定义书签。附录一：英文资料.错误!未定义书签。附录一：中文翻译.错误!未定义书签。1绪论1.1课题背景提升机是工业生产过程中一种常见的机械，具有悠久的发展历史和比较成熟的设计制造技术随着提升机制造技术的不断提高、加工材料的不断改进以及电子控制技术的不断发展，提升机在动力、节能和安全性等方面取得了很大的进步。目前，提升机正被广泛地运用于矿山、港口、工厂、建筑和海洋等诸多领域。在矿山采掘和运输场合，提升机作为重要辅助设备被大量而广泛地运用着，例矿用提升提升机、调度提升机、耙矿提升机和凿井提升机等。提升机可用于矿山竖井或斜井中物品与人员的调度，具有较大的牵引功率和很好的安全性，是矿山生产中不可缺少的设备之一。提升机的另一个重要用途是港口机械，常见的有集装箱起重机、港口装卸门座起重机、塔式起重机以及轻小型的电葫芦等起重机械，其主要执行机构都是各种形式和结构的提升机。对于这种用途的提升机，要求具备较好的调速性能和很高的安全性能。另外，提升机还被运用于各种线缆的存储、制造和运输，例如纺织机械中的用于存放丝线的线盘和电缆制造中用于存放各种直径缆绳的缆盘。这种情况下，提升机不光要具有一定的调速能力，而且还能够使不同直径的缆绳排列整齐，从而保证生产的顺利进行。在船用甲板机械和海洋开发领域，提升机也具有悠久的使用历史和多种多样的用途。可以说，提升机广泛地运用于各种各样的场合，发挥着不同的作用，也具有各种各样的结构组成。为了更好地研究提升机的结构和性能，需要对提升机的组成和提升机的分类展开探讨。1.1.1提升机的分类提升机多种多样的用途，决定了提升机的种类和组成形式也是多种多样的。按照提升机卷筒的数量分，提升机可以分为三种:单卷筒提升机、双卷筒提升机和三卷筒提升机。单卷筒提升机是三种类型提升机中最常见的。它只有一个卷筒用来存放缆绳或者铰链，一般用于对卷筒的容绳量要求不高的场合。另外，按照提升机的驱动方式，通常又把提升机分为电动提升机，气动提升机和液压提升机三种。1.1.2提升机的特点和性能要求通过对提升机应用场合的探讨和提升机结构的分析，可以得知，在工程应用中提升机会具有如下一些特点:1.负载时变提升机用于海洋拖曳、电梯轿厢提升、矿山调度等场合时，由于外界环境因素的影响，例如海浪、海流、货物重量等的不断变化，它的负载也在不断变化。这就对提升机的稳定运行造成了很大干扰。如果不采取有效的控制手段，提升机的收放速度就不可能稳定，有时甚至无法正常工作。2.驱动力矩范围大这也是由提升机的工作环境决定的，其驱动力范围从几公斤到上百吨不等。3.要求调速方便，高低速运行稳定由于收放工作的需要，现在许多提升机都需要能够方便连续地调整收放速度。在高速运行的时候，不能出现飞车的情况；在低速运行的时候，不能出现爬行现象，而且要保持一定的输出力矩。4.对安全可靠性要求较高由于提升机一旦出现事故，就有可能对人的生命或财产造成很大的伤害，加上提升机的工作环境大多比较恶劣，所以就要求提升机具有很高的可靠性。因此在设计提升机时设计人员应考虑到提升机的最大负载能力、提升机的防爆性、元件的可靠性等因素。5.要求具有较好的可操作性随着对提升机使用要求的不断提高以及自动化技术的发展，提升机的自动化程度也在不断提高。一些先进的电子控制技术、通讯技术的运用，使得现在的提升机能够具有很好的人机接口和远程通信能力，极大地提高了提升机的操作性能。1.2国内外