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人力提升机传动方案的拟定与分析计算设计【12张图纸】【优秀】

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人力 提升机 传动 方案 拟定 分析 计算 设计图纸
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人力提升机传动方案的拟定与分析计算设计

51页 12000字数+说明书+任务书+开题报告+外文翻译+12张CAD图纸【详情如下】

上盖 A4.dwg

中间轴A3.dwg

主轴A3.dwg

主轴箱A1.dwg

人力提升机传动方案的拟定与分析计算设计开题报告.doc

人力提升机传动方案的拟定与分析计算设计说明书.doc

任务书.doc

前盖A4.dwg

外壳A1.dwg

外文翻译--车床.doc

大齿轮A3.dwg

封面.doc

棘轮机构A4.dwg

槽轮啮合A1.dwg

目  录.doc

端盖A4.dwg

装配图A0.dwg

齿轮A4.dwg


摘  要


   社会的飞速发展,机械行业的复杂,越来越多的领域需要各种各样的起重机械,人力提升机是用于建筑外墙装饰和野外电力设备安装等专用设备。人力可轻松操纵上下输送物料和人员填补该产品系列中的缺失在无电源供应的情况下。所以任务来源于社会生产实践。此项设计是传统的结构与创新的思想结合的成果。人力提升机在国内尚无申请专利,运用较多的是电力提升机和电力升降机。

   此设计主要考虑到功能实现,尺寸限制,结构,操作简单。以机械原理以及机械设计的理论知识为依据,对齿轮传动机构,螺纹传动以及其他几种常见机构进行详尽的分析, 选择合适的方案。用所学的工程图学和三维制图UG的知识画出装配图,和零件图。

   本设计内容包括一级齿轮传动,二级齿轮传动,钢丝绳的绕法,棘轮的自锁。主动轴上的齿轮与传动轴上的齿轮啮合将脚踏上的力和力矩传递到输出轴上。输出轴上的齿轮再将力和力矩通过齿套传递到槽轮的齿轮上,带动槽轮转动,再与下方的齿轮啮合带动下面槽轮的转动,利用钢丝绳与槽轮之间没有相对滑动,从而利用钢丝绳带动整个机器在钢丝绳上下移动。

关键词:升降机;齿轮;传动;棘轮;自锁;

目  录

摘  要III

ABSTRACTIV

目  录V

1 绪论1

1.1本课题的研究内容和意义1

1.2国内外的发展概况1

1.3本课题应达到的要求1

2 方案拟定3

3 功能原理及运动特点5

3.1 功能原理5

3.2 运动特点7

4 确定传动装置的总传动比和分配传动比9

4.1 确定总传动比9

4.2 分配传动比9

4.3 各轴运动和动力参数确定9

4.3.1各轴转速9

4.3.2各轴输入功率9

4.3.3 各轴输出功率9

4.3.4 各轴输入转矩9

5 选择钢丝绳型号11

6 齿轮、棘轮的设计13

6.1 主动轴上齿轮传动的设计计算13

6.1.1 齿轮材料,热处理及精度13

6.1.2初步设计齿轮传动的主要尺寸13

6.1.3 设计计算14

6.1.4 齿根弯曲疲劳强度设计15

6.2 从动轮上齿轮传动的设计和计算17

6.2.1齿轮材料,热处理及精度17

6.2.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸18

6.2.3 设计计算18

6.2.4 齿根弯曲疲劳强度设计20

6.3 棘轮的设计22

6.3.1 棘轮机构的基本结构和工作原理22

6.3.2 棘轮装置的优缺点22

6.3.3 棘轮机构中的主要问题22

6.3.4 棘轮几何尺寸的计算22

7 轴、轴承和轴键的设计和校核25

7.1 主动轴的设计校核25

7.1.1 选择轴的材料25

7.1.2 初步计算轴的最小直径25

7.1.3 轴的结构设计26

7.1.4 按弯矩合成力校核轴的强度26

7.2  从动轴的设计校核29

7.2.1 输入轴上的功率、转速及转矩29

7.2.2 初步确定轴的最小直径29

7.2.3 轴的结构设计29

7.2.4 按弯矩合成力校核轴和强度30

7.3 滚动轴承的选择与校核35

7.3.1 主动轴轴承的型号选择和设计35

7.3.2 中间轴滚动轴承的型号选择和计算37

8 箱体结构设计39

8.1主体设计39

8.2 对附件设计39

9 结论与展望43

9.1 结论43

9.2 不足之处与未来展望43

致谢45

参考文献46

   1 绪论

1.1本课题的研究内容和意义

   随着我国建筑行业的发展,住宅建筑、高层建筑越来越多,外墙涂层、装饰以及物业管理清洗所需要的高处作业人力提升机已被广大用户所采用,同时人力提升机也成为了野外电力设备安装的专用设备。人力可轻松操纵上下输送物料和人员填补该产品系列中的缺失在无电源供应的情况下。使用人力提升机省工、省费用、安全,大大减轻了工人劳动强度,提高了施工进度。

1.2国内外的发展概况

   人力提升机在国内尚无申请专利,运用较多的是电力提升机和电力升降机。据统计,使用人力提升机施工,其施工费用仅为脚手架的70%,生产率是脚手架的三倍,但是由于多种原因建筑施工中高处业人力提升机坠落事故时有发生,这不仅造成人生伤亡,经济损失和社会影响,而对高处作业人力提升机使用日益增多的今天,人力提升机的质量成为关注的焦点,这就要求从事高处作业提升机的设计制造部门应该加强产品安全性能的开发,同时确定人力提升机产品安全质量标准,规范国内市场。必须保证人力提升机安装后符合安装要求,加大对施工人员的安全培训,以确保安全。


1.3本课题应达到的要求

   人力提升的总重量为350 kg,提升速度5m/min。将输入轴上脚踏的力和力矩传递到输出轴上。输出轴带动槽轮转动,利用钢丝绳与槽轮之间没有相对滑动,从而利用驱动整个机器在钢丝绳上下移动。

   2 方案拟定

   方案一:由葫芦想到滑轮组结构,利用钢丝绳绕在滑轮组上由绳带动整个机器实现上下移动。传动:滑轮组上的齿轮跟输出轴上的齿轮啮合传动,依次一系列的齿轮啮合实现从主动轴(人力脚踏动力)到输出轴再到滑轮组上的齿轮传递动力。制动:两个蜗杆自锁的原理(螺旋升角小于当量摩擦角)阻止滑轮组的转动。

   方案二:采用链传动,将主动轴上的力通过链条传递到输出轴上,制动采用棘轮机构制动

   方案三:通过齿轮啮合传动,通过齿轮的二级传动,将主动轴上的输入力放大,制动采用棘轮机构。

   通过计算对比上述三个方案的优劣:

   方案一采用蜗杆自锁的原理,蜗杆传动与螺旋齿轮传动相似在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大,工作条件不够良好时会产生严重的摩擦与磨损,从而引起过分发热,使润滑情况恶化,因此摩擦损失较大,效率底,当传动具有自锁性时效率仅为0.4左右。

   方案二:采用链传动,优点是可以降低成本,整体尺寸较小,结构较为紧凑,但链传动不能保持恒定的瞬时传动比;磨损易发生跳齿,工作时有噪声,不宜用在载荷变化很大和急速反转的场合。

   方案三:采用齿轮传动提高了效率,同时采用棘轮制动,有效的减小了整体尺寸。

   综上所述采用方案三。



内容简介:
无锡太湖学院毕业设计(论文)开题报告题目:人力提升机传动方案的拟定 与计算设计 信机 系 机械工程及自动化专业学 号: 学生姓名: 指导教师: (职称:副教授 ) (职称: ) 2012 年 12 月 课题来源随着我国建筑行业的发展,住宅建筑、高层建筑越来越多,外墙涂层、装饰以及物业管理清洗所需要的高处作业人力提升机已被广大用户所采用,同时人力提升机也成为了野外电力设备安装的专用设备。科学依据(包括课题的科学意义;国内外研究概况、水平和发展趋势;应用前景等)人力提升机在国内尚无申请专利,运用较多的是电力提升机和电力升降机。此项设计是传统的结构与创新的思想结合的成果。任务来源于社会生产实践。人力提升机是用于建筑外墙装饰和野外电力设备安装等专用设备。在无电源供应的情况下可人力轻松操纵上下输送物料和人员填补该产品系列中的缺失。 研究内容人力提升的总重量为350 kg,提升速度5m/min。将输入轴上脚踏的力和力矩传递到输出轴上。输出轴带动槽轮转动,利用钢丝绳与槽轮之间没有相对滑动,从而利用驱动整个机器在钢丝绳上下移动。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 先市场上调研,分析现有的一些现有的人力提升机,然后制定设计方案 总体布局完成后进一步与厂方交换意见然后按厂方要求改进设计 本课题由个学生单独完成研究计划及预期成果研究计划:2012年10月12日-2012年12月25日:按照任务书要求查阅论文相关参考资料,填写毕业设计开题报告书。2013年1月11日-2013年3月5日:填写毕业实习报告。2013年3月8日-2013年3月14日:按照要求修改毕业设计开题报告。2013年3月15日-2013年3月21日:学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年3月22日-2013年4月11日:人力提升机传动系统的设计。2013年4月12日-2013年4月25日:相关的图纸的完善。2013年4月26日-2013年5月20日:毕业论文撰写和修改工作。预期成果:最后形成完整人力提升机传动系统说明书,具有相关图纸 ,所设计的设备性能符合主要技术参数,设备结构合理,易安装、维护;设备运行安全可靠。特色或创新之处简易、造价较低、效率高,具备这样的条件已具备的条件和尚需解决的问题已具备:已有一份资料尚需解决:各种标准及图册资料指导教师意见同意作为毕业设计课题 指导教师签名:年 月 日教研室(学科组、研究所)意见 教研室主任签名: 年 月 日系意见 主管领导签名: 年 月 日 编编 号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计(论论文文)题目:题目: 人力提升机传动方案的拟定人力提升机传动方案的拟定 与计算设计与计算设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号: 学生姓名: 指导教师: (职称:副教授 ) (职称: )2013 年 5 月 25 日 摘摘 要要 社会的飞速发展,机械行业的复杂,越来越多的领域需要各种各样的起重机械,人力提升机是用于建筑外墙装饰和野外电力设备安装等专用设备。人力可轻松操纵上下输送物料和人员填补该产品系列中的缺失在无电源供应的情况下。所以任务来源于社会生产实践。此项设计是传统的结构与创新的思想结合的成果。人力提升机在国内尚无申请专利,运用较多的是电力提升机和电力升降机。此设计主要考虑到功能实现,尺寸限制,结构,操作简单。以机械原理以及机械设计的理论知识为依据,对齿轮传动机构,螺纹传动以及其他几种常见机构进行详尽的分析, 选择合适的方案。用所学的工程图学和三维制图 UG 的知识画出装配图,和零件图。本设计内容包括一级齿轮传动,二级齿轮传动,钢丝绳的绕法,棘轮的自锁。主动轴上的齿轮与传动轴上的齿轮啮合将脚踏上的力和力矩传递到输出轴上。输出轴上的齿轮再将力和力矩通过齿套传递到槽轮的齿轮上,带动槽轮转动,再与下方的齿轮啮合带动下面槽轮的转动,利用钢丝绳与槽轮之间没有相对滑动,从而利用钢丝绳带动整个机器在钢丝绳上下移动。 关键词:升降机;齿轮;传动;棘轮;自锁; ABSTRACTABSTRACT With the development at full speed of the summary society ,the recovery of the mechanical trade,more and more fields need to use various kinds of handling machinery.Human elevator is used for exterior wall decoration and outdoor power equipment and other special equipment installed.In the case of no power supply can easily manipulate the human upper and lower transport of materials and personnel to fill the lack of product line.Mission is from the practice of social production. The design of the structure is the traditional combination of innovative ideas and results. Human elevator has no patent in China, more electricity and power lift hoist have been used. This design is mainly taking into account the implementation of function, size limits,structure, simple operation.mechanical principles and mechanical design is based on the theoretical knowledge, Worm gear drive mechanism, Screw drive as well as several other detailed analysis of common institutions, Choose the appropriate option.The principle according to clutch the clutch mode and select the appropriate bodies Learned to use engineering graphics and three-dimensional mapping of knowledge UG draw assembly drawings, and parts diagram.The design includes a gear drive, second gear, wire rope around the law, the design of the clutch, fan gear, self-locking worm and worm. Take the initiative and drive shaft gear shaft gear mesh on the pedal force and the moment passed on to the output shaft. Output shaft of the gear teeth and then sets of force and torque delivered to the tank through the gear wheel, the drive sheave rotation, then driven gears meshing with the bottom of the tank below the rotating wheel,Re-engagement with the bottom of the drive gear wheel rotation slot below, the use of wire rope and there is no relative slip between the sheaves to drive the entire machine using steel wire rope move up and down.Keywords: hoist;gear;transfer motion;worm;self-locking; 目目 录录摘 要 .IIIABSTRACT .IV目 录.V1 绪论 .11.1 本课题的研究内容和意义.11.2 国内外的发展概况.11.3 本课题应达到的要求.12 方案拟定 .33 功能原理及运动特点 .53.1 功能原理 .53.2 运动特点 .74 确定传动装置的总传动比和分配传动比 .94.1 确定总传动比 .94.2 分配传动比 .94.3 各轴运动和动力参数确定 .94.3.1 各轴转速 .94.3.2 各轴输入功率 .94.3.3 各轴输出功率 .94.3.4 各轴输入转矩 .95 选择钢丝绳型号 .116 齿轮、棘轮的设计 .136.1 主动轴上齿轮传动的设计计算 .136.1.1 齿轮材料,热处理及精度 .136.1.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸 .136.1.3 设计计算 .146.1.4 齿根弯曲疲劳强度设计 .15 6.2 从动轮上齿轮传动的设计和计算 .176.2.1 齿轮材料,热处理及精度 .176.2.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸 .186.2.3 设计计算 .186.2.4 齿根弯曲疲劳强度设计 .206.3 棘轮的设计 .226.3.1 棘轮机构的基本结构和工作原理 .226.3.2 棘轮装置的优缺点 .226.3.3 棘轮机构中的主要问题 .226.3.4 棘轮几何尺寸的计算 .227 轴、轴承和轴键的设计和校核 .257.1 主动轴的设计校核 .257.1.1 选择轴的材料 .257.1.2 初步计算轴的最小直径 .257.1.3 轴的结构设计 .267.1.4 按弯矩合成力校核轴的强度 .267.2 从动轴的设计校核.297.2.1 输入轴上的功率、转速及转矩 .297.2.2 初步确定轴的最小直径 .297.2.3 轴的结构设计 .297.2.4 按弯矩合成力校核轴和强度 .307.3 滚动轴承的选择与校核 .357.3.1 主动轴轴承的型号选择和设计 .357.3.2 中间轴滚动轴承的型号选择和计算 .378 箱体结构设计 .398.1 主体设计.398.2 对附件设计 .399 结论与展望 .439.1 结论 .43 9.2 不足之处与未来展望 .43致谢 .45参考文献 .46无锡太湖学院学士学位论文 01 绪论绪论1.1 本课题的研究内容和意义 随着我国建筑行业的发展,住宅建筑、高层建筑越来越多,外墙涂层、装饰以及物业管理清洗所需要的高处作业人力提升机已被广大用户所采用,同时人力提升机也成为了野外电力设备安装的专用设备。人力可轻松操纵上下输送物料和人员填补该产品系列中的缺失在无电源供应的情况下。使用人力提升机省工、省费用、安全,大大减轻了工人劳动强度,提高了施工进度。1.2 国内外的发展概况 人力提升机在国内尚无申请专利,运用较多的是电力提升机和电力升降机。据统计,使用人力提升机施工,其施工费用仅为脚手架的 70%,生产率是脚手架的三倍,但是由于多种原因建筑施工中高处业人力提升机坠落事故时有发生,这不仅造成人生伤亡,经济损失和社会影响,而对高处作业人力提升机使用日益增多的今天,人力提升机的质量成为关注的焦点,这就要求从事高处作业提升机的设计制造部门应该加强产品安全性能的开发,同时确定人力提升机产品安全质量标准,规范国内市场。必须保证人力提升机安装后符合安装要求,加大对施工人员的安全培训,以确保安全。1.3 本课题应达到的要求人力提升的总重量为 350 kg,提升速度 5m/min。将输入轴上脚踏的力和力矩传递到输出轴上。输出轴带动槽轮转动,利用钢丝绳与槽轮之间没有相对滑动,从而利用驱动整个机器在钢丝绳上下移动。 人力提升机传动方案的拟定与计算设计12 2 方案拟定方案拟定 方案一:由葫芦想到滑轮组结构,利用钢丝绳绕在滑轮组上由绳带动整个机器实现上下移动。传动:滑轮组上的齿轮跟输出轴上的齿轮啮合传动,依次一系列的齿轮啮合实现从主动轴(人力脚踏动力)到输出轴再到滑轮组上的齿轮传递动力。制动:两个蜗杆自锁的原理(螺旋升角小于当量摩擦角)阻止滑轮组的转动。 方案二:采用链传动,将主动轴上的力通过链条传递到输出轴上,制动采用棘轮机构制动 方案三:通过齿轮啮合传动,通过齿轮的二级传动,将主动轴上的输入力放大,制动采用棘轮机构。通过计算对比上述三个方案的优劣:方案一采用蜗杆自锁的原理,蜗杆传动与螺旋齿轮传动相似在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大,工作条件不够良好时会产生严重的摩擦与磨损,从而引起过分发热,使润滑情况恶化,因此摩擦损失较大,效率底,当传动具有自锁性时效率仅为 0.4 左右。方案二:采用链传动,优点是可以降低成本,整体尺寸较小,结构较为紧凑,但链传动不能保持恒定的瞬时传动比;磨损易发生跳齿,工作时有噪声,不宜用在载荷变化很大和急速反转的场合。方案三:采用齿轮传动提高了效率,同时采用棘轮制动,有效的减小了整体尺寸。综上所述采用方案三。无锡太湖学院学士学位论文 23 3 功能原理及运动特点功能原理及运动特点3.1 功能原理功能原理如图 3.1 所示为人力提升机装配图。本机构是一种升降机装置,主要由三部分组成:1.传动部分;2.绕线部分;3.制动部分。 人力提升机传动方案的拟定与计算设计3 图 3.1 装配图 图 3.2 传动系统图无锡太湖学院学士学位论文 4 如图 3.2 所示传动部分主要是在主轴箱内,如图二所示,由主动轴 3、从动轴 4、齿轮 3、棘轮机构 11、齿轮 12、挡圈 14、以及齿轮 1 组成。主动轴 3 和脚踏连接,可以由人直接驱动。在工作状态,主动轴上的齿轮 1 同时带动装在从动轴上的齿轮 12 转动,齿轮 12 与轴采用螺纹连接,齿轮 12 正转压紧棘轮 11,带动轴转动,齿轮 3 再与大齿轮啮合传动,再通过绕线部分参照图 1,主要由两个大齿轮,两个压紧轮装置 7,防护罩 4,弹簧 3 和弹簧 6 以及壳体组成,钢丝绳绕在两个齿轮的绕线槽中。齿轮的绕线槽的截面成梯形状,钢丝绳在其中越压越紧,从而保证钢丝绳与齿轮之间没有相对滑动,即不会打滑。两个压紧轮装置 7 控制了钢丝绳在线槽中的包角,从而确定了此部分的传动效率。防护罩 4 能保证在齿轮 5 上穿钢丝绳顺利进行,并且可以防止当绳处于松弛状态时,跑出绕线槽。制动部分主要有:图 2 中棘轮机构 11 和齿轮 12 组成,当提升重物时,主动轴上的齿轮 1 与从动轴上的齿轮 12 啮合,齿轮 12 与轴螺纹连接压紧棘轮带动从动轴转动,当主动轴停止时,棘轮受到棘爪的作用逆止,当齿轮 12 反转时,将棘轮松开,齿轮 12 被挡圈挡住时,带动轴反转将重物放下,当主动轴停转时,由于重物的作用使轴反转,使棘轮被压紧制动。 3.2 运动特点运动特点该升降机主要能实现二个功能:第一,人踩着脚踏能往上走,不踩的时候能自锁停在原位;第二,人反踩脚踏能往下走,不踩的时候能自锁停在原位;以下我将介绍实现这些功能的原理:第一种功能的实现原理是:当人踩脚踏时,踩脚踏的力通过一系列齿轮传动放大到足以克服整个升降机的重力,从而能往上走。当人不踩脚踏时,在棘轮机构作用的情况下,克服了整个机器的重力,从而使得升降机停在原位。第二种功能的实现原理与第一种一样。 人力提升机传动方案的拟定与计算设计54 4 确定传动装置的总传动比和分配传动比确定传动装置的总传动比和分配传动比4.1 确定总传动比确定总传动比 根据提升机的提升速度为 5m/s,根据经验初定槽轮直径为 110mm min/418.14055. 014. 32083. 060260rRvn(4.1) 根据经验假设人蹬脚踏的速度为 70r/min,则总的传动比为 855. 4418.1470nnima(4.2)4.2 分配传动比分配传动比 ai0ii(4.3) 式中分别为一级齿轮和二级齿轮的传动比。为使一级齿轮结构不过大,0,i i初步取1.47,则二级齿轮传动比为0i i3.302 (4.4)0/iia4.3 各轴运动和动力参数确定各轴运动和动力参数确定4.3.1 各轴转速各轴转速 70/1.4747.619r/min n0/inm(4.5) 47.619/3.30214.421r/mn1/in4.3.2 各轴输入功率各轴输入功率 0.1kWdP 20.10.980.990.097kW IPdp3(4.6) 20.0970.990.970.093WPIP3 24=0.0930.990.960.085kWPP4.3.3 各轴输出功率各轴输出功率 0.98=0.095 kW (4.7)PP 0.98=0.091kWPP无锡太湖学院学士学位论文 6 0.98=0.086kWPP 4.3.4 各轴输入转矩各轴输入转矩 = Nm (4.8)1TdT0i1 主动轴的输出转矩 =9550 =95500.1/70=13.64Nm (4.9)dTmdnP 所以: =13.641.470.96= 19.25NmTdT0i1 =19.253.3020.980.95=59.14NmTT1i12 =59.140.950.97=54.50NmTT34 输出转矩: 0.98=18.87 Nm (4.10) TT 0.98=57.97 NmTT 0.98=53.41NmTT 表 4-1 运动和动力参数功率 P KW转矩 T Nm轴名输入输出输入输出转速 r/min主动轴0.113.64701 轴0.0970.09519.2518.8747.622 轴0.0930.09159.1457.9614.423 轴0.0880.08654.5053.4114.42 人力提升机传动方案的拟定与计算设计75 5 选择钢丝绳型号选择钢丝绳型号 根据机械设计手册第五版第 2 卷第 11 章 2、1、3 钢丝绳直径的计算与选择选用钢丝绳 的直径。 钢丝绳直径可由钢丝绳最大工作静拉力按式 d= sc(5.1)d -钢丝绳最小直径 mm,C -选择系数 mm/ 21NS -钢丝绳最大工作静拉力由表 8-1-15 可查的 C=0.140 安全系数为 9,由提升机重量为 350kgd =0.140x=8.3 10x350(5.2) 再由 2.1.5 一般用途钢丝绳中,适用于机械建筑货用索道等行业使用的各种圆股钢丝 绳,可选用钢丝绳 6X37(b)类 典型结构为 6X37(1+6+12+18)无锡太湖学院学士学位论文 86 6 齿轮、棘轮的设计齿轮、棘轮的设计6.16.1 主动轴上齿轮传动的设计计算主动轴上齿轮传动的设计计算6.1.1 齿轮材料,热处理及精度齿轮材料,热处理及精度 考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 (1) 齿轮材料及热处理 材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿轮齿数45=171Z高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS 45 Z =iZ =1.4717=24 (6.1)21取 Z =25.2 齿轮精度按 GB/T100951998,选择 7 级,齿根喷丸强化。6.1.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸初步设计齿轮传动的主要尺寸 按齿面接触强度设计 2131)(12HEHdttZZuuTKd(6.2) 确定各参数的值: (1) 试选=1.6tK 查课本图 10-30 选取区域系数 Z=2.433 217PH 由课本图 10-26 215P78. 0182. 02 则6 . 182. 078. 0 (2) 由课本公式 10-13 计算应力循环数202P N =60n j =60701(18300) (6.3)11hL10 =1.008h810 N = =0.6810 h 28 人力提升机传动方案的拟定与计算设计9 (3) 查课本 10-19 图得:K=0.93 K=0.96203P12 (4) 齿轮的疲劳强度极限 取失效概率为 1%,安全系数 S=1,应用公式 10-12 得:205P =0.93550=511.5 (6.4)H1SKHHN1lim1MPa =0.96450=432 (6.4)H2SKHHN2lim2MPa 许用接触应力 (6.5)MPaHHH75.4712/ )4325 .511(2/ )(21 (5) 查课本由表 10-6 得: =189.8MP 201PEZa 由表 10-7 得: =1205Pd T=95.510 =95.510 0.1/70 (6.6)511/nP5 =1.310 N.mm46.1.3 设计计算设计计算 (1) 小齿轮的分度圆直径 dt 1 (6.7)32.34mm5.7471.818933.427.417.42.611101.3.612)(123242131 HEHdttZZuuTKd (2) 计算圆周速度 (6.8) smndt/12. 01000607034.714.1310006011 (3) 计算齿宽 b 和模数ntm 计算齿宽 b b=34.71mm (6.9)tdd1 计算摸数 mn初选螺旋角=14 (6.10)81mm9 . 11714cos71.34cos11oZdmtnt (4) 计算齿宽与高之比hb齿高 h=2.25 =2.251.981=4.5mmntm无锡太湖学院学士学位论文 10 (6.11).775 . 434.71hb (5) 计算纵向重合度 =0.318=1.348 (6.12)1d14tan171318. 0tan (6) 计算载荷系数 K 使用系数=1AK 根据 v=0.13m/s,7 级精度, 查课本由表 10-8 得210P 动载系数 K =1.07,V 查课本由表 10-4 得 K的计算公式:196PH K= +0.2310b (6.13)H)6 . 01 (18. 012. 12d2d3 =1.12+0.18(1+0.6 1) 1+0.231010.8=1.403 查课本由表 10-13 得: K=1.35195PF 查课本由表 10-3 得: K=1.4193PHFK 故载荷系数: KK K K K =11.071.21.40=1.80 (6.14)HH (7) 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 d =d= mm (6.15)1t 1tKK /309.36.610.8171.343 (8) 计算模数nm (6.16)mmZmn05. 21714cos09. 63cosd11o6.1.4 齿根弯曲疲劳强度设计齿根弯曲疲劳强度设计 由弯曲强度的设计公式 (6.17)nm)(cos212213FSFadYYZYKT 确定计算参数 计算载荷系数: KK K K K=11.071.21.351.73 (6.18) 根据纵向重合度,从图 10-28 查的螺旋角影响系数=0.88 348. 1Y 计算当量齿数 (6.19)6 .189133. 01714cos1703311COSZZV (6.20)47.279133. 02514cos2503322COSZZV 人力提升机传动方案的拟定与计算设计11 查取齿形系数,由表 10-15 查的 Y2.592 Y2.211 查取应力校正系数,由表 10-5 查的 Y1.596 Y1.774 小齿轮传递的转矩 T=13.64KN 初选宽系数,按对称布置,查得=1dd 初选螺旋角o14 重合度系数 Y端面重合度近似为 1.88-3.2() (6.21)2111ZZcos 1.883.2(1/241/78)cos14 1.655 计算大小齿轮的 并加以比较FSFFY安全系数由表查得 S 1.25 工作寿命一班制,10 年,每年工作 300 天小齿轮应力循环次数 N160nj6070183001101.008hhL810大齿轮应力循环次数 N2N1/u1.008h/1.47=0.68h810查课本由表 10-20c 得到弯曲疲劳强度极限 208P小齿轮 大齿轮aFFMP5001aFFMP3802查课本由表 10-18 得弯曲疲劳寿命系数:197P K=0.86 K=0.93 1FN2FN取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 = (6.22)F114.3074 . 150086. 011SKFFFN = (6.22)F243.2524 . 138093. 022SKFFFN 01347. 014.307596. 1592. 2111FSFFY(6.23) 01554. 043.252774. 1211. 2222FSFFY无锡太湖学院学士学位论文 12大齿轮的数值大.选用. 6.1.5 设计计算设计计算 (1) 计算模数 (6.24)nm)(cos212213FSFadYYZYKT =3242655. 124110364. 101554. 014cos88. 073. 12o =0.8104对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计n算的法面模数,按 GB/T1357-1987 圆整为标准模数,取 m =2mm 但为了同时满足接触疲劳n强度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d =33.7mm.于是由:1 取 z =17 (6.25)5.1714co36.82z1nmso1那么 z =1.4717=25 2 (2) 几何尺寸计算计算中心距 a= (6.26)mm29.4314c222517cos2)(21o osmzzn将中心距圆整为 44mm按圆整后的中心距修正螺旋角 (6.27)o02.1429.4322)2517(arccos2)(cosarc21aZZ因值改变不多,故参数,等不必修正.khZ计算大.小齿轮的分度圆直径 35.04mm (6.28)o02.14cos217cosd21nmZ d =mm (6.29)253.5102.14cos225cosmn2oZ计算齿轮宽度 B=d圆整的 402B351B 人力提升机传动方案的拟定与计算设计136.2 从动轮上齿轮传动的设计和计算从动轮上齿轮传动的设计和计算6.2.1 齿轮材料,热处理及精度齿轮材料,热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制,故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮 1 齿轮材料及热处理 (1)材料:高速级小齿轮选用钢调质,齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数45=251Z 高速级大齿轮选用钢正火,齿面硬度为大齿轮 240HBS 45 Z =iZ =3.30225=82.55 取 Z =83. (6.30)212 (2)齿轮精度按 GB/T100951998,选择 7 级,齿根喷丸强化。6.2.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸初步设计齿轮传动的主要尺寸 按齿面接触强度设计2131)(12HEHdttZZuuTKd确定各参数的值: (1)试选=1.6tK查课本图 10-30 选取区域系数 Z=2.433 215PH由课本图 10-26 214P78. 0182. 02则6 . 182. 078. 0 (2)由课本公式 10-13 计算应力循环数202P N =60n j =6063.31(18300)11hL10 =0.68h810 N =0.2010 h28 (3)查课本 10-19 图得:K=0.93 K=0.96203P12 (4)齿轮的疲劳强度极限取失效概率为 1%,安全系数 S=1,应用公式 10-12 得:205P =0.93550=511.5 H1SKHHN1lim1MPa =0.96450=432 H2SKHHN2lim2MPa许用接触应力 MPaHHH75.4712/ )4325 .511(2/ )(21无锡太湖学院学士学位论文 14 (5)查课本由表 10-6 得: =189.8MP 198PEZa 由表 10-7 得: =0.25201PdT=95.510 =95.510 0.095/47.6511/nP5=1.910 N.mm4 6.2.3 设计计算设计计算 (1)小齿轮的分度圆直径 dt 1mm635.7471.818933.4202. 323. 4.611101.9.612)(123242131 HEHdttZZuuTKd (2)计算圆周速度smndt/09. 0100060.363634.1310006011 (3)计算齿宽 b 和模数ntm 计算齿宽 b b=36mmtdd1计算摸数 mn初选螺旋角=14mm397. 12514cos36cos11oZdmtnt (4)计算齿宽与高之比hb 齿高 h=2.25=2.251.397=3.14mmntm 11.4614. 336hb (5)计算纵向重合度 =0.318=1.9031d14tan251318. 0tan (6)计算载荷系数 K 使用系数=1AK根据 v=0.09m/s,7 级精度, 查课本由表 10-8 得194P动载系数 K =1.07,V 人力提升机传动方案的拟定与计算设计15查课本由表 10-4 得 K的计算公式:194PH K= +0.2310bH)6 . 01 (18. 012. 12d2d3 =1.12+0.18(1+0.6 1) 1+0.231010.8=1.423 查课本由表 10-13 得: K=1.35198PF 查课本由表 10-3 得: K=1.2195PHFK故载荷系数:KK K K K =11.071.21.42=1.82HH (7)按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 d =d= mm1t 1tKK /358. 73.612.81363 (8)计算模数nmmmZmn46. 12514cos58. 73cosd11o6.2.4 齿根弯曲疲劳强度设计齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式nm)(cos212213FSFadYYZYKT 确定公式内各计算数值 计算载荷系数: KK K K K=11.071.21.351.73 根据纵向重合度,从图 10-28 查的螺旋角影响系数=0.88 348. 1Y 计算当量齿数 5 .279133. 02514cos2503311COSZZV 9 .909133. 08314cos8303322COSZZV 查取齿形系数,由表 10-15 查的 Y2.592 Y2.211 查取应力校正系数,由表 10-5 查的 Y1.596 Y1.774 小齿轮传递的转矩 T=18.87KN 初选宽系数,按对称布置,查得=1dd无锡太湖学院学士学位论文 16 初选螺旋角o14 重合度系数 Y 端面重合度近似为1.88-3.2()1.883.2(1/241/78)2111ZZcoscos14 1.655 计算大小齿轮的 并加以比较FSFFY 安全系数由表查得 S 1.25 工作寿命一班制,10 年,每年工作 300 天小齿轮应力循环次数 N160nj6070183001101.008hhL810大齿轮应力循环次数 N2N1/u1.008h/1.47=0.68h810查课本由表 10-20c 得到弯曲疲劳强度极限 208P小齿轮 大齿轮aFFMP5001aFFMP3802查课本由表 10-18 得弯曲疲劳寿命系数:197PK=0.86 K=0.93 1FN2FN取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 =F114.3074 . 150086. 011SKFFFN =F243.2524 . 138093. 022SKFFFN 01347. 014.307596. 1592. 2111FSFFY 01554. 043.252774. 1211. 2222FSFFY大齿轮的数值大.选用. 设计计算 计算模数 nm)(cos212213FSFadYYZYKT =3242655. 12411001554. 078. 014cos887. 173. 12o =0.9mm 人力提升机传动方案的拟定与计算设计17 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计n算的 法面模数,按 GB/T1357-1987 圆整为标准模数,取 m =1.5mm 但为了同时满足接触n疲劳强 度,需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d =37.58mm.于是由:1 取 z =25.22414co58. 73z1nmso1那么 z =3.30225=83 2 几何尺寸计算计算中心距 a=mm89.16414c228325cos2)(21o osmzzn将中心距圆整为 112mm按圆整后的中心距修正螺旋角 o06.1411.3122)8325(arccos2)(cosarc21aZZ 因值改变不多,故参数,等不必修正.khZ 计算大.小齿轮的分度圆直径 1d4mm5 .5199.13cos225cos1onmZ d =mm213.17199.13cos283cosmn2oZ计算齿轮宽度B=d圆整的 mmmm452B401B6.3 棘轮的设计棘轮的设计6.3.1 棘轮机构的基本结构和工作原理棘轮机构的基本结构和工作原理 (1)棘轮的组成: 棘轮的基本组成,棘轮、棘爪。6.3.2 棘轮装置的优缺点棘轮装置的优缺点 (1)优点:结构简单、制作方便、运动可靠、转角可调。 (2)缺点:工作时有较大的冲击和噪音,运动精度较差。使用于速度较低和载荷不大的 场合。6.3.3 棘轮机构中的主要问题棘轮机构中的主要问题正压力Pn 摩擦力F无锡太湖学院学士学位论文 18要求在工作时,棘爪在 Pn 和 F 的作用下,能自动滑入棘轮齿槽。6.3.4 棘轮几何尺寸的计算棘轮几何尺寸的计算 齿数:选择棘轮齿数 14 模数:模数 4 顶圆直径: 根据计算式: da=mz (6.31)带入数据得: da=56 齿间距: 根据计算式: p=m ( 6.32) 代入数据得: p=12.6 齿顶高: 根据计算式: h=0.75m得: h=3 齿顶弦长: 根据计算式: a=m 得: a=4 棘爪工作面长度: 根据计算式: a1=0.6a (6.33)得: a1=2.4 齿偏角: =20 棘轮宽: 根据计算式: b=4m 得: b=16 棘爪斜高、齿斜高: 根据计算式: h1=hh/cos 代入数据得: h1=h=2.4 棘轮齿根圆角半径: rf =1.5 棘爪尖端圆角半径: r1=2 棘爪长度: 根据计算式: L=2p 代入数据得: L=25.2 人力提升机传动方案的拟定与计算设计19 图 6.2 棘轮的零件图 (14)对棘轮的压力的压溃强度 由 sc = /(bh), = 2t/之值代入 t= 1925kgcm =5.6cm b = 16cm h = 3m sc= 1925x2/5.6/1.6/3 =1.43kg/mm2 容许压应力的范围1.2115齿轮端面与内机壁距离2210 续表 8-1机盖,机座肋厚mm ,185. 0,85. 011mm9 8.51mm轴承端盖外径2D+(55.5)DD 23d120(1 轴)125(2轴)150(3 轴)轴承旁联结螺栓距离S2DS 120(1 轴)125(2轴)150(3 轴) 人力提升机传动方案的拟定与计算设计379 9 结论与展望结论与展望9.1 结论结论毕业设计目的在于让我们学习设计的思想,同时也是对已学理论知识的巩固过程。这次毕业设计过程让我深深体会到实践经验的重要性,好多零件位置、大小都有数据可查,而那些数据就是人类通过长期的生产实践所获得的。第一次设计因为没有经验又考虑不周全,导致我将齿轮设计了三、四遍,不是数据查错就是漏掉考虑某个数据的影响,原本以为就是小数点之差,不会对结果造成很大的影响,可是经过分析多次所得的数据发现“差之毫厘,失之千里” ,所以在以后的设计中不能有半点马虎,不然后果很严重,轻者造成资源的损失、材料的浪费,重者也许会导致工业事故。设计人员的综合素质很重要,我们要从现在就培养严谨的工作作风。理论和实践同等重要。理论能指导实践,使你能事半功倍,实践能上升成为理论,为以后的设计打下基础。 学习的专业知识综合的应用起来,这非常重 要。 机械设计需要个人不断积累不断思考,不能为了机械而机械,一定要有自己的想法,形成自己的风格,也要有创新。说到这点,我要深刻反省,有很多东西都是靠模仿,并没有自己的创新,也明白了自己还有很多的不足。 把设计搞好就必须安心的学习,虚心向别人请教,耐心的对待每一个问题,不放过任何一个自己遇到的问题,要善于发现问题。当然,多多帮助你能帮上的人,这是双赢的行为!无锡太湖学院学士学位论文 389.2 不足之处与未来展望不足之处与未来展望 此外对我影响最深的是,发现课堂学的东西还不够扎实,遇到很多的问题,还要通过查书来去定。毕业设计不仅让我们巩固了本科目的只是,还让我从新学到了在已经学习的科目中没有掌握,或者是自己不知道的只是点。难能可贵的是,毕业设计让我知道了,我一直引以为傲的 CAD 还有很多的不足,很多细小的点都没有掌握,通过这次设计,我深知踏实学习的重要性, 。当然,老师在此次毕业设计中对我的指导是最重要的,老师让我明白了一切。老师以及同学对我的设计提出许多宝贵的意见,在此致以衷心的感谢! 照规矩来,正如老师说的,做事的态度很重要!凡事都要全力以赴,认真努力去做,希望老师能指出我设计中的错误,继续鞭笞我!毕业设计目的在于让我们学习设计的思想
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