5吨三速电动葫芦的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀设计 学科门类： 单位代码 ： 毕业设计说明书（论文） 5 吨三速电动葫芦 的设计 学生姓名 所学专业 班 级 学 号 指导教师 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 二 *年 目 录 1 绪论 . 1 . 4 动葫芦生产与发展趋势 . 4 2 设计要求 . 4 3 设计方案 . 5 4 电动葫芦起升机构部件的设计 . 5 升机构的原理分析 . 5 . 6 钩的设计 . 6 钩的选择 . 6 . 7 轮组的选择 . 7 丝绳的选择和校核 . 7 丝绳的选择 . 8 算钢丝绳所承受的最大静拉力 . 8 筒的设计 . 8 筒直径的确定 . 8 筒长度的确定 . 9 筒厚度的计算 . 9 5 同轴式三级齿轮减速器的设计 . 9 定传动装置的总传动比和分配转动比 . 9 算传动装置的运动和动力参数 . 10 动零件的设计计算 . 11 速轴齿轮的设计计算 . 11 速级齿轮的设计计算 . 15 速级齿轮 的设计计算 . 19 的设计 . 23 一轴的设计计算 . 23 二轴的设计计算 . 25 三轴的设计计算 . 26 6 第二轴的校核 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 平方向的力 . 29 水平支反力 . 29 水平方向的弯距 . 29 直方向的力 . 29 垂直支反力 . 29 垂直方向的弯矩 . 29 总弯距 . 29 7 减速器外壳和运行机构的选择 . 30 8 结束语 . 30 致谢 . 30 参考文献 . 31 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪论 言 工程机械装备已经成为我国国民经济发展的支柱产业之一，占据世界工程机械总量第七位。工程机械发展异常迅猛 ,新的理念、新的技术、新的工艺不断给予工程机械新的生命力；作为企业生产不可缺少的起重机械更是如此。因此起重机械是国民生产各部门提高劳动生产率、生产过程机械化不可缺少的机械设备。 故本次设计在常规电动葫芦的基础上，设计小吨位（ 20行轻便的三速电动葫芦 。 我国工程机械技术以及产品引进多以德国、日本、西班牙、韩国等机械装备制造先进的国家为主，通 过网上查阅以及图书数据信息的收集，目前在多速电动葫芦的研究方面，还是产品应用方面都很少。 就国内而言，多速电动葫芦的研究，目前发现的资料也很少，作为 起重设备较大规模的以及起重基地的新乡， 电动葫芦多以为单速、双速为主， 均未有多速电动葫芦方面的产品，针对市场的需求，研究开发三速电动葫芦很有必要。新乡是全国起重基地，为此必须要研究开发三速电动葫芦，不断改进起重运输机械产品的性能，提高运转速度和生产能力，提高自动化水平，使制造方便可靠、新型、高效能的轻小型 起 重设备满足市场、生产的需要。 电动葫芦结构紧凑、使用点、线 结合，自重轻、体积小、维修方便、经久耐用等特点 而 广泛应用。现在市场上以单速、双速电动葫芦为主，多速电动葫芦比较少。以满足轻载快速、重载中速、慢速定位控制的要求。 动葫芦生产与发展趋势 电动葫芦是一种产量大、使用面广的轻小型起重设备。我国目前生产、使用的电动葫芦绝大多数是 1963 年联合设计的 D 型 ,此外还少量生产、使用 其设计质量的综合评价 ,是不尽如人意的。电动葫芦更新换代慢 ,开发周期长 ,产品标准化、通用化水平不高 ,生产准备工作量大 ,投产上市速度慢的 机械设备。因此缩短设计生产周期、提高设备的利用效率向多用途、高效率的方向发展。 2 设计要求 根据现有市场起升负载的常用情况。本次设计的三速电动葫芦机械系统技术上要求 : （ 1） 电动葫芦的最大载重为 5顿，起升高度为 9米。 （ 2） 电动葫芦的强度等级为 M，工作级别为 （ 3） 通过电机的变速实现在一个电机带动下输出 3种速度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 设计方案 电动葫芦由起升机构和运行机构组成。起升机构包括吊钩、钢丝绳、滑轮组、电机、卷筒和减速器，是设计中的重点；运行机构为小车。 电动葫芦起升机构的排列主要为电动机、减速器和卷筒 装置 3个部件。排列方式有平行轴 图 1 图 1 起升机构部件排列图 1电动机 2减速器 3卷筒装置 本设计 优先选用 机、减速器、卷筒布置较为合理。减速器的大齿轮和卷筒连在一起 ,转矩经大齿轮直接传给卷筒 ,使得卷筒只受弯矩而不受扭矩。其优点是机构紧凑，传动稳定，安全系数高。减速器用斜齿轮传动 ,载荷方向不变和齿轮传动的脉动循环 ,对电动机产生一个除弹簧制动的轴向力以外的载荷制动轴向力。当斜齿轮倾斜角一定时 ,轴向力大小与载荷成正比 ,起吊载荷越大 ,该轴向力也越大 ,产生的制动 力矩也越大 ;反之亦然。它可以减小制动弹簧的轴受力 ,制动瞬间的冲击减小 ,电动机轴受扭转的冲击也将减小 ,尤其表现在起吊轻载荷时 ,提高了电动机轴的安全性。 图 a 的结构电机与卷筒布置不再同一平面上通过减速器相连 ,使得减速器转矩增大。 4 电动葫芦起升机构部件的设计 电动葫芦 起升机构用来实现物料垂直升降，是任何起重机不可缺少的部分，因而是起重机最主要、也是最基本的机构。起升机构的安全状态，是防止起重事故的关键，将直接地关系到起重作业的安全。电动葫芦起升机构包括 :起升用锥形转子制动电动机、减速器、卷筒装置和吊钩装置等 4个动力和传动部件。 升机构的 原理 分析 电动机通过联轴器与中间轴连接，中间轴又通过花键连接与减速器的高速轴a b 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 相连，减速器的低速轴带动卷筒，吊钩等取物装置与卷绕在卷筒上的省力钢丝绳滑轮组连接起来。当电动机正反两个方向的运动传递给卷筒时，通过卷筒不同方向的旋转将钢丝绳卷入或放出，从而使吊钩与吊挂在其上的物料实现升降运动，这样，将电动机输入的旋转运动转化为吊钩的垂直上下的直线运动。常闭式制动器在通电时松闸，使机构运转；在失电情况下制动，使吊钩连同货物停止升降，并在指定位置上保持静止状态。当滑轮组升到最高极 限位置时，上升极限位置限制器被触碰面动作，使吊钩停止上升。当吊载接近额定起重量时，起重量限制器及时检测出来，并给予显示，同时发出警示信号，一旦超过额定值及时切断电源，使起升机构停止运行，以保证安全。 动机的选择 本次设计为 5吨三速电动葫芦，电动机采用锥形转子制动电动机，电动机的型号由电气设计方面的同学给出。（见图 2）电动的额定功率为 速为1400r/ 图 2 锥形转子制动电动机 钩的设计 吊钩的设计主要包括：吊钩的选择、尺寸的设计两部分。 钩的选择 吊钩 按制造方法可分为锻造吊钩和片式吊钩。 锻造吊钩又可分为单钩和双钩。单钩一般用于小起重量，双钩多用于较大的起重量。锻造吊钩材料采用优质低碳镇静钢或低碳合金钢，如 20 优质低碳钢、162036 本次设计的是 5 吨的葫芦，属于起重设备的小吨位设计，结合电葫芦的生产现状和使用情况由 1选用锻造单钩。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 钩的尺寸设计 吊钩钩孔直径与起重能力有一定关系 : ( 钩身各部分尺寸（见图 3）间的关系如下 : S 1 h 图 3 锻造单钩 计算得 D=24 S=36 H=56 75 8 对比单、双速吊钩的设计尺寸，相比并 进行放大，能够满足安全要求。 轮组的选择 钢丝绳一次绕过若干定滑轮和动滑轮组成的滑轮组，可以达到省力或增速的目的。通过滑轮可以改变钢丝绳的运动方向。平衡滑轮还可以均衡张力。 滑轮组的倍率大小，对驱动装置尺寸有较大的影响。为了使结构紧凑，体积小，选用滑轮组倍率 m 2。由 1查表 2 丝绳的选择和校核 钢丝绳的选择和校核包括：钢丝绳的选择、钢丝绳所受的最大静拉力、钢丝绳破断拉力。 单钩 : （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 5） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 丝绳的选择 钢丝绳 是起重机械中最常用的构件之一，由于它具有强度高、自重轻、运动平稳、极少断裂等有点。根据现在的使用情况和参考工厂中实际使用的钢丝绳，由 2表 88的钢丝绳型号选为 6 算钢丝绳所承受的最大静拉力 钢丝绳所承受的最大静拉力（即钢丝绳分支的最大静拉力）为： 式中 : 所有起升质量的重力，包括允许起升的最大有效物品、取物装置（如下滑轮组吊钩、吊梁、抓斗、容器、起重电磁铁等）、悬挂挠性件以及其 它在升降中的设备的质量的重力； 联滑轮组 Z=1，双联滑轮组 Z=2； h 其中490000N ， m 2，h 以 计算钢丝绳破断拉力 计算钢丝绳破断拉力为： ps=据机构工作级别查表确定， n 5036 所以钢丝绳满 足要求。 筒的设计 卷筒是用来卷绕钢丝绳的部件，它承载起升载荷，收放钢丝绳，实现取物装置的升降。 筒直径的确定 卷筒的直径式卷筒集合尺寸中最关键的尺寸，其名义直径 槽卷筒取槽底直径，大小按下式确定。 中mm 2 88 （ 6） (8) （ 7） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 算的270 卷筒长度的确定 由 2表 8 0 1 22L L L L m a x 110 ( ) 式中 按照卷筒长度示意图计算 0L 450L 54L 30L 554 卷筒厚度的计算 对于铸钢卷筒，由 2卷筒的设计计算表 8d 式中 d 所以 15 同轴式三级齿轮减速器的设计 电动葫芦减速器是本次设计的重要部分，也是电动葫芦起升机构中的重要组成部分，所以单独进行计算。其传动 关系如图 4所示。 图 4 同轴式三级传动减 速器示意图 图中所涉及到的零件在下面有具体标示 ,在次略。 定传动装置的总传动比和分配转动比 （ 1） 总传动比 ai=71400=(10) (9) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 2）分配减速器的各级传动比： 按同轴式布置。由 2表 15级圆柱齿轮减速器分配传动比，查的1i =2i =i = = 算传动装置的运动和动力参数 计算传动装置的运动和动力参数包括：计算传动装置的运动和动力参数、传动零件的设计计算、轴的设计 。 （ 1） 各轴转速 n =n = 1400 n =m nm 72 nm n =n （ 2）各轴输入转矩 0 0 09 5 5 0 MT = 轴器T 键T =2 1 2 3 2 1. . . . . 4 9 . 2 8 5 . 6 6 0 . 9 9 0 . 9 9 2 7 3 . 3 7T i T i N M 齿 轮 滚 动 轴 承T =3 2 3 4 3 2. . . . . 2 7 3 . 3 7 3 . 5 0 . 9 9 0 . 9 9 9 1 8 . 8 1T i T i N M 齿 轮 滚 动 轴 承T = 3 4 5 4 3. . . . 9 1 8 . 8 1 4 . 0 3 0 . 9 9 0 . 9 9 3 6 8 1 . 7 6T i T i N M 齿 轮 滚 动 轴 承T =5 5 6 5. . . 3 6 8 1 . 7 6 0 . 9 6 0 . 9 9 3 4 9 9 . 1 4T T N M 卷 筒 滚 动 轴 承（ 3） 各轴入输功率 =.d. 联轴器P =P . 12 P花键= P =P 23P 滚动轴承齿轮 . P =P 23P 滚动轴承齿轮 . P =P 34P 滚动轴承齿轮 . P =P 34P 滚动轴承齿轮 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 动零件的设计计算 设计 减速器的传动零件包括高速轴、中间轴、低速轴齿轮的设计 速轴齿轮的设计计算 （ 1） 选择齿轮材料：由 3表 10择齿轮材料为 40质和表面淬火处理或氮化 48 55 2） 按齿面接触疲劳强度设计 选择齿数取 2, z2=12=68 齿宽系数d由 4表 14d=选螺旋角 =8 初选载荷系数 按齿轮非对称布置速度中等冲击载荷不大来选择 距 T 104 N 弹性系数 由 4表 14 确定变位系数 2 8 a=20 h*an=h*由 4图 14的 点区域系数 X =0 =8 查 4图 14H=合度系数 Z纵向重合度 8t a a i 面重合度 6 9 21 11 4图 14则 aa1()1( 2111 由 4图 14得 螺旋角系数 9 9 o sc o s 许用接触应力 接触疲劳极限 由 4图 14 160应力循环次数 0 0 1400 1 6300=108 8 7115 . 2 9 1 0 9 . 3 5 1 05 . 6 6i 接触疲劳寿命系数由 5图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1 安全系数 S 1 1 1160=1253 2= 1160=1322 则 M P 2882 132212532 21 （ 3）计算小齿轮分度圆直径 齿轮分度圆直径 23 )(12 由公式 11计算可得： t 288 431 验算圆周速度 t 选择精度等级 根据圆周速度由 57级 （ 4）计算齿宽 b= co fa ( 1* ( 1* fa （ 5） 计算载荷系数 K 使用系数 由 4表 14A=载系数 据圆周速度 v= 4查图 14V 间载荷分配系数 5图 得 11） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 间载荷分配系数 K4表 14KH （ 1+d） 2d+10 (1+10荷系数 K K =正小齿轮直径 1d 311 计算模数 c o o （ 6）按齿根弯曲疲劳强度设计 23 212 c o sF a s an d a 计算载荷载荷系数 K 由 07.4 3图 10K= 轮的弯曲疲劳强度极 由 4图 15 2021 齿形系 数 z s 2211 s 2222 4图 14 4图 14 由 4表 14得 2)c s r c c a = 2)20o s8(s )c s a = s 22 螺旋角系数4图 14 查得Y 寸系数 由 4表 14公式 nX 5.1n 5 时，取 2 （ 12） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 弯曲寿命系数1=108 107由 5图 得 F 取弯曲疲劳安全系数 S= F 1= M P Y F 2 M P 22 计算大、小齿轮的加以比较 111 0 0 5 9 0 0 4 0 3 5 222 Y 小齿轮的数值较大 由公式 12计算 可得： c o 243 对比计算结果， 由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 强度计算的法面模数相差不大，取标准值 2.5 取分度圆直径co 则 12z 取 682 z （ 7） 几何尺寸计算 计算中心距 将中心距圆整为 105 按圆整后的中心距修正螺旋角 12() ( 1 2 6 8 ) 2 . 5a r c c o s 8 6 3 4 2 2 1 0 5nz z 因 值改变不多，故参数K 、 等不必修正。 计算大、小齿轮的分度圆直径 n 08c o 812(c o ( 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11221 2 2 . 5 3 0 . 3 0c o s 8 6 3 4 6 8 2 . 5 1 7 1 . 7 2c o s 8 6 3 4 m m m m m m m 计算齿轮宽度 db d 圆整后取 02 ； 51 。 速级齿轮的设计计算 （ 1）选择齿轮材料：由 3表 100质和表面淬火处理或氮化 48 55 2） 按齿面接触疲劳强度设计 选择齿数取 2, z2=12=42 齿宽系数d由 4表 14d=选螺旋角 =8 初选载荷系数 K 选择 转距 T T=105N 弹性系数 由 4表 14 确定变位系数 2 2 a=20 h*an=h*由 4图 14的 点区域系数 X =0 =8 查 4图 14H=合度系数 Z纵向重合度 8t i 面重合度 6 9 21 11 4图 14则 aa1()1(2111 由 4图 14得 由螺旋角系数 9 9 o sc o s 许用接触应力 接触疲劳极限 由 4图 14 160买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 应力循环次数 0 0 1 6300=107 7711 5 算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1 安全系数 S 1 1 1160=1380 2= 1160=1344 则 M P 3 572 1 3 341 3 802 11 （ 3） 计算小齿轮分度圆直径 齿轮分度圆直径 23 )(12 由公式 11计算 可得： t 357 531 验算圆周速度 1 4 2 . 8 2 2 4 7 . 3 5 0 . 6 06 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s m s 选择精度等级 根据圆周速度由 5择齿轮精度等级为7级 （ 4）计算齿宽 b= t co fa (1* ( 1* fa （ 5） 计算载荷系数 K 使用系数 由 4表 14A=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 动载系数 根据圆周速度 v=4图 14V 间载荷分配系数 5图 得间载荷分配系数 K4表 14KH （ 1+d） 2d+10 (1+10荷系数 K K =正小齿轮直径 1d 311 计算模数 c o o （ 6） 按齿根弯曲疲劳强度设计 23 212 c o sF a s an d a 计算载荷载荷系数 K 由 83.3 由 4图 10K= 轮的弯曲疲劳强度极 由 4图 15 2021 齿形系数 z o o s 2211 s 2222 4图 14 4图 14 由 4表 14得 2)c s r c c a )c s a = 2)20c o s8(s = 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 s 22 螺旋角系数4图 14 查得Y 寸系数 由 4表 14公式 nX 5.1n 5 时，取 2 弯曲寿命系数1=108 107由 5图 得 F 取弯曲疲劳安全系数 S= F 1= M P Y F 2 M P 22 计算大、小齿轮的加以比较 111 0 0 5 9 0 0 4 5 2 5 222 Y 小齿轮的数值较大 由公式 12计算 可得： c o 253 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大，取标准值 取分度圆直径 co 则 12z 则 422 z （ 7） 几何尺寸计算 计算中心距 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 n 212(co ( 21 将中心距圆整为 110 按圆整后的中心距修正螺旋角 12() ( 1 2 4 2 ) 4 . 0a r c c o s 8 6 3 4 2 2 1 1 0nz z 因 值改变不多，故参数K 、 等不必修正。 计算大、小齿轮的分度圆直径 11221 2 4 . 0 4 8 . 4 8c o s 8 6 3 4 4 2 4 . 0 1 6 9 . 7c o s 8 6 3 4 m m m m m m m 计算齿轮宽度 db d 02 ； 51 。 速级齿轮的设计计算 （ 1） 选择齿轮材料：由 3表 10择齿轮材料为 40质和表面淬火处理或氮化 48 55 2） 按齿面接触疲劳强度设计 选择齿数取 , z2=11=45 齿宽系数d由 4表 14d=选螺旋角 =8 初选载荷系数 K 选择 齿轮非对称布置速度中等冲击载荷不大来 转距 T T=105N 弹性系数 由 4表 14 确定变位系数 2 2 a=20 h*an=h*由 4图 14的 点区域系数 X =0 =8 查 4图 14H=合度系数 Z纵向重合度 8t i 面重合度 1111 由 4图 14买文档就送您 纸全套，