人力提升机传动方案的拟定与分析计算设计【优秀毕业论文 答辩通过】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 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： 0923819 学生姓名： 夏前虎 指导教师： 陈伟明 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日需要购买对应 纸 咨询 14951605 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 人力提升机传动方案的拟定与分析计算设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 97 学 号： 0923819 作者姓名： 2012 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 人力提升机传动方案的拟定与分析计算设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 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。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。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，所以人力提升机有着广阔的发展前景。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 完成相关的零件图和装配图，其中包括三维图和二维图 ; 按学校要求完成毕业论文（不少于 8000 字） ； 完成英文翻译（不少于 3000 字；英文资料翻译要正确表达原文的含义，语句通顺） 设备性能符合主要技术数据 ;设备结构合理，易安装、维护；设备运行安全可靠。 四、接受任务学生： 机械 97 班 姓名 夏前虎 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 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 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； at of of to of is of no of to of is of of is of no is of is on as as of to to of G a of on on to of of to of of of is no to up V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 课题的研究内容 和 意义 . 1 内外的发展概况 . 1 课题应 达到的要求 . 1 2 方案 拟 定 . 2 3 功能原理及运动特点 . 3 能原理 . 3 动特点 . 5 4 确定 传动装置的总传动比和分配传动比 . 6 定总传动比 . 6 配传动比 . 6 轴运动和动力参数确定 . 6 轴转速 . 6 轴输入功率 . 6 轴输出功率 . 6 轴输入转矩 . 6 5 选择钢 丝绳型号 . 8 6 齿轮 、棘轮 的设计 . 9 动轴上齿轮传动的设计计算 . 9 轮材料，热处理及精度 . 9 步设计齿轮传动的主要尺寸 . 9 计计算 . 10 根弯曲疲劳强度设计 . 11 动轮上齿轮传动的设计和计算 . 13 齿轮材料，热处理及精度 . 13 步设计齿轮传动的主要尺寸 . 13 计计算 . 14 根弯曲疲劳强度设计 . 15 轮的设计 . 18 轮机构的基本结构和工作原理 . 18 轮装置的优缺点 . 18 轮机构中的主要问题 . 18 轮几何尺寸的计算 . 18 7 轴 、 轴承和轴键的设计和校核 . 21 动轴的设计校核 . 21 择 轴的材料 . 21 步计算轴的最小直径 . 21 的结构设计 . 21 弯矩合成力校核轴的强度 . 22 从动轴的设计校核 . 25 入轴上的功率、转速及转矩 . 25 步确定轴的最小直径 . 25 的结构设计 . 25 弯矩合成力校核轴和强度 . 26 动 轴承 的选择与校核 . 31 动轴 轴承的型号选择和设计 . 31 间轴滚动轴承的型号选择和计算 . 33 8 箱体结构设计 . 35 体设计 . 35 附件设计 . 35 9 结论与展望 . 38 论 . 38 足之处与未来展望 . 38 谢 . 40 参考文献 . 错误 !未定义书签。 人力提升机传动方案的拟定与计算设计 1 1 绪论 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。 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。 到的要求 人力提升的总重量为 350 升速度 5m/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。 无锡太湖学院学士学位论文 2 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 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。 人力提升机传动方案的拟定与计算设计 3 3 功能原理及运动特点 能原理 如图 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： 无锡太湖学院学士学位论文 4 图 配图 图 动系统图 人力提升机传动方案的拟定与计算设计 5 如图 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。 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。 无锡太湖学院学士学位论文 6 4 确定传动装置的总传动比和分配传动比 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 m i n/ （ 根据经验假设人蹬脚踏的速度为 70r/总的传动比为 0 （ 配传动比 i i （ 式中0,使一级齿轮结构不过大， 初步取0i 二级齿轮传动比为 i 0/ （ 轴运动和动力参数确定 n 0/70/ （ n1/ m P23 （ P23 PP 2 4= 各轴输出功率 PP (PP PP 各轴输入转矩 1T =i 1 Nm (主动轴 的输出转矩 人力提升机传动方案的拟定与计算设计 7 550=9550 0=m （ 所以 : Ti 1 =m TT 1i 1 2 =m T=T3 4 =m 输出转矩： TT m （ TT m TT m 表 4轴名 功率 P 矩 T 速 r/入 输出 输入 输出 主动轴 0 1 轴 轴 轴 锡太湖学院学士学位论文 8 5 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= （ d C 21N S 由表 8查的 C=全系数为 9，由提升机重量为 350kg d =0 （ 再由 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 6b)类 典型结构为 6+6+12+18) 人力提升机传动方案的拟定与计算设计 9 6 齿轮、棘轮的设计 动轴上齿轮传动的设计计算 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 45 钢调质，齿面硬度为 小齿轮 280小齿轮齿数1Z =17 高速级大齿轮选用 45 钢正火，齿面硬度为 大齿轮 240 i 17=24 （ 取 25. 齿轮精度 按 10095 1998，选择 7 级，齿 根喷丸强化。 按齿面接触强度设计 2131 )(12 （ 确定各参数的值 : (1) 试选课本2170选取区域系数 由课本2150则 (2) 由课本2020算应力循环数 60n1 0 70 1（ 1 8 300 10 ） (=810 h =108 h (3) 查课本203 得： = =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2050 : H 1 =550= (无锡太湖学院学士学位论文 10 H 2 =450=432 (许用接触应力 M P )( 21 (5) 查课本由2010： =0 : d=1 T=105 11/105 0 (=104 设计计算 (1) 小齿轮的分度圆直径 . 3 4 m (123 242131 (2) 计算圆周速度 t /03 4 . 7 1 ( (3) 计算齿宽 b 和模数b b=td = (计算摸数 =14 8 1 m o o (4) 计算齿宽与高之比 齿高 h=(5) 计算纵向重合度 =d 14t a a n = (6) 计算载荷系数 K 使用系数 1 根据 v=s,7 级精度 , 查课本由2100 人力提升机传动方案的拟定与计算设计 11 动载系数 查课本由1960 K KH= )d2d+10 3 b (=+1) 1+10 3 课本由1950 : KF=课本由1930 : KH=载荷系数 : K K K K=1 (7) 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 = (8) 计算模数n o o o(根弯曲疲劳强度设计 由弯曲强度的设计公式 )(c ( 确定计算参数 计算载荷系数： K K K K K =1 ( 根据纵向重合度 ，从图 10的螺旋角影响系数Y= 计算当量齿数 3 714c o s 17 03311 C O （ 3 514c o s 25 03322 C O ( 查取齿形系数，由表 10的 Y Y 查取应力校正系数，由表 10的 Y Y 小齿轮传递的转矩 T= 初选宽系数d，按对称布置，查得d=1 无锡太湖学院学士学位论文 12 初选螺旋角 重合度系数 Y 端面重合度近似为 2111 ） ( 1/24 1/78） 计算大小齿轮的 并加以比较 安全系数由表查得 S 作寿命一班制， 10 年，每年工作 300 天 小齿轮应力循环次数 6060 70 1 8 300 1 10