人力提升机的整体设计【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 摘 要 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。 此设计主要考虑到功能实现，尺寸限制，结构，操作简单。 首先， 以机械原理 以及机械设计 的理论知识为依据，对齿轮 涡轮蜗杆 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。 再根据离合的原理选择合适的离合方式和机构 。用所学的工程图学和三维制图零件图。最后运用三维软件运动仿真的功能实现运动仿真，实现设计的可行性。 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，离合器的设计，扇形齿轮传动，蜗杆和蜗杆的自锁。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。 本设计的特色在于：第一，运用简单的齿轮之间传动比的变化，将人力放大。实现人力能够带动机器升降；第二，扇形齿轮的运用，减小结构，同时起来离合的作用；第三，蜗杆和蜗杆的啮合起到自锁的作用，比起蜗杆蜗轮的自锁功能虽有所欠缺但是相比较而言结构会简化很多，尺寸会精巧甚多。 关键词：升降机；齿轮；传动；蜗杆；自锁； no of is of is of is In of no of to of is of is on as as of to to of G we of a of on on to of of to of of of is no to up of a in to of of up a in to of be a be 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目录 摘 要 . . 录 . V 1. 绪论 . 1 计背景 . 1 计目的 . 1 计内容 . 2 . 3 工作原理及运动特点 . 3 设计方案的制定 . 5 人力提升机设计参数的确 . 5 定传动装置的总传动比和分配传 . 5 定传动装置的动力参数 . 6 3. 齿轮的设计 . 8 动轴上齿轮传动的设计计算 . 8 从动轴上齿 轮传动的设计和计算 . 11 扇形齿轮的设计 . 15 4. 轴瓦轴承和轴键的设计和校核 . 20 主动轴的设计 . 20 主动轴的设计与校核 . 20 轴瓦寿命校核： . 22 间轴的设计 . 24 间轴的设计与校核 . 24 轴瓦寿命校核： . 29 键的设计与校核： . 31 从动轴的设计 . 31 从动轴的设计与校核 . 31 轴瓦寿命校核 . 33 键的设计与校核 . 36 5 传动系统零件的选择和设计 . 37 择钢丝绳的型号 . 37 体结构的设计 . 37 润滑密封设计 . 39 联轴器设计 . 40 结论与展望 . 41 致谢 . 43 考文献 . 44 人力提升机的整体设计 1 1. 绪论 计背景 随着我国建筑业的发展，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的高处作业提升机已经 被广大的用户所采用。租赁高处作业提升机的市场正在我国城乡建设市场逐步形成。用提升机取代传统的脚手架和大绳高处作业省时，省工、省费用，且移动方便，使用、安全，大大的减轻了工人劳动强度，提高了施工进度。据统计，使用提升机施工，其施工费用仅是脚手架的 70，生产率是脚手架的三倍。但是，由于多种原因，建筑施工中高处作业提升机坠落事故时有发生，这不仅造成人身伤亡、经济损失和社会影响，面对高处作业提升机使用日益增多的今天，提升机产品安全质量成为人们关注的焦点问题。这就要求：从事高处作业提升机的设计制造部门应该加强提升机 产品安全性能的开发，同时，确保提升机产品安全质量标准、规范国内提升机市场。必须保证高处作业提升机安装后符合安全要求，加大对施工操作人员高空提升机安全操作培训，使作业人员熟悉、掌握提升机结构、性能和操作规范以确保安全。 计目的 这次设计的目的是在于巩固所学的知识，开拓视野，培养同学们的动手能力，增强同学们的独立思考能力和学生们的团队合作精神。而毕业设计在学业即将完成，充分掌握所学的所有课程，并结合实际成产实习的基础上而进行的一个重要环节，是每一位即将面临毕业的学生在整个大学期间对所学知识的一个 综合应用，它严格要求学生要全心的投入，并尽可能的熟练的应用所学的知识，力求这次毕业设计可以圆满的结束。 实践是检验真理的唯一标准，我们学习了三年时间的理论知识，若不将其应用于现实生活中，那么也是枉然，还是没有什么收获。所以，学以致用是唯一可以对所学知识的的一个实实在在的交代。我们在这次设计目的在于以下： 1）最首要的目的在于开动同学们独立思考，积极运用所学知识和综合运用知识以及独立思考和分析，解决问题的能力。 2）会观察零件，研究特点及构造，另外，要知其内部组织情况，受力、承载情况，以及合适的应用场合。 3）要在设计的过程中，同学们掌握并熟应用，查阅有关手册、图表等有关资料的能力。 4）进一步来培养学生们观察零件以及视图、制图、应用和撰写技术文件，说明的一些基本技能。 5）在设计的过程中要培养学生们严谨，认真的科学态度以及充分应用所学知识的能力。 毕业设计是学生在学校结束了全部的理论课程和相应实践教学环节后进行的一项大型综合性教学环节，是学生在能将所学理论知识全面应用并合理解决实际问题的工程实践过程中不可或缺的、较系统的工程化训练，是完成工程师初步训练的重要步骤。 无锡太湖学院学士学位论文 2 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，离合器的设计，扇形齿轮传动，蜗杆和蜗杆的自锁。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。 本设计的特色在于：第一，运用简单的齿轮之间传动比的变化，将人力放大。实现人力能够带动机器升降；第二，扇形齿轮的运用，减小结构，同时起来离合的作用；第三，蜗杆和蜗杆的啮合起到自 锁的作用，比起蜗杆蜗轮的自锁功能虽有所欠缺但是相比较而言结构会简化很多，尺寸会精巧甚多。 人力提升机的整体设计 3 工作原理及运动特点 本机构是一种升降机装置，主要由三部分组成： 传动部分主要是在主轴箱内，如图 示，由主动轴6、蜗 杆7、蜗杆9、两个齿轮10、摩擦片 2和 4、 蝶形弹簧3以及输出轴5组成。主动轴 和脚踏连接，可以由人直接驱动。在工作状态，主动轴上的齿轮同时带动装在蜗杆7和蜗杆9上的两齿轮传动，从而带动了两蜗7和9的同向转动，蜗杆9通过由摩擦片 2和 4、蝶形弹簧3组成的离合部分将动力传到输出轴5上，再通过齿轮的传动，输出轴5上的齿轮传递到图 处于上方的齿轮5。 绕线部分参照图 要由两个齿轮5，两个压紧轮装置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。 离合控制部分主要有：图 装在蜗杆9上的摩擦片 4，输出轴5，嵌套在输出轴上的摩擦片 2和蝶形弹簧3，以及图 1中轴10、扇形齿轮 11、离合控制轴 12、推力轴承13、控制手柄 14组成。离合发生在如图 两个摩擦片接触的地方，当碟形弹簧3处于被压紧状态时，在两摩擦片的作用下就能处于工作状态，即离合器处于“合”的状态；反之就处于非工作状态，即处于“离”的状态。蝶形弹簧的压紧与放松状态我们靠转动控制手柄 14来实现，控制手柄 14通过轴10带动扇形齿轮 11的转动，扇形齿轮通过与离合控制器 12的齿轮啮合，带动离合控制器的转动，通过螺纹连接装在外壳上的离合控制器由于转动而沿着螺纹方向移动，从而通过顶在推力轴承上图 所示的输出轴5来 压紧或者放松碟形弹簧。 该升降机主要能实现三个功能：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；第三，能自由低速的往下走。我们把前面两个功能叫做该升降机处于工作状态的功能，而把最后一个功能称之为非工作状态的功能。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，在两个蜗杆啮合有自锁作用的情况下，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。 第三种功能的实现原理是：当工作人员将控制手柄往自身方向拉时，离合器处于“离”的状态，即此时图 两个齿轮5的转动不影响到主轴箱里的传动，机器将加速下落：当工作人员松开控制手柄时，离合器处于“合”的状态，机器将减速下落。于是工作人员无锡太湖学院学士学位论文 4 可以通过控制手柄来控制升降机的下落。 图 升机结构图 人力提升机的整体设计 5 图 提升机原理图 设计方案的制定 由方案想到滑轮组结构， 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 离合控制：由汽车离合原理，将之稍加改动。手柄相当于档位杆，操纵离合器的“开”与“合”离合打开时，滑轮组上的齿轮不能与输出轴上的齿轮啮合，不能传动不能制动，由于机器和人员的自身重力，将加速下降，当离合器合上时，齿轮啮合正常进行，能制动能 传动，机器又回 减速下落直到停住。 人力提升机设计参数的确 （ 1） 确定总传动比 由提升机提升的线速度为5m/定线槽直径为100m。 602即 ( 假设人蹬脚踏的转速为5r,所以总的传动比为 5 绳无锡太湖学院学士学位论文 6 （ 2） 分配传动装置传动比 16 4 m( 0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，初步 i，0 （ 1） 各轴转速 m 5/ 01 m m 1/12 （ 2） 各轴输入功率 主 则各轴的输出功率： 089.（ 3） 各轴输入转矩 01 550=95505=m 所以 :d 输出转矩： 人力提升机的整体设计 7 运动和动力参数结果如下表 2 表 2动和动力参数表 轴名 功率 r/入 输出 输入 输出 主动轴 5 1 轴 1 2 轴 轴 锡太湖学院学士学位论文 8 3. 齿轮的设计 1. 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数。 (1)考虑到 人力提升机的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用直齿圆柱齿轮传动。 (2)提升机为一般工作机器，速度不高故选用 7 级精度 ( (3)材料选择，由课本 (机械设计，以下都是 ) 10小齿轮材料为 40质 )， 硬度 280齿轮材料为 45 号钢 (调质 )，硬度 240者材料硬度相差 40 (4)选小齿轮齿数171 z, 252 z。 2. 按齿面接触强度设计 由课本203行计算：即 3211 ( (1)确定公式内的各计算数值。 1）试选载荷系数6.1算小齿轮传递的转矩 661 主(3）由课本205取齿宽系1d4）由表610查的材料的弹性影响系数）由图齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。 6）由式1310，计算应力循环系数 811 030081(1756060 m(8012 (7）由图 算接触疲劳许用应力，取失效概率为 1%安全系数 S=1,由式 10人力提升机的整体设计 9 ( 2 (2)计算 1）试算小齿轮分度圆直径 ,代入 中较小的值 Ed 24321 (2）计算圆周速度 v t /60 60 11 (3）计算齿宽 (4）计算齿宽与齿高之比数 (齿高 t (h(5）计算载荷系数 根据7级精度，由图 K； 直齿轮1 K； 由表210查的使用系数1 由表4用插值法查得 7级精度，查图1310， 6）按实际载荷系数校正所算的分度圆直径，由式 10无锡太湖学院学士学位论文 10 311 (7）计算模数 m 由式510得弯曲强度设计公式为 3 21 12 F (1)确定公式内的各计算数值 1）由图得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯 曲强度极限。 2）由图1810算弯曲疲劳许用应力，由式1210得 ( ( 4）计算载荷系数 K 5）查取齿形系数，由表510查得 取应力校正系 数，由表 查得 算大小齿轮的 加以比较 0 5 1 F Y ( 016 2 F Y (大齿轮的数值大，所以选用。 人力提升机的整体设计 11 (2)设计计算 4 (对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 于齿轮模数 于齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，按 接触强度算得的分度圆直径71 算出小齿轮齿数 251 大齿轮齿数 22, 取37齿 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 （ 1）计算分度圆直径 2511 (3722 (2) 计算中心距 72 21 (（ 3）计算齿轮宽度 d 取8,43 21 ( 从动轴 上齿轮传动的设计和计算 1. 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数。 (1)考虑到人力提升机的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用直齿圆柱齿轮传 动。 (2)提升机为一般工作机器，速度不高故选用 7 级精度 ( (3)材料选择，由课本 (机械设计，以下都是 )1190小齿轮材料为 40质 )，硬度 280齿轮材料为 45 号钢 (调质 )，硬度 240者材料硬度相差 40 (4)选小齿轮齿数251 z, 812 z。 2. 按齿面接触强度设计 由课本203行 计算：即 无锡太湖学院学士学位论文 12 3211 (1)确定公式内的各计算数值。 1）试选载荷系数6.1算小齿轮传递的转矩 T 51/61161 3）由课本205取齿宽系1d4）由表610查的材料的弹性影响系数 。 5）由图齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。 6）由式1310，计算应力循环系数 8111 030081(1516060 0228 0538 图 10 1 算接触疲劳许用应力，取失效概率为 1%安全系数 S=1,由式 10 (2)计算 1）试算小齿轮分度圆直径入 H中较小的值 3243211 2）计算圆周速度 v t /60 60 11 3）计算齿宽811 人力提升机的整体设计 13 4）计算齿宽与齿高之比数 齿高t , 算载荷系数 根据7级精度，由图 10 直齿轮1 K； 由表210查的使用系数1 由表 10级精度，H， 查图1310， 实际载荷系数校正 所算的分度圆直径，由式 311 7）计算模数 m 3. 按齿根弯曲强度设计 由式510得弯曲强度设计公式为 3 21 12 F (1)确定公式内的各计算数值 1）由图得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲强度极限。 2）由图18101 算弯曲疲劳许用应力，由式1210得 无锡太湖学院学士学位论文 14 4）计算载荷系数 K 取齿形系数，由表510查得 1 取应力校正系数，由表15查得 1 7）计算大小齿轮的 加以比较 012 1 F Y 015 2 F Y 大齿轮的数值大，所以选用。 （ 2） 设计计算 4 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 于齿轮模数 于齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，按 接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 301 大齿轮齿数 22, 取97齿 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 4. 几何尺寸计算 （ 1）计算分度圆直径 3011 (2) 计算中心距 人力提升机的整体设计 15 1 （ 3）计算齿轮宽度 d 取8,43 21 形齿轮的设计 1. 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 1） 齿轮材料及热处理 1） 材料：高速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为 小齿轮小齿齿数161