人力提升机主要传动件的设计、计算、工艺拟定设计【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： 人力提升机主要传动件的设计、 计算、工艺拟定 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923804 学生姓名： 刘甜甜 指导教师： 陈伟明 （职称： 副 教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 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） 人力提升机主要传动件的设计、计算、工艺拟定 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： 0923804 作者姓名： 2013 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 人力提升机主要传动件的设计、计算、工艺拟定 2、专题 二、课题来源及选题依据 课题来源：人力提升机是来源于国外的设计，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。能够依靠人力提升机重量为 350大速度为 8m/货物。 选题依据：由葫芦想到滑轮组结构，利用钢丝绳绕在滑轮组上由绳子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到输出轴在到滑轮组上的齿轮传动动力。制动：两个蜗杆自锁的原理（螺旋升角小于当量摩擦角）防止滑轮组的转动。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 熟悉 人力提升机的工作原理及工作过程 ； 熟练掌握 传动机构的设计计算（一级齿轮传动；蜗杆传动） ； 熟练掌握 二级齿轮的优化设计 ； 掌握 传动部件转配结构设计 ； 能够熟练使用 所学软件画出二维图及三维图及装配图； 机械 97 班 姓名 刘甜甜 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 人力提升机在我们国家目前还没有申请专利，现代社会上运用最多的是电动机带动的电力提升机，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 在无电源供应的情况下可轻松操纵 ，从而实现 上下输送物料和人员填补该产品系列中的缺失 ，此项设计结构简单， 操作方便。 人力提升机因其安装拆卸方便、结构牢固、安全可靠而广泛应用于采矿、冶炼、码头、建筑等行业中，作提升运输物料及产品之用。本提升机适于输送粉状，粒状及磨琢性小的物料，如：煤、水泥、石块、砂、粘土、矿石等。 本课题是针对机械原理、机械制造技术 、材料力学、理论力学 进行设计的，对 一级 齿轮蜗杆传动机构 、二级齿轮传动的优化设计、传动部件装配结构设计 ，以及其他几种常见机构进行详尽的分析，选择合适的方案 进行设计计算 。 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，轴的传动， 蜗杆的传动 。用所学的工程图学和三维制图 知识画出装配图，和零件图，实现整个运动。 关键词 ： 提升机；齿轮；蜗杆 ； 机械设计 in is no is of is is of as in of no be up to of of in to of is of so is in of of of of of d G V 目 录 摘 要 . . 目录 . V 1 绪论 .课题的研究内容和意义 .内外 的发展概况 . .升机的概述 . .提升机的构架和原理 . . 传动机构的设计计算 .定传动装置的总传动比 .定传动装置分配传动比 . 齿轮的设计 .轮设计的一般步骤 .动轴齿轮传动的设计计算 .动轮齿轮传动的设计计算 .轮传动 . 箱体的设计 . 轴的设计 .的设计过程 . 轴承的校核 .动轴上的轴承校核 .间轴上的轴承校核 . . 润滑密封设计 . 联轴器设计 . . 总结 . .谢 .考文献 .力提升机主要传动件的计算、设计、工艺拟定 1 1 绪论 课题的研究内容 和 意义 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。 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人力提升机已经被广大的用户所采用。租赁高处作业人力提升机的市场正在我国城乡建设市场逐步形成。用人力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。 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。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。面对高处作业人力提升机使用日益增多的今天，人力提升机产品安全质量成为人们关注的焦点问题。这就要求：从事高处作业人力提升机的设计制造部门应该加强人力提升机产品安全性能的开发。 课题应达到的要求 应用此提升机在无电源供应的情况下可人力轻松操作上下输送物料和人员填补改产品中的缺失，能够依靠人力提升最大重量为 500大速度为 8m/货物。 提升机是现代高层施工中与大型塔机相配合的必不可少的重要施工设备，特别是在高层、 超高层建筑施工担任了极其重要的任务 ,对于保证施工工期与安全 ,降低施工成本 ,减轻劳动强度起着不可替代的作用，同时也是建筑队伍装备水准的重要标志。 提升机的构架和原理 本提升机主要由传动部分、绕线部分组成。 传动部分是提升机的核心部分，是传动动力的媒介，主要在提升机的机壳内部，由主轴箱、大齿轮系、蜗杆和摩擦片等组成。工作时由人驱动摇柄从而来带动主动轴的转动，此时主动轴是传动轴，齿轮与主动轴为一体的，因而随之转动，齿轮的转动又带动装在两个蜗杆上的两个齿轮传动，所以两个蜗杆也随着齿轮的转动做同向转动，从而 带动整个机器的运动。绕线部分由两个齿轮、两个压紧轮装置、两弹簧、防护罩以及外壳组成，钢丝绳则绕在两个槽轮的绕线槽中。槽轮被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动 。槽轮机构有外啮合和内啮合以及球面槽轮等 ， 外啮合槽轮机构的槽轮和转臂转向相反 ,而内啮合则相同，球面槽轮可在两相交轴之间进行间歇传动。 本槽轮绕线槽的截面是梯形状，属于外啮合，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，避免打滑。两个压紧轮装置如同带轮的压紧轮功能一样，主要是控制了钢丝绳在绕线槽中的包角，增加此部分的 传动效率。防护罩的主要功能是保证钢丝绳顺利穿过槽轮，并且可以防止当绕线绳跑出绕线槽。 无锡太湖学院学士学位论文 2 图 要的传动轴 图 升机的主视图 人力提升机主要传动件的计算、设计、工艺拟定 3 图 升机的左视图 图 提升机的俯视图 无锡太湖学院学士学位论文 4 2 传动机构的设计计算 定传动装置的总传动比 （ 1）根据本系统的要求首先确定槽轮的直径。通过起重机械手册查得，初设槽轮的最小直径为 0 （ 2）由提升机提升的速度为 5m/， 5 60/5 （ 3）又因为 8 4 可得 定总的传动比，初设手摇柄的转速为 5r/输入轴的转速为 75r/以 a( （ 4）本系统为二级传动即 21,别为一级齿轮和二级齿轮的传动，为使一级齿轮结构不过大，初步取 1i 二级齿轮传动比为 4 0 a ( 定传动装置分配传动比 （ 1） 各轴的转速 m 531121( （ 2）各轴的输 入功率 ,根据人提升的力，假设 2p 1p 23 ( 3p 2p 2 (（ 3) 各轴的输入转矩 5 09 55 0 111 (22 ( 50339 5 503 (表 2求各参数 轴号 功率 （ 转矩 （ 转速 （ 1轴 2轴 3轴 5 60 力提升机主要传动件的计算、设计、工艺拟定 5 3 齿轮的设计 轮设计的一般步骤 （ 1） 根据给定的工作条件，选取合适的齿轮材料、热处理方法及精度等级，确定齿轮的接触疲劳许用应力和弯曲疲劳许用应力； （ 2） 根据设计准则进行设计计算，确定齿轮的分度圆直径 1d 或模数； （ 3） 选择齿轮的基本参数并计算主要几何尺寸； （ 4） 校核齿轮齿根弯曲疲劳强度或齿面接触疲劳强度； （ 5） 确定齿轮的结构尺寸。 动轴齿轮传动的设计计算 齿轮传动的设计计算 (1)齿轮 材料，热处理及精度 选择硬齿面齿轮设计， 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。 由机械设计基础表 10的，选择小齿轮材料是 40制），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调制）硬度为 240步估计齿轮的线速度为 10 ，由表 7择 9 级精度。取小齿齿数1Z=20，则大齿轮 Z2=20=25 (取 5。 (2)确定齿轮许用应力 按齿面接触疲劳强度设计，选取螺旋角。初选螺旋角 014 有设计计算公式进行运算，即 321 121 (3)确定公式中各数值 试选 K t= 由图 10择区域系数 由图 10得 ， ，则 ； 计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： (有表 10取齿宽系数 d =12。由表 10的材料的弹性影响系数Z E=；由图 10接触疲劳寿命系数 K 1K 2。 如机械设计基础图 10齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度查的H 和 。 00 1 (50 2 (4)计算接触疲劳许用应力 无锡太湖学院学士学位论文 6 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由式（ 10许用应力 H 5 4 01 6 0 l i 11 ( M P H l i (许用接触应力 M P 1 (计计算 (1)小齿轮的分度圆直径 d 7 3 ( (2)计算圆周速度t /00060 1 (3)计算齿宽 b。 b=td = (4)计算齿宽与高之比 t 4c o o s 01 01 (齿高 t (计算纵向重合度 a a 1 (5)计算载荷系 数 K 根据 v=s， 7 级精度，由课本1940的动载荷系数 由表 10的使用系数 1 由表 10插值法查的 7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时， 由 164.9 图 10 故载荷系数 (人力提升机主要传动件的计算、设计、工艺拟定 7 (6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（ 10 d 1=d (7)计算模数 4c o o n (根弯曲疲劳强度设计 由式（ 10曲强度的设计公式 n )( (确定公式内各计算数值 (1)计算载荷系数 ； (根据纵向重合度 =图 10得螺旋角影响系数 Y =2)计算当量齿数 o s 20c o s 03311 (o s 25c o s 03322 (3)查取 齿形系数 由表 10得 12 (4)查取应力校正系数 由表 10得 12 (5)由图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 802 ； (6)由图 10弯曲疲劳寿命系数 (7)计算 弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10 M P ( M P (8)计算大、小齿轮的 并加以比较 0 1 4 3 5 6 1 F Y ( 0 1 7 8 6 0 2 F Y (无锡太湖学院学士学位论文 8 大齿轮的数值大 ,选用。 计计算 （ 1） 计算模数 0 0 1 7 4( c o 7 3 nm (对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 m 的法面模数，按机械原理 B/整 为标准模数 ,取 m n=为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d 1=是由 : 4c o o ( 取 1。 那么 z 2=21= 272 z 。 (2)几何尺寸计算 计算中心距 n o 721(c o 2( 01 (将中心距圆整为 37圆整后的中心距修正螺旋角 0 72113382 721(a r c c o 21(a r c c o s a n(因 值改变不多 ,故参数,k, 计算大 度圆直径 n o s o s 011 (n o s o s 022 (计算齿轮宽度 B= (圆整后取 352B ， 401B 。 动轮齿轮传动的设计计算 轮传动的设计计算 （ 1）齿轮材料，热处理及精度 选择硬齿面齿轮设计， 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。 由机械设计基础表 10的，选择高速级小齿轮材料是 45 号钢调制，齿面硬度为 280齿轮材料为 45 号钢正火，齿面硬度为人力提升机主要传动件的计算、设计、工艺拟定 9 240步估计齿轮的线速度为 10 ，由表 7择 9 级精度。取小齿齿数2，则大齿轮 2i 22= (取 5。 （ 2）确定齿轮许用应力 按齿面接触疲劳强度设计 ;选取螺旋角。初选螺旋角 014 由设计计算公式进行运算，即 3222 12 (（ 3） 确定公式中各数值 试选 K t= 根据由图 10择区域系数 由图 10得 ， ，则 ； 计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知， 由表 10取齿宽系数 d =12。由表 10的材料的弹性影响系数Z E=；由图 10接触疲劳寿命系数 K 1K 2。 如机械设计基础图 10齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度查的H 和 。查的 00 1 ， 50 2 。 计算解除疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由式（ 10许用应力 H 5 4 016 0 l i 11 ( M P H l i (许用接触应力 M P 1 (计计算 (1)小齿轮的分度圆直径 d (（ 2） 计算圆周速度无锡太湖学院学士学位论文 10 t /00060 2 (3)计算齿宽 b= = (4)计算齿宽与高之比 (齿高 t (计算纵向重合度 a a 3 (5)计算载荷系数 K 根据 v=s， 7 级 精度，由课本 1940的动载荷系数 K ； 由表 10的使用系数 1 由表 10插值法查的 7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时， 由 79.9 图 10 故载荷系数 (6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（ 10 d3= (7)4c o o n (根弯曲疲劳强度设计 由式（ 10曲强度的设计公式 F O 23223 2 (确定公式内各计算数值 (1)计算载荷系数 (据纵向重合度 =图 10得螺旋角影响系数 Y =2)计算当量齿数 o o s 3333 (人力提升机主要传动件的计算、设计、工艺拟定 11 o o s 3344 (3)查取 齿形 系数 由表 10得 12 查取应力校正系数 由表 10得 12 由图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 ；大齿轮的弯曲疲劳强度 极限 802 ； 由图 10弯曲疲劳寿命系数 (4)计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10 M P ( M P ( 计算大、小齿轮 的 并加以比较 0 1 4 3 1 F Y ( 0 1 7 8 2 F Y (大齿轮的数值大 计计算 (1)计算模数 4( c nm (对比计算结果 ，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 m 1357整为标准模数 ,取 m n=为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 4c o o (取 2。 那么 2=取整为 75。 (2)几何尺寸计算 计算 中心距 n o 522(c o ( 043 (无锡太湖学院学士学位论文 12 将中心距圆整为 75圆整后的中心距修正螺旋角 043 11414752 522(a r c c (a r c c a n(因 值改变不多 ,故参数,k, 计算大 度圆直径 n o s o s 033 (n o s o s 044 (计算齿轮宽度 B= (圆整后取 403B ， 354B 。 表 3轮 主动轴 传动参数表 名称 符号 单位 小齿轮 大齿轮 中心距 传动比 模数 压力角 齿数 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿宽 a i m Z d da m mm mm mm 7 40217 21 27 0 35 轮传动 轮蜗杆的计算 1 选择蜗轮传动类型 根据 10085推荐，采用渐开线蜗杆（ 2 选择材料 考虑到蜗杆的传动功率不大，速度很小，故蜗杆用 45 钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗轮螺旋齿面要求淬火，硬度为 4555 轮用铸锡磷青铜属模铸造。为了节约贵重的金属，只有齿圈用青铜制造，轮芯用灰铸铁 造。 3 蜗杆的输入功率为 速 602n r/动比 62i 。 4 按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由式（ 11传动中心距 322 (人力提升机主要传动件的计算、设计、工艺拟定 13 (1) 确定载荷系数 K 因工作载荷较稳定， 故取载荷分布不均匀系数 1K ；有书本表 11取使用系数 K ；由于转速不高，冲击不大可取动载荷系数 v ；所以 (（ 2）确定弹性影响系数 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮与钢蜗杆相匹配，故 21160 。 （ 3）确定接触系数 Z 先假设蜗杆分度圆直径 1d 和传动中心距 a 的比值 图 11Z 。 （ 4）确定许用接触应力 H 根据蜗杆材料 为 杆螺旋齿面硬度 45从表 11查得蜗轮的基本许用应力 H =265 （ 5） 计算中心距 a ( 取中心距 63a 课本表 11取模数 1m 杆的分度圆直径 28d 这时 44.0从图 11可以查的接触系数 Z ，因为 ，因此以上计算结果可用 。 。 （ 6） 蜗杆 轴向齿距 0 2 (直径系数 齿顶圆直径 1 aa (齿根圆直径 1 (分度圆导程角 0 14163 ， 蜗杆的轴向齿厚 1 (齿宽 40b 锡太湖学院学士学位论文 14 蜗杆的 分度圆直径为 2 2 (人力提升机主要传动件的计算、设计、工艺拟定 15 4 箱体的设计 （ 1）人力提升机的箱体采用铸造（ 成，对铸件提出的技术要求是合理的，直接影响铸件的质量，成本，生产率及劳动条件。 合理铸件结构应保证以下几个方面： 利于得到优质铸件。 生产铸件的工艺装配简单，易于制作。 整个铸件工艺过程操作，检验的方法 简便，易于掌握。 （ 2）材料的特点： 综合机械性能高，抗压强度与本身的抗拉强度相等，消震性差。 壁厚变化对机械性能影响较小，壁厚增大，机械性能不是成比例的增大，由于壁越厚，冷却速度越慢，组织粗松，在一定条件下性能反而降低。 铸造性能差，流动性不好，对缺口的敏感性大，因此易产生变形，开裂，缩孔，缩松等现象。 （ 3） 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。 因其传动件速度小于 2m/s，故采用油脂润油；为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为 4） 机体结构有良好的工艺性 . 铸件壁厚为 10，圆角半径为 R=3。机体外型简单，拔模方便。 根据所学减速器的制造过程，以减速的箱体的参数作为参考，可以确定人力提升机所需要的参数。 无锡太湖学院学士学位论文 16 表 4 减速器机体结构尺寸如下 名称 符号 计算公式 结果 箱座壁厚 a 10 箱盖壁厚 1 a 9 箱