提升机的设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 摘  要  提升机是通过改变势能进行运输的大型机械设备，如矿井提升机、过坝提升机等。广义地说，电梯、天车、卷扬、稳车、吊车、启闭机等均可称为提升机。  本文讲述了 提升机 的 设计 。 首先，通过对 提升机 总体结构及工作原理 进行分析，在此分析基础上提出了 提升机 的 设计方案； 接着 ，对 提升机 动力及传动装置 进行了选择与校核计算 ； 然后，对 提升及制动装置 进行了设计与强度校核； 最后，通过 图软件绘制了本 提升机 的 装配图及主要零部件图。  通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机 械制图等；掌握了 起重 机械产品的设计方法并能够熟练使用 今后的工作于生活具有极大意义。  关键字 ： 提升机 ， 传动装置 ， 提升装置 ， 卷筒  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 is to of as  be of of on of of is on of to of to of of of of of be to in is of 要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 目  录  摘  要  . I . 一章  绪论  . 1 究背景及意义  . 1 升机简介  . 1 内外发展概况  . 2 第二 章  总体方案设计  . 4 计要求  . 4 作原理分析  . 4 案拟定  . 4 第三章  动力及传动装置设计  . 7 动机的选择  . 7 择电动机类型  . 7 动机容量的选择  . 7 动机转速的选择  . 7 动参数计算  . 8 配传动比  . 8 轴转速、功率、转矩计算  . 8 轮传动设计  . 9 速级齿轮的设计  . 9 速级齿轮的设计  . 13 及附件的设计  . 14  1 的设计  . 14  2 的设计  . 16  3 的设计  . 17 承的校核  . 17 轴器的选用  . 18 第四章  提升及制动装置设计  . 19 丝绳的选择  . 19 筒设计与校核  . 20 筒直径计算  . 20 筒尺寸计算  . 21 筒壁厚计算  . 22 筒臂的强度验算  . 22 轮的选择  . 22 动器的选择  . 23 总  结  . 25 参考文献  . 26 致  谢  . 27 需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 第一章  绪论  究背景及意义  我国是个能源大国，也是矿山机 电设备制造和使用大国。从 20 世纪 50 年代仿造第一台矿井提升机以来，至今已设计制造、使用了近 600 多台。随着社会需求和现代技术的高速发展，矿山工业企业亟待生产设备及设施的机械化、电气化、现代化。而矿山工业的提升机是咽喉设备，产品不断更新换代，老产品运行年深日久，原本落后的结构问题暴露突出，故障增多，严重影响矿山的安全运转，抑制了矿山工业的高速发展，给国民经济带来了不良的影响。  随着国内矿井生产量的日新月异的提高，对提高提升机的安全性、可靠性、生产效率以及整机自动化运行水平，降低操作者及维护人员的劳动强度、处理 设备事故的速度与对策等，成了迫切要求。  本次设计是提升机的设计，在本次设计中将大学四年所学习的材料力学，理论力学，机械制造，机械设计，机械制图等知识进行了一次综合的运用。本次设计不仅是对大学所学知识的总结和巩固而且为以后进入社会参见工作积累了一定的经验，本次设计是个难得的学习机会。  升机简介  提升机（ 通过改变势能进行运输的大型机械设备，如矿井提升机、过坝提升机等。广义地说，电梯、天车、卷扬、稳车、吊车、启闭机等均可称为提升机。提升机 一般指功率较大、提升能力较强的大型机械设备。 提升机主要有以下类型。  （ 1） 斗式提升机  斗式提升机，是一种固定装置的机械输送设备，主要适用于粉状、颗粒状及小块物料的连续垂直提升，可广泛应用于各种规模的饲料厂、面粉厂、米厂、油厂、淀粉厂以及粮库、港口码头等的散装物料的提升。   斗式提升机用来垂直提升经过破碎机的石灰石、煤、石膏、熟料、干粘土等块粒状物料以及生料、水泥、煤粉等粉状物料。  （ 2） 多功能提升机  多功能提升机是电动葫芦的一种可用于地面和空中使用 。 广泛用于建筑行业，具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠。 多功能电动提升机额定提升重量为 300 公斤 500 公斤，多功能电动提升机的最大提升高度为 100 米 。  （ 3） 振动提升机  电机振动垂直提升机是由提升槽、振动电机、减振系统和底座等组成。该提升机对粉需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 状、块状和短纤维状的固体物料（有粘性和易结块的除外）都可垂直输送，还可以完成对物料的干燥、冷却作用。分敞开式、封闭式两种结构。并可按照用户需要进行特殊设计  （ 4） 液压提升机  液压提升机是一种非剪叉式液压升降台 。 适用于二三层工业厂房，餐厅，酒楼楼层间的货物传输 ， 台面最低高度为 150适合于不能开挖地坑的工作场 所安装使用 。该平台无须上部吊点，形式多样（单柱，双柱，四柱），运行平稳，操作简单可靠，楼层间货物传输经济便捷 . （ 5） 矿井提升机   是一种大型提升机械设备。由电机带动机械设备，以带动钢丝绳从而带动容器在井筒中升降，完成输送任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，安全性高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。  （ 6） 缠绕式提升机  单绳缠绕式提升机根据卷筒数目可分为单卷筒和双卷筒两种：单卷筒提升机，一般作单钩提升。钢丝绳的一端固定在卷筒上，另一端绕过 天轮与提升容器相连；卷筒转动时，钢丝绳向卷筒上缠绕或放出，带动提升容器升降。双卷筒提升机，作双钩提升。两根钢丝绳各固定在一个卷筒上 ， 分别从卷筒上、下方引出 ， 卷筒转动时，一个提升容器上升，另一个容器下降。  （ 7） 摩擦式提升机  摩擦式提升机具有安全性高、钢丝绳直径细、主导轮直径小、设备重量轻、耗电少、价格便宜等优点，发展很快。除用于深立井提升外，还可用于浅立井和斜井提升。钢丝绳搭放在提升机的主导轮（摩擦轮）上，两端悬挂提升容器或一端挂平衡重 (锤 )。运转时，借主导轮的摩擦衬垫与钢丝绳间的摩擦力带动钢丝绳完成容器 的升降。  内外发展概况  我国 提升机 ，它经历了仿制、自行设计两个阶段。解放初期使用的 提升机 有日本的、苏联的，因此当时生产的 提升机 也是测绘仿制日本和苏联的产品。 1964 年进入了自行设计阶段， 提升机 大体上也是经历了仿制和自行设计的两个阶段，八十年代以前一直使用的是仿制的老产品，八十年代中期才开始设计新型的 提升机 ，主要针对效率极低的球面蜗轮副、慢速工作和快速回绳等环节进行根本的改进。     国外 提升机 的种类、规格较多 筒和摩擦式传动型式有皮带传动、链式传动、齿轮传动、蜗轮传动、液压传动、行 星齿轮传动和摆线齿轮传动等。其中采用行星齿轮传动的比较多。发展趋势向标准化系列方向发展，向体积小、重量轻、结构紧凑方向发展 ;向高效、节能、寿命长、低噪音、一机多能通用化、大功率、外形简单、平滑、美观、大方方向发展。  国外 提升机 规格比较多，适用不同场合，我国 提升机 的规格少，品种型号多而乱，也较繁杂，没有统一标准。从工作机构上分，国外有单筒、双筒及摩擦式三种，我国只有单需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 筒一种型式。从原动力上分，国外有电动的、风动的及液压驱动，我国只有电动的和少量风动的。  我国 提升机 在寿命、噪音、可靠性等综合指标与苏联有着一定的 差距。苏联 提升机 使用寿命规定在 5 年以上，我国目前不具备测试手段寿命无法考核，但从对用户的访问中得知，寿命达不到 5 年，噪音也稍大。  虽然我国 提升机 参数系列水平优于国外，但在标准化和通用化方面远不如发达采煤机械制造国。  提升机 以电动使用最广，传动型式以球面蜗轮副居多，该机主要结构型式为电动机悬装在蜗轮副减速器的后部，蜗轮副减速器为第一级减速，第二级和第三级为圆柱齿轮传动，分别安装在机器的两侧对称机体的中心布置，该机呈长条形适应并下巷道的空间，体积小，底座呈雪橇形，安装搬运方便。  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 第二章  总体方案设计  计要求  设计 提升机，提升高度 10m，提升速度 2m/s，提升重量 1 吨。  作原理 分析  单绳缠绕式提升机的工作原地如图 2示，简单地说，就是用一根较粗的钢丝绳在卷筒上缠上和缠下来实现容器的提升和下放运动。  图 2绳缠绕式提升机  1234提升机安装在地面提升机房里，钢丝绳一端固定在卷筒上，另一端绕过天轮后悬挂提升容器。图 2承为单绳缠绕式单卷筒提升机，卷筒上固定两根钢丝绳，并应使每根钢丝绳在卷简上的缠绕方向相反 。这样，当电动机经过减速器带动卷筒旋转时，两根钢丝绳便经过天轮在卷筒上缠上和缠下，从而使提升容器在井筒里上下运动。不难看出，单绳缠绕式提升机的一个根本特点和缺点是钢丝绳在卷筒上不断的缠上和缠下，这就要求卷筒必须具备一定的缠绕表面积，以便能容纳下根据井深或提升高度所确定的钢丝绳悬垂长度。单绳缠绕式提升机的规格性能、应用范围、机械结构等都是由这一特点来确定的。  案拟定  提升机 由于操作方法不同，其结构相差很大。其中电控 提升机 是通过通电或断电已实现其工作或制动。物料的提升或下降由电动机的正反转来实现，操作简 单方便。  （ 1）圆柱齿轮减速器 提升机  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 图 2柱齿轮减速器 提升机  （ 2）圆柱齿轮减速器加开式齿轮传动的 提升机  图 2柱齿轮减速器加开式齿轮传动的 提升机  （ 3）蜗杆减速器 提升机  对一些起重重量大的 提升机 ，为使钢丝绳在卷筒上排列整齐需要安装排绳器。安装设计规范要求，在钢丝绳拉力 F>120 提升机 ，均应安装排绳器。  图 2杆减速器 提升机  综上述（ 1） （ 3）选择下图示 圆柱齿轮减速器 作为传动装置的提升机。 由电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒、导向滑轮、起升滑轮组、吊钩等组成，其各方 面的机构分布如下图：  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 图 2升机 总体方案简图  电动机正转或反转时，制动器松开，通过带动制动轮的联轴器带动减速器高速轴，经过减速器减速后由低速轴带动卷筒旋转，使钢丝绳在卷筒上绕进或放出，从而使重物起升或下降。电动机停止转动时，依靠制动器 将滚筒 的制动轮刹住，使悬吊的重物停止在空中。  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 第三章  动力及传动装置设计  动机的选择  择电动机类型  电动机是标准部件 ， 因为 室内工作 ，运动载荷平稳，所以选择 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。  动机容量的选择  （ 1）运输 机所需要的功率 )(1 0 0 0  其中： F=9800N， V=2m/s， 初选卷筒直径 D=315  )(0 0 29 80 01 00 0  （ 2） 电动机的输出功率0)(0   电动机至鼓轮轴的传动装置总效率。  取 联轴器效率 ，圆柱 齿轮传动效率 ， 轴承 效率 ，卷筒的传动效率 ， 电动机至鼓轮轴的传动装置总效率 为 ：  224332221  （ 3） 电动机所需功率为：  w  因有轻微震动  ，电动机额定功率 需略大于 0P 即可，查机械设计 手册 表 190 动机转速的选择  鼓轮轴工作转速：  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 m i n/i n/6 0 0 0 0106 4 vn w 展开式 二级 减速器 推荐的 传动比为： 408i  所以电动机实际转速的推荐值为：  m  8 5 09 7 0 w  符合这一范围的同步转速为 1000、 1500、 3000r/ 综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性，选用同步转速 1500r/电机。  型号为 载转速 470 rn m ，功率 30  动参数计算  配传动比  （ 1） 总传动比  满载转速 70 rn m 。故总传动比为：   11 4 7 0 （ 2） 分配传动比  考虑两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为  21 3.1   则：   ；  轴转速、功率、转矩 计算  （ 1） 各轴的转速  1 轴   m i n/14701 m ；2 轴   m i n/ 741 4 7 0112 ；  3 轴  m   7223  鼓轮轴  m 23 w  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 （ 2） 各轴的输入功率  1 轴   ；  2 轴   ；3 轴   ；  （ 3） 各轴的输入转矩  电机 轴    91 4 7  5 09 5 5 0000 ；  1 轴      89 7  5 09 5 5 0111 ；  2 轴      5 09 5 5 0222 ；  3 轴      7  5 09 5 5 0333 ；  整理列表  轴名  功率 转矩 )/( 传动比  电机轴  1470  1 轴  1470 1 2 轴   3 轴   轮传动设计   速级齿轮的设计  （ 1） 选精度等级、材料和齿数  采用 7 级精度由表 择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240 选小齿轮齿数 201 Z  大齿轮齿数 60203122  602Z  （ 2） 按齿面接触疲劳强度设计  由 设计计算公式进行试算，即  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 3 211 )(  1）  确定公式各计算数值   试选载荷系数 6.1 计算小齿轮传递的转矩   小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数 d   由表 得材料的弹性影响系数 2/   由图 齿面硬度查得  小齿轮的接触疲劳强度极限 001  大齿轮的接触疲劳强度极限 502   由式 算应力循环次数  811 83 0 010(11 9 46060 782 N   由图 得接触疲劳强度寿命系数     计算接触疲劳强度许用应力  取失效概率为 1，安全系数为 S=1，由式 10   M P  i   M P  i   计算  试算小齿轮分度圆直径 代入 H 中的较小值  t 39  231  计算圆周速度 v 需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 t / 0 0 0 0 1  计算齿宽 b    计算齿宽与齿高之比 b/h 模数  311   hb  根据 ， 7 级精度，查得动载荷系数 K  假设 100/ ，由表查得   K  由于载荷中等振动， 由表 得使用系数 K  由表查得 查得 故载荷系数 7 0 （ 10）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得  3311  （ 11）计算模数   6/ 11  （ 3） 按齿根弯曲强度设计  弯曲强度的设计公式为  3 2112 确定公式内的计算数值  由图 得  小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 802  由图 得弯曲疲劳寿命系数  Z   计算弯曲疲劳许用应力  取失效概率为 1，安全系数为 S=式 10   M P     M P    计算载荷系数   查取齿形系数  由表 得 查取应力校正系数  由表 得   计算大小齿轮的 并比较  0 1 4 6 8  0 1 2 5 3  222111  大齿轮的数据大   设计计算   4 68  3  对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数 圆整取 标准值 m  按接触强度算得的分度圆直径   算出小齿轮齿数  6/11 取 281 Z  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 大齿轮齿数 84283122 取 842 Z  （ 4） 几何尺寸计算   计算分度圆直径  05841 405282211   计算中心距    802/)412108(2/)( 21   计算齿宽宽度 d   取 0;85 12  序号  名称  符号  计算公式及参数选择  1 齿数  Z 28， 84 2 模数  m 5 分度圆直径  2120,140  4 齿顶高  5 齿根高  6 全齿高  h  7 顶隙  c  8 齿顶圆直径  21 30,150  9 齿根圆直径  43 ff 10 中心距  a  速级齿轮的设计  设计计算过程同 似，此处不一一复述，计算结果如下表：  序号  名称  符号  计算公式及参数选择  1 齿数  Z 22， 88 2 模数  m 4 分度圆直径  2152,88  4 齿顶高  5 齿根高  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 6 全齿高  h  7 顶隙  c  8 齿顶圆直径  21 60,96  9 齿根圆直径  43 ff 42,78  10 中心距  a   及附件的设计   1 的设计  （ 1） 尺寸与结构设计计算  1） 高速 轴上的功率 速 转矩 T1  ， 4701  ， 2）初步确定轴的最小直径  先按式3 初步估算轴的最小直径 ， 选取轴的材料 45 钢，调质处理。根据机械设计表  112C ，于是得：   70 322  3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度  该处开有键槽故轴径加大 5 10，且这是安装 大带轮 的直径， 取 30 为了满足带轮的轴向定位， - 轴段右端要有一轴肩，故取 - 段直径为d - =36 初步选定滚动轴承，因轴承 受 径向力 和轴向力 ，根据 d - =36用 6208 型 深沟球 轴承，其尺寸为 d D T=408018有 d - =d - =40 =18承中间处用轴肩定位， 这段取直径 d - =48 右端轴承与齿轮之间应有一套同固定， - 长应为：取套同长 12L - =32 齿轮为 齿轮轴 此轴段 长 L - =40 取轴承端盖总宽为 32端面与 大带轮 右端面间距离为 10取L - =42 结合箱 体 结构，取 L - =76 4）轴上零件的周向定位  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 轴上零件的周向定位： 联轴器 与轴的周向定位均用平键联接。按 d - =18得平键截面 b h=87槽用铣刀加工，长 56时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴 配合为 H6/ （ 2） 强度校核计算  1）求作用在轴上的力  已知高速级齿轮的分度圆直径为 d = ，根据机械设计（轴的设计计算部分未作说明皆查此书）式 (10则  a  2）求轴上的载荷（详细过程以轴 2 为例，其他轴类似不一一复述）  首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取 a 值。对于 6208 型深沟球轴承，由手册中查得 a=18此，轴的支撑跨距 为 72 根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面 C 是轴的危险截面。先计算出截面 C 处的  M 的值列于下表。  载荷  水平面 H 垂直面 V 支反力 F H 11431 ， H 12622  V 22371 ， V 15162  C 截面弯矩 M 8 5 1 8 5321 4 5 5 5 1 32总弯矩   168 646145 551851 85 2222m a 148320  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 （ 3）按弯扭合成应力校核轴的强度  根据式 (15上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取  ，轴的计算应力   M 46)(32222  已选定轴的材料为 45质处理。由表 15得 70 1- 。因此 1 ，故安全。   2 的设计  计 计算 过程 与  1 的设计类似，不再一一复述，经计算轴 2 的结构尺寸如下图示：  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763  3 的设计   ，  ， 设计计算过程与  1 的设计类似，不再一一复述，经计算轴 3 的结构尺寸如下图示：  承的校核  以中间轴轴承为例， 选用的轴承为 6209 型 深沟球 轴承 ， 由手册查得06 8 . 2 0 , 4 8C k N C k N （ 1） 由滚动轴承样本可查得 ,轴承背对背或面对  面成对安装在轴上时 ,当量载荷可以按下式计算 : 1)当 /  0  F  2)当 /  0  1  F 25997/ 2 . 7 5 0 . 6 89462 ,且工作平稳 ,取 1 ,按上面式 (2)计算当量动载荷 ,即  1 ( 0 . 6 7 1 . 4 1 ) 4 2