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人力提升机主要传动件的计算、设计、工艺拟定,人力,提升,机主,传动件,计算,设计,工艺,拟定
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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III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350Kg、最大速度为8m/min的货物。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日摘 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UG的知识画出装配图，和零件图，实现整个运动。 关键词： 提升机；齿轮；蜗杆；机械设计Abstract Manpower hoist in our country there is no patent application, using the most modern society is the electric hoist motor drive, the design of structure is the traditional and innovative ideas combining with the results. Human hoisting machine is used for building exterior wall decoration and outdoor power equipment installation of special equipment, such as human in the case of no power supply can be easily manipulated, thus conveying material and up and down to fill the absence of the product series, the structure design, simple structure, convenient operation. Because of its easy installation and removal, the structure solid, safe, reliable and widely used in mining, smelting, docks, and construction industries, to enhance the transport of materials and products for use. The hoist is suitable for conveying powder, granular and non-small-block mill and grinding of small materials, such as: coal, cement, stones, sand, clay, ore and so on。 This topic is in view of the mechanical principle, mechanical manufacturing technology, material mechanics, theoretical mechanics, the level of gear and worm drive, secondary optimization design of gear transmission, transmission parts assembly structure design, and other detailed analysis of several common institutions, choose the right solution for design calculation. This design content including level gear transmission, the secondary gear transmission, wire rope winding, drive shaft, worm drive. With what they have learned knowledge of engineering graphics and 3 d drawing UG draw assembly drawings, and part drawing, realize the whole movement. Key words : lifting machine;gear;worm;mechanical design 目 录摘 要. IIIABSTRATE. .IV 目录. V1 绪论.1 1.1本课题的研究内容和意义.1 1.2 国内外的发展概况. .1 1.3 提升机的概述. .1 1.4 本提升机的构架和原理. .12 传动机构的设计计算.42.1 确定传动装置的总传动比.42.2 确定传动装置分配传动比.43 齿轮的设计.6 3.1 齿轮设计的一般步骤.6 3.2 主动轴齿轮传动的设计计算.6 3.3 从动轮齿轮传动的设计计算.10 3.4 蜗轮传动.144 箱体的设计.165 轴的设计.185.1轴的设计过程.186 轴承的校核.30 6.1 主动轴上的轴承校核.30 6.2 中间轴上的轴承校核. .317 润滑密封设计.328 联轴器设计. .339 总结. .34致谢.35参考文献.3639人力提升机主要传动件的计算、设计、工艺拟定1 绪论1.1 本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。1.2 国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。1.3 本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500kg，最大速度为8m/min的货物。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。1.4 本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。图1.1 主要的传动轴 图1.2 提升机的主视图图1.3 提升机的左视图图1.4 提升机的俯视图2 传动机构的设计计算2.1 确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（2）由提升机提升的速度为5m/min得， (2.1) （3）又因为，可得n3=17.6r/min,即输出轴的转速为17.6r/min确定总的传动比，初设手摇柄的转速为n1=75r/min，即输入轴的转速为75r/min，所以 (2.2) （4）本系统为二级传动即，分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1.25，则二级齿轮传动比为 (2.3) 2.2 确定传动装置分配传动比（1）各轴的转速 (2.4) （2）各轴的输入功率,根据人提升的力，假设20.10.980.950.0931kW (2.5) 20.09310.980.950.0867kW (2.6)（3) 各轴的输入转矩 (2.7) (2.8) (2.9)表2-1 所求各参数轴号功率（KW）转矩（N.m）转速（）1轴2轴3轴0.10.09310.086712.7314.8247.04756017.63 齿轮的设计3.1 齿轮设计的一般步骤（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。3.2 主动轴齿轮传动的设计计算3.2.1 上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10-1查的，选择小齿轮材料是40Cr（调制），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调制）硬度为240HBS。初步估计齿轮的线速度为，由表7-7选择9级精度。取小齿齿数=20，则大齿轮 Z2=i1Z1=1.2520=25 (3.1)取Z2=25。(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。初选螺旋角有设计计算公式进行运算，即 (3.2)(3)确定公式中各数值试选K=1.6；由图10-30 选择区域系数ZH=2.420；由图10-26查得，则；计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： T1=12.73N.m (3.3)有表10-7选取齿宽系数=12。由表10-6查的材料的弹性影响系数Z=189.8MPa2；由图10-19取接触疲劳寿命系数K=0.90；K=0.952。如机械设计基础图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度查的。 (3.4) (3.5)(4)计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得许用应力 (3.6) (3.7)许用接触应力 (3.8)3.2.2 设计计算(1)小齿轮的分度圆直径d， (3.9) (2)计算圆周速度 (3.10) (3)计算齿宽b。 b= (3.11)(4)计算齿宽与高之比模数 (3.12)齿高 (3.13) (3.14)计算纵向重合度 (3.15)(5)计算载荷系数K根据v=0.124m/s，7级精度，由课本图10-8查的动载荷系数=1.05；由表10-2查的使用系数；由表10-4用插值法查的7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。由，查图10-23得；故载荷系数 (3.16)(6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得 d=d= mm (3.17)(7)计算模数 mm (3.18)3.2.3 齿根弯曲疲劳强度设计由式（10-17）弯曲强度的设计公式 (3.19)确定公式内各计算数值(1)计算载荷系数； (3.20)根据纵向重合度=1.586，从图10-28查得螺旋角影响系数=0.89(2)计算当量齿数 (3.21) (3.22)(3)查取齿形系数由表10-5查得=2.73，=2.56；(4)查取应力校正系数由表10-5 查得=1.567，=1.603；(5)由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；(6)由图10-18取弯曲疲劳寿命系数，(7)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得 (3.23) (3.24)(8)计算大、小齿轮的并加以比较 (3.25) (3.26)大齿轮的数值大,选用。3.2.4 设计计算（1）计算模数 mm (3.27)对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按机械原理P180 GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=1.5mm但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=32.88mm。于是由: (3.28) 取z=21。那么z=1.2521=26.25；取。(2)几何尺寸计算计算中心距 (3.29)将中心距圆整为37mm;按圆整后的中心距修正螺旋角 (3.30)因值改变不多,故参数,等不必修正。计算大.小齿轮的分度圆直径 (3.31) (3.32)计算齿轮宽度 B= (3.33)圆整后取，。3.3 从动轮齿轮传动的设计计算3.3.1 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10-1查的，选择高速级小齿轮材料是45号钢调制，齿面硬度为280HBS，大齿轮材料为45号钢正火，齿面硬度为240HBS。初步估计齿轮的线速度为，由表7-7选择9级精度。取小齿齿数Z3=22，则大齿轮 Z4=Z3=3.40822=74.976 (3.34)取Z4=75。（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。初选螺旋角由设计计算公式进行运算，即 (3.35)（3）确定公式中各数值试选K=1.6；根据由图10-30选择区域系数ZH=2.420；由图10-26查得，则；计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知，T2=14.82N.m。由表10-7选取齿宽系数=12。由表10-6查的材料的弹性影响系数Z=189.8MP2；由图10-19取接触疲劳寿命系数K=0.90；K=0.952。如机械设计基础图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度查的。查的，。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（10-12）得许用应力 (3.36) (3.37)许用接触应力 (3.38)3.3.2 设计计算(1)小齿轮的分度圆直径d， (3.40)（2）计算圆周速度 (3.41)(3)计算齿宽b=mm (3.42)(4)计算齿宽与高之比模数 (3.43)齿高 (3.44) (3.45)计算纵向重合度 (3.46)(5)计算载荷系数K根据v=0.095m/s，7级精度，由课本图10-8查的动载荷系数=1.05；由表10-2查的使用系数；由表10-4用插值法查的7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。由，查图10-13得；故载荷系数 (3.47)(6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得 d3=d2t= mm (3.48)(7)计算模数 mm (3.49)3.3.3 齿根弯曲疲劳强度设计由式（10-17）弯曲强度的设计公式 (3.50)确定公式内各计算数值(1)计算载荷系数 (3.51)据纵向重合度=1.586，从图10-28查得螺旋角影响系数=0.89(2)计算当量齿数 (3.52) (3.53)(3)查取齿形系数由表10-5查得=2.91，=2.62；查取应力校正系数由表10-5 查得=1.53，=1.59；由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；由图10-18取弯曲疲劳寿命系数，(4)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得 (3.54) (3.55) 计算大、小齿轮的并加以比较 (3.56) (3.57)大齿轮的数值大.选用.3.3.4 设计计算(1)计算模数 mm (3.58)对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=1.5mm但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d3=31.41mm.于是由, (3.59)取Z3=22。那么Z4=3.40822=74.9，取整为75。 (2)几何尺寸计算计算中心距 (3.60)将中心距圆整为75mm按圆整后的中心距修正螺旋角 (3.61)因值改变不多,故参数,等不必修正.计算大.小齿轮的分度圆直径 (3.62) (3.63)计算齿轮宽度 B= (3.64)圆整后取，。表3-1 齿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aimZddadfBMmMmmmmmmmmm371.251.514021721 2732.37 41.6235.37 44.6228.62 37.8740 353.4 蜗轮传动3.4.1 蜗轮蜗杆的计算1选择蜗轮传动类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。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 HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重的金属，只有齿圈用青铜制造，轮芯用灰铸铁HT100制造。3蜗杆的输入功率为0.0931，转速r/min，传动比。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（11-12），传动中心距 (3.65)(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；有书本表11-5选取使用系数；由于转速不高，冲击不大可取动载荷系数；所以 (3.66)（2）确定弹性影响系数ZE 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮与钢蜗杆相匹配，故。（3）确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距 的比值，从图11-18中可查的。（4）确定许用接触应力根据蜗杆材料为ZCuSn10P1，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，可从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力=265MPa。（5）计算中心距 mm (3.67) 取中心距mm，有课本表11-2中取模数.6，蜗杆的分度圆直径mm 这时，从图11-18中可以查的接触系数，因为，因此以上计算结果可用 。 。（6）蜗杆 轴向齿距mm (3.68) 直径系数 (3.69) 齿顶圆直径mm (3.70) 齿根圆直径mm (3.71)分度圆导程角， 蜗杆的轴向齿厚 (3.72)齿宽mm 蜗杆的分度圆直径为 (3.73)4 箱体的设计（1）人力提升机的箱体采用铸造（HT200）制成，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Ra的上限值为6.2mm（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。表4-1 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10箱盖壁厚9箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25轴承旁联接螺栓直径M12轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）10视孔盖螺钉直径=（0.30.4）8定位销直径=（0.70.8）8，至外机壁距离查机械毕业设计指导书表4342218，至凸缘边缘距离查机械毕业设计指导书表42816外机壁至轴承座端面距离=+（812）50大齿轮顶圆与内机壁距离1.215齿轮端面与内机壁距离10机盖，机座肋厚9 8.5轴承端盖外径+（55.5）120（1轴）125（2轴）150（3轴）轴承旁联结螺栓距离120（1轴）125（2轴）150（3轴）5 轴的设计5.1 轴的设计过程5.1.1 轴的设计要素 （1）轴是机械传动中必不可少的的重要的非标件之一，主要用于支承转动的带毂零件(如齿轮、带轮等)并用来传递运动和动力，同时它被滑动轴承或滚动轴承所支承。进行轴的结构设计时，应综合考虑的因素有： 轴的毛配种类。 作用在轴上的载荷大小、方向及其分布情况。 轴承类型、尺寸和位置。 轴上零件安装、位置、固定、配合等。 轴的加工方法及其他特殊要求等。 （2）由于影响因素很多，并且轴的结构形式随不同的情况而不同，因此轴没有标准的结构形式，设计具有较大的灵活性和多样性。但不论具体情况如何,轴的结构应满足的基本要求是：保证轴和轴上零件有准确的位置。便于轴上零件的装拆、调整和维护。轴的受力合理，有利于提高轴的强度和刚度。节约材料和减轻重量。 形状尽量简单，减少应力集中。具有良好的工艺性。 机器上所安装的零件，例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用轴来支承，才能正常工作，因此轴类零件是机械中必不可少的重要零件。本节将要讨论轴的类型、轴的材料和轮毂联接及轴的设计问题，其包括轴的结构设计和强度计算。结构设计是合理确定轴的形状和尺寸，它除了要考虑轴的强度和刚度外，还要考虑适用性，加工和装配等方面的许多因素。5.1.2 轴的结构设计1、轴的结构应力求简单合理，有利于轴上零件的装拆、固定和调整。 2、轴上零件应定位准确、固定可靠； 3、轴的结构有利于提高轴的强度和刚度； 4、具有良好的润滑和密封条件； 5、具有较好的结构工艺性和经济性。 （1.用辅助零件代替轴上不必要的台阶。2.为了便于装配，减少应力集中，应取相同的倒角、圆角尺寸。3.取相同的越程槽、退刀槽。4.取相同的键槽尺寸且布置在轴的同一母线上。5.各段轴的尺寸尽量取标准值（减少刀具数目，便于测量）。6.规定合理的加工精度和表面粗糙度。） 5.1.3 手动输入轴的计算(1)初步确定轴的最小直径先按式（15-2）初步确定轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调制处理，根据表15-3，取A0 =120，于是得 mm (5.1)（2）从左向右先做定各段直径的大小由最小直径=13.21mm可得第一段的直径，又因为在最小直径上打孔，为了增大其承受能力，故取第一段的直径mm。第二段和第六段是放相同型号、相同大小的轴承，经考虑，首先选择滚动轴承，因轴承主要承受径向方向的力，也承受少量的轴向力，为了结构紧凑故先选择圆锥滚子轴承，由轴承产品目录中初步选择轴承代号，其尺寸为，因而第二段与第六段的直径为mm。第三段和第五段都是对轴承的轴向固定，定位轴肩的高度h一般取为，d为与零件想匹配处的轴的直径，故取直径为mm。第四段放的齿轮，对于直径很小的钢制齿轮，当为圆柱齿轮时，若齿根圆到键槽底部的离，均应将齿轮和轴做成一体，叫做齿轮轴，所以 (5.2) (5.3)所以故与齿轮相匹配，参数详见齿轮1。其结构与直径如下图5.1。图5.1 输入轴的结构与直径(3)各段的长度 根据标准件我们可以查表初步确定mm，mm，mm，其余长度尺寸我们可以边画图边查手册边确定，查手册的取长轴mm，画图的mm，mm。（4）确定轴上的圆角和倒角尺寸参考书本表15-2，取第一段的倒角为，最后一段的倒角为，各轴肩处的圆角半径详见输入轴的工作图。（5） 求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图 轴传递的转矩： T1=12730Nmm (5.4)齿轮圆周力： (5.5)齿轮径向力： (5.6)齿轮径向力： (5.7)计算作用在轴上的支反力:图5-2 轴上的支反力RvA1FaRvBRvA2Fr图5-3 水平方向受力分析FtRHARHB图5-4 垂直方向受力分析水平方向的： (5.8) (5.9)解得RVA2=116.45N，RVB=179.05N 垂直方向： (5.10) (5.11)画弯矩图和扭矩图：M25670.824457.9Mv10957.97699.15MH23214.5T12730图5-5 弯矩图和扭矩图C处合成弯矩： (5.12)(6)按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受能力最大的弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据书本式（15-5）及上图中的数据，以及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，进行弯扭合成得：通过弯扭合成MCA=，=0.6，则最大是25670.8Nmm轴的计算应力 (5.13)前已经选定轴的材料是45号钢，调制处理，有书本表15-1查的MPa。以此，故安全。(7)精确校核轴的疲劳强度判断危险截面)从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面C和D处过盈配合所引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大，C处已满足强度要求故不再校核。对于D剖面，轴的突变较大，且同时受有扭矩和弯矩作用，应力集中也较大，故应对剖面作安全系数的验查，即疲劳强度的校核。抗弯剖面模数： (5.14) 抗扭剖面模数： (5.15) 弯曲平均应力 扭转平均应力 查表得 则弯矩和扭矩时的安全系数为： (5.16) (5.17) (5.18)故安全5.1.4 中间轴的计算（1）初步确定轴的最小直径先按式（15-2）初步确定轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调制处理，根据表15-3，取A0 =120，于是得 mm (5.19)其结构与直径如下图5.2。图5.2 输出轴的结构与直径（2）轴各段的的直径 因为此轴最右端是齿轮，又因为此齿轮与轴的尺寸，故做成齿轮和轴分开的。从左往右，第一段安装的是轴承，查表选取圆锥滚子轴承30205，所以第一段的直径为mm；第二段放的齿轮，因为齿轮的分度圆直径和基圆直径明显的大于轴的直径，故做成齿轮和轴分开的，此轴不是定位的轴，所以第二段的直径为mm；第三段是齿轮的轴向固定，定位轴肩的高度h一般取为，d为与零件想匹配处的轴的直径，故取第三段直径为mm；第四段是蜗杆，所有的参数都是蜗杆的分度圆直径和齿根高直径等，详见蜗杆的传动，第五段是右轴承的轴向固定，起到了定位的作用，所以第五段的直径是mm，第六段是用来安装轴承的，与左面成对使用，所以第六段的直径mm，第七段安装的齿轮，同时又起到了了最右端轴承的轴向固定，故取mm，第八段是安装轴承的，此处所受的只有轴向力，所以选择深沟球轴承，轴承代号6005，基本尺寸为，故第八段的直径为mm。（3） 轴各段的长度第一段放的是轴承和固定轴承的套筒，经查手册确定轴的长度为mm；第二段是放的齿轮，因为要比齿轮的长度小12mm，故取mm；第三段经查表和课本第369页的简图，可以确定其总长度，即mm；第四段是蜗轮的长度，经算的蜗轮的长度为40mm；第五段经查表确定其长度为；第六段是放的轴承，与左轴承对称使用，故取长度为mm；第七段经查表和齿轮的宽度可以确定其长度为mm；第八段安装的是深沟球轴承，其长度也已经确定mm。（4）确定轴上的圆角和倒角尺寸参考书本表15-2，取第一段的倒角为，各轴肩处的圆角半径详见输入轴的工作图。 （5）求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图轴传递的转矩： T2=14820Nmm (5.20)大齿轮圆周力: (5.21)大齿轮径向力： (5.22)大齿轮轴向力： (5.23)小齿轮圆周力： (5.24)小齿轮径向力： (5.25)小齿轮轴向力： (5.26)蜗杆圆周力： (5.27)蜗杆轴向力： (5.28)蜗杆径向力： (5.29)计算作用在轴上的支反力:水平方向受力分析如图：FNV1Fa1Fr1F1NV1Fr3Fa3FNV2Fr2Fa2图5.3 水平方向受力分析FNH1Ft3Ft2Ft1FNH2图5.4 垂直方向受力分析水平方向 (5.30) (5.31)解得， 垂直方向： (5.32) (5.33)解得 ，画弯矩图和扭矩图：9275.67185.2MV4973.613509.77185.23393.620677.519683.725438.926616.57185.238021.2M2494819389 40350MH图5.5 弯矩图和扭矩图合成的最大弯矩： (5.34)出现在直径为25mm安装轴承的地方。(6)按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受能力最大的弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据书本式（15-5）及上图中的数据，以及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，进行弯扭合成得：通过弯扭合成MCA=，=0.6，则最大是38021.2Nmm轴的计算应力 (5.35)前已经选定轴的材料是45号钢，调制处理，有书本表15-1查的MPa。以此，故安全。 (7)精确校核轴的疲劳强度( 判断危险截面)从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面C和D处过盈配合所引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大，C处已满足强度要求故不再校核。对于D剖面，轴的突变较大，且同时受有扭矩和弯矩作用，应力集中也较大，故应对剖面作安全系数的验查，即疲劳强度的校核。抗弯剖面模数： (5.36) 抗扭剖面模数： (5.37) 弯曲平均应力 扭转平均应力 查表得 则弯矩和扭矩时的安全系数为： (5.38) (5.39) (5.40) 故安全6 轴承的校核6.1 主动轴上的轴承校核查的手册圆锥滚子轴承30205可知，基本额定动载荷,基本额定静载荷。 （1）两轴承承受的径向载荷和在计算轴的设计时已经求得两轴承的径向载荷 (6.1) (6.2)（2） 求两轴承的计算轴向力和对于圆锥滚子轴承，按表13-7轴承的派生轴向力 (6.3) (6.4)按式子（13-11）得 (6.5) (6.6) (6.7)（3） 求轴承当量动载荷p1和p2 因为 (6.8) (6.9)由表13-5 得径向载荷系数和轴向载荷系数为 轴承1 ，轴承2 ，因为轴承运转时有轻微的冲击载荷，按表13-6查的，取。则 (6.10) (6.11)（4） 计算轴承的寿命因为，所以按轴承2的受力大小计算h (6.12)故所选的轴承满足寿命要求。6.2 中间轴上的轴承校核查的手册圆锥滚子轴承30205可知，基本额定动载荷,基本额定静载荷。 （1）两轴承承受的径向载荷和在计算轴的设计时已经求得两轴承的径向载荷 (6.13) (6.14) (2)求两轴承的计算轴向力和对于圆锥滚子轴承，按表13-7轴承的派生轴向力 (6.15) (6.16)按式子（13-11）得 (6.17) (6.18) (6.19) (6.21)(3)求轴承当量动载荷p1和p2 因为 (6.22) (6.23)由表13-5 得径向载荷系数和轴向载荷系数为 轴承1 ，轴承2 ，因为轴承运转时有轻微的冲击载荷，按表13-6查的，取。则 (6.24) (6.25) (4)计算轴承的寿命因为，所以按轴承2的受力大小计算年 (6.26)故所选的轴承满足寿命要求。7 润滑密封设计对于人力提升机，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度.其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，为150mm。并匀均布置，保证部分面处的密封性。8 联轴器设计1.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用弹性套柱销联轴器,因为所要传递的转矩T=12.73，查课本,选取所以转矩 N.m (8.1)因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查机械设计手册表8-5选取LT2型弹性套柱销联轴器其公称转矩为16N.m 9 总结本设计是人力提升机的设计，主要是让设计者了解人力提升机的基本原理和主要结构。毕业设计目的在于让我们学习设计的思想，同时也是对已学理论知识的巩固过程。这次毕业设计过程让我深深体会到实践经验的重要性。这次设计，使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我思考、解决问题的能力。使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西，让我受益匪浅！还有就是团队合作的能力也非常重要。在此要感谢我的指导老师对我的论文的指导与帮助！ 此外让我影响颇深的是以前课堂上
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