【JX606】卷扬机的结构设计【11张CAD图纸+PROE三维图+论文+PPT】【机械毕业设计论文】【通过答辩】
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- 内容简介：
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江西农业大学学士学位论文 卷扬机的结构设计 设 计 ： 余高锋 专 业 ： 农业机械化及其制动化 指导老师 ： 肖丽萍 副教授 卷扬机的基本介绍 卷扬机又称绞车。是起重垂直运输机械的重要组成部分，用来提升物料、安装设备等作业，由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。垂直提升、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。分手动和电动两 种。现在以电动卷扬机为主。本次设计的 10轴器、减速器、卷筒、排线器等组成。 本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手，然后依次对卷扬机的卷筒、 卷筒心轴、电动机、减速器齿轮、减速器轴、联轴器设计与选取。其中卷筒、卷筒轴、减速器的设计最为主要，本设计重点做了介绍，其余部分有得只是略作分析。 卷扬机的结构设计及工作原理 整个卷扬机分为四个部分，电机是属于驱动部分，减速器是减速部分，再是排线器部分，最后是滚筒部分。这四个部分是通过齿轮或者联轴器链接传递扭矩。减速器是使用了二级减速。排线器与齿轮同轴，与滚筒上的齿轮配合，一是减速，二是使排线器轴转动。 动力通过电机输入，再通过联轴器与减速器的输入轴相连，将动力输入到减速器当中，减速器通过两级减速通过输出轴，经过联轴器将动力传递到排线器轴上，轴上的齿轮转动带动滚筒轴上的零件的转动，使滚筒转动。排线器安装在排线轴上，它能使得钢绳均匀分布在滚筒上。 卷扬机结构简图 减速器中间轴的零件分布图 减速器低速轴的零件分布图 减速器高速轴的零件分布图 排线器轴上零件分布 滚筒轴及轴上零件的分布 减速器装配图 致谢 这次毕业设计可以圆满地将近四年的大学学习，让我对农业机械设计与制造方面的知识有了一个系统而又全面的认识。毕业设计是我们学习中最后一个实践性环节，是一个综合性很强的设计任务，它为我们以后从事机械技术设计工作打下了一个良好的基础，在以后的职业生涯打好了基础，对我们掌握所学知识情况进行了全面而又直观的检测。为了能够较好的完成这次毕业设计，我投入了万分的精力作了充分的准备工作。最终艰难的完成。 毕业设计虽已结束，但想想我在其中所学到的知识，所遇到的困难，仍记忆犹新。仿佛是在昨天。 这次毕业设计培养我独立设计思考的和分析解决问题的能力，拓宽 了我的知识面，是一次很好的锻炼机会。 我的指导老师肖丽萍是位认真、负责的好老师。我感谢肖丽萍老师在这 次毕业设计中给我的莫大帮助，在此我忠心的感谢四年来在江西农业大学在我学习和生活中帮助过我的所有的老师和同学。 i 科 毕 业 设 计 题目 ： 卷扬机的结构设计 学 院： 工学院 姓 名： 余高锋 学 号： 20100981 专 业： 农业机械化及其自动 班 级： 农机 1001 班 指导教师： 肖丽萍 职 称： 副 教授 2014 年 5 月 摘 要 卷扬机又称绞车。是起重垂直运输机械的重要组成部分，用来提升物料、安装设备等作业，由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。垂直提升、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。分手动和电动两种。现在以电动卷扬机为主。本次设计的 10电动卷扬机是由电 动机、连轴器、减速器、卷筒、排线器 等组成。 本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手，然后依次对卷扬机的卷筒、 卷筒心轴、电动机、减速器齿轮、减速器轴、联轴器设计与选取。其中卷筒、卷筒轴、 减速器的设计最为主要，本设计重点做了介绍，其余部分有得只是略作分析。 本次设计的卷筒机由于它结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、对作业环境适应能力强等特点，可以应用于冶金起重、 建筑、水利作业等方面，但是此次设计的卷筒机主要运用于用于 10桥式吊车起升机构。提升重物是卷扬机的一种主要功能，各类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。 关键词：卷扬机，卷筒，卷筒轴，减速器 Is an of to of or to or to of 0kN is of is to on of is is a of of to to is be to of is 0kN is a of of of to 目录 摘 要 . 录 . . 5 扬机的分类、特性及常见类型 . 5 分类及特性 . 5 卷扬机的常见类型 . 5 国内卷扬机发展概况 . 5 国内卷扬机发展概况 . 5 理 . 6 本结构 . 6 扬机的工作原理 . 6 . 6 扬机的设计参数 . 6 扬机的设计参数 . 6 机的选择 . 7 速器的设计计算 . 7 轮的设计 . 8 的设计与校核 . 14 线器轴及轴上零件设计与校核 . 19 作用在齿轮上的力 . 19 定轴的尺寸 . 20 轴上的载荷 . 20 的选择与校核 . 20 筒轴及轴上零件的设计与校核 . 20 作用在齿轮上的力 . 20 定轴的尺寸 . 21 轴上的载荷 . 21 弯扭合成应力校核轴 的强度 . 21 确校核轴的疲劳强度 . 21 的选择与校核 . 22 . 23 论 . 24 参考文献 . - 1 - 致谢 . - 2 - 5 扬机的分类、特性及常见类型 分类及特性 卷扬机分为手动卷扬机和电动卷扬机两种。现在以电动卷扬机为主。电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安装在机架上。对于起升高度和装卸量大工作频繁的情况，调速性能好，能令空钩快速下降。对安装就位或敏感的物料，能用较小速度。 卷扬机的常见类型 常见的卷扬机吨位有： 扬机 扬机 1T 卷扬机 扬机 2T 卷扬机 3T 卷扬机 5T 卷扬机 6T 卷扬机 8T 卷扬机 10T 卷扬 机 15T 卷扬机 20T 卷扬机 25T 卷扬机 30T 卷扬机。从是否符合国家标准的角度：卷扬机可分为国标卷扬机、非标卷扬机 。 液压卷扬机优点：相比传统的电动卷扬机（电动绞车），液压卷扬机（液压绞车）有很多优点： A. 过载保护 标卷扬机指符合国家标准的卷扬机，非标卷扬机是指厂家自己定义标准的卷扬机 ,通常只有具有生产证的厂商才可以生产国标卷扬机，价格也比非标卷扬机贵一些。注意事项 国内卷扬机发展概况 国内卷扬机发展概况 我国卷扬机的生产是解放后才开始的。 50年代为满足恢复经济的需要和第一个五年计划建筑的需要，卷扬机的生产被提到了日程上。原沈阳国泰机器厂等成批仿制了两种卷扬机，一种为日本的 动 力卷扬机，它是一种原动机为电动机，传动形式是开式圆柱齿轮传动，双锥体摩擦离合器，操作为手板脚踩的快速卷扬机；另一种是按苏联图 纸制造的 1011型和 1012型普通蜗杆传动、电控慢速卷扬机。由于当时生产力不高，卷扬机的需求量亦不多，故这段时间国内卷扬机的生产主要是仿制。 随着生产的发展，到了 60年代，卷扬机的生产和使用越 来越多了。为了协调生产，主要卷扬机生产厂家（阜新矿山机械厂、天津卷扬机厂、山西机器厂、宝鸡起重运输机厂等）组成了卷扬机行业组织，隶属于第一机械工业部矿山机械行业下。为了发展卷扬机的生产，行业组织了有关厂家的人员对全国卷扬机的生产和应用情况进行了调查。在调查的基础上，开始自行设计和制造新的卷扬机，先后试制了 1t、 3t 电 动卷扬机，但由于对当时各厂家的生产能力估计不足，无法推广。 6 构设计及工作原理 本结构 图 图 整个卷扬机分为四个部分，电机是属于驱动部分，减速器是减速部分，再是排线器部分，最后是滚筒部分。这四个部分是通过齿轮或者联轴器链接传递扭矩。减速器是使用了二级减速。排线器与齿轮同轴，与滚筒上的齿轮配合，一是减速，二是使排线器轴转动。 扬机的 工作原理 动力通过电机输入，再通过联轴器与减速器的输入轴相连，将动力输入到减速器当中，减速器通过两级减速通过输出轴，经过联轴器将动力传递到排线器轴上，轴上的齿轮转动带动滚筒轴上的零件的转动，使滚筒转动。排线器安装在排线轴上，它能使得钢绳均匀分布在滚筒上。 件 设计 扬机的设计参数 扬机的设计参数 工作 10年， 300天每年，两班制 钢丝绳的最大起重物料选择： 0料提升的速度： 12m/7 滚筒的直径： D=200 图 图 电机的选择 提升物料的功率： 00000*12/60=2出转速： 所以 19.1 r/动效率计算： 0 = 122533 4= =形联轴器） 2 =子轴承） 3 =轮精度为 8 级） 4 =滚筒 ） 电机功率： = 机的选择：型号 功率 3转速 710r/速器的设计计算 按浸油润滑条件考虑取高速级传动比 : o: 4, 2.8, 轴转速计算 : 710r/ 所以滚筒的实际转速为 轴输入转矩计算 ：电机功率为 31 = 9549140Nm 8 9549123m 954912232 m 9549122232 m 9549122333 m 轴编号 功率（ 转速（ r/转矩（ 1 10 40 2 齿轮的设计 高速齿轮设计 齿轮精度选择 8精度，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者硬度差 40计算项目 计算内容 计算结果 转矩 40Nm 齿宽系数 由资料【 1】表 101d接触疲劳极限 由资料【 1】图 10 680 750算应力循环系数 602 = N1/1 = 09 08 接触疲劳寿命系数 查资料【 1】图 10 效概率和安全系数 S=1 许用接触应力计算 i i 【 H】 1 = H】 2 = 选载荷系数 料的弹性影响系数 查资料【 1】表 10 9 试算小齿轮的分度圆的直径 di1i ( H)23 算圆周速度 V = 000 V=s 初步齿宽 b td b=算齿宽与齿高比 取齿数 1z =24 模数11 齿高5.2 h = 97 计算载荷系数 查资料【 1】图 10 K 查资料【 1】表 10K 查资料【 1】表 10向载荷分布系数1】图 10K K 1 =正分度圆直径 311 算模数 11 m=弯曲强度的设计公式 3 211 )(2根据公式设计数值 弯曲强度极限选择 查资料【 1】图 10齿轮 620齿轮 580曲疲劳寿命系数 根据其循环次数，查资料【 1】图 10 的值和21 算弯曲疲劳许用应力 安全系数取 s=K N F1 = 368F2 = 356算载荷系数 K=形系数 查资料【 1】表 10 力校正系 查资料【 1】表 10 10 数 计算大小齿轮的 F 加以比较 111 22 YF1 = F2 = 齿轮的较大 计算模数 m 选用 F 大的代入公式计算 m 以 定齿数 由齿面的接触疲劳强度计算的模数 于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面的接触疲劳强度所决定的承载能力，仅余于齿轮的直径有关 m = 1.5 31 124 计算分度圆直径 186算中心距 2 21 a =算齿轮宽度 1db d 2 = 速齿轮设计 齿轮精度选择 8精度，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者硬度差 40计算项目 计算内容 计算结果 转矩 m 齿宽系数 由资料【 1】表 101d接触疲劳极限 由资料【 1】图 10 680 750算应力循环系数 602 = N1/1 = 08 08 接触疲劳寿命系数 查资料【 1】图 10 效概率和安全系数 S=1 许用接触应力计算 i i 【 H】 1= H】 2 = 705选载荷系数 料的弹性影响系数 查资料【 1】表 10 11 试算小齿轮的分度圆的直径 di+1i ( H)23 算圆周速度 V = 000 V=s 初步齿宽 b td b=算齿宽与齿高比 取齿数 1z =24 模数11 齿高5.2 h = 69 计算载荷系数 查资料【 1】图 10 K 查资料【 1】表 10K 查资料【 1】表 10向载荷分布系数1】图 10K K 1 =正分度圆直径 311 算模数 11 m=弯曲强度的设计公式 3 211 )(2根据公式设计数值 弯曲强度极限选择 查资料【 1】图 10齿轮 620齿轮 580曲疲劳寿命系数 根据其循环次数，查资料【 1】图 10 的值和21 算弯曲疲劳许用应力 安全系数取 s=K N F1 = 381F2 = 365算载荷系数 K=形系数 查资料【 1】表 10 力校正系 查资料【 1】表 10 12 数 计算大小齿轮的 F 加以比较 111 22 YF1 = F2 = 齿轮的较大 计算模数 m 选用 F 大的代入公式计算 m 以 定齿数 由齿面的接触疲劳强度计算的模数 于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面的接触疲劳强度所决定的承载能力，仅余于齿轮的直径有关 m = 2.5 30 85 计算分度圆直径 75mm 算中心距 2 21 a =算齿轮宽度 1db d 752 = 80 第三级减速齿轮 齿轮精度选择 8精度，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者硬度差 40计算项目 计算内容 计算结果 转矩 m 齿宽系数 由资料【 1】表 101d接触疲劳极限 由资料【 1】图 10 680 750算应力循环系数 602 = N1/1 = 08 07 接触疲劳寿命系数 查资料【 1】图 10 效概率和安全系数 S=1 许用接触应力计算 i i 【 H】 1 = 639 H】 2 = 713选载荷系数 料的弹性影响系数 查资料【 1】表 10 13 试算小齿轮的分度圆的直径 di+1i ( H)23 算圆周速度 V = 000 V=s 初步齿宽 b td b=算齿宽与齿高比 取齿数 1z =24 模数11 齿高5.2 h = 81 计算载荷系数 查资料【 1】图 10 K 查资料【 1】表 10K 查资料【 1】表 10向载荷分布系数1】图 10K K 1 =正分度圆直径 311 算模数 11 m=弯曲强度的设计公式 3 211 )(2根据公式设计数值 弯曲强度极限选择 查资料【 1】图 10齿轮 620齿轮 580曲疲劳寿命系数 根据其循环次数，查资料【 1】图 10 的值和21 算弯曲疲劳许用应力 安全系数取 s=K N F1 = 340F2 = 381算载荷系数 K=形系数 查资料【 1 】表 10在此处键入公式。 14 应力校正系数 查资料【 1】表 10 算大小齿轮的 F 加以比较 111 22 YF1 = F2 = 齿轮的较大 计算模数 m 选用 F 大的代入公式计算 m 以 确定齿数 由齿面的接触疲劳强度计算的模数 于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面的接触疲劳强度所决定的承载能力，仅余于齿轮的直径有关 m = 4 30 99 计算分度圆直径 120mm 396算中心距 2 21 a =258算齿轮宽度 1db d 1202 = 125 轴的设计与校核 初步估计轴的最小直径 轴的材料选用 45 钢，调质处理。根据资料【 1】表 1505,110,115，120， 125；根据公式30求其最小直径为： 高速轴 = 中间轴 = 低速轴 = 排线器轴 = 滚筒轴 = 由于机构几乎不承受轴向载荷，所以选用深沟球轴承 15 图 圆周力： 2 4050N 径向力： = 1834N 2. 求作用在输入齿轮上的力 圆周力： 2 1633N 径向力： = 594N 选取轴的材料为 45钢，调质处理，由于轴上有两个键槽，所以最小直径取 30小直径安装在轴承上，选择轴承的内径为 30择 6206型深沟球轴承，定位轴肩高度 为 3处轴径为 38装齿轮处的轴径为 32承位置与箱体内壁的距离取 5体内壁与齿轮的距离取 20的宽度取 6轮的宽度与相同内径轴的宽度相差 3筒齿轮处的大径与轴肩的高度相同，长度可以计算出来。 载荷 水平方向 H 垂直方向 V 支柱反力 776N, 104N 2130N, 286N 弯矩 55872N 6422N 153360N 17660N弯矩 163221N2 = 18791N矩 T = m (T)2W = 用的材料为 45钢，调质处理，查其许用弯曲应力为 60足要求。 这里只需要校核输入齿轮的右端阶梯截面的左侧就可以了。 抗弯截面系数： W = 扭截面系数： 矩： M=163221N矩： T=m 弯矩应力： b = 矩应力： T = 16 根据轴的材料，查的 B = 6401 = 2751 = 155面轴肩处的倒角 r=2应力集中系数， = = 材料的敏感系数： 的有效应力集中系数： 1+ 1) = 1+ 1) = 尺寸系数： = 扭转尺寸系数： = 按磨削加工，查的表面质量系数： = = 未经表面强化处理，即 q = 1 求其综合 系数： 11 = = 11 = 碳钢的特征系数： = = 算安全系数 1m= = 1m= 2 + = 以安全 根据齿轮的宽度和轴的直径选用 10863与 10850，只需要校核较短的就可以满足，键轴齿轮的材料都是钢，查的许用挤压强度为 100到 120算键的强度： p = 2T103 符合 图 圆周力： 2 3804 N 径向力： = 1385N 选取轴的材料为 45钢，调质处理，由于轴上有两个键槽，所以最小直径取 45小直径安装在连轴器上，根据卷扬机的工况系数，计算扭矩，选择 径选择 4517 长度选择 110，选择轴承的内径为 50择 6209型深沟球轴承，定位轴肩高度 为 轮定位轴肩 60装齿轮处的轴径为 52承位置与箱体内壁的距离取 5虑到与中间轴齿轮的啮合，算出齿轮与箱体内壁的距离，轴肩的宽度取 6筒齿轮处的大径与轴肩的高度相同，长度可以计算出来。 载荷 水平方向 H 垂直方向 V 支柱反力 892N 492N 2454N, 1350N 弯矩 66008NH = 181300N弯矩 M = 192942N矩 T = m (T)2W = 用的材料为 45钢，调质处理，查其许用弯曲应力为 60足要求。 这里只需要校核齿轮的右端阶梯截面的左侧就可以了。 抗弯截面系数： W = 12500扭截面系数： 25000矩： M=192942N矩： T=m 弯矩应力： b = 矩应力： T = 据轴的材料，查的 B = 6401 = 2751 = 155面轴肩处的倒角 r=应力集中系数， = = 材料的敏感系数： 的有效应力集中系数： 1+ 1) = 1+ 1) = 尺寸系数： = 扭转尺寸系数： = 按磨削加工，查的表面质量系数： = = 未经表面强化处理，即 q = 1 求其综合系数： 11 = = 11 = 碳钢的特征系数： = = 算安全系数 1m= = 1m= 2 + = 以安全 18 根据齿轮的宽度和轴的直径选用 149100与 161063，键轴齿轮的材料都是钢，查的许用挤压强度为 100 到 120算键的强度： 2T103 2T103 符合 图 圆周力： 2 1720N 径向力： = 626N 选取轴的材料为 45 钢，调质处理，由于轴上有一个键槽，考虑到联轴器的选择，所以最小直径取 20小直径安装在联轴器上，选择 径为 20承选择6205 型深沟球轴承，考虑到齿轮较小，所以使用齿轮轴，考虑到齿轮与中间齿轮中间对其，确定齿轮与左右箱体壁的距离，两处定位轴肩高度 为 3承位置与箱体内壁的距离取 5 载荷 水平方向 H 垂直方向 V 支柱反力 188N 438N 518N 1202N 弯矩 26743NH = 弯矩 78388N矩 T = 40000N (T)2W = 28用的材料为 45钢，调质处理，查其许用弯曲应力为 60足要求。 这里只需要校核输入齿轮的右端截面的右侧就可以了。 抗弯截面系数： W = 2979扭截面系数： 5958矩： M=78388N矩： T=40Nm 弯矩应力： b = 19 扭矩应力： T = 据轴的材料，查的 B = 6401 = 2751 = 155面轴肩处的倒角 r=2应力集中系数， = = 材料的敏感系数： 的有效应力集中系数： 1+ 1) = 1+ 1) = 尺寸系数： = 扭转尺寸系数： = 按磨削加工，查的表面质量系数： = = 未经表面强化处理，即 q = 1 求其综合系数： 11 = = 11 = 碳钢的特征系数： = = 算安全系数 1m= = 1m= 2 + = 以安全 根据齿轮的宽度和轴的直径选用 6632，键轴齿轮的材料都是钢，查的许用挤压强度为 100到 120算键的强度： p = 2T103 符合 线器 轴及轴上零件 设计 与校核 图 作用在齿轮上的力 圆周力： 2 6670N
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