卷扬机的结构设计

1、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、水设计的 10kN 吨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 10kN 吨桥式吊车起升机构。提升重物是卷扬机的一种主要功能，各

2、类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。iHoist and winch. Is an important part of vertical lifting transport machinery, used toenhance the materials, installation of equipment operations, from human or mechanical powerdriven drum, winding traction rope to complete the installation work. Vertical, horizontal orinclined

3、simple traction weight lifting machinery. Manual and electric two. Now to the mainelectric hoist. The design of the 10kN ton electric hoist is composed of motor, coupling,reducer, drum, cable etc.The design procedure is to start from the wire rope, and then turn on the winch drum, drumspindle, motor

4、, gear reducer, speed reducer shaft, coupling design and selection. Design ofthe drum, the drum shaft, most major reducer, the design focus is introduced, the rest is just abrief analysis.The design of the drum machine because of its simple structure, flexible installation,convenient operation and c

5、arrying, simple maintenance, to adapt to the working environmentability is strong, can be applied to metallurgical crane, construction, operations and otherwater conservancy, but the design of the drum machine is mainly used for 10kN ton bridgecrane hoisting mechanism. Lifting weights is a main func

6、tion of hoist, design of various typesof winches are according to the requirements for.Keywords : hoist, drum, drum shaft, gear reducerii目录摘要. i目录. iii1.绪论. 41.1 卷扬机的分类、特性及常见类型1.1.1 分类及特性1.1.2 卷扬机的常见类型1.2 国内卷扬机发展概况 1.2.1 国内卷扬机发展概况 2.卷扬机结构设计及工作原理 .52.1 基本结构2.2 卷扬机的工作原理3.卷扬机零件设计. 53.1 卷扬机的设计参数3.1.1 卷扬

7、机的设计参数3.1.2 电机的选择3.2 减速器的设计计算3.2.1 齿轮的设计3.2.2 轴的设计与校核3.3 排线器轴及轴上零件设计与校核2.3.1 求作用在齿轮上的力3.3.2 确定轴的尺寸3.3.3 求轴上的载荷3.3.4 键的选择与校核3.4 滚筒轴及轴上零件的设计与校核.183.4.1 求作用在齿轮上的力3.4.2 确定轴的尺寸3.4.3 求轴上的载荷3.4.4 按弯扭合成应力校核轴的强度3.4.5 精确校核轴的疲劳强度3.4.6 键的选择与校核4.卷扬机使用时的注意事项 . 215.结论. 22参考文献. - 1 -致谢. - 2 -iii1.绪论1.1 卷扬机的分类、特性及常见

8、类型1.1.1 分类及特性动机、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。1.1.2 卷扬机的常见类型常见的卷扬机吨位有：0.3T 卷扬机 0.5T 卷扬机 1T 卷扬机 1.5T 卷扬机 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。很多优点：A. 过载保护 B.冲击防护C.防爆性能。国标卷扬机指符合国家标准的卷扬

9、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1.2 国内卷扬机发展概况1.2.1 国内卷扬机发展概况机，一种为日本的JIS8001 型动 力卷扬机，它是一种原动机为电动机，传动形式是开式 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。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 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。4 动力

10、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。526123452.972.822.682.662.53177.563.463.419.2151.88404.22400.21256.23.2.1齿轮的设计高速齿轮设计齿轮精度选择 8 280HBS,大齿轮材料为 45 240HBS,两者硬度差 40HBS.由资料【1】表 10-7 选取齿宽系数接触疲劳寿 查资料【1】图 10-19命系数H1SSZE取较小的值HdtdtV=1.64m/sb=44.14mm db b初步齿宽d1t7z1

11、模数md1ttz1齿高 2.25hmt计算载荷系 10-8取动载荷系数K数K =1.12vvHKKKAHKKKHAV校正分度圆 dK31Tm11() 根据公式设计1Fa Sa3zdFKKNlimSAVFF查资料【1】表 10-5 取Yaa轮的大齿轮的较大所以 m 取 1.5 F2Y YFa Sa 选用较大的代入公式计算F81122a122计算齿轮宽 b dd1度低速齿轮设计齿轮精度选择 8 280HBS,大齿轮材料为 45 240HBS,两者硬度差 40HBS.由资料【1】表 10-7 选取齿宽系数d接触疲劳寿 查资料【1】图 10-19命系数KH1SKSZE取较小的值Hdt计算圆周速度9 d

12、b bd1模数md1ttz1齿高 2.25hmtvHKKKKAKKHAVdK31tKTm11() 根据公式设计1Fa Sa3zdFKKNlimSAVFF查资料【1】表 10-5 取Ya应力校正系 查资料【1】表 10-5 取Y数a计算大小齿Y Y1 Sa1 FY YY YFa Sa 1大齿轮的较大所以 m 取 2.5 F2Y YFa Sa 选用较大的代入公式计算F101122a122计算齿轮宽 b dd1度3 第三级减速齿轮齿轮精度选择 8 280HBS,大齿轮材料为 45 240HBS,两者硬度差 40HBS.由资料【1】表 10-7 选取齿宽系数d接触疲劳寿 查资料【1】图 10-19命系

13、数KH1SKSZE取较小的值Hdtdt计算圆周速度11 db bd1模数md1ttz1齿高 2.25hmtvHKKKKAKKHAVdK31tKTm11() 根据公式设计1Fa Sa3zdFKKNlimSAVFF查资料【1】表 10-5 取Ya应力校正系 查资料【1】表 10-5 取Y数a计算大小齿Y Y1 Sa1 FY YY YFa Sa 1大齿轮的较大所以 m 取 4 F2Y YFa Sa 选用较大的代入公式计算F121122a122d1轴的材料选用45钢，调质处理。根据资料【1】表15-3， 分别取105,110,115，A0P120，125；根据公式d A 求其最小直径为：3min0n由

14、于机构几乎不承受轴向载荷，所以选用深沟球轴承1.中间轴设计图3.2图3.2是轴上零件的分布图1.求作用在输出齿轮上的力圆周力：圆周力：径向力：3.确定轴的尺寸选取轴的材料为 45 钢，调质处理，由于轴上有两个键槽，所以最小直径取30mm，最小直 6206 3mm，此处轴径为 38mm，安装齿轮处的轴径为 32mm，轴承位置与箱体内壁的距离取 5mm，箱体内壁与齿轮的距离取 20mm，肩的宽度取 6mm，齿轮的宽度与相同内径轴的宽度相差 3mm。套筒齿轮处的大径与轴肩的高度相同，长度可以计算出来。4.求轴上的载荷扭矩5.按弯扭合成应力校核轴的强度选用的材料为 45 钢，调质处理，查其许用弯曲应力

15、为 60Mpa，满足要求。6.精确校核轴的疲劳强度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：抗扭截面系数：弯矩：M=扭矩：T=弯矩应力：49.95Mpa扭矩应力：23.18Mpa根据轴的材料，查的截面轴肩处的倒角 r=2mm，查应力集中系数，轴材料的敏感系数：求的有效应力集中系数：查尺寸系数：查扭转尺寸系数：轴按磨削加工，查的表面质量系数：轴未经表面强化处理，即求其综合系数：查碳钢的特征系数：计算安全系数：所以安全7.键的选择与校核14钢，查的许用挤压强度为 100 到 120Mpa，计算键的强度：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4

16、5mm，最小直 GY 45mm，长度选择 6209 3.5mm，齿轮定位轴肩 60mm，安装齿轮处的轴径为 52mm，轴承位置与箱体内壁的距离取 5mm，考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6mm，套筒齿轮处的大径与轴肩的高度相同，长度可以计算出来。5.精确校核轴的疲劳强度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：截面轴肩处的倒角 r=2.5mm，查应力集中系数，轴材料的敏感系数：求的有效应力集中系数：100到120Mpa，计算键的强度：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20mm，最小直径安装在

17、联轴器上，选择GY系列联轴器，孔径为20mm，轴承选择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3mm，轴承位置与箱体内壁的距离取5mm。扭矩4.按弯扭合成应力校核轴的强度选用的材料为 45 钢，调质处理，查其许用弯曲应力为 60Mpa，满足要求。5.精确校核轴的疲劳强度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：抗扭截面系数：弯矩：M=扭矩：T=弯矩应力：26.31Mpa扭矩应力：6.71Mpa根据轴的材料，查的截面轴肩处的倒角 r=2mm，查应力集中系数，轴材料的敏感系数：求的有效应

18、力集中系数：查尺寸系数：查扭转尺寸系数：轴按磨削加工，查的表面质量系数：轴未经表面强化处理，即求其综合系数：查碳钢的特征系数：计算安全系数：所以安全6.键的选择与校核根据齿轮的宽度和轴的直径选用，键轴齿轮的材料都是钢，查的许用挤压强度为 100 到120Mpa，计算键的强度：故符合3.3 排线器轴及轴上零件设计与校核17选取轴的材料为 45 45mm，选择轴承的内径为 50mm，选择6210 型深沟球轴承，齿轮与机架内壁的距离为20mm，光杆的长度取 350mm。围内3.4 滚筒轴及轴上零件的设计与校核选取轴的材料为 45 钢，调质处理，由于轴上有两个键槽，所以最小直径取65mm，最小直径处安

19、装轴承，选择 6213 型深沟球轴承，轴承位置与箱体内壁的距离取 5mm，为了与主动轮配合，算出齿轮与箱体内壁的距离 17.5mm，滚筒挡板处的厚度取 10mm，最后计算出滚筒的长度。选用的材料为 45 钢，调质处理，查其许用弯曲应力为 60Mpa，满足要求。这里只需要校核齿轮的右端阶梯截面的左侧就可以了。扭矩：T=弯矩应力：19.79Mpa扭矩应力：Mpa根据轴的材料，查的截面轴肩处的倒角 r=2.5mm，查应力集中系数，轴材料的敏感系数：求的有效应力集中系数：查尺寸系数：查扭转尺寸系数：轴按磨削加工，查的表面质量系数：轴未经表面强化处理，即求其综合系数：查碳钢的特征系数：计算安全系数：所以

20、安全3.4.6 键的选择与校核根据齿轮的宽度和轴的直径选用和只需要校核较短的就可以键轴齿轮的材料都是钢，查的许用挤压强度为 100 到 120Mpa，计算键的强度：故符合201 卷筒上的钢丝绳应排列整齐，如发现重叠和斜绕时，应停机重 新排列。严禁在转动中用手、脚拉踩钢丝绳。钢丝绳不许完全放出，最少应保留三圈。2 钢丝绳不许打结、扭绕，在一个节距内断线超过 10%时，应予以更换。3 作业中，任何人不得跨越钢丝绳，物体（物件）提升后，操作 人员不得离开卷扬机。休息时物件或吊笼应降至地面。4 作业中，司机、信号员要同吊起物保持良好的可见度，司机与信号员应密切配合，服从信号统一指挥。5 作业中如遇停电情况，应切断电源，将提升物降至地面。6 方可继续作业。7 作业中突然停电，应立即拉开闸刀，将运送物放下，作业完毕、应将料盘落地、关锁电箱。8 钢丝绳在使用过程中与机械的磨