JK型建筑卷揚機設計【含CAD圖紙】

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畢業(yè)設計附本 JK型建筑卷揚機設計 THE DESIGN OF JK STRUCTURAL WINDLASS 學生姓名 郭曉軍 學院名稱 機電工程學院 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 指導教師 徐忠武 2008年 6月 2日 徐州工程學院 畢業(yè)設計（論文）任務書 機電工程 學院 機械制造設計及其自動化 專業(yè) 設計（論文）題目 JK型建筑卷揚機設計 學 生 姓 名 郭曉軍 班 級 04機本（6）班 起 止 日 期 08年2月25號~08年6月2號 指 導 教 師 徐忠武 教研室主任 發(fā)任務書日期 2008年 2 月 25 日 1.畢業(yè)設計的背景： 隨著我國經濟的發(fā)展，一些中小型企業(yè)想要大量的機械專業(yè)從事生產 第一線的技術和管理人員。我校是培養(yǎng)應用型本科學校，其課題應與生產 實踐相聯系。該課題是較復雜的零件，加工工藝及工藝裝備設計。其加工 工藝較為全面。通過設計可以使學生初步學會一般零件的工藝路線編制和 簡單機械設計方法。培養(yǎng)綜合運用新學知識解決生產實踐的能力。為其畢 業(yè)后從事生產實踐工作打下一定基礎。 2.畢業(yè)設計(論文)的內容和要求： 1. 完成卷揚機總體、傳動及部分工作工作機構設計； 2. 繪制裝配圖,零件圖不少于A0 3.5張; 3. 編寫設計說明書,文字不少于2萬字; 4. 譯文不少于5000字; 5. 接題后認真調研,收集資料; 6. 獨立完成設計任務,力求方案合理。 3.主要參考文獻： [1].齊國治.建筑卷揚機的設計.機械工業(yè)出版社1996年； [2].邱宣懷.機械設計手冊第四版.高等教育出版社.2006年； [3]. 龔桂義.機械設計課程設計指導書.高等教育出版社.1982年； [4].成大先.機械設計手冊.化工工業(yè)出版社.1993年； [5].胡家秀.簡明機械零件設計選用手冊.機械工業(yè)出版社.1999年； [6].汪愷.機械設計標準應用手冊.機械工業(yè)出版社.1997年； [7].劉鴻文.材料力學.高等教育出版社.1992年； [8].機械設計手冊.機械工業(yè)出版社.2003年； [9].周明衡.離合器制動器選用手冊.化工工業(yè)出版社.2003年； 4.畢業(yè)設計(論文)進度計劃(以周為單位)： 起 止 日 期 工 作 內 容 備 注 第1、2周 第3、4周 第5、6周 第7、8周 第9、10周 第11、12周 第13、14周 第15、16周 理解設計任務，收集相關資料; 調研建筑用卷揚機的有關資料; 制定總體方案; 完成傳動部分設計計算; 完成傳動部分裝配圖; 完成工作部分裝配圖; 完成部分零件工作圖; 完成總裝圖繪制; 完成總裝圖繪制; 外文翻譯; 編寫設計說明書; 完善設計圖及說明書; 完善設計圖及說明書; 裝訂說明書,準備答辯 教研室審查意見： 室主任 年 月 日 學院審查意見： 教學院長 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）進度記錄表 第 1 2 周 主要完成工作： 指導教師意見 第 3 4 周 主要完成工作： 第 5 6 周 主要完成工作： 第 7 8 周 主要完成工作： 第 9 10 周 主要完成工作： 第 11 12 周 主要完成工作： 第 13 14 周 主要完成工作： 第 15 16 周 主要完成工作： 畢業(yè)設計（論文）指導記錄表 指導內容記錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容紀錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容紀錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容紀錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容記錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容紀錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容紀錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容紀錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容記錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容紀錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容紀錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容紀錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容記錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容紀錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容紀錄： 指導教師簽名： 年 月 日 指導內容紀錄： 指導教師簽名： 年 月 日 徐州工程學院學生畢業(yè)設計（論文）中期情況檢查表 學院名稱： 檢查日期： 年 月 日 學生姓名 專業(yè)班級 指導教師 設計（論文）題目 工作進度情況 是否符合任務書要求進度 能否按期完成任務 工作態(tài)度情況 (態(tài)度、紀律、出勤、主動接受指導等) 質量 評價 (針對已完成的部分) 存在問題和解決辦法 檢查人簽字 學院負責人簽字 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表 學院： 專業(yè)： 學生： 學號： 題目： 評價 項目 評價要素 成績評定 優(yōu) 良 中 及格 不及格 工作 態(tài)度 工作態(tài)度認真，按時出勤 能按規(guī)定進度完成設計任務 選題 質量 選題方向和范圍 選題難易度 選題理論意義和實際應用價值 能力 水平 查閱和應用文獻資料能力 綜合運用知識能力 研究方法與手段 實驗技能和實踐能力 創(chuàng)新意識 設計 論文 質量 內容與寫作 結構與水平 規(guī)范化程度 成果與成效 指導教師意見 建議成績 是否同意參加答辯 評語： 指導教師簽字： 年 月 日 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文）評閱表 學院： 專業(yè)： 學生： 學號： 題目： 評價 項目 評價要素 成績評定 優(yōu) 良 中 及格 不及格 選題 質量 選題方向和范圍 選題難易度 選題理論意義和實際應用價值 能力 水平 查閱和應用文獻資料能力 綜合運用知識能力 研究方法與手段 實驗技能和實踐能力 創(chuàng)新意識 設計 論文 質量 內容與寫作 結構與水平 規(guī)范化程度 成果與成效 評閱 教師 意見 建議成績 是否同意參加答辯 評語： 評閱教師簽字： 年 月 日 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文）答辯及綜合成績評定表 學 院 專業(yè)班級 學生姓名 學 號 指導教師 設計論文題 目 答辯時間 年 月 日 時 分至 時 分 答辯地點 答辯小組成 員 姓名 職稱 答辯 記錄 提問人 提問主要內容 學生回答摘要 答辯記錄人簽字： 答辯 小組 意見 答辯評語： 答辯成績 答辯小組組長簽字： 綜合 成績 評定 指導教師評定成績 評閱教師評定成績 答辯成績 綜合評定成績 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 開題報告 課 題 名 稱： JK型建筑卷揚機設計 學 生 姓 名： 指 導 教 師： 所 在 學 院： 機電工程學院 專 業(yè) 名 稱： 機械設計制造及其自動化 說 明 1．根據《學院畢業(yè)設計(論文)管理規(guī)定》，學生必須撰寫《畢業(yè)設計（論文）開題報告》，由指導教師簽署意見、教研室審查，學院教學院長批準后實施。 2．開題報告是畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。學生應當在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，開題報告不合格者不得參加答辯。 3．畢業(yè)設計開題報告各項內容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現縮寫詞，須注出全稱。 4．本報告中，由學生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，沒有經過整理歸納，缺乏個人見解僅僅從網上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。 5. 課題類型填：工程設計類；理論研究類；應用（實驗）研究類；軟件設計類；其它。 6、課題來源填：教師科研；社會生產實踐；教學；其它 課題 名稱 JK型建筑卷揚機設計 課題來源 社會實踐生產 課題類型 工程設計 選題的背景及意義 卷揚機具有較好的靈活性，操作簡單方便，在林業(yè)集材，建筑業(yè)，化工，水電等行業(yè)具有至關的作用，雖如今工業(yè)水平先進，機械化程度不斷提高，起重設備不斷更新但任不能淘汰卷揚機運行之有效的機械設備。 目前市場上卷揚機的品種較全，但重新設計改造一個型號，經濟和力學性能能夠滿足適用條件的機械設備是很有必要的。 研究內容擬解決的主要問題 在對建筑卷揚機的設計中，主要研究了卷揚機的傳動部分，工作部分和對卷揚機的控制部分，在設計中主要設計了卷筒，減速器等工作部分，由先對卷筒的設計，計算出卷揚機的功率，再選擇電機從中再對減速器的設計，對卷揚機的制動，由原先的手動控制設計到電磁制動器的制動，在設計中對傳動部分提出了較多的疑問,由原先的三級齒輪減速器，由于結構尺寸較大，對卷揚機總體結構有較大的影響，設計成二級斜齒輪減速器的傳動部分，在減速器中，對齒輪，軸承的潤滑進行了改進，同時對卷筒的結構設計中，對齒輪，軸承的潤滑進行了改進，同時對卷筒的結構設計存在較大的問題，經認真思考和指導老師的指導后設計成焊接式卷筒。 研究方法技術路線 先理解畢業(yè)設計的任務，搜集相關資料；調研卷揚機的有關資料。對卷揚機的設計有一個了解，制定卷揚機設計的總體方案，對傳動部分進行計算，對工作部分進行設計。并選取最好的方案。對卷揚機中的工作部分減速器的潤滑和密封進行分析，采用最好的設計方案。在卷筒上采用焊接式的卷筒。 研究的總體安排和進度計劃 首先要充分了解建筑卷揚機的任務，對卷揚機的工作原理，使用范圍有個充分的了解，對卷揚機的傳動部分、控制部分、工作部分有一定的理解：（1）在論文題目布置先應收集相關資料，調研卷揚機有關的資料；（2）在3、4周要確定卷揚機的總體方案，并對傳動部分進行相關計算;（3）在5、6周應要完成傳動部分的裝配圖，完成傳動部分；（4）在7、8周要完成工作部分的裝配圖，完成部分零件圖；（5）在9、10周要完成總裝配圖的繪制；（6）在11、12周完成總裝配圖繪制，并要對外文的翻譯；（7）在13、14周編寫設計說明書完善設計圖；（8）在15、16周應認真總結自己的設計，對不懂的知識應認真總結掌握，對答辯做充分的準備。 主要參考 文獻 [1].齊國治.建筑卷揚機的設計.機械工業(yè)出版社1996年; [2].邱宣懷.機械設計手冊第四版.高等教育出版社.2006年; [3]. 龔桂義.機械設計課程設計指導書.高等教育出版社.1982年; [4]. 龔桂義.機械設計課程設計圖冊.哈爾濱工業(yè)大學出版社.1945年; [5].成大先.機械設計手冊.化工工業(yè)出版社.1993年; [6].汪愷.機械設計標準應用手冊.機械工業(yè)出版社.1997年; [7].周明衡.離合器制動器選用手冊.化工工業(yè)出版社.2003年; [8].劉鴻文.材料力學.高等教育出版社.1992年; [9].甘永力.幾何量公差與配合.上?？萍汲霭嫔?2001年; [10].胡家秀.簡明機械零件設計選用手冊.機械工業(yè)出版社.1999年; [11].機械設計手冊.機械工業(yè)出版社.2003年 指導教師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見 學院意見 教研室主任簽名： 年 月 日 教學院長簽名： 年 月 日 目 錄 第 1 章 緒論 .1 11 建筑卷揚機的發(fā)展狀況 .1 111 建筑卷揚機的應用 .1 112 建筑卷揚機的發(fā)展概況 .1 113 國外卷揚機的概況 .1 12 建筑卷揚機的主要類型 .2 第 2 章 卷揚機的基本結構設計 .5 21 本設計的總體確定 .5 22 卷揚機的總體結構設計 .5 第 3 章 鋼絲繩的選擇和卷筒的設計 .6 31 鋼絲繩的選擇 .6 311 鋼絲繩的種類和構造 .6 312 鋼絲繩直徑的選擇 .6 32 卷筒的設計 .7 321 卷筒的材料 .7 322 卷筒容繩尺寸計算 .7 卷筒筒壁的厚度計算和卷筒壁的強度計算 .9 33 卷筒軸的設計 .10 第章 減速器的設計 .15 電動機的選擇 .15 選擇電動機類型和機構形式 .15 功率的計算 .15 413 電動機功率的選擇 .15 42 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 .16 421 總傳動比 .17 4分配減速器的各級傳動比 .17 計算傳動裝置的運動和動力參數 .17 各軸轉速 .18 各軸的輸入功率 .18 433 各軸的輸入轉矩 .18 44 減速器的結構設計 .19 傳動零件的設計計算 .19 4.第一級齒輪傳動的設計 .19 第二級齒輪傳動的設計 .22 4.5.3 齒輪軸的校核 .24 4.5.4 滾動軸承的選擇計算 .28 標準件表 .30 第 5 章 其他零件的設計 .31 5.1 制動器的分類、特點及其選擇 .31 I 52 制動器的設計計算 .32 52制動器制動力矩的確定 .32 2制動器的發(fā)熱計算 .33 53 聯軸器的設計 .34 531 聯軸器轉矩的計算 .34 第六章 排繩器的設計 .36 第七章 建筑卷揚機使用與維護簡介 .37 7.1 建筑卷揚機使用 .37 7.1.1 建筑卷揚機的安裝與調試 .37 7.1.2 建筑卷揚機一般操作規(guī)程 .37 7.2 建筑卷揚機的維護與安全技術 .38 7.2.1 建筑卷揚機的維護 .38 7.2.2 建筑卷揚機的安全技術 .39 結論 .40 參考文獻 .41 致 謝 .42 附錄 .43 附錄 1.43 附錄 2.55 II 摘 要 隨著人類文明發(fā)展，建筑工作愈來愈頻繁，古老的起重裝置已不能滿足現代話作業(yè) 的需要，大型塔吊和汽吊又有其相對的局限性，于是卷揚機以起靈活方便，成本相對小 等特點孕育而生了。 建筑卷揚機是一種起重設備，由于具有結構簡單、搬運安裝靈活、維護保養(yǎng)簡單、操 作方便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點，所以被廣泛應用于諸多工作中。提升重物是其主 要功能提升重物。本課題簡要介紹了建筑卷揚機的結構和特點，給出了建筑卷揚機的設 計，并對卷筒的設計要點進行了說明。本課題重點在于一控制方便和節(jié)省資源為主要設 計特點對建筑卷揚機制動和傳動部分進行了設計和校核。 本課題主要設計齒輪和軸還有卷筒的結構尺寸，確定了齒輪傳動的各主要參數,對驅 動機構中的各部件進行了選型,設計,校核。 關鍵詞 卷揚機； 減速器； 軸； 齒輪； 設計 III Abstract Along with the development of human civilization, construction work have bec -ome more and more frequent ,Lifting the ancient device has been unable to meet the mo- dern needs of the operation so large tower crane hoists and steam has its limitations relative ,So hoist to take flexible, cost is relatively small and breed characteristics of Health. Winch is a construction lifting equipment, the structure is simple, flexible hand- ling installation, maintenance is simple and convenient to operate, low price and high relia bility, which is widely used in many work .Upgrade heavy Its main function is to upgrade heavy loads. This paper describes the construction hoist the structure and ch -aracteristics of a given construction hoist the design, Reel also the design features a summary statement. This paper focus is a convenient control and save resources as the main design features of the construction hoist the part of the design and verification . The design of the main gear and shaft design still reel size of the structure to de- termine the gear transmission of the main parameters, to drive the various components of the selection, design and verification. Keywords Windlass shaft gear reducer design 4 第 1 章 緒論 11 建筑卷揚機的發(fā)展狀況 111 建筑卷揚機的應用 建筑卷揚機是一種起重設備，由于具有結構簡單、搬運安裝靈活、維護保養(yǎng)簡單、 操作方便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點，所以被廣泛應用于提升重物、打樁、集材、冷 拉鋼筋、設備安裝等工作中。 提升重物是建筑卷揚機的一種主要功能，所以各類卷揚機是根據這一要求為依據的。 雖然現在塔吊，汽車吊取代了建筑卷揚機的工作。如塔吊在建筑工地上用于物料和物件 的提升工作。由于塔吊成本高一般在大型建筑中使用，而且靈活性較差，也需卷揚機做 輔助提升用。建筑卷揚機還用于林業(yè)的集材工作。建筑業(yè)的冷拉鋼筋，小型礦井的物料 提升和打樁等工作。正因為建筑卷揚機具有多種用途，所以不僅用于建筑業(yè)，而且在冶 金，化工，水電，農業(yè)和軍事等行業(yè)亦被廣泛使用。 112 建筑卷揚機的發(fā)展概況 我國在古代就知道采用轤轆等來提升重物，以減輕體力勞動的強度和提高生產效率。 我國由于舊中國工業(yè)落后。使用的卷揚機均為國外生產，至 50 年代我國的卷揚機生產才 開始的。從 70 年代起，我國卷揚機的生產才進入了技術提高，品種增加的新階段。 從 70 年代末期開始，中國實行改革開放政策國民經濟大力發(fā)展，基本建設任務增多許多， 促使卷揚機的大量生產。生產廠家也逐漸增多。至今卷揚機的生產與設計已較為成熟， 現如今卷揚機的品種繁多和使用較廣泛。雖然現在的工業(yè)水平先 I 畢 業(yè) 設 計 (論 文 ) JK 型建筑卷揚機設計 THE DESIGN OF JK STRUCTURAL WINDLASS 學 生 姓 名 學 院 名 稱 機 電 工 程 學 院 專 業(yè) 名 稱 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化 指 導 教 師 II 目 錄 第 1 章 緒論 .1 11 建筑卷揚機的發(fā)展狀況 .1 111 建筑卷揚機的應用 .1 112 建筑卷揚機的發(fā)展概況 .1 113 國外卷揚機的概況 .1 12 建筑卷揚機的主要類型 .2 第 2 章 卷揚機的基本結構設計 .5 21 本設計的總體確定 .5 22 卷揚機的總體結構設計 .5 第 3 章 鋼絲繩的選擇和卷筒的設計 .6 31 鋼絲繩的選擇 .6 311 鋼絲繩的種類和構造 .6 312 鋼絲繩直徑的選擇 .6 32 卷筒的設計 .7 321 卷筒的材料 .7 322 卷筒容繩尺寸計算 .7 卷筒筒壁的厚度計算和卷筒壁的強度計算 .9 33 卷筒軸的設計 .10 第章 減速器的設計 .15 電動機的選擇 .15 選擇電動機類型和機構形式 .15 功率的計算 .15 413 電動機功率的選擇 .15 42 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 .16 421 總傳動比 .17 4分配減速器的各級傳動比 .17 計算傳動裝置的運動和動力參數 .17 各軸轉速 .18 各軸的輸入功率 .18 433 各軸的輸入轉矩 .18 44 減速器的結構設計 .19 傳動零件的設計計算 .19 4.第一級齒輪傳動的設計 .19 第二級齒輪傳動的設計 .22 4.5.3 齒輪軸的校核 .24 4.5.4 滾動軸承的選擇計算 .28 標準件表 .30 第 5 章 其他零件的設計 .31 III 5.1 制動器的分類、特點及其選擇 .31 52 制動器的設計計算 .32 52制動器制動力矩的確定 .32 2制動器的發(fā)熱計算 .33 53 聯軸器的設計 .34 531 聯軸器轉矩的計算 .34 第六章 排繩器的設計 .36 第七章 建筑卷揚機使用與維護簡介 .37 7.1 建筑卷揚機使用 .37 7.1.1 建筑卷揚機的安裝與調試 .37 7.1.2 建筑卷揚機一般操作規(guī)程 .37 7.2 建筑卷揚機的維護與安全技術 .38 7.2.1 建筑卷揚機的維護 .38 7.2.2 建筑卷揚機的安全技術 .39 結論 .40 參考文獻 .41 致 謝 .42 附錄 .43 附錄 1.43 附錄 2.55 IV 摘 要 隨著人類文明發(fā)展，建筑工作愈來愈頻繁，古老的起重裝置已不能滿足現代話作業(yè) 的需要，大型塔吊和汽吊又有其相對的局限性，于是卷揚機以起靈活方便，成本相對小 等特點孕育而生了。 建筑卷揚機是一種起重設備，由于具有結構簡單、搬運安裝靈活、維護保養(yǎng)簡單、操 作方便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點，所以被廣泛應用于諸多工作中。提升重物是其主 要功能提升重物。本課題簡要介紹了建筑卷揚機的結構和特點，給出了建筑卷揚機的設 計，并對卷筒的設計要點進行了說明。本課題重點在于一控制方便和節(jié)省資源為主要設 計特點對建筑卷揚機制動和傳動部分進行了設計和校核。 本課題主要設計齒輪和軸還有卷筒的結構尺寸，確定了齒輪傳動的各主要參數,對驅 動機構中的各部件進行了選型,設計,校核。 關鍵詞 卷揚機； 減速器； 軸； 齒輪； 設計 V Abstract Along with the development of human civilization, construction work have bec -ome more and more frequent ,Lifting the ancient device has been unable to meet the mo- dern needs of the operation so large tower crane hoists and steam has its limitations relative ,So hoist to take flexible, cost is relatively small and breed characteristics of Health. Winch is a construction lifting equipment, the structure is simple, flexible hand- ling installation, maintenance is simple and convenient to operate, low price and high relia bility, which is widely used in many work .Upgrade heavy Its main function is to upgrade heavy loads. This paper describes the construction hoist the structure and ch -aracteristics of a given construction hoist the design, Reel also the design features a summary statement. This paper focus is a convenient control and save resources as the main design features of the construction hoist the part of the design and verification . The design of the main gear and shaft design still reel size of the structure to de- termine the gear transmission of the main parameters, to drive the various components of the selection, design and verification. Keywords Windlass shaft gear reducer design 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 6 第 1 章 緒論 11 建筑卷揚機的發(fā)展狀況 111 建筑卷揚機的應用 建筑卷揚機是一種起重設備，由于具有結構簡單、搬運安裝靈活、維護保養(yǎng)簡單、 操作方便、價格低廉和可靠性高等優(yōu)點，所以被廣泛應用于提升重物、打樁、集材、冷 拉鋼筋、設備安裝等工作中。 提升重物是建筑卷揚機的一種主要功能，所以各類卷揚機是根據這一要求為依據的。 雖然現在塔吊，汽車吊取代了建筑卷揚機的工作。如塔吊在建筑工地上用于物料和物件 的提升工作。由于塔吊成本高一般在大型建筑中使用，而且靈活性較差，也需卷揚機做 輔助提升用。建筑卷揚機還用于林業(yè)的集材工作。建筑業(yè)的冷拉鋼筋，小型礦井的物料 提升和打樁等工作。正因為建筑卷揚機具有多種用途，所以不僅用于建筑業(yè)，而且在冶 金，化工，水電，農業(yè)和軍事等行業(yè)亦被廣泛使用。 112 建筑卷揚機的發(fā)展概況 我國在古代就知道采用轤轆等來提升重物，以減輕體力勞動的強度和提高生產效率。 我國由于舊中國工業(yè)落后。使用的卷揚機均為國外生產，至 50 年代我國的卷揚機生產才 開始的。從 70 年代起，我國卷揚機的生產才進入了技術提高，品種增加的新階段。 從 70 年代末期開始，中國實行改革開放政策國民經濟大力發(fā)展，基本建設任務增多 許多，促使卷揚機的大量生產。生產廠家也逐漸增多。至今卷揚機的生產與設計已較為 成熟，現如今卷揚機的品種繁多和使用較廣泛。雖然現在的工業(yè)水平先進機械化程度不 斷提高，起重設備不斷更新，但仍不能淘汰卷揚機的行之有效的機械設備。 113 國外卷揚機的概況 在國外，卷揚機的品種繁多，應用也很廣泛。在西方技術先進的國家中，雖然工業(yè) 水平先進，機械化程度不斷提高，起重設備也不斷更新，但仍不能淘汰這樣的行之有效 的簡單機械設備。下面介紹一下幾個主要國家生產卷揚機的狀況。 （一）美國 美國生產卷揚機的廠家有近百家，主要有貝波（BEEBE）國際有限公司，哲恩 （THERN）有限公司等。 貝波國際有限公司是美國較大的生產起重設備的公司，主要產品有各種手動卷揚機， 電動卷揚機，提升機械及起重機。手動卷揚機重要品種有蝸桿傳動系列，直齒圓柱齒輪 系列，齒輪蝸桿傳動組合系列，直接驅動系列，鏈傳動系列。其中直間驅動式電動卷揚 機的傳動是全封閉行星齒輪傳動，傳動系列全部全部安裝在卷筒里面，機架和卷筒用高 強度鋼焊接而成。 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 7 （二）日本 日本從明治 30 年開始制造和使用卷揚機。據日本荷役機械研究所核計，19701975 年間卷揚機的產量增加 62.5%.據日本通產省機械核計月報載,接年單純土卷揚機的產量就 達 12 萬臺,生產值約 100 億日元。 日本卷揚機行業(yè)由機械技術部會,荷役機械技術委員會領導.主要生產廠家有北川鐵 工所,遠藤鋼機,南星,越野總業(yè),松崗產業(yè)等 80 多個產業(yè)。 （三）法國 法國生產卷揚機的廠家很多,其中包藤(POTAIN)公司就是生產卷揚機的主要國家之一。 包藤公司主要生產 KUSW 系列卷揚機，LMD 系列卷揚機，PC 系列卷揚機和 RCS 系列卷揚機。 （四）國外卷揚機的發(fā)展趨勢 1大型化 由于基礎工業(yè)的發(fā)展，大型設備和建筑構件要求整體安裝，促進了 大型卷揚機的發(fā)展。目前，俄羅斯已生產了 60t 的卷揚機，日本生產了 32t,50t,60t 液 壓和氣動卷揚機，美國生產了 136t 和 270t 卷揚機。 2采用先進電子技術 為了實現自動控制和遙控，國外采用了先進的電子技術。 對大型卷揚機安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對的安全可靠。 3發(fā)展手提式卷揚機 為了提高機械化水平，減輕工人勞動強度，國外發(fā)展小 型手提式卷揚機，如以汽車蓄電池為動力的直流電動小型卷揚機。 4大力發(fā)展不帶電源裝置的卷揚機 歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機動力 的卷揚機。此種卷揚機結構簡單，有一個卷筒和一個變速箱即可。 12 建筑卷揚機的主要類型 建筑卷揚機由于應用范圍較廣，為適應各種不同的使用條件，建筑卷揚機亦制造成 各種不同機型的產品。機型的分類方法很多，目前可以按下述方法分類。 121 按鋼絲繩額定拉力 分F 按鋼絲繩在基準層上所能承受的最大拉力來區(qū)分。按 GB195588建筑卷揚機中 規(guī)定為 5、7.5 、10 、12.5、 16 、20 、25、 32 、50 、80 、120 、160 、200 、320 、500KN 共 15 級。此參數為建筑卷揚機的主要參數。 122 按鋼絲繩額定速度 分v 鋼絲繩在基準層上的出繩速度是建筑卷揚機的又一項主要參數。根據鋼絲繩的速度 可分為： 1慢速卷揚機 繩速 ；min159v 2中速卷揚機 繩速 ；30 3快速卷揚機 繩速 ；i4 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 4高速卷揚機 繩速 ；min45v 為適應特殊需要，還有一種變速卷揚機，其變速可調，有雙速、三速和多速幾種類 型。 123 按卷筒數目分 一臺卷揚機上卷筒數目的多少，直接影響到卷揚機的結構。卷揚機按卷筒數目可分 為單筒卷揚機、雙筒卷揚機、和多筒卷揚機三大類。目前生產的大多數是單筒和雙筒卷 揚機，其卷筒都是工作卷筒，再增加的卷筒大都是輔助用卷筒，卷筒相對要小些。 124 按動力源分 由于工作環(huán)境不同，所用的動力源亦不同。 1手動卷揚機 用于無動力來源地區(qū)的小型卷揚機； 2電動卷揚機 大多數卷揚機皆屬于此類； 3內燃機卷揚機 用于無電源的地方； 4氣動卷揚機 用于不能使用電源的地方； 5液壓卷揚機 與其他設備配合使用而有液壓源的場合。 125 按傳動形式分 1開式齒輪傳動 最早的形式。目前主要用于手動卷揚機； 2閉式圓柱齒輪傳動 主要為為快速單筒卷揚機，應用廣泛。 3圓錐圓柱齒輪傳動減速器 4蝸桿傳動減速器 5圓柱齒輪減少速器加開式齒輪傳動 6蝸桿減速器加開式齒輪傳動 7行星齒輪傳動 126 按控制方法分 1手控卷揚機 由人工操作縱閘把控制卷揚機提升或下放重物。 2電控卷揚機 用電控制磁鐵制動器使卷揚機工作。 3液控卷揚機 用壓力油控制卷揚機卷筒的離合和制動。 4氣控卷揚機 5自動控制卷揚機 用限位器來控制卷揚機的工作。 127 按用途分 卷揚機由于其用途不同，使其條件的差異，其結構設計上也有差異。 (1)提升重物 要求有一定的速度，以利于提高生產率，并要求高的安全性，以防墜 落。 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 9 (2)設備安裝 一般設備的質量較大，則要求卷揚機具有較大的提升能 力；以保證安裝精度，其速度就不能太高；為防止墜落，其安全性要求更 高。 (3)曳引物品 因為此項工作一般是在水平或傾斜方向進行的，為使物品前后運動，則 要求卷揚機的卷筒正反轉均能工作。 (4)打樁 要求卷揚機把重物提升到一定的高度后，能使重物成自由落體 下降，實 現打樁工作，即要求卷揚機具有溜放功能。 建筑卷揚機雖然可以分很多種類，實際上由于應用情況的復雜，很難把他們絕對分 清，而且一臺卷揚機往往幾種工作都要做，所以在建筑卷揚機的設計上對用途分得并不 清楚，而是要求高的來設計。這樣能使卷揚機實現一機多用，得到更廣泛的應用。 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 10 第 2 章 卷揚機的基本結構設計 建筑卷揚機由于應用廣泛，為適應各種不同使用條件，建筑卷揚機亦制造各種不同 的機型的產品。 21 本設計的總體確定 本卷揚機設計的主要參數： （1）鋼絲繩的拉力 KNF30 （2）鋼絲繩的速度 1minV 由于鋼絲繩的速度 ，由建筑卷揚機設計查得該卷揚機為快速卷揚機。s3 按動力源分該卷揚機設計為電動卷揚機。 按傳動形式分該卷揚機設計為二級圓柱齒輪減速器。 按控制方法分該卷揚機設計為電控卷揚機（用電鈕控制電磁鐵制動器使卷揚機工作） 。 22 卷揚機的總體結構設計 由于卷揚機是二級圓柱斜齒輪減速器傳動卷揚機 故簡易圖如下圖（圖 2-1） 12345 圖 2-1 傳動裝置簡圖 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 11 1.電動機 2.聯軸器 3.減速器 4.制動器 5.卷筒 第 3 章 鋼絲繩的選擇和卷筒的設計 建筑卷揚機通過鋼絲繩升降、牽引重物。工作時鋼絲繩所所應力十分復雜，加之對 外界影響因素比較敏感，一旦失敗，后果十分嚴重。因此，應特別重視選擇與使用。 31 鋼絲繩的選擇 311 鋼絲繩的種類和構造 鋼絲繩是由許多高強度剛上編繞而成，可單捻、也可雙捻成行。繩芯采用天然纖維 芯（NF） 、合成纖維芯（SF ） 、金屬纖維芯（IWR）和金屬絲股芯（IWS） 。 纖維芯鋼絲具有較高的擾性和彈性，纏繞時彎曲應力較小。但不能承受橫向壓力； 金屬 絲芯鋼絲繩強度較高，能承受高溫和橫向壓力，但擾性較差。建筑卷揚機系多層 纏繞，更合適選用雙捻制金屬絲芯鋼絲繩。 鋼絲繩的種類，根據鋼絲繩繞成股和股繞成繩的互相方向可分：（1）順捻鋼絲繩 、 （2）交捻鋼絲繩。 因為交捻鋼絲繩在卷揚機設計中應優(yōu)先考慮，故在本設計上鋼絲繩的選取是雙捻制 金屬絲芯鋼絲繩。 312 鋼絲繩直徑的選擇 鋼絲繩的安全系數按下式計算： 式（3.1）nf snepgs 式中 整條鋼絲繩的破短拉力（ N）ps 鋼絲繩的額定拉力ef 卷揚機工作級別規(guī)定的最小安全系數n 機械手冊查表得卷揚機的工作級別為 A6，則選取安全系數 =6n KNnsefp30ps 鋼絲繩不應小于下式計算的最小值： 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 12 式（3.2）scdminmd4.18306.min 式中 鋼絲繩的最大工作拉力（KN）S 鋼絲繩的選取系數，經查表 =0.1036c 機械手冊查表得 d=19(mm),鋼絲繩的抗拉強度為 1770MPa，使用雙捻制金屬絲芯鋼絲繩。 32 卷筒的設計 建筑卷揚機卷筒系鋼絲繩多層纏繞，所受應力非常復雜。它作為卷揚機的重要零件， 對卷揚機安全、可靠的工作至關重要，應合理的進行設計。 321 卷筒的材料 由于考慮到卷筒材料具有良好的鑄造性和焊接工藝性，且貨源廣泛，在本設計中選 取材料 Q235 極限應力 、MpaB3.49paS5.267 322 卷筒容繩尺寸計算 卷筒容繩尺寸參數意義及表示方法應符合國家標準規(guī)定。 a) 卷筒節(jié)徑 D 卷筒節(jié)徑 應滿足下式 式（3.3）dKe 式中 筒繩直徑比，由建筑卷揚機設計查表得eK19e 鋼絲繩直徑（mm）d 則 取 3619m36dD420 b) 卷筒容繩寬度 tB 卷筒容繩寬度 ，一般可以由下式確定 式(3.4)03t 式中 卷筒直徑（mm） 0D 則 取361t mBt60 C) 卷筒邊緣直徑 k 卷筒邊緣直徑即卷筒端側板直徑端側板直徑用下式計算 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 13 式(3.5)dDsk4 式中 最外層鋼絲繩直徑，由下式確定sD021sSd 鋼絲繩纏繞層數S 則 取47519kmK6 d) 纏繞層數 纏繞層數 按下式計算 式(3.6)dDSKK20 式中 為保證鋼絲繩不越出端側板外圓的的安全高度（mm）Km 計算得 mK3819 則 取7.423460S 4S e) 卷筒容繩量 L 卷筒容繩量是指鋼絲繩在卷筒上順序緊密排練時，達到規(guī)定的纏繞層數所能容 納的鋼絲繩工作長度的最大值 卷筒容繩量按下式計算 第 層鋼絲繩繩芯直徑為i 式(3.7)dSDii 120 式中的 第 層， 。iS13、 、 、 則 m69421 D 361437 42895 第 層鋼絲繩長度為i 式(3.8)30(1)210it iLBdDSd 2(6019)34298.1L m33 6495 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 14 34(6019)342819045.68L m 卷筒容繩量為 式(3.9)12iLL 34.6258.34.958.605 109m 卷筒筒壁的厚度計算和卷筒壁的強度計算 a)多層纏繞系數 的確定sA 多層纏繞系數 的理論計算: 式(3.10) 11222SSSs 式中 鋼絲繩的纏繞層數S 式(3.11)EtF 式(3.12)180dDe 式(3.13)20 其中 鋼絲繩的纏繞節(jié)距 t 1.09.tdm 卷筒壁厚)(m 卷筒直徑 0D0342D 鋼絲繩直徑 d 鋼絲繩縱向彈性模量 E)(Mpa1EGpa 鋼絲繩橫向彈性模量 6 卷筒材料的彈性模量 20 鋼絲繩的斷面積 F)(2m 則 1.5sA b)卷筒的厚度設計 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 15 卷筒厚度為 式(3.14)escFAt 式中 鋼絲繩的額定拉力eF)(N 建筑卷揚機設計查得c138cMpa 則 301.59.184m C) 卷筒壁的強度計算 式(3.15) ecscFAt301.5128.49.Mpa 經強度計算較合適無需調整。 33 卷筒軸的設計 由于卷筒軸的可靠性對卷揚機的的安全，可靠性非常重要，因此十分重視卷筒軸的 結構設計和強度，剛性計算。卷筒軸的結構，應力求簡單，合理，應力集中應盡可能小。 卷筒軸不僅要計算疲勞強度，而且還要計算靜強度；次外，對較長的軸還需校核軸的剛 度。 在卷筒軸的設計上軸的材料采用 鋼，調質處理45 由機械設計手冊查得 60BMpa360Spa 135bM 已知鋼絲繩的額定拉力為 ，卷筒的直徑 ，鋼絲繩的直徑eFKN042Dm19dm 軸徑的估算： 6339.5102TPdCnn 式中：C與軸材料有關的系數； P軸傳遞的功率； n軸的轉速 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 16 315.92.8dm 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 17 扭 距合 成 彎 距 平 面平 面 當 量 彎矩 圖 2-1 卷筒軸受力分析 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 18 a) 作用力的計算 02534219.7()etADdFKN31.7()rtKN 將軸上的所有的作用力分解為垂直平面的力和水平平面的力，如圖(2-1)所示： b) 垂直面支承反力及彎矩 支反力，見圖(2-1) 49021.3()58etDVFRKNteC 彎矩，見圖（2-1） 9021.397()AYCYMRKNm80BD c) 水平面支承反力及彎矩 支反力，見圖(2-1) 904.8()58rDZCZFRKN 彎矩計算,見圖(2-1) .32()AZBCHMm d) 合成彎矩,見圖(2-1) 22219741965.()AYAZ KN302BB f) 應力校核系數 -10.465b 當量轉矩 0.4629.TNm 當量彎矩 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 19 22221()1965.490.317.MT KNm23.8KNm 校核軸徑 31331472.107.0.65Md323321.86.01 經校核較合適無需調整。 g)軸疲勞強度計算 卷筒軸的疲勞強度,應該為鋼絲繩的當量拉力進行計算,既 式(3.16)edFK 式中 鋼絲繩的當量拉力dF)(N 當量拉力系數，由建筑卷揚機設計查得K1.75dK1.7534.2d 平均應力 和應力幅mbam33.06.94.0.1dBbbKMMpa .17.2am 疲勞強度計算安全系數 1300.511.897.4197.3072amSK 由機械手冊查得 應力集中系數 8K 表面狀態(tài)系數 0.2 絕對尺寸系數 7 等效系數 .34 一般軸的疲勞強度安全系數 ，經校核軸的強度夠用。1.58S 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 20 h)軸強度校核計算 卷筒軸的靜強度計算，需要用靜強度計算拉力，可按下式求得： 式(3.17)ejFmax 式中 靜強度計算最大拉力maxjF)(N 動載系數，有建筑卷揚機設計查得1.35 靜強度計算安全系數 2601.3527.8151.64SSBMW 當 時， ，所以經校核軸的強度足夠。0.6Sb2S 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 21 第章 減速器的設計 減速器是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動，蝸輪傳動或齒輪蝸輪傳動所組合 的獨立部件，常在動力機與工作機之間為減速的傳動裝置；在少數情況下也用作增速的 傳動裝置減速器由于結構緊湊，效率教高，傳遞運動正確可靠，使用維修簡單，并可 成批生產，故在現代機械中應用最光減速器類型很多，有圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪 減速器，蝸桿減速器等 最常用的卷揚機主減速器有蝸桿減速器或一級和二級齒輪減速器由于考慮到所傳 遞的功率和傳動比在本卷揚機設計課題中采用的是二級圓柱齒輪減速器 電動機的選擇 選擇電動機類型和機構形式 電動機是常用的原動機，并且是系列化和標準化的產品機械設計中需要根據工作機 的工作情況和運動，動力參數，合理選擇電動機類型，結構形式，傳遞的功率和轉速， 確定電動機的型號 電動機有交流電動機和直流電動機之分，工業(yè)上采用交流電動機交流電動機有異步 電動機和同步電動機兩類，異步電動機又分籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電 動機應用最廣泛如無特殊需要，一般憂先選用型籠型三相異步電動機，因其具有高 效，節(jié)能，噪音小，振動小，安全可靠的特點，且安裝尺寸和功率等級符合國際標準， 適用于無特殊要求的各種機械設備 建筑卷揚機屬于非連續(xù)工作機械，而且啟動，制動頻繁多數情況下選用（繞 線轉子）電動機在本設計中選擇電動機為系列的三相繞線型電動機 功率的計算 電動機的功率選擇是否合適將直間影響到電動機的工作性能和經濟性能。如果選用額 定功率小于工作機所需要的功率，就不能保證工作機正常工作，甚至使電動機長期過載 過早損害，如果選用額定功率大于工作機所需要的功率，則電動機的價格高，功率未得 到充分的利用。從而增加電能的消耗，造成浪費。 413 電動機功率的選擇 (1) 建筑卷揚機電動機的功率按所需的靜功率計算，靜功率（單位：KW）計算公式 為： 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 22 式（4.1）wpd 式中 工作機所需工作效率。wp 由電動機到工作機的總效率。 工作機所需工作效率，應由工作阻力和運動參數計算求得： 式（4.2）1030.518WFVwp KW 式中 工作機的阻力（N） 。 工作機的線速度（M/S） 。V 工作機的效率。 其中 34120.851w 、 、 、 分別為聯軸器、卷筒、齒輪傳動和軸承的傳動效率。34 取 =0.99， =0.96， =0.97（齒輪的精度為 8 級） ， =0.98（滾動軸承） 。1234 (2) 確定電動機的轉速 卷筒軸的工作轉速為 式（4.3）601601.528.7min3.4vrnd 經查表：二級圓拄齒輪減速器的傳動比 ，故電動機的轉速的可選范圍為：i0 式（4.4）in8.1392.749.28)0( rniad 根據工況和計算所選電動機為: 表 4-1 電動機參數 型號 額定功率(KW) 轉速 r/min YZR200L 22 960 42 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 23 1軸 2軸 3軸 圖 4-1 減速器簡圖 421 總傳動比 由電動機的轉速和工作機的主動軸的轉速，可得到傳動裝置的總傳動比為 式（4.5）nima 式中 電動機的轉速mn 卷筒的主軸轉速 960in3.2528.7mmarni 總傳動比為各級傳動比 的乘積，既10、 式（4.6）ii 4分配減速器的各級傳動比 使減速器高速軸不至于過大初步取 則05.2i03.256.ai 計算傳動裝置的運動和動力參數 為進行傳動件的設計計算，要推算出各軸的轉速和轉矩（或功率） 如將傳動裝置各 軸由高速至低速依次定為 1、2、3、4 軸。 相鄰兩軸間傳動比021i、 相鄰兩軸間傳動效率、 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 24 軸的輸入功率（）012T、 各軸之間的輸入轉矩（）p、 各軸的轉速（r/min）012n、 則可按電動機軸至工作機運動傳遞路線推算，得到各軸的運動和參數 各軸轉速 1 軸 1960/minnr 2 軸 212/i5ri 3 軸 2398.7/in6.ni 各軸的輸入功率 1 軸4 軸的輸入功率： 1 軸 118.6209718.64dpkw 2 軸 223 7.52 3 軸 3.5.9k 4 軸 42316901.p w 式中 電動機的出功率（KW）d 聯軸器的傳動效率1 1. 軸承的傳動效率2 2098 齒輪的傳動效率33.7 同一根軸的輸出功率與輸入功率的數值不同，需要精確計算時取不同的數值。 433 各軸的輸入轉矩 電動機的輸出轉矩： 式（4-7dP18.6295055.390dmTNmn ） 1 軸4 軸的輸入轉矩： 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 25 10185.230.971.6dTi Nm 229768275.3 33.4i4418091.0T Nm 運動和動力參數計算結果整理于下表 表 4-2 減速器運動和動力參數 效率 P（Kw） 轉矩 T（N.m）軸名 輸入 輸出 輸入 輸出 轉速 N（r/min ） 傳動比 效率 電動機 軸 18.62 185.23 960 1 0.97 1 軸 18.06 17.88 179.67 177.97 960 6.65 0.97 2 軸 17.52 17.34 1211.49 1199.37 200.84 5 0.97 3 軸 16.99 16.82 5618.38 5562.19 28.89 卷筒軸 15.99 15.83 5286.33 5233.47 28.89 1 0.96 44 減速器的結構設計 減速器的機體是用于支持和固定軸系的零件，是保證傳動零件的嚙合精度，良好的 潤滑和密封的重要零件，其重量約占減速器總重量的 50%。因此，機體結構對減速器的工 作性能，加工工藝，材料消耗，重量及成本等有很大的影響。 機體材料采用灰鐵（HT150 或 HT200）制造。 傳動零件的設計計算 傳動裝置包括各種類型的零件，其中決定其工作性能，結構簡單和尺寸大小的主要 是傳動零件。支撐零件和聯接零件都是要根據零件的要求來設計，因此一般應先設計計 算傳動零件，確定其尺寸，參數，材料和結構。為了使設計減速器時的原始條件比較準 確，應該先設計減速器外的傳動零件，如聯軸器等。 4.第一級齒輪傳動的設計 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 26 (1)材料的選擇 應傳動尺寸和批量較小,故小齒輪選擇 40Cr，調質處理,硬度為 241HB286HB,平 均值為 260HB,大齒輪用 45 鋼，調質處理，硬度為 229HB286GB,平均取為 240HB (2)輪傳動的計算 轉矩 式（.8）mNnPTmd .K85.2196059501 齒寬系數 由機械手冊查表得d.d 接觸疲勞極限 由機械手冊查表得liHMpaHlim 初步計算的許用接觸應力 H4509.0 為綜合系數由機械手冊查表得k2k 3)初步計算小齒輪分度圓直徑 式(4.9)mdu KTHd71.02 714508.271991 33li21 取 5 初步取齒寬 圓整為110.854dbm1b 4) 校核計算 a)確定中心距 : 式(4.10)10513522dai m b)圓周速度: 式(4.11)120596.28/601dnv s c)計算齒數 和模數 和螺旋角1z、 m 1.初選 。 、 則 215.2015i 模數 則取標準模數12cos3cos4.9amz 。 51m 則 .11215012.z。 取 4Z 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 27 所以 12419.5.zi 取 則 取 105102z 齒數比 與 的要求相比誤差率 0%,5.2z1.i 可用 .521z、 2.螺旋角的計算 式(4.12)11211 ()5(20)coscos1.23mza。 d)齒輪的傳動的載荷計算 1工作載荷 式（4.13） NdTFt 35016.178921 式（4.14） 1211 cos. za 6.040.38。 齒向載荷分布系數 由機械設計手冊查得取HK 式（4.15） 231110HbABCbd 23.70.6840.85.6 載荷系數 HVAKK1 91.13.5 重合度系 106.Z 螺旋角系數 11cos2.9z。 彈性系數 由機械設計手冊查得EMpaE8 節(jié)點區(qū)域系數 由機械設計手冊查得H.45HZ 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 28 接觸最小安全系數 由機械設計手冊查得limHSlim1.05HS 接觸壽命系數 由機械設計手冊查得NZ6.NZ 許用接觸應力 計算： 式（4.16） lim501.7.9HMpaS 驗算 式（4.17） 21tcHEFuZdb 2.518039.68.45.2H HMpa91 計算結果表明，接觸疲勞強度比較合適，無須調整。 根據 ，Y 為齒根圓到配合軸的距離，nmY5.2 mdf 375.20 因 Y22.5m，所以 1 軸可以設計成齒輪軸。 第二級齒輪傳動的設計 由建筑卷揚機設計中查表得 aa765403521 、 (1） 確定中心距： 240m (2） 選定模數 和齒數 和螺旋角z、 初選 、3z2。 則 取46.31i4126z 模數 式（4.18）234cos50cos.07az。 則取標準模數 26m 則 342cos50cos147.6az 。 取 18 所以 3420.16.zi 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 29 取 則203z 41827z 齒數比 43176.35 與 的要求相比誤差率為 0.7%,所以 可用.26.i 34217z、 (3)螺旋角的設計 式（4.19） 11234()6()coscos9.350mza。 (4）工作載荷 238513742.0tTFNd 式（4-20 2 2341. cosaz ） 1.832cos9.361.7057。 齒向載荷分布系數 由機械設計手冊查得取HK 式（4.21） 3232bCdbBA 231.70.610.751.4 載荷系數 式（4-22）HVAKK .5.9. 重合度系 22417083az 螺旋角系數 22coss.69。 彈性系數 由機械設計手冊查得EZ18EZMpa 節(jié)點區(qū)域系數 由機械設計手冊查得H2.5H 接觸最小安全系數 由機械設計手冊查得limSlim1.0S 接觸壽命系數 由機械設計手冊查得N.8NZ 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 30 許用接觸應力 計算：H 式(4.23) lim401.849.5NHZMpaS 驗算 式(4-24) 23HEKTuZdb2.814.312.5189.0790.57HHMpa 計算結果表明，接觸疲勞強度比較合適，無須調整。 表 4-3 各齒輪主要參數 名稱 符號 單位 1Z23Z4 螺旋角 度 0.。 .。 9.7。 .。 法向模數 nm56 法向壓力角 度 2。 0。 2。 0。 分度圓直徑 d91575 齒數 z個 1 齒寬 b mm 80 85 75 98 4.5.3 齒輪軸的校核 在二級齒輪減速器傳動中，中間軸所受的力較復雜.因此對中間軸進行校核,如能滿足要 求,減速器中的軸均能滿足要求.減速器的軸采用 45 鋼,調質處理. 由機械手冊查表得: 650BMpa360Spa 135b 已知中間軸的 輸出功率為 19.28Kw，轉速為 166.96r/min. 根據軸徑估算公式： 得：3PdCnA 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 31 319.2854.6dm (a) 作用力的計算 式(4.25) 66617.349.5109.500.821.pT Nn 齒輪 的圓周力：2Z 62.829.3tFd 齒輪 的徑向力: 22tan014.cos.r N 齒輪 的軸向力: 2Z2t56.7xF 齒輪 的圓周力：330.8213.tTd 齒輪 的徑向力 : 3Z3tan54.cos9.6rFN 齒輪 的軸向力 : 3t2.7x 水平面支承反力及彎矩（見圖 4-2） 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 32 扭 矩合 成 彎矩 平 面 當 量 彎矩 圖 4-2 2 軸的受力簡圖14.356.758.760541.2682120CyRN.2.318495.dy 彎矩見圖 30504.AYMNm .126B 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 33 14.3589.3CYMNm 裝置減速器由于結構緊湊，效率教高，02614D 傳遞運動正確可靠，使用維修簡單，并可成批生產。 (b)垂直面支承反力及彎矩（見圖 4-2） 支反力 235161028.68t tCHFRN3265.7t tD 彎矩計算 510328.68.6AHMNm79152B (c) 合成彎矩，見圖(4-2) 2215046758.6.A .3795.2BMNm 225839.605.8.C D .64412 (d) 應力校核系數 式(4.26) -103.65b (e) 當量轉矩 式(4.27)6.4.8213720.TNm (f) 當量彎矩 在大齒輪軸勁中間截面處 ： 22221()7395.70870.MTNm 在右軸勁中間截面處： 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 34 22222()6354.707389.MTNm (g) 校核軸頸 1331270.3.40.651d m804.3 2332189.0M 12.67 經校核較合適無需調整。 4.5.4 滾動軸承的選擇計算 建筑卷揚機所用的各類減速器大量使用滾動軸承。滾動軸承是一種標準件設計者應 按照國家標準規(guī)定的方法，根據具體情況正確地選用。 選取軸承代號 6010 深溝球軸承。 （中間軸） 基本額定動載荷為 22Kn 滾動軸承疲勞壽命的基本計算公式為 式(4.28) PCL10 式中 為轉速 表示的基本額定壽命；10L6r 壽命系數。球軸承 ，滾子軸承 ；3103 當量動載荷（N） 。對于向心軸承用“徑向當量動負荷” 表示，對于P rP 推力軸承用“軸向當量動負荷” 表示；aP 基本額定動負荷（N） 。對于向心軸承用“徑向基本額定動負荷“ C rC 表示,對于推力軸承用“軸向基本額定動負荷” 表示, a =22KN;r 由上述可知左端受力 ,14.3,56.7NcCaFF 右端受力 ；由 , 式(4.29)502DrDNRaPXFYA 查建筑卷揚機設計手冊得 X=0.56,Y=1 左端 14.36.7197.58P 右端 N4250 所以左端軸承疲勞壽命 3610 .10.Lr 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 35 右端軸承疲勞壽命 361021072.1058.4Lr 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 36 標準件表 名稱 數量 國標 備注 銷 2 GB117-86 A12 35 鍵 1 GB1096-79 18 70 軸套 1 GB/ZQ4613-86 CuA19FeNi4Mn2 軸承 2 GB/T276-93 6012 鍵 1 GB1096-79 10 100 軸承 2 GB/T276-93 6010 螺釘 1 GB5780-86 M8 35 調整墊片 3 組 GB95-85 08F 鍵 1 GB1096-79 14 56 鍵 1 GB1096-79 14 100 螺栓 4 GB5780-86 M32 50 彈簧墊圈 1 GB93-87 65Mn 螺栓 8 GB5780-86 M12 120 彈簧墊圈 8 GB93-87 65Mn 螺母 8 GB6170-86 M12 螺釘 36 GB5781-86 M8 35 螺釘 6 GB65-85 M6 12 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 37 第 5 章 其他零件的設計 為了確保卷揚機的安全，可靠地工作，必須裝設制動器。 建筑卷揚機至少要裝一套常閉式的支持制動器，并常采用帶式制動器和外抱式制動 器。在本設計中才用塊式制動器。 5.1制動器的分類、特點及其選擇 制動器按用途可分為停止制動、支持制動和下降制動三種。停止和支持式制動器具 有 停止和支持重物懸掛在空中的作用；而下降式制動器除具有前者停止運動的作用外，還 具有調節(jié)機構運動的作用。按照工作狀態(tài)，制動器又可分為常閉式和常開式。常閉式制 動器經常處于合閘狀態(tài)，當機構運轉時，可用人力、電磁力等外力使制動器松閘。而常 開式與此相反，它經常處于松閘狀態(tài)，只有施加外力時才能合閘。 按照制動器構造特征，又可分為帶式制動器、塊式制動器、蹄式制動器和盤式制動 器四種。 常用制動器的特點及應用，見下表： 常用制動器的特點及應用 制動器的種類 特點及應用 塊式制動器 結構簡單、工作可靠，散熱好，瓦塊有充分和較均勻的退距， 調整間隙方便，對直形制動臂，制動轉矩的大小與轉向無關， 制動輪軸不受彎矩。但包角和制動轉矩較小，制造比帶式復 雜，外形尺寸大，適用于工作頻繁及空間較大的場合，應用 較廣 蹄式制動器 結構緊湊，散熱性好，密封容易，可用于空間受限制的場合。 廣泛用于各種車輛及輪式起重機 帶式制動器 構造簡單、結構緊湊，包角大（可接近2），制動轉矩大， 但制動；輪軸受彎矩大，制動帶的壓強和磨損不均。簡單和 差動帶式制動器的制動轉矩的大小與旋轉方向有關。散熱性 差，限制了應用范圍。可用于移動式起重機和建筑卷揚機中 盤式制動器 利用軸向壓力使圓盤或圓錐型摩擦表面壓緊以實現制動，制 動軸不受彎矩。構造緊湊，比帶式制動器磨損均勻，制動轉 矩大小與轉向無關，可制成封閉式。散熱條件次于塊式及帶 式，工作溫度較高。適用于緊湊性要求高的場合，如車輛車 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 38 輪及電動葫蘆中 建筑卷揚機至少要裝一套常閉式的支持制動器，并常采用帶式制動器和外抱塊式制 動器，小噸位卷揚機亦可采用蹄式制動器。在設計或選擇制動器時，主要依據是制動力 矩。無論是標準制動器，還是自行設計的制動器都要做必要的發(fā)熱驗算。此處我們選取 外抱塊式制動器。常用的外抱塊式制動器已經標準化，已有多種類型產品可供選用。這 類制動器在電控卷揚機上應用普遍，可根據計算制動力矩初選型號，然后進行發(fā)熱校核 計算。 52 制動器的設計計算 常用的外抱塊式制動器已經標準化，已有多種產品可以選用。這類產品在電控卷揚機 上應用普通，可根據計算制動力矩初選型號，然后進行發(fā)熱校核計算。 在制動器的選用上選擇 TJ 塊式制動器，TJ 塊式制動器的主要應用特點是：動作平穩(wěn)， 無噪聲，壽命長，尺寸小，重量輕；動作快，每小時可以接觸 2000 次，補償型單推桿能 自動補償閘瓦磨損，不需經常調整和維修；可調型單推桿，上升下降時間可調，其范圍 為 0.51.0S;安全可靠，用于較高的制動器，起升,運行及旋轉機構均適用。 52制動器制動力矩的確定 a) 制動器制動力矩根據下式確定 式（5.1）tjzKT1.759403168.25()jzTNm 式中 換算到制動輪上的載荷轉矩t 式（5.2）it103968.254932.5()tTNm 式中 垂直載荷對其軸的轉矩 ；)( 制動軸到載荷軸間的傳動比；i 3.25i 從制動軸到載荷軸之間的機械效率； 094 制動安全系數，由建筑卷揚機設計查得K 1.7K b)制動器型號的選擇 由于常用的制動器已經標準化因此它的設計型號選擇后的校核設計應保證計算出 的制動器的制動力矩公式 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 39 式（5.3）ejzT 式中 為由標準系列表中所選制動器的額定制動力矩；eT 上式 所得，有離合器制動器選用手冊查得該卷揚機的制動器選用293.5jzNm 型號的制動器0/J 制動輪直徑 30Dm140Bm 2制動器的發(fā)熱計算 a) 下降控制用制動器 對于下降制動器或在溫度較高環(huán)境中頻繁使用的制動器需進行熱平衡計算，使制動 時產生的熱量通過輻射和對流散發(fā)到周圍的空氣中，以保證制動裝置的正常工作 1) 制動時制動輪每小時能發(fā)出的中熱量制動時間產生的熱量應由制動輪全部 散發(fā)，即 式（5.4）123W散 式中 制動時制動輪每小時散發(fā)的熱量 ；W散 )KJh（ 制動時制動輪每小時通過輻射散發(fā)的熱量 ；1 )（ 制動輪時停止時每小時通過自然對流散發(fā)的熱量 ；2 Jh（ 制動輪旋轉時每小時通過強迫對流散發(fā)的熱量 。3 )K（ 式（5.5） 4412127373()00ttWCS 式中 制動器摩擦復面材料的溫度；由建筑卷揚機設計查表得 ；1t 01tC 環(huán)境溫度； ；2 02t 光亮面的輻射系數；1C215.4()KJChcm 黑暗面的輻射系數；2 28 制動輪的光亮面面積；1S() 制動輪的黑暗面面積；2 2 式（5.6）13cWStF 式中 自然對流散熱系數 ； 取12()KJhm120.93 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 40 制動輪總面積（被摩擦復面材料覆蓋的面積不計在內） ；3S 2()m 電動機負載持續(xù)率。cF 式（5-7）32412cWStF()KJh 式中 強迫對流散熱系數 ；2()KJhm 0.7825v 制動輪外圓周表面線速度 ；Vs 制動輪緣的內外圓柱表面積 。4S 2() 2)下降控制制動器每小時制動產生的熱量 式（5.8）310dWQHz制 式中 當量載荷 ；dQ)(N 到制動停止時的載荷下降平均高度 ；H)(m 從載荷軸到制動輪軸的機械傳動效率； 每小時下降控制制動次數。Z 3)熱平衡條件 制動過程中產生的熱量 應小于制動輪散發(fā)的熱量，即制 式（5.9）123W制 散 53 聯軸器的設計 聯軸器為機械式聯軸器的簡稱，它主要用來作為傳動系的軸向聯接，也可用作回轉件 間的相互聯接，是機械設備的重要部件，應用廣泛。聯軸器的種類很多，根據不同的情 況正確選用聯軸器將會對機械設備的良好工作狀況及性能具有重要的影響。 531 聯軸器轉矩的計算 聯軸器的選用是根據負荷情況，計算轉矩軸端直徑，工作轉速及工作條件和環(huán)境 等因素進行考慮。聯軸器的計算轉矩公式： 式（5.10）950720wHc nPTKKTn 式中 聯軸器的計算轉矩 ；cT)(mN 聯軸器的理論轉矩 ； 聯軸器的公稱轉矩 ；n 驅動功率 ； wP)(kW17.6WPK 驅動功率 ；H 聯軸器的工作轉速度 ；)in(r90)in(r 聯軸器的工作情況系數。 K.25 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 41 17.6950.295028.9wcPTKNmn 由選用的 電磁塊式制動器可知道制動輪的直徑230/J 03D 故在本卷揚機設計中選用 型帶制動輪彈性套柱銷聯軸器。4LZ 型帶制動輪彈性柱銷聯軸器的主要尺寸和基本參數見下圖：4LTZ 表 5-1 聯軸器主要尺寸與參數 型號 公稱轉矩 ()nNm許用轉速(in)r0D()mB(轉動慣量 2()kgm質量 (4LTZ7102431524130.461.783 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 42 第六章 排繩器的設計 大容繩量、大噸位的建筑卷揚機（一般Fe 120kN)以及安裝使用的卷揚機，為確保 鋼絲繩排列整齊，工作可靠，應設置排繩裝置，即排繩器。排繩器主要由離合器、轉速 調整箱、雙向傳動絲杠、支承光杠、排繩器導輥等組成。排繩器的工作過程見P186（建 筑卷揚機設計指導書）圖3-120所示。電機的旋轉運動經三級圓錐圓柱齒輪減速器、聯軸 器、開式齒輪傳動驅使卷筒轉動。鏈輪 與卷筒固連一起隨之轉動，經鏈傳動把運動傳至 調整箱，推上離合器，傳動雙向絲杠開始作回轉運動，迫使排繩器導輥作往復直線運動 進行均勻地排繩。爪型離合器在停車的情況下，用來調節(jié)鋼絲繩與卷筒的相對位置，可 保證鋼絲繩均勻地纏繞在卷筒上。 顯然，若使鋼絲繩在卷筒上均勻纏繞，卷筒轉一轉時，鋼絲繩應能移動一個纏繞節(jié) 距。 因此，必須保證卷筒與調整箱出軸（絲杠軸）之間具有準確的傳動比，以使排繩導 輥在雙向絲杠走過的距離與鋼絲繩實際的纏繞距離相匹配。建筑卷揚機系鋼絲繩多層纏 繞，鋼絲繩工作時被擠壓，纏繞卷筒時排列的繩距比鋼絲繩直徑略大一些，設計排繩器 時，其繩距繩=d+(0.20.5)(mm), 或更大一些。雙向絲杠總行程按下式計算 L B d K （3-172a） 式中 B 卷筒容繩寬度（mm）；B =600mm； d鋼絲繩直徑（mm）；d=19mm; 則 L B d K -19=581mm 在確定此行程時應注意的問題是：當第s層鋼絲繩纏繞到卷筒一端極限位置時，由于 第s 層鋼絲繩排列造成的斜角，使最后一個完整圈與卷筒端側板間留有一個楔形間隙。這 樣鋼絲繩不能立即爬至第s+1 層，而當卷筒繼續(xù)轉過大約120 180時，方能爬上s+1 層。為此，需要驅動鋼絲繩的裝置在原位停留相應的時間。 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 43 第七章 建筑卷揚機使用與維護簡介 7.1 建筑卷揚機使用 建筑卷揚機的正確使用與維護對于保證生產安全與機器使用壽命具有重要意義。 7.1.1 建筑卷揚機的安裝與調試 建筑卷揚機在安裝，拆卸和搬運時，不得過分傾斜，必須平穩(wěn)地起動，更不得發(fā)生 沖擊和猛烈震動。 建筑卷揚機在安裝中可作為移動使用或固定使用。做移動使用的須將建筑卷揚機固 定在方枕木上，并將木排與底架用鋼索與地錨連接牢固，不得有松動現象。固定使用的 可作混凝土地基，用水平儀找好水平線，在灌注水泥時須預先留出截面為 （BA ）方孔， A，B 尺寸及孔數視地腳螺栓定，當裝好地腳螺栓后，再將水泥注入孔中，2m 待硬化后再緩慢均勻地旋緊螺母。地基孔深 H 亦可視當地土壤情況決定。 在建筑卷揚機安裝后使用前要做好以下各項檢查和調整工作。檢查與觀察軸承，減 速器箱內的齒輪嚙合面是否清潔，清除贓物，潤滑油應當充足，建筑卷揚機工作應安全 可靠，這主要取決于制動裝置以及其他相關機件的正確動作，因此在使用前，必須做好 檢查和調試工作：檢查制動閘瓦與制動輪的接觸面積不應小于總面積的 80%，松閘時制 動閘瓦全部脫離制動，并保證一定的徑向間隙，不同類型卷揚機的間隙大小不一，按技 術要求決定。制動器的調正應以連接桿忽然調節(jié)螺釘來進行。 建筑卷揚機在開動使用前，應首先作好空載運轉和負載運轉工作，并滿足下列要求 后才能正常工作： （1） 制動器平穩(wěn)安全可靠，動作準確靈活。 （2） 各傳動部分和滑動部分動作靈活，無過大噪聲和卡住現象。 （3） 各連接部分無松動現象。 7.1.2 建筑卷揚機一般操作規(guī)程 1.建筑卷揚機操作櫻花由經過訓練并熟悉安全規(guī)程的工人來擔任，并應負有以下責任： 徐州工程學院畢業(yè)設計（論文） 44 （1） 操縱建筑卷揚機。 （2） 隨時檢查建筑卷揚機工作是否正確，周圍有無障礙，環(huán)境是否清潔。 （3） 隨機檢查建筑卷揚機潤滑情況，并及時加