資源目錄里展示的全都有預(yù)覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 緒論 前言 卷揚(yáng)機(jī)又稱絞車，是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的卷筒通過撓性件(鋼絲繩、鏈條)起升、運(yùn)移重物的起重裝置。它結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，廣泛應(yīng)用于建筑、安裝、運(yùn)輸?shù)炔块T的拽引和起重作業(yè)。揚(yáng)機(jī)按驅(qū)動(dòng)方式可分為人力驅(qū)動(dòng)和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)兩大類。人力驅(qū)動(dòng)型有：絞盤、手搖卷揚(yáng)機(jī)等。用在缺乏電源或使用電源不便的地方。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)型主要是電力驅(qū)動(dòng)。 卷揚(yáng)機(jī)按拽引速度可分快速和慢速兩種。快速卷揚(yáng)機(jī)一般拽引速度為30-50m/min，多用于建筑工地。慢速卷揚(yáng)機(jī)拽引速度為7-15m/min，主要用于設(shè)備安裝作業(yè) 。 此次設(shè)計(jì)的是側(cè)裝式少齒差傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，它是以少齒差行星齒輪傳動(dòng)為傳輸系統(tǒng)。少齒差行星傳動(dòng)是漸開線少齒差行星傳動(dòng)的簡稱,它采用的是漸開線齒形。擺線針輪減速器和諧波減速器也屬于少齒差行星傳動(dòng)原理,但擺線針輪減速器用的是擺線齒形,諧波減速器用的是三角形齒形(也有用漸開線齒形代) 。另外像ZX 型混凝土振動(dòng)器用的是摩擦輪,但其增速原理也是少齒差行星傳動(dòng)。由于它們都有專門名稱,所以一般所講的少齒差行星傳動(dòng)是專指漸開線少齒差行星傳動(dòng)而言的。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,機(jī)械化和自動(dòng)化水平的不斷提高,各工業(yè)部門需要大量減速器,并要求減速器的體積小、重量輕、傳動(dòng)比大、效率高、承載能力大、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠以及壽命長等。減速器的種類雖然很多,但普通的圓柱齒輪減速器的體積大、結(jié)構(gòu)笨重;普通的蝸輪減速器在大傳動(dòng)比時(shí),效率較低;擺線針輪減速器雖能滿足以上提出的要求,但其成本高,需要專用設(shè)備制造。而利用少齒差行星傳動(dòng)可降低成本。 少齒差行星齒輪傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)加工方便、制造成本較低。漸開線少齒差傳動(dòng)的特點(diǎn)是用普通的漸開線齒輪刀具和齒輪機(jī)床就可以加工齒輪，不需要特殊的刀具與專用設(shè)備,材料也可采用普通齒輪材料。(2)傳動(dòng)比范圍大,單級傳動(dòng)比為10～1000 以上。(3)結(jié)構(gòu)形式多,應(yīng)用范圍廣。由于其輸入軸與輸出軸可在同一軸線上,也可以不在同一軸線上,所以能適應(yīng)各種機(jī)械的需要。(4)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。由于采用內(nèi)嚙合行星傳動(dòng),所以結(jié)構(gòu)緊湊;當(dāng)傳動(dòng)比相等時(shí),與同功率的普通圓柱齒輪減速器相比,體積和重量均可減少1/3～2/3。(5)效率高。當(dāng)傳動(dòng)比為10～200 時(shí),效率為80%～94%。效率隨著傳動(dòng)比的增加而降低。（6)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、承載能力大。由于是內(nèi)嚙合傳動(dòng),兩嚙合輪齒一為凹齒、一為凸齒, 兩者的曲率中心在同一方向, 曲率半徑又接近相等,因此接觸面積大，使輪齒的接觸強(qiáng)度大為提高；又因采用短齒制，輪齒的彎曲強(qiáng)度也提高了。此外，少齒差傳動(dòng)時(shí),不是一對輪齒嚙合，而是3～9 對輪齒同時(shí)接觸受力，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小，并且在相同的模數(shù)情況下，其傳遞力矩比普通圓柱齒輪減速器大。基于以上特點(diǎn)，小到機(jī)器人的關(guān)節(jié)、大到冶金礦山機(jī)械, 以及從要求不高的農(nóng)用、食品機(jī)械, 到要求較高的印刷和國防工業(yè)都有應(yīng)用實(shí)例。 缺點(diǎn)是：(1)漸開線少齒差傳動(dòng)也有一些缺點(diǎn)，主要是它的設(shè)計(jì)計(jì)算比較復(fù)雜．由于嚙合齒輪的齒數(shù)差較少，采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)會出現(xiàn)許多干涉現(xiàn)象．為了避免各種干涉，需要采用變位齒輪．選擇適當(dāng)?shù)淖兾幌禂?shù)就成為少齒差傳動(dòng)的關(guān)鍵問題．隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的問題，這一問題以逐步得到解決。（2）行星齒輪軸承的徑向載荷較大。（3）軸孔的位置精度要求較高，軸銷安裝也有一定困難。一般只有生產(chǎn)少齒差減速器的專業(yè)工廠能加工好，非專業(yè)的一般機(jī)械廠往往很難加工合格，在一定程度上限制了少齒差傳動(dòng)的推廣。 利用少差齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性可以改進(jìn)和提高機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)性能，將漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)用于建筑起重卷揚(yáng)機(jī)的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)，是使傳統(tǒng)卷揚(yáng)機(jī)減小體積，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，降低成本，提高性能的有效途徑，具有廣泛的前景。 目 錄 中文摘要 VI 外文摘要 VII 前言 VIII 1 緒論 1 1.1 卷揚(yáng)機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 1 1.2 少齒差行星齒輪傳動(dòng)計(jì)算現(xiàn)狀及發(fā)展 4 1.3 設(shè)計(jì)思路及方案論證 5 2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 6 2.1 卷揚(yáng)機(jī)工作級別的確定 7 2.2 鋼絲繩直徑的選取 7 2.3 卷筒計(jì)算直徑的確定 8 2.4 電機(jī)的選擇與傳動(dòng)比的計(jì)算 8 3 漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì) 9 3.1 少齒差傳動(dòng)原理 9 3.2 齒輪齒數(shù)的確定 10 3.3 齒輪模數(shù)的確定 10 3.4 齒輪基本參數(shù)的確定 13 3.5 傳動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選定與設(shè)計(jì) 16 3.6 軸的設(shè)計(jì) 18 4 部分零件的校核 23 4.1 少齒差行星傳動(dòng)受力分析 24 4.2 銷軸的強(qiáng)度校核 26 4.3 輸出軸的強(qiáng)度校核 27 4.4 鍵的校核 29 4.5 軸承的校核 30 5 卷筒主要尺寸的確定 32 5.1 卷筒節(jié)徑、邊緣直徑和容繩寬度的確定 32 5.2 卷筒厚度與繩槽尺寸的確定 32 6 結(jié)束語 34 參考文獻(xiàn) 35 致謝 36 附錄 37 側(cè)裝少齒差傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 卷揚(yáng)機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 1.1.1 國內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)概況 從70年代起，我國建筑卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。在各廠自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，1973年，由卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了有關(guān)廠家和院校聯(lián)合進(jìn)行了卷揚(yáng)機(jī)基型設(shè)計(jì)，并充分考慮到了當(dāng)時(shí)中小廠家的生產(chǎn)能力?？焖倬頁P(yáng)機(jī)的基型采用半開半閉式齒輪傳動(dòng)，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結(jié)構(gòu)，操縱用手扳剎車帶制動(dòng)。慢速卷揚(yáng)機(jī)的基型為閉式傳動(dòng)（圓柱齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)減速器）、電磁鐵制動(dòng)結(jié)構(gòu)。這兩種基型一直到現(xiàn)今還在生產(chǎn)。為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)時(shí)第一機(jī)械工業(yè)部發(fā)布了JB926—74《建筑卷揚(yáng)機(jī)型式與基本參數(shù)》和JB1803—76《建筑卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)條件》兩個(gè)部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)劃歸常德建筑機(jī)械研究所（長沙建筑機(jī)械研究院前身）領(lǐng)導(dǎo)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使建筑卷揚(yáng)機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)。在此期間，由于石化工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備很多，都需要吊裝，如一些大型反應(yīng)塔，塔的高度達(dá)七八十米，質(zhì)量達(dá)五六百噸，就需要有大型吊裝用的卷揚(yáng)機(jī)，因而各廠家相繼生產(chǎn)了20t和32t卷揚(yáng)機(jī)（圖1和圖2），滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。 圖1 快速卷揚(yáng)機(jī) 圖2 20t卷揚(yáng)機(jī) 從70年代末期開始，中國實(shí)行了改革開放政策，使國民經(jīng)濟(jì)得到了大發(fā)展，基本建設(shè)務(wù)增加了很多，促使建筑機(jī)械的使用大量增加，生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家亦隨之大量增加。為使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)范化，國家頒布了GB1955—80《建筑卷揚(yáng)機(jī)》、JJ3—83《建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》。隨著改革開放逐步深入，生產(chǎn)形勢的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品的開發(fā)提到日程上來了，不少生產(chǎn)廠家成立了廠屬研究所，開發(fā)了如高速卷揚(yáng)機(jī)、變速卷揚(yáng)機(jī)、自動(dòng)限位卷揚(yáng)機(jī)等新產(chǎn)品，以及諧波傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、圓弧齒齒輪傳動(dòng)、圓弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)等具有新型傳動(dòng)型式的卷揚(yáng)機(jī)。為使卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)滿足日益增加的需求和解決中小廠家設(shè)計(jì)力量薄弱的情況，1988年卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了九廠一所一校成立了卷揚(yáng)機(jī)系列設(shè)計(jì)組，對單簡快速建筑卷揚(yáng)機(jī)起重質(zhì)量從0.5t到2.5t的機(jī)型進(jìn)行了系列設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)分兩種機(jī)型，一種為基本型（電控卷揚(yáng)機(jī)），一種為溜放型（手控卷揚(yáng)機(jī)）。設(shè)計(jì)既考慮到技術(shù)發(fā)展的趨勢，又考慮到廠家的生產(chǎn)能力。因此基本型為一字型布置，采用二級或三級圓柱斜齒輪傳動(dòng)，電制動(dòng)錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；溜放型采用封閉式二級行星齒輪傳動(dòng)，普通Y系列電動(dòng)機(jī)，用手操作兩條制動(dòng)帶控制工作和制動(dòng)。這兩種機(jī)型結(jié)構(gòu)緊湊，加工簡單，操作方便，體積小，重量輕，一般中小企業(yè)均可生產(chǎn)，滿足了生產(chǎn)的需要又實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的進(jìn)步。為使卷揚(yáng)機(jī)發(fā)展規(guī)范化，又相繼頒布了一系列有關(guān)建筑卷揚(yáng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，有GB1955——86《建筑卷揚(yáng)機(jī)》、GB6947－86《建筑卷揚(yáng)機(jī)試驗(yàn)規(guī)范和方法》、GB7902.2—87《建筑卷揚(yáng)機(jī)術(shù)語》、GB13327—91《建筑卷揚(yáng)機(jī)安全規(guī)程》、JG/T5031—93《建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》等。 1.1.2 國外卷揚(yáng)機(jī)概況 在國外，卷揚(yáng)機(jī)的品種繁多，應(yīng)用也很廣泛。在西方技術(shù)先進(jìn)的國家中，雖然工業(yè)水平先進(jìn)，機(jī)械化程度不斷提高，起重設(shè)備也在不斷更新，但仍不能完全淘汰卷揚(yáng)機(jī)這樣的行之有效的簡單機(jī)械設(shè)備。下面介紹一下幾個(gè)主要國家生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的狀況。 ???（1）美國 ??? 美國生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)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。貝波國際有限公司成立于1919年，有七十多年的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。主要產(chǎn)品有：氣動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)（0.25～40t），防爆拖式氣動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)（0.5～30t），駁船卷揚(yáng)機(jī)（手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓，25～75t），電動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)（0.25～20t），電動(dòng)葫蘆（0.25～15t），電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)（～12.5t），手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)（～75t），液壓卷揚(yáng)機(jī)（1～10t），水平卷揚(yáng)機(jī)（～9t），手動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)（0.5～100t），棘輪牽引器（～1.75t），空中吊運(yùn)車（0.5～20t）。哲恩有限公司是美國較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品有各種手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、提升機(jī)械及起重機(jī)。手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：直齒傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、蝸桿傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)；電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：蝸桿傳動(dòng)系列、直齒齒輪傳動(dòng)系列、齒輪蝸桿傳動(dòng)組合系列、直接驅(qū)動(dòng)系列、鏈傳動(dòng)系列。其中直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的傳動(dòng)是全封閉行星齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)全部裝在卷筒里面，機(jī)架和卷筒用高強(qiáng)度鋼焊接而成。美國除上述兩家公司外，比較重要的生產(chǎn)廠家還有布勞斯公司、賽林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索·藝德公司等。 （2）日本 日本從明治30年開始制造和使用卷揚(yáng)機(jī)。據(jù)日本荷役機(jī)械研究所核計(jì)，1970～1975年間卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量增加62.5％。據(jù)日本通產(chǎn)省機(jī)械核計(jì)月報(bào)載，僅1977年單純土建卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就達(dá)12萬臺，產(chǎn)值約100億日元。日本卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)由機(jī)械技術(shù)部會、荷役機(jī)械技術(shù)委員會領(lǐng)導(dǎo)。主要生產(chǎn)廠家有北川鐵工所、遠(yuǎn)滕鋼機(jī)、南星、越野總業(yè)、藝浦、松崗產(chǎn)業(yè)等80多個(gè)廠家。北川鐵工所是一家大型生產(chǎn)廠。其生產(chǎn)的卷揚(yáng)機(jī)品種系列比較齊全，主要有： 1.動(dòng)力卷揚(yáng)機(jī) 分BF、MF、DF三種型式。功率為3.7～44kW，鋼絲繩拉力從5880～44100N，有18個(gè)規(guī)格。BF型是V型帶傳動(dòng)，MF型是單筒開式齒輪傳動(dòng)，DF型是雙筒開式齒輪傳動(dòng)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是全部為標(biāo)準(zhǔn)型，采用改進(jìn)了的螺旋頂絲式離合器操縱，因而操作簡便，易調(diào)整。鼓形離合器采用單錐體式，摩擦材料采用帶型樹脂。 2.電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)　該廠生產(chǎn)的電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)為KW型，功率3.7～11Kw,拉力6000～142100N。四種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：全封閉內(nèi)齒輪傳動(dòng)：電動(dòng)機(jī)在一端，減速器、制動(dòng)器和操作部分在另一端，中間是卷筒，一字型布置；按鈕操作，可遠(yuǎn)距離遙控；最大特點(diǎn)是卷筒可纏繞8～9層，容量大，適于高層建筑使用。 3.大型電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)　主要用于提升大型重物或設(shè)備，可兩檔機(jī)械變速，設(shè)有電磁鐵制動(dòng)器、手制動(dòng)器和棘輪停止器，以確保安全。 1.1.3 國外卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展趨勢　 1.大型化　由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備和建筑構(gòu)件要求整體安裝，促使了大型卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展。 2.采用先進(jìn)電子技術(shù)　為了實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自動(dòng)控制和遙控，國外廣泛采用了先進(jìn)的電子技術(shù)，對大型卷揚(yáng)機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對安全可靠。 3.發(fā)展手提式卷揚(yáng)機(jī)　為了提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，國外大力發(fā)展小型手提式卷揚(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動(dòng)力的直流電動(dòng)小型卷揚(yáng)機(jī)。 4.大力發(fā)展不帶動(dòng)力源裝置的卷揚(yáng)機(jī)　歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機(jī)動(dòng)力的卷揚(yáng)機(jī)。此種卷揚(yáng)機(jī)機(jī)構(gòu)簡單，有一個(gè)卷筒和一個(gè)變速箱，動(dòng)力源就是來自汽車或者拖拉機(jī)等。 1.2 少齒差行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展 少齒差行星齒輪傳動(dòng)是行星齒輪傳動(dòng)中的一種, 由一個(gè)外齒輪與一個(gè)內(nèi)齒輪組成一對內(nèi)嚙合齒輪副, 它采用的是漸開線齒形, 內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差很小, 故簡稱為少齒差傳動(dòng)。一般所講的少齒差行星齒輪傳動(dòng)是專指漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)而言的。漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)以其適用于一切功率、速度范圍和一切工作條件,受到了世界各國的廣泛關(guān)注, 成為世界各國在機(jī)械傳動(dòng)方面的重點(diǎn)研究方向之一。 1.2.1 國內(nèi)為研究現(xiàn)狀 當(dāng)內(nèi)嚙合的兩漸開線齒輪齒數(shù)差很小時(shí), 極易產(chǎn)生各種干涉, 因此在設(shè)計(jì)過程中選擇齒輪幾何參數(shù)的計(jì)算十分復(fù)雜。早在1949 年, 蘇聯(lián)學(xué)者就從理論上解決了實(shí)現(xiàn)一齒差傳動(dòng)的幾何計(jì)算問題。但直到1960 年代以后,漸開線少齒差傳動(dòng)才得到迅速的發(fā)展。目前有柱銷式零齒差十字滑塊、浮動(dòng)盤等多種形式。 隨著少齒差行星齒輪傳動(dòng)研究的深入, 已成功地開發(fā)出不少新的漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)形式。目前, 我國研究出一種連桿行星齒輪傳動(dòng)—— 平行軸式少齒差內(nèi)齒行星齒輪傳動(dòng)。該類傳動(dòng)是以連桿內(nèi)齒輪( 齒板) 為行星輪, 采用雙曲柄輸入, 且無輸出機(jī)構(gòu)。主要有一齒環(huán)( 一片連桿行星齒板) 、二齒環(huán)( 兩片連桿行星齒板) 、三齒環(huán)及四環(huán)等結(jié)構(gòu)形式的減速器。 國內(nèi)外學(xué)者在齒形分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、接觸分析、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)性能、傳動(dòng)效率、運(yùn)動(dòng)精度方面進(jìn)行了大量的研究, 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行減速器各主要部件的實(shí)體建模、仿真、干涉檢查等, 縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期, 并應(yīng)用到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中, 取得了許多有價(jià)值的成果。如對N型內(nèi)齒行星齒輪傳動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)型式—— 環(huán)式減速器的傳動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了分析研究, 建立了環(huán)式減速器系統(tǒng)受力分析模型, 得出目前環(huán)式減速器存在慣性力或慣性力矩不平衡的結(jié)論。又如對平行動(dòng)軸少齒差傳動(dòng)多齒接觸問題動(dòng)平衡進(jìn)行了研究, 以有限元彈性接觸分析理論為基礎(chǔ)，建立了平行動(dòng)軸少齒差傳動(dòng)多齒接觸問題時(shí)的有限元分析模型, 提出了一種對研究平行動(dòng)軸少齒差傳動(dòng)內(nèi)齒輪副嚙合過程中實(shí)際接觸齒對數(shù)、齒間載荷的分配及齒面載荷分布的分析計(jì)算方法。為平行動(dòng)軸少齒差內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)的承載能力的計(jì)算、齒輪幾何參數(shù)的確定及零部件的強(qiáng)度分析計(jì)算提供了理論依據(jù)。采用遺傳算法模擬生物自然進(jìn)化過程來搜索少齒差傳動(dòng)參數(shù)的最優(yōu)解。通過優(yōu)化后的少齒差傳動(dòng)裝置具有較小的體積和較好的傳動(dòng)性能。 1.2.2 發(fā)展趨勢 齒輪傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械工程技術(shù)的重要組成部分, 在一定程度上標(biāo)志著機(jī)械工程技術(shù)的水平, 因此, 齒輪被公認(rèn)為工業(yè)和工業(yè)化的象征。為了提高機(jī)械的承載能力和傳動(dòng)效率, 減少外形尺寸質(zhì)量及增大減速機(jī)傳動(dòng)比等, 國內(nèi)外的少齒差行星齒輪傳動(dòng)正沿著高承載能力、高精度、高速度、高可靠性、高傳動(dòng)效率、小型化、低振動(dòng)、低噪音、低成本、標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化的方向發(fā)展的總趨勢。少齒差行星齒輪傳動(dòng)具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、效率高等優(yōu)點(diǎn), 廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、飛機(jī)、輪船、汽車、機(jī)床、起重運(yùn)輸、電工機(jī)械、儀表、化工、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域, 少齒差行星齒輪傳動(dòng)有著廣泛的發(fā)展前景。 1.3 設(shè)計(jì)思路及方案論證 設(shè)計(jì)卷揚(yáng)機(jī)首先要確定卷筒直徑，因?yàn)樗苯佑绊懢頁P(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)速。如果卷筒直徑大，會使卷揚(yáng)的漲、抱閘系統(tǒng)的直徑增大，其產(chǎn)生的力矩大大增加；還使卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。卷筒直徑確定后，可以進(jìn)行卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算。 接下來就是減速裝置設(shè)計(jì)計(jì)算（漸開線少齒差行星齒輪減速裝置設(shè)計(jì)，齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)）。而減速器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于掌握漸開線少齒差行星傳動(dòng)的原理：少齒差行星傳動(dòng)原理如圖3所示，當(dāng)帶曲柄的輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，空套在曲柄上的行星輪Z1反向旋轉(zhuǎn)（Z2-Z1）/Z1轉(zhuǎn)，然后通過輸出軸輸出，去速比是I＝－Z1/(Z2-Z1),負(fù)號代表旋轉(zhuǎn)反向相反。 圖3 少齒差傳動(dòng)原理簡圖 在漸開線少齒差傳動(dòng)內(nèi)嚙合中，由于內(nèi)嚙合和外嚙合的齒數(shù)差少，在切削和裝配時(shí)常會產(chǎn)生干涉，以致造成廢品。因此，為了保證內(nèi)嚙合傳動(dòng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足一下限制條件：（1）內(nèi)嚙合的齒頂圓不小于基圓：（2）外嚙合的齒丁頂不得變尖，要有足夠的厚度；（3）內(nèi)嚙合的齒丁頂不得變尖，要有足夠的厚度；（4）不發(fā)生過渡曲線干涉，漸開線干涉和齒廓重迭干涉；（5）插齒刀切入進(jìn)給時(shí)，不發(fā)生跟切現(xiàn)象；（6）嚙合率不小于1。 此外，由于少齒差行星傳動(dòng)的齒普遍采用正角度變位，其齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度都較高，而且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于齒根彎曲強(qiáng)度。所以，少齒差傳動(dòng)齒輪的模數(shù)通常是按彎曲強(qiáng)度計(jì)算得出，或按結(jié)構(gòu)要求和功率大小初選，然后校核彎曲強(qiáng)度。 2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 2.1 卷揚(yáng)機(jī)工作級別的確定 由于卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)要求為：每日兩班間歇工作，工作壽命為10年；因此根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)查得其利用等級為級；又根據(jù)相關(guān)公式確定起載荷譜系數(shù)為0.25，因此 第 43 頁 （共 43 頁） 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)手冊確定起工作級別為級 2.2 鋼絲繩直徑的選取 根據(jù)已知條件（額定拉力10KN和提升速度20米/分）對鋼絲繩進(jìn)行選取。 目前在工業(yè)化國家，對鋼絲繩直徑的選擇普遍采用選擇系數(shù)法。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO308（鋼絲繩的選擇）也推薦采用此方法。 鋼絲繩的直徑不應(yīng)小于下式計(jì)算的最小直徑 式中 s——鋼絲繩最大工作拉力 c—— 鋼絲繩選擇系數(shù)，它與機(jī)構(gòu)的工作級別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運(yùn)物品的性質(zhì)等因素有關(guān)。目前，建筑卷揚(yáng)機(jī)還沒有此系數(shù)的氣體規(guī)定?？蓞⒖肌督ㄖ頁P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)》一書中的表3－96進(jìn)行選取。部分?jǐn)?shù)據(jù)在下表已給出。 據(jù)查表取得c＝0.0953，由已知s=10kN故算得： 0.0953×＝9.53 可取鋼絲繩直徑為d=11， 表1 鋼絲繩選擇系數(shù) 卷揚(yáng)機(jī)工作級別 t值（mm/ 吊運(yùn)一般物資 不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩 可自由旋轉(zhuǎn)鋼絲繩 鋼絲繩的平均抗拉強(qiáng)度極限（MPa） 1570 1770 1960 2150 2450 1570 1770 A1 0.0710 0.0670 0.060 0.0750 A2 0.0750 0.0710 0.0670 0.0670 0.0800 A3 0.0850 0.0800 0.0750 0.0900 0.0850 A4~A6 0.0970 0.095 0.0953 0.1063 0.1060 A7~A8 0.1187 0.1187 0.1187 0.1333 0.1333 2.3 卷筒計(jì)算直徑的確定 由繞在卷筒上的鋼絲繩圈中心算起的卷筒直徑,稱為卷筒的計(jì)算直徑。為保證鋼絲繩有足夠的使用壽命，卷筒的計(jì)算直徑不易太小。 （mm） 值根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作級別由《建筑機(jī)械設(shè)計(jì)》中表3－11選取， 據(jù)查表取得＝19，則有： ＝209mm 可取=240mm。 2.4 電動(dòng)機(jī)功率的選擇、總傳動(dòng)比計(jì)算與校驗(yàn) 2.4.1 選擇電動(dòng)機(jī) 正確選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的原則是：在電動(dòng)機(jī)能夠滿足機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動(dòng)機(jī)的功率。 建筑卷揚(yáng)機(jī)屬于非連續(xù)工作機(jī)械，而啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁。因此選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)與其工作特點(diǎn)相適應(yīng)。建筑卷揚(yáng)機(jī)主要采用三向交流異步電動(dòng)機(jī)。 該卷揚(yáng)機(jī)輸出功率=Fv=10××20/60=3.33×w F——額定拉力（F=10kN）； V——提升速度（V=20米/分）； ——卷揚(yáng)機(jī)整機(jī)傳動(dòng)效率。 可設(shè)定效率＝0.85，則輸入功率＝/＝3.33×w÷0.85＝3.922kw。 根據(jù)該卷揚(yáng)機(jī)的工作特點(diǎn)可選Y系列異步電動(dòng)機(jī)。 據(jù)化學(xué)工業(yè)出版社《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第四版可選電動(dòng)機(jī)：Y132M2－6 其技術(shù)參數(shù)如表2： 表2 技術(shù)參數(shù) 型號 功率/kw 轉(zhuǎn)速 r/min 重量（kg） Y132M1-6 4 960 75 2.4.2 確定傳動(dòng)比 按額定轉(zhuǎn)速初定總傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比按下式計(jì)算 式中 ——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min） —— 卷筒轉(zhuǎn)速（r/min） 可按下式計(jì)算 漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì) 式中 ——鋼絲繩額定速度（m/min）； ——卷筒基準(zhǔn)層鋼絲繩中心直徑（mm），即卷筒計(jì)算直徑。 由已知得：＝20m/min 上面初定＝240mm 故＝26.53r/min 由此可計(jì)算總傳動(dòng)比960÷26.5336 3 漸開線少齒差減速裝置設(shè)計(jì) 3.1 少齒差傳動(dòng)原理 圖3－1所示是采用銷軸式輸出機(jī)構(gòu)的少齒差行星傳動(dòng)簡圖，它主要由偏心軸、行星輪（兩個(gè)）、內(nèi)齒輪、銷套（未畫出）、銷軸、轉(zhuǎn)臂軸承（未畫出）等組成。屬于K-H-V型行星傳動(dòng)的一種類型。 圖4 少齒差行星傳動(dòng)簡圖 1－銷孔 2－銷軸 3－銷軸盤 －行星輪 －中心輪（內(nèi)齒圈） -偏心距 上圖中當(dāng)內(nèi)齒輪固定，偏心軸作為主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使行星輪繞內(nèi)齒圈作行星運(yùn)動(dòng)，并通過傳動(dòng)比等于一的銷軸輸出。當(dāng)－＝1時(shí)，偏心軸每轉(zhuǎn)一周，行星輪沿相反方向轉(zhuǎn)過一個(gè)齒。當(dāng)偏心軸轉(zhuǎn)過時(shí)，行星輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，輸出軸同樣轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。這是一種傳動(dòng)方式，另外一種傳動(dòng)方式是構(gòu)件V固定，轉(zhuǎn)臂H主動(dòng)，內(nèi)齒輪b從動(dòng)，此種情況就是要設(shè)計(jì)的卷揚(yáng)機(jī)的工作情形了。 3.2 齒輪齒差的確定 少齒差傳動(dòng)一般齒差數(shù)為1～4，由于傳動(dòng)比i＝36，不是很大，故可取齒差數(shù)＝2。 對于圖4所示的K－H－V少齒差行星傳動(dòng)，若轉(zhuǎn)臂H固定，則： 當(dāng)內(nèi)齒輪2固定，轉(zhuǎn)臂H主動(dòng)，構(gòu)件V從動(dòng)時(shí)，可由上式得傳動(dòng)比公式為： 上式中的“－”號表示從動(dòng)件V與主動(dòng)件H轉(zhuǎn)向相反。 當(dāng)構(gòu)件V固定，轉(zhuǎn)臂H主動(dòng)，內(nèi)齒輪從動(dòng)（即相當(dāng)于卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)的情況），可得出傳動(dòng)比公式為： 上式中的“+”號，表示從動(dòng)件2與主動(dòng)件H的轉(zhuǎn)向相同。 已知齒數(shù)差＝＝2，i＝36，可得： ＝2×36＝72 ， ＝72-2＝70。 3.3 選定齒輪的精度等級和材料 一般選用7級精度。 內(nèi)齒輪采用40Cr，其熱處理要求：調(diào)質(zhì)后表面淬火，調(diào)質(zhì)硬度為250-280HB，齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，齒輪齒根彎曲疲極限應(yīng)力；外齒輪（行星輪）用20CrMnTi,滲碳淬火，低溫回火，表面硬度，心部HR為302-388，齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，齒輪齒根彎曲疲極限應(yīng)力。 3.4 齒輪模數(shù)的確定 由于少齒差行星傳動(dòng)的齒輪普通采用正角度變位，其齒而接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度都較高，而且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于齒根彎曲強(qiáng)度。所以，少齒差傳動(dòng)齒輪的模數(shù)通常按彎曲強(qiáng)度決定；或按結(jié)構(gòu)要求和功率大小初選，然后校核彎曲強(qiáng)度。 在這里就按彎曲強(qiáng)度來確定模數(shù)，因?yàn)樯冽X差傳動(dòng)一般選用短齒，內(nèi)外齒輪嚙合的很好，齒面接觸較好，只要行星輪的彎曲強(qiáng)度足夠，內(nèi)齒輪就不會有問題的，所以在確定模數(shù)的時(shí)候就只用按行星輪的彎曲條件來計(jì)算模數(shù)。 按行星輪齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： （1）根據(jù)行星輪的表面硬度查得其彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 （2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中的圖10－18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)。 （3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4 （4）計(jì)算載荷系數(shù)K ① 試選載荷系數(shù) ② 計(jì)算外齒輪傳遞的扭矩 ③ 取齒寬系數(shù) ④ 查材料的彈性影響系數(shù)；內(nèi)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為;外齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為。 ⑤ 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ； ⑥ 查圖得接觸疲勞壽命系數(shù)； ⑦ 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)是s=1.25 ⑧ 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，帶入數(shù)據(jù)得 ⑨ 計(jì)算圓周速度 ，帶入數(shù)據(jù)得v=3.307m/s ⑩ 計(jì)算齒寬 模數(shù)mm 初取齒高 所以 b/h=4.94 由v=3.307m/s，7級精度，由圖14-1-14查得動(dòng)載荷系數(shù)1.09； 再由表10-3查得齒間載荷分布系數(shù) ； 再由表14-1-81得 使用系數(shù)。 由表查得7級精度、行星輪相對支承對稱布置時(shí)， 再由，=1.13查《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中圖10-13得=1.125 所以載荷系數(shù)=1×1.09×1.1×1.125＝1.35 （5）查取齒形系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中圖10－5查得 ＝2.24 （6）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中圖10－5查得 ＝1.75 （7）設(shè)計(jì)計(jì)算 帶入數(shù)值得出： ＝3.60 可取模數(shù)為m＝4㎜。 3.5 齒輪基本參數(shù)的確定 3.5.1 尺寸基本參數(shù)的選定即幾何尺寸的計(jì)算 少齒差傳動(dòng)齒輪尺寸設(shè)計(jì)中，在齒數(shù)模數(shù)已知的條件下，應(yīng)先選擇合適的嚙合角，通過變換變?yōu)橄禂?shù)來滿足設(shè)計(jì)要求。 齒輪齒數(shù) ，； 齒輪模數(shù) m=5㎜； 取齒頂高系數(shù) ； 取頂隙系數(shù) ； 齒形壓力角 ； 齒輪分度圓直徑 ，； 未變位時(shí)的中心距 ； 初選嚙合角 ＝40； 計(jì)算中心距 ； 實(shí)際中心距 =INT(*10+0.5)/10； 實(shí)際嚙合角 ； 分度圓分離系數(shù) ； 初取小齒輪變位系數(shù) ； 大小齒輪變位系數(shù)之差 齒輪頂高 ，； 分度圓直徑 ； 齒頂圓直徑 ， ； 齒根圓直徑 ， ； 基圓直徑 ； 齒頂圓壓力角 ，； 重合度系數(shù) 齒廓干涉系數(shù)驗(yàn)算 （GS應(yīng)大于0） 其中 ； 將上述公式代入下表3中計(jì)算得： 表3 齒輪幾何尺寸的計(jì)算 傳動(dòng)比 1.028571 齒數(shù)差 模數(shù) 4 內(nèi)齒輪齒數(shù) 優(yōu)選值: 72 小齒輪齒數(shù) 70 圓整值: 72 標(biāo)準(zhǔn)中心距 4 初選嚙合角 角度值: 40 刀具齒形角 角度值: 20 弧度值: 0.6981317 弧度值: 0.349066 計(jì)算中心距 4.9067264 實(shí)際中心距 4.9 實(shí)際嚙合角 角度值: 39.90617 分度圓分離系數(shù) 0.225 弧度值: 0.696494 變位系數(shù)差 X2-X1: 0.343199 小輪變位系數(shù) X1: 0 大輪變位系數(shù) X2: 0.3431995 齒頂高系數(shù) 0.6 頂隙系數(shù) 0.3 小輪齒頂高 2.4 大輪齒頂高 1.5 小輪分度圓直徑 280 大輪分度圓直徑 288 小輪齒頂圓直徑 284.8 大輪齒頂圓直徑 285 小輪基圓直徑 263.1139 大輪基圓半徑 270.63147 小輪齒頂圓壓力角 大輪齒頂圓壓力角 角度值: 22.50366 角度值: 18.271029 弧度值: 0.392763 弧度值: 0.3188896 小輪齒根圓直徑 272.8 大輪齒根圓直徑 297.8445 重合度驗(yàn)算 應(yīng)大于1: 1.098403 齒廓重迭干涉驗(yàn)算 D1角度值: 89.81606 D2角度值: 87.845516 D1弧度值: 1.567586 D2弧度值: 1.5331935 GS應(yīng)大于0: 0.316221 以上結(jié)果表明系數(shù)滿足了重合度大于1.05和齒廓重疊干涉大于0的條件要求。 3.5.2 齒輪公法線長度的確定 公法線長度的確定對于加工齒輪極為重要，它是對齒輪輪齒加工是否達(dá)到所要求的尺寸的一個(gè)重要量度。而且用公法線測量法有它的優(yōu)點(diǎn)：測量時(shí)不與齒頂圓為基準(zhǔn)，因此不受齒頂圓誤差的影響，測量精度較高并可放寬對齒頂圓的精度要求。在此只計(jì)算行星輪的公法線長度。行星輪的變位系數(shù)x＝0，z=70,齒形角為20°，故由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第二版中冊表8-99查得跨測齒數(shù)＝8，＝23.1214。則公法線長度＝92.49㎜。 3.6 傳動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選定與設(shè)計(jì) 3.6.1 轉(zhuǎn)臂軸承的選定 在行星輪確定的情況下，根據(jù)安裝條件結(jié)構(gòu)尺寸來選定轉(zhuǎn)臂軸承。根據(jù)各種軸承的用途和特點(diǎn)在本設(shè)計(jì)中可選用雙列向心球面滾子軸承。此種軸承能承受很大的徑向載荷，同時(shí)也可以承受少量的軸向載荷。也能自動(dòng)調(diào)心適用于剛度較差的軸承座及多支點(diǎn)軸中。 在上節(jié)的表格中得出行星輪的分度圓直徑＝280㎜，故齒寬。而轉(zhuǎn)臂軸承的寬度應(yīng)與行星輪的齒寬接近，且其外經(jīng)尺寸大約應(yīng)是行星輪齒根圓的一半（即大約為140㎜），根據(jù)以上兩個(gè)限制條件可選定轉(zhuǎn)臂軸承（雙列向心球面滾子軸承）。其參數(shù)如下圖5所示： 圖5 雙列向心球面滾子軸承 表4 選用軸承的基本尺寸及性能 軸承 型號 尺寸（㎜） 額定動(dòng)載荷（kN） 額定靜載荷（kN） 極限轉(zhuǎn)速 d D B r 脂潤滑 油潤滑 3516 80 140 33 3 104 103 2200 3000 由以上數(shù)據(jù)可知：行星輪的齒寬b＝33，而實(shí)際齒寬系數(shù)： 實(shí)際齒寬系數(shù)與先前假設(shè)的齒寬系數(shù)相差不大，故可不必再校核。 3.6.2 銷孔數(shù)目、尺寸的確定 由于行星輪分度圓直徑為280㎜，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》里《輪系》一章中表36.2－42銷孔數(shù)目參考值查得應(yīng)選銷孔數(shù)目為10（=10）。 銷孔的尺寸公差不應(yīng)低于7級精度。 銷孔的公稱尺寸理論上是銷套外徑加上兩個(gè)中心距。但考慮別銷孔、銷軸以及銷套的加工和裝配誤羌。對銷孔的公稱直徑再加適量的補(bǔ)償尺寸。太小時(shí)，將要求提高零件的加工精度。并給裝配造成一定困難，太大時(shí)，則承受載荷的銷軸數(shù)日將減?。绊懗休d能力。一般?。?.15～0.25㎜，行星輪尺寸小時(shí)，取較小值、反之取較大值。 在這里可?。?.2㎜。而銷孔的尺寸就要通過畫圖來初定了。下圖6是已經(jīng)多次畫圖比較得出的： 圖6 行星輪簡易工作圖 銷孔直徑＝44㎜，銷孔公差配合選用F7，其上下偏差為（+50，+25）。 銷孔分布圓直徑=206.4㎜。 3.6.3 銷軸套、銷軸的確定 銷軸式W機(jī)構(gòu)是由固連在銷軸盤上的若干個(gè)銷軸與行星齒輪端面上的對應(yīng)的等分孔所組成。在機(jī)構(gòu)上行星輪上的銷軸孔要比銷軸套外經(jīng)大兩倍的偏心距，但考慮到一些加工裝配誤差還應(yīng)加上一個(gè)補(bǔ)償尺寸，上面也已經(jīng)提到。在這里可取值＝0.2㎜。 故銷套外經(jīng)＝44－2×4.9－0.2＝34㎜。 銷套長度可根據(jù)畫圖確定，初定為72㎜。 偏心距(即實(shí)際中心距)＝4.9。 可初定銷軸套內(nèi)徑為28㎜，即銷軸直徑=28。 根據(jù)少齒差傳動(dòng)零件的裝配配合要求可對銷軸、銷軸套的配合公差進(jìn)行選擇。銷軸套外徑選用h6，其尺寸的上下偏差為（0，-0.016），銷軸套內(nèi)徑與銷軸配合選用F8/h6，銷軸套內(nèi)徑尺寸的上下偏差為（+0.053，+0.02），銷軸直徑的上下偏差為（0，-0.016）。以上偏差值是通過查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》一書中的表1.1-5和1.1-6所得。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用懸臂梁式銷軸。 3.6.4 偏心套基本尺寸的確定 偏心套的尺寸要根據(jù)結(jié)構(gòu)要求來確定。其視圖如圖3-4所示 圖3-4 圖7 偏心套工作簡圖 偏心套的偏心距即為內(nèi)外齒輪的偏心距e=4.9㎜。其內(nèi)徑初定為45㎜。可據(jù)此推測出輸入軸的結(jié)構(gòu)尺寸。 3.7 軸的設(shè)計(jì) 軸設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：在軸系零、部件的具體結(jié)構(gòu)末確定之前，軸上力的作用點(diǎn)和支點(diǎn)間的跨距無法精確確定，故彎矩大小和分布情況不能求出，因此在軸的設(shè)計(jì)中，必須把軸的強(qiáng)度計(jì)算和軸系零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)交錯(cuò)進(jìn)行，邊畫圖、邊計(jì)算、邊修改。 軸的材料種類很多，設(shè)計(jì)時(shí)主要根據(jù)對鈾的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求．U及為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式．同時(shí)考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟(jì) 合理。 軸的常用材料是35、45、50優(yōu)質(zhì)破累結(jié)構(gòu)鋼。最常用的是45鋼。在此所用的到的軸都選用45鋼。其性能如下： 表5 45鋼的性能 材料牌號 熱處理 毛坯直徑(mm) 硬度(HB) 拉伸強(qiáng)度極限 拉伸屈服極限() 彎曲疲勞極限() 剪切疲勞極限() 許用彎曲應(yīng)力 45 正火 25 241 610 360 260 150 55 正火 100 170~217 600 300 275 140 回火 >100~300 162~217 580 290 270 135 調(diào)質(zhì) 200 217~255 650 360 300 155 60 3.7.1 輸入軸的設(shè)計(jì) 軸的合理外型應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整。軸應(yīng)具有良好的制造工藝性.影響軸結(jié)構(gòu)的主要因素有：軸的受力性質(zhì),大小，方向及分布情況；軸上零件的布置和固定形式；所采用軸承類型和尺寸；軸的加工工藝等。 1）求出輸入軸上的轉(zhuǎn)矩 其中：---輸入功率，取4kW； ---輸入轉(zhuǎn)速，取960 r/min； 2）初步確定軸得最小直徑 由于軸的材料選用的為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度,屈服 ，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞極限。通過 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第四版第二卷表6-1-19選取=126。則有：。 輸入軸的最小直徑安裝在聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩的計(jì)算： （N.m） 式中——驅(qū)動(dòng)功率，KW； ——工作轉(zhuǎn)速，r/min； ——?jiǎng)恿C(jī)系數(shù)，由于為電動(dòng)機(jī)，故取1； ——工作系數(shù)，故取1.75； ——啟動(dòng)系數(shù)，取1； ——溫度系數(shù)，取1.1； ——公稱轉(zhuǎn)矩，N.m 所以，。 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，又考慮到要與電動(dòng)機(jī)的軸相聯(lián)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二卷，選用GL5型滾子鏈聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為250N.m。半聯(lián)軸器的孔徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔的長度。由于要考慮到軸端有鍵槽和在結(jié)構(gòu)上的要求，在此先將最小直徑取為35㎜。其余各段直徑均按5㎜放大。 F E D C B A 圖8 輸入軸工作簡圖 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及周向定位 擬定軸上零件的裝配方案： （1）A-B段接聯(lián)軸器，軸伸長度通過查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中表2-13可確定A-B段即軸深長為58㎜，軸深公差選用k6，其上下偏差分別為（+0.018、+0.002）。其間選用A型平鍵（GB/T1096-1979)，尺寸為b×h×L=10×8×53。查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中表7-2得出：采用一般鍵聯(lián)接，則鍵槽寬b的上下偏差為（0，-0.036）。半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6，A-B段直徑極限偏差為（+0.018、+0.002）； （2）B-C段還要穿過支座、端蓋、大小軸承，還要考慮其中的間隙，可初定其長度為57㎜，該段直徑為40㎜。軸只受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，受軸向力很小，所以在軸與支架的連接處選用深溝球軸承，初步確定軸承型號 （GB/T276-1994）6208型。該段與軸承、支座、端蓋的配合公差選用k6,其上下偏差分別為（+0.018、+0.002）； （3）C-D段的精度不必要求太高，因?yàn)樵诖硕尾豁毎惭b其他零件，該段直徑為45㎜； （4）D-E段要安裝偏心套其間有鍵的聯(lián)結(jié)，所選用鍵的尺寸為b×h×L=14×9×70。采用一般鍵聯(lián)接，鍵槽寬b的上下偏差為（0，-0.043）。偏心套的長度為75㎜，故可設(shè)計(jì)該段的長度為77㎜。在該段偏心套上還聯(lián)接有軸承，在此可選用雙列向心滾子軸承軸承型號是3516，此段直徑設(shè)定為45㎜。該段的配合公差選用k6,其上下偏差分別為（+0.018、+0.002）； （5）E-F段就與軸承聯(lián)接，其長度初定為22㎜，直徑為40㎜，故與之相聯(lián)的軸承可選深溝球軸承（GB/T276-1994）6208型。該段的配合公差選用k6，其上下偏差分別為（+0.018、+0.002）。在此其間軸承的定位沒有軸肩的都是采用擋圈定位，擋圈尺寸要根據(jù)具體裝配情況而定。以上的公差配合通過查閱《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》中表1.1-6得出。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考課本《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-2，取軸端倒角為1.6×45°，軸右端軸肩處圓角半徑為1.6㎜其余各處倒角和圓角參看附圖。 3.7.1 輸出軸（固定軸）的設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中的輸出軸是固定不動(dòng)的，它與銷軸盤固聯(lián)在一起，這使得銷軸固定不動(dòng)，從而使得行星輪作平動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最終帶動(dòng)卷筒一起跟隨內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。其工作圖如圖9所示。 選用材料：20cr，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度,屈服點(diǎn)，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞極限。通過《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第四版第二卷表6-1-19選取=102有： ——輸出功率（=3.33×w） ——卷筒轉(zhuǎn)速（＝26.53r/min） 由于要考慮到軸端有鍵槽和在結(jié)構(gòu)上的要求，在此先將最小直徑取為53㎜。聯(lián)接支座的部分直徑初定為55㎜。其他部分尺寸如下圖3-6所示。 在軸的最左端，使用平鍵使其和支架固聯(lián)在一起從而使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)。為了安全在次選用雙鍵聯(lián)接，所選用鍵（平鍵GB/1095-1979）的尺寸為b×h×L=16×10×60。在此采用一般鍵聯(lián)接，鍵槽寬b上下偏差為（0，-0.043）。軸伸長度經(jīng)查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中表2-13可確定A-B段即軸深長為82㎜，即為A-B段的長度，軸深公差選用h7，其上下偏差分別為（0、-0.025）；B-C段上要裝上軸承、卷筒蓋和小端蓋等，經(jīng)畫圖可初定這一段的長度為72㎜。為了與相應(yīng)的軸承配合固初定此段的直徑為55㎜。選用的軸承為深溝球軸承（GB/T276-1994）6211型。該段與軸承、支座、端蓋的配合公差選用h7,其上下偏差分別為（0、-0.025）；C-D段要通過卷筒但不安裝任何零件，故為了減少材料的用量可將此段的直徑適當(dāng)縮小，初定為52㎜，長度要根據(jù)卷筒的長度及裝配尺寸確定，初定為262㎜；D-E段通過安裝軸承與卷筒聯(lián)接，此段的長度為38㎜，直徑為55㎜，選用的軸承為深溝球軸承（GB/T276-1994）6211 部分零件的校核 型。在該軸上的軸承的軸向固定都用擋圈固定。該段的配合公差選用k6，其上下偏 圖9 輸入軸工作簡圖 差分別為（+0.021、+0.002）。軸右端與銷軸相聯(lián)的銷軸盤的直徑初定為270㎜。盤的寬度為30㎜，銷孔直徑與銷軸相同，為28㎜，銷軸與輸出軸（銷孔）的配合選用h6/P7。銷孔尺寸上下偏差為（-0.022、-0.074）。銷孔分布圓直徑為206.4㎜，在該圓上有十個(gè)銷孔均勻分布。其他尺寸間附圖。 4 部分零件的校核 少齒差行星齒輪傳動(dòng)主要受力構(gòu)件有內(nèi)齒輪、行星輪、輸出機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂軸承等。行星輪承受內(nèi)齒輪、輸出機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂軸承的作用力(不計(jì)摩擦力)，其反作用力是行星輪對對上述構(gòu)件的作用力。參看圖9，當(dāng)行星輪逆時(shí)針以轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時(shí)，它作用給內(nèi)齒輪的總發(fā)向力為F，而作用給輸出機(jī)構(gòu)的合力為： 圖9 行星輪受力分析圖 圖10 行星輪受力簡圖 4.1 少齒差行星齒輪傳動(dòng)受力分析 4.1.1 齒輪受力 輸出機(jī)構(gòu)固定，內(nèi)齒輪輸出： 齒輪分度圓受力 表6 輪齒受力計(jì)算公式 項(xiàng)目 代號 計(jì)算公式 齒輪 N型傳動(dòng)，輸出結(jié)構(gòu)固定，內(nèi)齒輪輸出 圓周力 分度 圓上 節(jié)圓 上 徑向力 法相力 F ——輸出轉(zhuǎn)矩（＝1.4134×N·㎜） ，——分別是行星輪和內(nèi)齒輪的齒數(shù)（＝70，＝72） ——行星輪分度圓直徑（＝280㎜） ——實(shí)際嚙合角（＝39.9°） ——初選嚙合角（＝40°） 將上述數(shù)值代入表格中的式中得出： =5889.17N，=5897.78N，=4931.31N，F(xiàn)=7687.76N。 4.1.2 輸出機(jī)構(gòu)受力 行星輪多銷軸的作用力隨著銷軸的位置不同而變化，當(dāng)＝/2時(shí)，Q為最大即為。行星輪對銷軸的最大作用力為： ——銷孔分布圓半徑（＝103.2㎜） ——銷軸數(shù)目（＝10） 代入數(shù)據(jù)得出：＝3195.67N 4.1.3 轉(zhuǎn)臂軸承受力 少齒差內(nèi)嚙合的轉(zhuǎn)臂軸承裝入行星輪與轉(zhuǎn)臂之間。在行星輪上還要考慮輸出機(jī)構(gòu)的安排，所以轉(zhuǎn)臂軸承的尺寸受到一定的限制。實(shí)踐證明，轉(zhuǎn)臂軸承的壽命往往是影響這種傳動(dòng)承載能力的關(guān)鍵。 上圖10為行星輪受力簡圖。圖示，只有左邊的銷軸與行星輪軸肩有作用力。根據(jù)分析，左邊各銷軸對于行星輪作用力之和的最大值為： =N 圖10中F可分解為和（行星輪基圓半徑＝131.56㎜） ＝N ＝tan=4134.8N 由力多邊形可知，轉(zhuǎn)臂軸承作用于行星輪的力為： 代入數(shù)值得出：＝15577.46N 4.2 銷軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 由于行星輪與內(nèi)齒輪齒廓曲率半徑很接近，齒輪接觸面積較大，接觸應(yīng)力小，因此常不計(jì)算齒面接觸應(yīng)力。而且在設(shè)計(jì)齒輪計(jì)算齒輪模數(shù)時(shí)就是應(yīng)用彎曲應(yīng)力計(jì)算的，固齒輪的齒面彎曲應(yīng)力是滿足的，在此不必在對齒輪進(jìn)行校核。現(xiàn)對銷軸進(jìn)行校核。 懸臂式銷軸的彎曲應(yīng)力校核公式： 式中：——制造和安裝誤差對銷軸載荷影響系數(shù) 。＝1.35～1.5，精度低時(shí)取大值，反之取小值，在次?。?.35 ——行星輪對銷軸的作用力（上節(jié)算得＝3195.67N） ——銷軸直徑（＝28㎜） ——許用彎曲應(yīng)力（銷軸的材料為20CrMnMo，根據(jù)銷軸材料查?。?50～200） L的值從下圖11中取得，約為50㎜，則： 《 圖11 銷軸工作簡圖 因此銷軸的強(qiáng)度是足夠的，其尺寸符合要求。 4.3 輸入軸的強(qiáng)度校核 軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。在進(jìn)行州的強(qiáng)度校核時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況采用相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)倪x取許用應(yīng)力。在此，輸入軸受到彎矩和扭矩，按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算，其核算公式為： 式中： ——軸的計(jì)算應(yīng)力，MPa； ——軸所受的彎矩，N·㎜； ——軸所受的扭矩，N·㎜； ——軸的抗彎截面系數(shù)，； ——對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力。 1)做出軸的計(jì)算簡圖（即力學(xué)模型） 在計(jì)算軸所受載荷時(shí)，常將軸上的分布載荷簡化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)。各支承處所受的反力和應(yīng)力集中點(diǎn)的反力、轉(zhuǎn)矩都已在圖中表示出來了。個(gè)支承處與應(yīng)力集中點(diǎn)之間的距離算得結(jié)果在圖中也已表明。如圖12。 2）做出彎矩圖 軸所受的載荷是從軸上的偏心套傳來的，而偏心套所受的力又是行星輪傳遞的。行星輪所受的力在4.1.1已算出，圓周力為（節(jié)圓上）為=5897.78N，徑向力為=4931.31N，即為軸所受的力。為了求出各支承處的水平反力和垂直反力列出以下四個(gè)個(gè)方程： +=5897.78N ×50＝×100 +=4931.31N ×50＝×100 聯(lián)立以上四個(gè)方程可得出：＝3931.85N，=1965.93N，=3287.54，=1643.77N。 彎矩，。 總彎矩為 3）做出扭矩圖 傳遞扭矩T=。 扭矩圖如圖 4）校核軸的強(qiáng)度 在軸上，偏心套聯(lián)接處為危險(xiǎn)截面（即截面B）如圖所示。對軸的抗彎截面系數(shù)的計(jì)算公式查課本《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表15-4得出＝。由附圖可知d=45㎜，b＝14㎜，t=5.5㎜，代入數(shù)據(jù)得出＝7611.3。 在此處的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為靜應(yīng)力，故取，軸的計(jì)算應(yīng)力： 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查課本《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表15-1得出。因此<，故安全。 圖12 輸入軸受力分析簡圖 4.4 鍵的校核計(jì)算 所用到的三個(gè)鍵都是平鍵。設(shè)計(jì)中所涉及的鍵均為靜聯(lián)結(jié)，但有沖擊，故用以下公式校核： 式中：T為傳遞轉(zhuǎn)矩（N·㎜），k——鍵與輪轂的接觸高度（），h——為鍵高（㎜）；，b——為鍵寬（㎜）；d——為軸徑（㎜）。 查得 ，則校核過程如下： 4.4.1 聯(lián)軸器處鍵的校核 此處鍵（C型）傳遞的轉(zhuǎn)矩為聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩，即T=，b×h×L=10×8×53，l=L-b=43㎜ ，d=35㎜,故有： 故安全 4.4.2 偏心套處鍵的校核 此處鍵（A型）傳遞的轉(zhuǎn)矩為輸入轉(zhuǎn)矩，即T＝，b×h×L=14×9×70，l=L-b=56㎜ ，d=45㎜,故有： 故安全 4.4.3 支座處鍵的校核 此處鍵（A型）傳遞的轉(zhuǎn)矩為輸出轉(zhuǎn)矩，即T＝F·/2＝1200000N·㎜，b×h×L=16×10×60，l=L-b=44㎜ ，d=53㎜，且采用雙鍵聯(lián)接，故有： 故安全 4.5 軸承的校核計(jì)算 根據(jù)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)要求選用的軸承如下表7所示： 滾動(dòng)軸承的壽命校核計(jì)算公式： 式中n ——軸承轉(zhuǎn)速，r/min； ——軸承壽命指數(shù)，對球軸承＝3，對滾子軸承＝10/3； ——壽命因數(shù)，按表7-2-8選取； ——速度因數(shù)，按表7-2-9選??； ——力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時(shí)，，較大時(shí)，； ——沖擊載荷因數(shù)，按表7-2-10選?。? ——溫度系數(shù)，由于卷揚(yáng)機(jī)長期在室外工作，工作溫度小于120°，故取。（查表7-2-11）（據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第四版第二卷） 。 表7 軸承代號及基本參數(shù) 型號 數(shù)目 基本參數(shù) d D B 基本額定動(dòng)載荷/kN GB/T276-1994 6211 2 55 100 21 43.2 GB/T276-1994 6208 2 40 80 18 29.5 GB/T276-1994 6220 1 100 180 34 122 GB286-81 3516 2 80 140 33 104 1）軸承6211（球軸承），與卷筒轉(zhuǎn)速相同，n＝26.53r/min；查得＝4.58，=1.073，=1.5，=1.2，則： 2）軸承6208（球軸承），與端蓋聯(lián)接的軸承的轉(zhuǎn)速n為輸入軸與卷筒的相對速度，故；且查得＝4.58，=0.324，=1.5，=1.2，則： 而與銷軸盤聯(lián)接的軸承的轉(zhuǎn)速與輸入軸的轉(zhuǎn)速相同，n＝960，則： 3）軸承6220（球軸承），n＝26.53r/min；查得＝4.58，=1.073，=1.5，=1.2， 4）軸承3516（滾子軸承），轉(zhuǎn)速n為輸入軸與行星輪的相對速度，故；且查得＝3.93，=0.363，=1.5，=1.2，則： 以上對軸承的校核說明了所選的所有軸承都滿足要求。 5 卷筒主要尺寸的確定 卷筒結(jié)構(gòu)形式較多，按照制造方式不同可分為鑄造卷簡和焊接