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1、Xxx大学毕业论文（设计）题 目：卷扬机设计系 别：专 业：班 级：学 号：学生姓名：起讫日期：指导教师：职称：系主任：审核日期：4目录摘要 1Abstract 2前言 3设计任务 4第 1 章 卷扬机结构概述51.1 电动卷扬机基本结构 5.1.1.1 电控卷扬机 5.1.1.2 带有电磁铁制动器的卷扬机 5.1.1.3 采用锥形转子电动机的卷扬机 6.1.2 起升机构的组成及形式 7.1.2.1 起升机构的组成 7.1.2.2 起升机构的典型传动形式 8.第 2 章 卷扬机主体零件的设计1.1.2.1 钢丝绳的选择 1.12.1.1 钢丝绳的种类和构造1.12.1.2 钢丝绳直径的选择 1
2、.32.1.3 钢丝绳的使用 1.32.2 卷筒的结构设计及尺寸确定 1.42.2.1 卷筒的分类1.42.2.2 卷筒绳槽的确定 1.42.2.3 卷筒的设计1.52.2.4 卷筒的节径设计1.52.2.5 卷筒的长度设计1.62.2.6 卷筒壁厚设计1.72.2.7 卷筒强度计算及检验1.72.3 卷筒轴的设计计算1.82.3.1 卷筒轴的手里计算及工作应力计算1. 82.3.2 卷筒轴的设计1.92.3.3 心轴作用力计算1.92.3.4 心轴垂直面支撑力及弯矩计算 1.92.3.5 心轴水平面支撑力及弯矩计算 2.02.3.6 计算心轴工作应力 2.02.3.7 心轴的疲劳强度计算2.
3、12.3.8 心轴的静强度计算2.1第三章 减速器设计与计算223.1 系统传动方案设计2.33.2 系统运动学及动力学参数设计计算 2.33.2.1 选择电动机2.3.3.2.2 减速机总传动比并分配传动2.43.2.3 各轴功率、转速、转矩计算2.43.3 高速级大、小齿轮的设计计算2.53.3.1 选择齿轮材料 2.5.3.3.2 选取设计参数2.53.3.3 按齿面接触疲劳强度设计2.53.3.4 齿轮的几何尺寸计算2.53.3.5 校验弯曲疲劳强度2.63.3.6 精度设计 2.6.3.4 低速级大、小齿轮的设计计算2.63.4.1 选择齿轮材料 2.6.3.4.2 选取设计参数 2
4、.7.3.4.3 按齿面接触疲劳强度设计2.73.4.4 齿轮的几何尺寸计算2.73.4.5 校验弯曲疲劳强度2.83.4.6 精度设计 2.8.3.4.7 结构设计 2.8.3.4.8 润滑方式 2.8.3.5 I 轴的设计计算2.8.3.5.1 材料的选择及轴颈的确定 2.83.5.2 确定各轴直径2.9.3.5.3 确定各轴段长度 3.03.5.4 轴承的校核3.1.3.6 II 轴的设计计算3.2.3.6.1 轴颈的确定 3.2.3.6.2 各段直径的确定 3.33.6.3 各段长度的确定 3.33.6.4 轴承的校核3.3.3.6.5 建的选择和校核3.43.7 III 轴的设计计算
5、3.5.3.7.1 轴颈的确定 3.5.3.7.2 各段直径的确定 3.63.7.3 各段长度的确定 3.63.7.4 轴承的校核3.7.3.7.5 建的选择和校核3.83.8 联轴器的选择 3.9.3.9 润滑设计 4.0.3.10 密封设计 4.0.3.11 吊耳、吊环4.0.3.12 轴承盖的选择4.1.3.13 检查孔和孔盖4.1.3.14 通气孔 4.1.3.15 油标 4.1.3.16 油塞 4.1.3.17 定位销 4.2.设计小结 43参考文献 44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，配合井架、桅杆、滑轮组等辅助设备，用来提升物料、安装设备等作业， 由 人
6、 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 2.5 吨电动卷扬机是由电动机、 连轴器、 制动器、 减速器、 卷筒、导向滑轮、起升滑轮组、吊钩等组成。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、制动器、联轴器以及卷筒机的导向滑轮设计与选取。其中卷筒、卷筒轴、卷筒毂、减速器的设计最为主要，本设计重点做了介绍，其余部分
7、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2.5 吨矿井提升机构。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AbstractAlso known the hoist another name is winch. Vertical lifting transport machinery is an important component of the tie in with t
8、he derrick, mast, pulley blocks, and auxiliary equipment,used to enhance the materials,installation of equipment operations, from human or mechanical power-driven drum, winding traction rope to complete the installation work. Vertical, horizontal or inclined simple tractor Lifting heavy objects. Two
9、 types of the hoist are manual and electric two kinds. and Now to the main electricwinch. The design of the 5-ton electric hoist motor contions electromotor、coupling 、 arrester 、 retarder 、 drum 、 boom sheave 、 a system of pulleys set 、 hook, etc.This design of hoist is start from the wire rope, and
10、 next then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, brakes, couplings and pulley drum machine-oriented design and selection. On drum, drum shaft, drum hub, most major reducer design, the design are focus introduced, and the rest is just a little something for a
11、nalysis.The design of the drum machine because of its simple structure, handling the installation of a flexible, convenient operation, simple maintenance, and operating environment features such as adaptability, can be applied to lifting metallurgical, construction, operations and other water conser
12、vancy, but the design mainly applied to the drum machine for 5-ton overhead crane hoisting mechanism. Heavy winch upgrade is one of the main functions of the design of various types of winches are based on based on this request.KEY WORDS: hoist ； drum; drum shaft; retarder、乙 前言随着社会的发展，机械将会越来越取代人力，这也
13、是机械行业飞速发展的后果，在机械的发展历史中，新机械的发明有着举足轻重的作用。但是，那些很久以前就被利用生产并一直延续到今天的机械， 更是起着不可替代的作用，卷扬机就是一例。卷扬机的发展就像其他机械一样，从开始的简单到现在的复杂，从以前的机械动力到现在的电力动力，从以前的人工操作到现在的电脑操作甚至智能操作。卷扬机又称绞车，是起重垂直运输机械的重要组成部分，配合井架、桅杆、 滑轮组等辅助设备， 用来提升物料、安装设备等作业。 由于它结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、使用成本低、对作业环境适应能力强等特点，广泛应用于冶金起重、建筑、水利作业等方面。本设计就传统的卷扬机说起，一直到现
14、在以及将来的发展。卷扬机是起重垂直运输机械的重要组成部分，配合井（门）架、桅杆、滑轮组等辅助设备，用来提升物料、安装设备等作业。 由于它结构简单、 操作方便、 维护保养简单、 使用成本低、可靠性高等优点。提升重物是卷扬机的一种主要功能， 所以各类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。虽然目前塔吊、汽车吊等取代了卷扬机的部分工作，但由于塔吊成本高，一股在大型工程中使用，而且灵活性较差，故一般中小型工程仍然广泛应用卷扬机，汽车吊虽然灵活方便，但也因为成本太高，而不能在工程中广泛应用，故大多设备的安装仍然是由卷扬机承担的。卷扬机除在工程、设备安装等方面被广泛应用外，在冶金、矿山、建筑、化工、水电、农
15、业、军事及交通运输等行业亦被广泛应用。下面卷筒机的发展趋势1. 大型化由于基础工业的发展，大型设备和机械构件要求整体安装，促进了大型卷扬机的发展。目前，俄罗斯已生产了 60 t 卷扬机，日本生产了 32 t 、 50 t 、60 t 液压和气动卷扬机，美国生产了 136 t 和 270 t 卷扬机。2. 采用先进电子技术为了实现卷扬机的自动控制和遥控，国外广泛采用了先进的电子技术。对大型卷扬机安装了电器连锁装置，以保证绝对安全可靠。3. 发展手提式卷扬机为提高机械化水平，减轻工人劳动强度，国外大力发展小型手提式卷扬机，如以汽车蓄电池为动力的直流电动小型卷扬机，其电压为 12 V ，质量为3.7
16、 15.4 kg ，拉力为 3336 13344 N 。4. 大力发展不带动力源装置的卷扬机欧美国家非常重视发展借助汽车和拖拉机动力的卷扬机。此种卷扬机结构简单，有一个卷筒和一个变速箱即可。9卷扬机设计任务本设计卷扬机设计的主要参数有：额定起升重量： 2.5 吨起升高度：20米起升速度：15米/分(0.25m/s)卷扬机用途： 用于 2.5 吨矿井提升吊车起升机构工作条件：频繁启动粉尘量大设计的主要要求：1:卷扬机装配图一张；2: 二级减速器装配图一张；3: 主要零件图四张；4: 说明书一份；第 1章 卷扬机结构概述1.1 电动卷扬机基本结构电动卷扬机由于操作方法不同，其结构相差很大。我们将其
17、分为电控卷扬机和溜放型卷扬机两类。1.1.1 电控卷扬机此类卷扬机通过通电或断电以实现卷扬机的工作或制动。物料的提升或下降由电动机的正反转来实现，操作简单方便。其制动型式主要有电磁铁制动器和锥形转子电动机两类， 下面就这两种制动型式卷扬机的常见类型作介绍。此类卷扬机大多是单卷筒的。1.1.3 1.1.3 采用锥形转子电动机的卷扬机此类卷扬机利用锥形转子电动机本身所具有的制动性能来实现卷扬机的制动。由于锥形转子电动机是靠转子轴向移动来实现制动或松开的，可省略单独的制动器，在结构上就要求电动机与传动系统间能做轴向相对移动。一般， 轴向移动是通过可移式联轴器把电动机轴的运动传递到传动系统来实现的。由
18、于此类卷扬机的电动机轴线与卷筒轴线为同轴，故习惯上把这类卷扬机叫做一字型结构卷扬机。根据传动系统的不同，其可分为：1. 定轴轮系传动 这是 1988 年行业组织的系列设计中的一种机型。2. 渐开线圆柱齿轮行星传动 常见的有封闭型2K H 型行星轮系和3K 型行星轮系传动的卷扬机。3. 接线针轮传动 由于摆线针轮传动一级减速的减速比比较大，故采用一级减速即可。 这种传动可把传动系统放在卷筒里面， 可减小卷扬机体积。4. 少齿差行星传动 少齿差传动可得到大的传动比，并可把传动系统放在卷筒内，使结构紧凑。上述摆线针轮行星传动和少齿差行星传动的输出机构是很重要的一环，可实现偏心输出的机构有很多，但考虑
19、到加工和效率的原因，目前采用较多的是销轴式，但其加工精度及热处理要求较高，卷扬机生产厂家比较难以达到。所以有的厂家采用了零齿差传动输出机构，其设计较为复杂，但加工较 为容易，效果亦不错。5. 谐波传动 此传动的传动比大，啮合齿数多，所以承载能力大，故其 体积、质量可更小。但其柔轮的要求较高，生产较为困难。6. 活齿行星传动 又叫顶杆蠕动传动，它的加工相对比较方便。 2.1.4 溜放型卷扬机此类卷扬机提升重物的下降不是利用电动机反转来实现 而是靠置物的 重力下降，并带动卷简反转，此时电动机不转。要在电动机和卷筒之间实现其运动的联接或分离，通常采用离台器或差动轮系。由于电动机和卷筒可分可合，因此卷
20、筒的数目可以增多，而各卷筒又可各自完成自己的运动，则此类卷扬机可设计成单卷筒、双卷筒和多卷筒的型式。为保证各卷筒的运动或停止，其离合和制动装置都直接安装在卷筒上。1.2 起升机构的组成及型式卷筒的直径一般尽量选用允许的较小值，因为随着卷筒直径的增加，扭矩和3.2.2 减速机总传动比并分配传动总传动比16分配传动比：i 1= (11.6 ) i 2,经计算i 1= (4.65.3 ),取i 1=4.8 ,计算得i 2=3.33I 1为高速级传动比，i 2为低速级传动比3.2.3 各轴功率、转速、转矩计算将减速装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴；“01, 412,423,依次为减速机输入
21、功率轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,之间的传动效率。各轴转速：n1 =720r/minn1720 ,=150r/mini14.8=45r/minn2 _ 150=i23.333.3高速级大、小齿轮的设计计算3.3.1选择齿轮材料载荷中等、速度不高且传动尺寸无特殊要求，所以大小齿轮都选软齿面齿轮，小齿轮调质处理，硬度250HBS,大齿轮45#钢，硬度200HBs根据两齿面的硬度，由机械设计基础表 6-10中的算式得出两齿轮的接触疲 劳强度和弯曲疲劳强度的许用应力：4 Hl =380+0.7HBS=555MPa-H2 =380+0.7HBS=520MPatF1 l=140+0.2HBS=190MPa
22、 :2 =140+0.2HBS=180MPa1.1 .2 选取设计参数小齿轮齿数 Zi=25,则Z2=25X 4.8=120 ;取齿宽系数 也=1.03.14 通气器查参考文献机械设计课程设计指导书P46表5-15 ,选用通气器1,选 M20X 1.5.3.15 油标查参考文献机械设计课程设计指导书P47 表 5-16 ,选用 M12.3.16 油塞查参考文献机械设计课程设计指导书P47表5-19 ,选用M16X 1.5.螺塞材料： Q235。3.17 定位销查参考文献机械设计课程设计指导书 P47 表 5-20 ，选销钉公称直径d=9mm.设计小结经过几周的努力 , 我终于将卷扬机做完了 .
23、 在这次作业过程中 , 我遇到了许多困难 , 一遍又一遍的计算, 一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足，接受了盲目计算的教训。至于画装配图和零件图 , 由于前期计算比较充分, 整个过程用时不到三天, 在此期间 , 我还得到了许多同学和老师的帮助 . 在此我要向他们表示最诚挚的谢意.时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。通过此次设计的实践过程， 更加详细的掌握了卷扬机的设计方法和理论基础， 并且增加了我的理论知识， 强化了独立思考，分析、解决问题的能力，并将这种能力充分的运用到实际的工作当中。参考文献1 荣辉 付铁 杨梦辰主编 . 机械设计基础（第 2 版） . 北京理工大学出版社 2006.2 柴鹏飞 王晨光 编 机械设计课程设计指导书 机械工业出版社2008 3 张立华 文莉莉 主编毕业设计（论文）学生指导书（试行版） 北京理工大学现代远程教育学院 2008 4 卢颂峰主编机械设计课程设计手册中央广播电视大学出版社1998 75 同济大学、交通大学等六院校机械制图编写组编机械制图人民教育出版社1979 、论文资料 2604130359