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1、河南科技大学毕业设计（论文） 毕业设计论文 建筑外墙单人作业简易吊篮设计 摘要 随着现代科学技术的迅速发展，工业生产规模的扩大和自动化程度的提高， 起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大。许多起重机是成系列 成批量的产品，采用系统多目标整体优化方法进行起重机系列设计已成为发展重 点，通过全面考虑性能、成本、工艺、生产管理、制造批量和使用维护等多种因 素对系列主参数进行合理匹配，以达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用 化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户 需求。 用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、 部件和零件制成有
2、多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模 块的组合，形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进，只需针对某几个 模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。由于提高了通用化程 度，可使单件小批生产的产品改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专 业化生产，降低制造成本。能以较少的模块形式，组合成多品种多规格的起重机， 满足市场需求，增加竞争能力。 有相当批量的起重机是在一般的车间仓库使用，要求并不很高，工作并不十 分繁重。如何提高这些起重机的适用性，降低制造成本，是市场竞争能否获胜的 关键。考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮 压，也可使整
3、个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价和使用维护费用。 因此电动葫芦桥式起重机和轻型梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中 小吨位一般用途桥式起重机。 用户的需求性促进了起重机的多样性。起重机的系列参数范围进一步扩大， 功能选择进一步增加，一机多用产品进一步得到发展，以增强应变能力。在一般 使用场合采用无线遥控操作的比例也将逐步增多 河南科技大学毕业设计（论文） 关键词：起重机，模块化设计，适用性，无线遥控 BUILDING EXTERIOR WALL SINGLE SIMPLE OPERATION HANGING BASKET DESIGN ABSTRACT With rapid d
4、evelopment of modern science and technology, magnification of industrial production scale and improvement of automation level, application of cranes is becoming widespread and its function is obvious.Most cranes are produced by series and batch, thus use of systematic multi-objections entire optimiz
5、ation to design series of cranes has already become the key point in development. Through rational matching of series main parameter, its functions can be improved, manufacturing cost can be reduced, and degree of general purpose can be raised. Use less specification spare parts to compose series pr
6、oduction with multi-species and multi-specifications. And thus, the requirements of customers can be fully satisfied. By using modularized design instead of conservative entire design, we can make components with similar functions into standard modules which have various uses, similar connective key
7、 factors and are interchangeable. Through combination of different modules, we can make different kinds and specifications of cranes. There are only several modules involved when it comes to crane improvement. To design a new style of crane, all that you do is to choose different modules to recompos
8、e. Because of improvement in degree of general purpose, single products with small serial production can transform into module production of pretty great batches. As a result, we can achieve specialization production with high efficiency and cut manufacturing cost. It can satisfy marketing demands a
9、nd increase competitive capacity by composing cranes of various series and specifications using less modularized forms. There are quite a number of cranes used in general workshop and storehouse, and thus they have light work and the requirement is not very strict. How to improve application of thes
10、e cranes and to cut manufacturing cost is critical to win in the marketing competition. Considering comprehensive benefit, the need to decrease the 河南科技大学毕业设计（论文） height of cranes as low as possible, to simplify the constructions and to reduce weights and wheel pressure can also decrease structures
11、height, lighten structure composition and reduce cost of producing and maintenance. So there will be fast development of electric calabash bridge and light beam cranes, and bridge cranes for general purposes will be replaced by them. The needs of customers advance diversity of cranes. Series paramet
12、er scale of cranes expanding and functions enlarging, product of one machine for several uses will obtain further development to increase capacity of dealing with emergencies. The proportion of using wireless remote control under normal conditions will increase. Key words: cranes ，modularized design
13、 ，application，wireless remote control. 目录 河南科技大学毕业设计（论文） 前 言 .1 第一章 高处作业吊篮概述.3 第二章 传动结构的拟定5 2.1 任务要求：.5 2.1.1 主要设计内容及计算项目5 2.12 设计参数或原始数据.5 2.2 注意事项.5 第三章 钢丝绳和滑轮的选择.6 3.1 钢丝绳的选择 6 3.1.1 按选择系数 C 确定钢丝绳的直径 d（mm） 6 3.1.2 钢丝绳的校核6 3.2 滑轮的选择.7 第四章 涡轮蜗杆减速器的计算8 4.1 蜗轮蜗杆减速器的特点 8 4.2 方案拟订.8 4.3 传动装置的总体设计 9 4.3
14、.1 拟订传动方案 .9 4.3.2 电动机的选择 10 4.3.3 确定传动装置的传动比及其分配.10 4.3.4 计算传动装置的运动和动力参数 11 4.4 蜗轮蜗杆传动设计12 4.5 轴的设计15 4.5.1 蜗轮轴的设计 15 4.5.2 蜗杆轴的设计 19 4.5.2 蜗杆轴的轴承的选择和计算.20 4.6 减速器的润滑 .20 第五章 悬臂梁的计算及安全锁的说明 .21 第六章 安全锁的说明.22 第七章 吊篮的使用要求 .24 总结 32 河南科技大学毕业设计（论文） 参考文献 33 致 谢 .34 河南科技大学毕业设计（论文） 1 前 言 毕业设计是大学期间最后的一门课程，是
15、实现培养目标的重要教学环节，是 培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要过程。毕业设计用时两个月， 在培养大学生探求真理、强化社会意识、进行科学研究基本训练、提高综合实践 能力与素质等方面，具有不可替代的作用，也是教育与生产劳动和社会实践相结 合的重要体现。 毕业设计第一使学生进一步巩固和加深对所学的基础理论、基本能和专业知 识的掌握，使之系统化、综合化。培养学生的独立工作、独立思考和综合运用已 学知识解决实际问题的能力，尤其注重培养学生开发创造能力和独立获取新知识 的能力。第二使学生初步掌握科学研究的基本方法，获得从事系统科学研究的初 步训练，注重科学能力和素质的培养。在实际工程设计中
16、，学生可以得到所学过 的理论基础，技术基础等全面的训练，为将来做好机械设计工程师的工作提供全 面的锻炼机会。 我们一组的毕业设计大部分人的题目是结合老师的具体研制项目设立的， 我的外墙简易吊篮是今年才有的题目，以在网上查到的设备为参考，结合自己所 学知识，在老师和同学的指导和帮助下，查阅许多相关手册，最终设计出了建筑 外墙单人作业简易吊篮设计。 在现在洛阳等城市，建筑后期的小型维护并不需要大型团队的参与，所以我 的工作是将现在市场上的高处作业吊篮进行进一步简化，使其能达到夫妻两人操 作，或一人操作的情况，理论上是电机在吊篮上，绳静止，电机驱动吊篮沿着钢 丝绳上下运动。 设计立足于小型化，简易化
17、的通用小批量吊篮的设计，对于实践应用具有一 定参考价值。在杨丙乾老师的指导下，我一边查资料、计算、绘图，一边观察实 习。其间曾经遇到很多问题，如机构的安全问题等等，但在杨丙乾老师和同学们 的帮助下，经过自己的努力，问题一个一个得到了解决。不过由于是仓促设计， 所以机构的平衡性绕组问题没有解决，虽然达到了毕业设计的目的，但是这个问 题的存在让这次设计变得虎头蛇尾，十分遗憾。 本次设计得到了学校、图书馆、老师、同学们的大力支持，在此表示衷心的 河南科技大学毕业设计（论文） 2 感谢。限于本人水平和经验有限，再加上时间仓促，难免有疏漏和不妥的地方， 敬请广大老师和同学批评指正。谢谢！ 河南科技大学毕
18、业设计（论文） 3 第一章 高处作业吊篮概述 随着我国建筑业的发展，住宅建筑、高层建筑越来越多，外墙涂层、装饰以 及物业管理清洗所需的高处作业吊篮已经被广大用户所采用。租赁高处作业吊篮 的市场正在我国城乡建设市场逐步形成。用吊篮取代传统的脚手架和大绳高空作 业省时，省功、省费用，且移动方便，适用、安全，大大减轻了工人劳动强度， 提高了施工进度。据统计，使用吊篮施工，其施工费用仅 是脚手架的 70%，生产率是脚手架的三倍。 悬挂机构架设于建筑物或构筑物上，提升机驱动悬吊平台通过钢丝绳沿立 面上下运动的一种非常设悬挂设备。高空作业吊篮是用特制钢丝绳从建筑物上， 通过悬挂机构，在爬升式提升机的作用下
19、，使悬挂吊篮沿立面上下移动的一种比 较特殊的建筑施工用工机械。吊篮悬挂机构是架设于建筑物或构筑物上，通过钢 丝绳悬挂悬吊平台的机构。一般为两种：悬臂梁型悬挂机构、女儿墙夹钳型悬挂 机构。悬挂机构所有结构件表面热浸镀锌处理,使用寿命长，安全可靠，保养方 便。特殊的设计和制造可满足您的特殊要求 吊篮主要由悬吊平台、悬挂机构，提升机，安全锁，工作钢丝绳，安全钢丝 绳和电气控制系统组成。我国的高处作业吊篮设计进入了一个成熟的发展阶段， 但是，现在市场上的吊篮供应虽然基本成熟，但在简易性上仍是不能满足单人操 作，所以，我们的研究是将吊篮进一步简易化，理论上是能达到夫妻两人操作， 或一人操作的情况，使在任
20、何地方都能达到简易，省时，省功、省费用，且移动 方便，适用的目的。 高处作业吊篮是由吊架演变发展而来的。早在 20 世纪 60 年代，我国已在少 数重点工程上使用吊架。20 世纪 70 年代初吊架应用面逐渐扩大。20 世纪 80 年 代初期，吊架悬吊平台的驱动，由设置在建筑物上部的卷扬机滑轮组来完成，悬 吊平台由型钢焊接组成，这就是早期的高处作业吊篮。20 世纪 80 年代中期，通 过吸收国外高处作业吊篮的有关技术，开发出了高处作业吊篮专用升降机，增加 了安全装置，进一步完善和提高了产品质量和安全性能。随着高处作业吊篮的使 用量日益增加，为了规范高处作业吊篮的设计，加工，生产，实验和使用，促进
21、 行业更好的发展，建设部于 1992 年至 1993 年间颁布了高处作业吊篮 ， 高处 河南科技大学毕业设计（论文） 4 作业吊篮用安全锁 ， 高处作业吊篮用升降机 ， 高处作业吊篮性能实验方法 ， 高处作业吊篮安全规则等五部行业标准，2003 年上述标准修订升级为国家标 准高处作业吊篮 （GB 19155-2003） ，对高处作业吊篮作了进一步的规范。 随着我国建筑业的发展，高层建筑的增多，高处作业吊篮的使用越来越普遍。 进入 21 世纪，高处作业吊篮制造业进入了一个高速发展时期。据不完全统计， 高处作业吊篮的专业制造厂家从 1999 年底只有 20 多家，到 2008 年底已经发展 到近百
22、家。从高处作业吊篮的技术发展方面来看，新的产品层出不穷，新产品在 操作便利性，使用可靠性等方面都有了提高，其发展趋势表现在以下几方面：一， 轻型化，采用铝合金悬吊平台及轻巧的提升机，安全锁，悬挂机构；二，安全装 置标准化，按照规范要求配置齐全有效的安全装置；三，控制系统自动化，如悬 吊平台自动调平装置，多点精确限载装置，工作状态自动显示与故障自动报警装 置等。 河南科技大学毕业设计（论文） 5 第二章 传动结构的拟定 起重机的技术参数表征起重机的作业能力，是设计起重机的基本依据，起重机 的主要技术参数有：起重量，起升高度，机构的工作速度等等。 2.1 任务要求： 2.1.1 主要设计内容及计算
23、项目 完成建筑外墙单人作业简易吊篮设计及相关计算。 2.12 设计参数或原始数据 承载：300 公斤，运动速度：20m/min。 根据杨老师的要求，我的工作是将现在市场上的高处作业吊篮进行进一步简 化，使其能达到夫妻两人操作，或一人操作的情况，理论上是电机在吊篮上，绳 静止，电机驱动吊篮沿着钢丝绳上下运动。 2.2 注意事项 本着在安全的前提下尽量简易的原则，本次设计的建筑外墙简易吊篮在综合 考虑后因达到以下几点要求： 一，采用一根绳作上下驱动用，除安全钢丝绳以外。 二，采取的驱动方式是绳在重锤的作用下垂直，然后依靠提升机沿着绳作上 下运动，舍弃卷扬机。 三，像楼上的悬臂梁装置，要能拆卸，并且
24、零部件一个人能够搬运。 四，一定要有自锁，采用涡轮蜗杆减速器进行驱动，并装上安全锁，施工人 员要有安全绳。 五，吊篮上的装置要尽量简化体积，所以不采用联轴器，以免同轴度不好保 证。 河南科技大学毕业设计（论文） 6 第 3 章 钢丝绳和滑轮的选择 3.1 钢丝绳的选择 钢丝绳的选择包括钢丝绳的结构形式的选择和钢丝绳直径的确定。在本设计 中结构形式采用线接触钢丝绳，我们只进行钢丝绳直径的确定。 3.1.1 按选择系数 C 确定钢丝绳的直径 d（mm） (3-1) scd 式中：c选择系数（mm/） ；N S钢丝绳的最大工作静拉力（N） 。 起升机构钢丝绳最大工作静拉力为 s=300kg9.8N/
25、kg=2940N。 破断拉力为 FnS=52940=14700N。 选择系数的取值与机构的工作级别有关，可根据所选钢丝绳的 w,k 和按下 式(3-2)换算选择系数 c，最后根据式（3-1）计算钢丝绳的直径。 (3-2) wk n c 4 式中 n安全系数，最小安全系数取 5； k钢丝绳捻制折减系数，等于整绳破断拉力 F 与钢丝破断拉力总和t 之比，k 取 0.82； W钢丝绳充满系数，W 取 0.46； 钢丝的公称抗拉强度（） ，取 1700。 2 /mmN 2 /mmN 由式(3-2)计算得=0.1 wk n c 4 170014 . 3 46 . 0 82. 0 54 所以=5.422，
26、取 d=5.5mmscd 29401 . 0 3.1.2 钢丝绳的校核 钢丝绳的受力检验：我设计的电动吊篮选用的钢丝绳为 5.5，破断拉力不小 河南科技大学毕业设计（论文） 7 于 14.9KN。 吊篮系统的最大拉力 G： 按照吊篮自重 G1=100kg； 吊篮 1 人工作，取重 G2=100kg; 额定承载物料重量 G3=100kg; 吊篮工作时通过中端提升机中的一根钢丝绳将载荷传递给支架的吊杆， 即一个吊点受力。 G=G1+G2+G3=300kg=2940N NO=F/G=14900/2940=5.065(钢丝绳破断拉力安全系数) 所以，钢丝绳绝对安全。 3.2 滑轮的选择 滑轮用以支撑钢
27、丝绳，并能改变钢丝绳的走向，平衡钢丝绳分支的拉力，组 成滑轮组，达到省力或增速的目的。 承受负载不大的滑轮，结构尺寸较小（直径 D350mm） ，通常做成实体结构， 用强度不低于 HT200 的材料制造。 滑轮的主要尺寸是滑轮直径 D，轮毂宽度 B 和绳槽尺寸。起重机常用铸造滑 轮，其结构尺寸已标准化（ZBJ 80006.1-87） 。滑轮结构尺寸可按钢丝绳直径进行 选定。 工作滑轮直径 D （3-3）deD 式中 D按钢丝绳中心计算的滑轮直径（mm） ； e轮绳直径比系数，与机构工作级别和钢丝绳的结构有关； d钢丝绳直径（mm） ； 工作级别为 M5，查表 3-2-1 有 e 取 20，d
28、为 5.5mm，所以有 110mm5 . 520deD 此为滑轮的最小直径，亦为压绳机构的轮盘最小直径。 河南科技大学毕业设计（论文） 8 第四章 涡轮蜗杆减速器的计算 4.1 蜗轮蜗杆减速器的特点 蜗轮蜗杆减速器的特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速化，输入轴 和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不 高，精度不高。 蜗轮蜗杆减速器是以蜗杆为主动装置，实现传动和制动的一种机械装置。当 蜗杆作为传动装置时，在蜗轮蜗杆共同作用下，使机器运行起来，在此过程中蜗 杆传动基本上克服了以往带传动的摩擦损耗；在蜗杆作为制动装置时，蜗轮，蜗 杆的啮合，可使机器在运行时停下来
29、，这个过程中蜗杆蜗轮的啮合静摩擦达到最 大，可使运动中的机器在瞬间停止。在工业生产中既节省了时间又增加了生产效 率，而在工艺装备的机械减速装置，深受用户的美誉，是眼前当代工业装备实现 大小扭矩，大速比，低噪音，高稳定机械减速传动独揽装置的最佳选择。 4.2 方案拟订 A 箱体 （1）蜗轮蜗杆箱体内壁线的确定： （2）轴承孔尺寸的确定； （3）箱体的结构设计: a.箱体壁厚及其结构尺寸的确定 b.轴承旁连接螺栓凸台结构尺寸的确定 c.确定箱盖顶部外表面轮廓 d.外表面轮廓确定箱座高度和油面 e.输油沟的结构确定 f.箱盖、箱座凸缘及连接螺栓的布置 B、轴系部件 河南科技大学毕业设计（论文） 9
30、(1) 蜗轮蜗杆减速器轴的结构设计 a. 轴的径向尺寸的确定 b. 轴的轴向尺寸的确定 (2)轴系零件强度校核 a. 轴的强度校核 b. 滚动轴承寿命的校核计算 C、减速器附件 a.窥视孔和视孔盖 b. 通气器 c. 轴承盖 d. 定位销 e. 油面指示装置 f. 油塞 g. 起盖螺钉 h. 起吊装置 4.3 传动装置的总体设计 4.3.1 拟订传动方案 本传动装置用于高处作业吊篮的驱动，工作参数：绳的工作拉力 F=3KN，工作速 度 v=20m/min，压绳机构的轮盘直径 D=140mm，传动效率 =0.3613（包括轴承 的效率损失） ，简短性，双向运转，载荷较平稳。环境最高温度 40。
31、本设计拟采用蜗轮蜗杆减速器，传动简图如图 4-1 所示。 1电动机 2级蜗轮蜗杆减速器 3压绳提升机构 图 4-1 传动装置简图 河南科技大学毕业设计（论文） 10 4.3.2 电动机的选择 (1)选择电动机的类型 (2)按工作条件和要求，选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机,封闭式结构, 电压 220V。 (3)选择电动机的功率 电动机所需的功率 = / d P W P 式中 工作机要求的电动机输出功率，单位为 KW； d P 电动机至工作机之间传动装置的总效率； 工作机所需输入功率，单位为 KW； W P 输送机所需的功率输送机所需的功率 P=Fv/1000=300020/100060=
32、1kW W 电动机所需的功率= / d P W P = =0.980.0.980.950.37 轴 蜗 轴 绳 =1/0.37=2.7kW d P 查表，选取电动机的额定功率=3kw。 cd P （4）选择电动机的转速 蜗轮蜗杆减速器自锁是的的传动比 =62 压绳提升机构转速 i = 45.5r/min w n D v 100060 由表推荐的传动比的合理范围，故电动机转速的可选范围为： = n=6245.5=2820r/min d n i 符合这范围的电动机同步转速有 3000r/min。 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格、传动比及市场供应情况， 选取比较合适的方案，现选用型号为
33、Y100L-2，满载转速为 2880r/min。 4.3.3 确定传动装置的传动比及其分配 减速器总传动比及其分配： 减速器总传动比 i=288045.5=63.3 m n w n 式中 i传动装置总传动比 工作机的转速，单位 r/min w n 河南科技大学毕业设计（论文） 11 电动机的满载转速,单位 r/min m n 但由于本装置是要求绝对自锁，所以传动比不变，为 62，即要改变工作机的 转速。 4.3.4 计算传动装置的运动和动力参数 （1）各轴的输入功率 轴P = P=30.98=2.94kW 1轴 轴P = P=2.940.980.4=1.153kW 21蜗 轴 （2）各轴的转速
34、 电动机： =2880 r/min m n 轴：n = =2880 r/min 1m n 轴：n =2880/62=46.45r/min 211/i n （3）各轴的输入转矩 电动机轴：=9550pd/=955032880=9.95N.m d T m n 轴：T = 9550p1/n1=95502.94/2880=9.75N.m 1 轴：T = 9550p2/n2=95501.153/46.45=237N.m 2 上述计算结果汇见表 4-1。 表 4-1 传动装置运动和动力参数 4.4 蜗轮蜗杆传动设计 一.选择蜗轮蜗杆类型、材料、精度 输入功率 （kW） 转速 n（r/min） 输入转矩（N
35、 m） 传动比效率 电动机轴328809.95 10.98 轴2.9428809.75 轴1.15346.45237 620.392 河南科技大学毕业设计（论文） 12 根据 GB/T10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）蜗杆材料选用 45 钢， 整体调质，表面淬火，齿面硬度 4550HRC。蜗轮齿圈材料选用 ZCuSn10Pb1， 金属模铸造，滚铣后加载跑合，8 级精度，标准保证侧隙 c。 二.计算步骤 1.按齿面接触疲劳强度设计 设计公式 mm 2 2 3 ) ( H pEZ Z kTa （1）选 z1，z2： 查表 7.2 取 z1=1，z2= z1n1n2=1288046
36、.45=62，z2在 3064 之间，故 合乎要求。 （2）蜗轮转矩： 2 T =237000 N.mm 2 T （3）载荷系数 K： 因载荷平稳，查表 7.8 取 K=1.05 (4)材料系数，接触系数, E Z p Z 查表 7.9，ZE=160 ,先假设蜗杆分度圆直径 d 与传动中心距 a 的比MPa 值=0.35，从图 11-18 中可查得=2.9。 a d p Z （5）许用接触应力 OH 查表 7.10，=268 Mpa H = 268 Mpa H OH (6)a 的取值： =90.7mm 2 2 3 ) ( H pEZ Z kTa 2 3 ) 268 9 . 2160 (2370
37、0005 . 1 取中心距 a=100mm。 (7)初选 m ，的值： 2 1 d 因为 i=62，故从表 11-2 中取模数 m=2.5，蜗杆分度圆直径=45， 1 d （8）导程角 河南科技大学毕业设计（论文） 13 tan = =0.05556 45 15 . 2 1 1 d mz =arctan0.05556=3.18 （9）滑动速度 s V = =6.793m/s s V 18. 3cos100060 288045 cos100060 11 nd （10）啮合效率 由=6.793 m/s 查表得 =1.12 s V 1 =0.7 12 . 1 18 . 3 tan 18 . 3 ta
38、n tan tan （11）传动效率 取轴承效率 =0.98 ，搅油效率=0.98 2 3 =123=0.70.980.98=0.673 原选参数满足齿面接触疲劳强度要求 三、确定传动的主要尺寸 m=2.5mm，=45mm，z1=1，z2=62 1 d （1）中心距 a a=100mm 2 625 . 245 2 21 mzd (2)蜗杆尺寸 分度圆直径 =45mm 1 d 1 d 齿顶圆直径 =+2=(45+22.5)=50mm 1a d 1a d 1 d 1a h 齿根圆直径 =d12.4m=452.42.5=39mm 1f d 1f d 导程角 tan=3.18 右旋 轴向齿距 =m=3
39、.142.5=7.85mm 1x p 齿轮部分长度 m(12.5+0.1)=2.5(12.5+0.162)=46.75mm 1 b 1 b 2 Z 取=60mm 1 b (2)蜗轮尺寸 河南科技大学毕业设计（论文） 14 分度圆直径 =mz2=2.562=155mm 2 d 2 d 齿顶高 ha2=ha*m=2.51=2.5mm 齿根高 = (ha*+c*)m=(1+0.2)2.5=3mm 2f d 齿顶圆直径 =d2+2ha2=155+22.5=160mm 2a d 2a d 齿根圆直径 =d22.4m=1552.42.5=149mm 2f d 2f d 导程角 tan=3.18 右旋 轴向
40、齿距 Px2=Px1= m=3.142.5=7.85mm 蜗轮齿宽 b2 b2=0.75da1=0.7545=33.75mm 齿宽角 sin(/2)=b2/d1=35/45=0.0.78 蜗轮咽喉母圆半径 =a-/2=10080=20mm g R 2a d (3)热平衡计算 估算散热面积 A A= 2 75. 175 . 1 33 . 0 100 100 33 . 0 100 33 . 0 m a 验算油的工作温度 i t 室温：通常取。 0 t20 散热系数：Ks=20 W/()。 s k 36.240 20 33 . 0 20 3673 . 0 1100011000 0 1 t Ak P
41、t s i 油温未超过限度 （4） 润滑方式 根据 Vs=6.793m/s，查表 7.14，采用浸油润滑，油的运动粘度 V40 =35010-6/s (5)蜗杆、蜗轮轴的结构设计(单位：mm) 蜗轮轴的设计 最小直径估算 min d 0 A n p 3 河南科技大学毕业设计（论文） 15 查机械设计表 11.3 得 =105 =105 =30.63 0 A 0 A min d 45.46 153 . 1 3 根据机械设计表 11.5，选=30 min d = +2a =36 a(0.070.1) =3 1 d min d min d =d1+ (15)mm=36+4=40 2 d =+ (15
42、)mm=40+5=45 3 d 2 d d3+2a=45+25=55 a(0.070.1) =4.55h 4 d 3 d 由机械设计表 11.4 查得 h=4.5 b=1.4h=1.45.5=6.37 d5=d42h=5524.5=46 d6=d2=40 L=40+2=42 蜗杆轴的设计 最小直径估算 = 105=10.6 取=15 min d 0 A n p 3 2880 94 . 2 3 min d d1=+2a=15+21.5=18 a=(0.070.1) min d min d d2=d1+(15)=18+5=23 d3=d2+2a=23+22.5=28 a=(0.070.1)d2 d
43、4=d2=23 蜗杆和轴做成一体，即蜗杆轴。蜗轮采用轮箍式，青铜轮缘与铸造铁心采用 H7/s6 配合，并加台肩和螺钉固定，螺钉选 6 个 4.5 轴的设计 4.5.1 蜗轮轴的设计 （1）选择轴的材料 选取 45 钢，调质，硬度 HBS=230，强度极限=600 Mpa，由表查得其许用 B 弯曲应力=55Mpa 查机械设计基础 （表 10-1、10-3） b 1 河南科技大学毕业设计（论文） 16 （2）初步估算轴的最小直径 取=105，得=105 =30.6mm 0 A min d 45.46 153 . 1 3 根据机械设计表 11.5，选=35mm min d （3）轴的结构设计 轴上零
44、件的定位、固定和装配 单级减速器中，可将齿轮按排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面 由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，周向固定靠平键和过渡配合。两轴承分别以 轴肩和套筒定位，周向则采用过渡配合或过盈配合固定。联轴器以轴肩轴向定位, 右面用轴端挡，圈轴向固定。 键联接作周向固定。轴做成阶梯形，左轴承 从做从左面装入，齿轮、套筒、 右轴承和联轴器依次右面装到轴上。 （4）按弯扭合成应力校核轴的强度 绘出轴的结构与装配图 (a)图 绘出轴的受力简图 (b)图 绘出垂直面受力图和弯矩图（c）图 N33.433 45 97502 2 1 1 d T Fa N3058 155 2370002 2 2
45、2 d T Ft N 111320tan3058tan tr FF 轴承支反力： N5 .556 2 1113 RAV F FRBV=Fr+FRAV =556.5+1113=1669.5N 计算弯矩： 截面 C 右侧弯矩 河南科技大学毕业设计（论文） 17 mmN L FM RBVcv 125212755 .1669 2 截面 C 左侧弯矩 mmN L FM RAVcv 5 .4173775 5 . 556 2 绘制水平面弯矩图(d)图 轴承支反力： N F FF t RBHRAH 1529 2 3058 2 截面 C 处的弯矩 mmN L FM RAHCH 114675751529 2 绘制
46、合成弯矩图(e)图 N mm169789114675125212 2222 CHCVC MMM 河南科技大学毕业设计（论文） 18 图 4-2 低速轴的弯矩和转矩 (a)轴的结构与装配 (b)受力简图 (c)水平面的受力和弯矩图 (d)垂直面的受力和弯矩图 (e)合成弯矩图 (f)转矩图 (g)计算弯矩图 河南科技大学毕业设计（论文） 19 N mm1220341146755 .41737 222 CHCVC MMM 绘制转矩图 (f)图 N mm237053 45.46 153 . 1 1055 . 9 1055 . 9 66 n P T 绘制当量弯矩图（g)图 转矩产生的扭剪应力按对称循环
47、变化，取 0.6，截面 C 处的当量弯矩为 N mm2214912370536 . 0169789 2 2 2 2 TMM CEC 校核危险截面 C 的强度 安全。 4.5.2 蜗杆轴的设计 （1）选择轴的材料 选取 45 钢，调质处理，硬度 HBS=230，强度极限=650 Mpa，屈服极限 B =360 Mpa，弯曲疲劳极限=300 Mpa，剪切疲劳极限=155 Mpa，对称循 s 1 1 环变应力时的许用应力=60 Mpa。 b 1 (2) 初步估算轴的最小直径 最小直径估算 x= 105x=10.6 取=20 min d 0 A n p 3 2880 94 . 2 3 min d （3）轴的结构设计 按轴的结构和强度要求选取轴承处的轴径 d=30mm，初选轴承型号为 30206 圆锥滚子轴承（GB/T29794） ，采用蜗杆轴结构分度圆直径mm，长度尺45 1 d 寸根据中间轴的结构进行具体的设计，校核的方法与蜗轮轴相类似，经过具体的 设计和校核，得该蜗杆轴结构是符合要求的，是安全的，轴的结构见图 4-3 所示： MpaMPa d MEC e 60 5 . 51 351 . 0 10221 1 . 0 3 3 3 河南科