高架灯提升装置设计[减速器 N=1200].zip

I目 录第一章 设计要求及方案拟定.11.1 设计要求.11.2 参数要求.11.3 传动方案拟定.21.3.1 带有电磁铁制动器的提升装置.21.3.2 一字字型结构的提升装置.21.4 提升装置总体方案.3第二章 提升装置的总体设计.42.1 卷筒参数的确定.42.2 选择电动机.42.2.1 电动机类型的选择.42.2.2 电动机功率的选择.52.2.3 电动机转速的选择.52.3 传动比的计算.62.4 计算传动装置的运动和动力参数.62.4.1 各轴的转速.62.4.2 各轴的输入功率.72.4.3 各轴的输入转矩.7第三章 主要零件设计.83.1 涡轮蜗杆设计.83.1.1 选择蜗轮蜗杆的传动类型.83.1.2 选择材料.83.1.3 按计齿面接触疲劳强度计算进行设.93.1.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸.103.1.5 校核齿根弯曲疲劳强度.103.1.6 验算效率.113.1.7 精度等级公差和表面粗糙度的确定.113.1.8 蜗杆传动的热平衡计算.113.2 轴的设计与校核.123.2.1 输入轴.123.2.2 输出轴.143.3 轴承的校核.173.3.1 蜗杆轴上的轴承寿命校核.17II3.3.2 涡轮轴上的轴承校核.173.4 键的校核.183.4.1 蜗杆轴上键的强度校核.183.4.2 蜗轮轴上键的强度校核.193.5 联轴器的选用.19蜗杆轴上联轴器的选用.193.6 减速器润滑与密封.193.6.1 轴承润滑.193.6.2 涡轮蜗杆润滑.203.6.3 密封类型的选择.203.7 箱体设计.203.7.1 箱体结构设计.203.7.2 油面位置及箱座高度的确定.203.7.3 箱体结构的工艺性.213.7.4 箱体尺寸设计.21第四章 卷筒及其主轴的设计.234.1 滚筒的设计.234.1.1 滚筒材料及壁厚确定.234.1.2 滚筒尺寸的确定.234.2 滚筒主轴的设计.234.2.1 确定轴各段直径和长度.244.2.2 求轴上的载荷.244.2.3 精确校核轴的疲劳强度.25参考文献.28高架灯提升装置设计1第一章 设计要求及方案拟定1.1 设计要求在高速公路、立交桥等地方都需要安装照明灯，这些灯具的尺寸大、安装高度需要专门的提升设备路灯提升装置。 该装置一般安装在灯杆内， 尺寸受到灯杆直径的限制， 动力通过减速装置传给工作机卷筒， 卷筒上装有钢丝绳， 卷筒的容绳量与提升的高度相匹配。 由于安装高架灯可能会再野外进行， 因此动力装置可采用手动方式和电动方式兼顾。其工作要求见图 1.1。卷筒上的钢丝绳直径为 8.7mm， 工作时要求安全、 可靠， 当提升动力突然消失时， 装置应能自动制动，并且能够电动、手动两用，且调整、安装方便，结构紧凑，造价低。 图 1.1 高架灯驱动卷筒工作要求简图1.2 参数要求表 1-1 原始数据数据编号4提升力/N1200容绳量/m22安装尺寸/mm250250钢绳直径/mm8.7手动时手摇力/N150200手摇转速:r/min60手摇轮半径/mm400生产批量/台10高架灯提升装置设计21.3 传动方案拟定提升装置由于操作方法不同，其结构相差很大。其中电控提升装置是通过通电或断电已实现其工作或制动。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提升装置的常见类型进行说明。1.3.1 带有电磁铁制动器的提升装置（1）圆柱齿轮减速器快速提升装置（2）蜗杆减速器慢速提升装置（3）圆柱齿轮减速器加开式齿轮传动的提升装置（4）蜗杆减速器加开式齿轮的提升装置对一些起重重量大的提升装置，为使钢丝绳在卷筒上排列整齐需要安装排绳器。安装设计规范要求，在钢丝绳拉力 F120KN 的提升装置，均应安装排绳器。1.3.2 一字字型结构的提升装置此类提升装置的电动机轴线与卷筒轴线为同轴，根据传动系的不同，其可分为：（1）定轴轮系传动这是 1988 年行业组织的系类实际中的一种机型。高架灯提升装置设计3（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 行星轮系传动的提升装置。（3）摆线针轮传动由于摆线针轮传动一级传动的减速比比较大，故采用一级减速器即可。组织传动可把传动系统放在卷筒里面，可减小提升装置的体积。（4）少齿差行星传动少齿差传动可得到大的传动比，并且可把传动系统放在卷筒内，使结构紧凑。综上述 2.3.12.3.1 选择下图示蜗杆减速器作为本次提升装置的传动装置。 且提升装置要求静止时采用机械自锁，蜗杆便有机械自锁功能。1.4 提升装置总体方案提升装置是使重物升降运动的机构。此次设计的电动 6 吨提升装置是由电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒、导向滑轮、起升滑轮组、吊钩等组成，其各方面的机构分布如下图：电动机正转或反转时， 制动器松开， 通过带动制动轮的联轴器带动减速器高速轴，经过减速器减速后由低速轴带动卷筒旋转，使钢丝绳在卷筒上绕进或放出，从而使重物起升或下降。电动机停止转动时，依靠制动器降高速轴的制动轮刹住，使悬吊的重物停止在空中。高架灯提升装置设计4第二章 提升装置的总体设计2.1 卷筒参数的确定（1）卷筒直径0D计算卷筒容绳宽度tB，一般可以由下式确定：03DBt取0DBt预设卷筒钢丝绳缠绕层数为 4 层，则卷筒容绳量 L卷筒绳容量是指钢丝绳在卷筒上顺序紧密排布是， 达到规定的缠绕层数所能容纳的钢丝绳工作长度的最大值，卷筒容绳量按下式计算，第 i 层钢丝绳绳芯直径iD为：diDDi) 12(0式中：0D- 卷筒直径d- 钢丝绳直径卷筒容绳量 L 为：diDdBDdBLtit) 12(1104141联立上述各式得：300101641dDdDL已知mL22，mmd7 . 8，求得：1000D表 3-1 卷筒直径 D 系列（摘自 JB/T9006.1-1999）10012516020025028031535540045050056063071080090010001120125013201400150016001700180019002000按照表 3-1 卷筒直径 D 系列，取卷筒直径1000D2.2 选择电动机2.2.1 电动机类型的选择高架灯提升装置设计5由于提升装置为间歇工作，且考虑到在提升动力突然消失时装置应能自动制动，另外由于本次设计的提升装置载荷 1200N， 属于小型起重机系列， 因此选用 YPE（小型盘式制动电机）即可满足要求。2.2.2 电动机功率的选择标准电动机的容量由额定功率表示。 所选电动机的额定功率应该等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，则不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载、发热大而过早损坏；容量过大，则增加成本，并且由于效率和功率因数低而造成电能浪费。考虑到该装备需兼顾手动驱动，故对动力的功率不应过大根据给定参数：手动时手摇力/N150200手摇转速:r/min60手摇轮半径/mm400可知：手动功率应KwnRFP503. 09550手手提升功率：KwvFPw09. 01000075. 012001000所需电机功率：w0PP 电动机至滚筒轴的传动装置总效率。联轴器传动效率99.01， 蜗杆传动效率75. 02， 滚子轴承传动效率98. 03，卷筒的传动效率96. 04则从电动机到工作机传送链的总效率为：678. 096. 098. 075. 099. 022423221KwPP133. 0678. 009. 0w0查机械设计手册表 17-116 选取电动机额定功率为KwP2 . 00。2.2.3 电动机转速的选择高架灯提升装置设计6钢丝绳的速度v为：smvw/075. 0滚筒转速：min/32.1410014. 3075. 0100060100060maxrDvn涡轮蜗杆传动比为：1008蜗i所以电动机实际转速的推荐值为：min/143259.114rinnw综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性，选用：YPE 系列小型盘式制动电机型号：YPE200-4额定电压：380V额定功率：0.2KW转速：920r/min效率：63%基准工作制：S2-S12.3 传动比的计算（1）总传动比为：min/26.6432.14920rinnwm（2）传动比查机械设计教材表 11-2 可选取涡轮蜗杆传动比：62wi则涡轮蜗杆传动比：%)5%,5(%5 . 326.646226.64wwwwiii满足传动比误差要求2.4 计算传动装置的运动和动力参数2.4.1 各轴的转速1 轴 min/9201rnnm高架灯提升装置设计72 轴 min/84.146292012rinnw；3 轴 min/84.1423rnn；2.4.2 各轴的输入功率1 轴 kwPPm198. 099. 02 . 011；2 轴 kwPP146. 098. 075. 0198. 03212；3 轴 kwPP141. 099. 098. 0146. 01323；2.4.3 各轴的输入转矩1 轴 mNnPT41.15920485.195509550111；2 轴 mNnPT07.74984.14164.195509550222；3 轴 mNnPT19.72784.1413.195509550333；将各轴动力参数整理如下表：轴名功率kwP/转矩 mNT/转速min)/( rn传动比1 轴0.1982.06 92012 轴0.14693.96 14.84623 轴0.14190.74 14.841高架灯提升装置设计8第三章 主要零件设计3.1 涡轮蜗杆设计3.1.1 选择蜗轮蜗杆的传动类型传动参数：kwP2 . 0 62i min/920rn 根据设计要求选用阿基米德蜗杆即 ZA 式。3.1.2 选择材料设12.5滑动速度：smdndvs/10026. 0cos100060111蜗杆选 45 钢，齿面要求淬火，硬度为 45-55HRC.蜗轮用 ZCuSn10P1,金属模制造。为了节约材料齿圈选青铜，而轮芯用灰铸铁 HT100 制造（1）确定许用接触应力H根据选用的蜗轮材料为 ZCuSn10P1， 金属模制造， 蜗杆的螺旋齿面硬度45HRC，可从文献1P254 表 11-7 中查蜗轮的基本许用应力268HMPa应力循环次数729206060 21 8 300 62.56 1062hNjn L 寿命系数877100.8892.62 10HNK则 0.889 268238.25HHNHKMPaMPa（2）确定许用弯曲应力F从文献1P256 表 11-8 中查得有 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力F=56MPa寿命系数 967100.6972.56 10FNK56 0.69639.06FMPa高架灯提升装置设计93.1.3 按计齿面接触疲劳强度计算进行设（1）根据闭式蜗杆传动的设计进行计算，先按齿面接触疲劳强度计进行设计，再校对齿根弯曲疲劳强度。22212z10HEZkTdm式中：根据机械设计 教材表 11-3，可知传动比为 62 时可选定蜗杆头数、蜗杆齿数如下 ：蜗杆头数：1z1涡轮齿数：62162z12 iz涡轮转矩：mN 96.93T2载荷系数： AvKK K K因工作中载荷平稳，取载荷分布不均系数05. 1K；由文献1P253 表 11-5 选取使用系数1.1AK ；由于转速不大，工作冲击不大，可取动载系05. 1vK；则1.05 1.1 1.051.213AvKK K K选用的是 45 钢的蜗杆和蜗轮用 ZCuSn10P1 匹配的缘故，有21160MPaZE故有：3231272.13325.238621601096.93213. 110mmdm查机械设计表 11-2 取312142mmdm即可满足要求，此时得应取蜗杆模数：2mmm取蜗杆直径系数：17.75qmm蜗杆分度圆直径：135.5dmqmm蜗杆导程角：3 1328涡轮分度圆直径：mmmzd12462222变位系数：20.125xmm中心距：mmmxdda8022221高架灯提升装置设计