1、前言卷扬机（又叫绞车）是由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。卷扬机分为手动卷扬机和电动卷扬机两种。现在以电动卷扬机为主。电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安装在机架上。对于起升高度和装卸量大工作频繁的情况，调速性能好，能令空钩快速下降。对安装就位或敏感的物料，能用较小速度。本次设计就是对卷扬机的减速器的设计。1设计任务书卷扬机传动装置设计设计图例：1电动机 2V 带传动 3二级圆柱齿轮减速器4联轴器 5卷筒 6运输带设计要求：（1）卷扬机由电动机驱动，用于建筑工地提升物料。（2）室外工作，生产批量为 5 台。（3）动
2、力源为三相交流 380/220V，电动机单向运转，载荷较平 稳。（4）使用期限为 10 年，大修周期为 3 年，双班制工作。（5）专业机械厂制造，可加工 7、8 级精度的齿轮、蜗杆。2表 1 设计基本参数：数据编号 10-6绳牵引力 W（KN） 10绳牵引力速度 v（m/s） 0.63目 录 一. 电动机的选择.5二. 传动比的分配.7三. 运动参数计算8四. 减速器各级零件的初步选择101. 齿轮的初步计算102. 轴的设计133. 轴承的选择144. 键的选择14五. 各级零件校核.151.齿轮校核152.轴的校核163.轴承的校核204.键的校核22六. 箱体及减速器附件说明23七. 参
3、考文献254八总结.26一、电动机的选择按工作要求选用 Y 系列全闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电动机额定电压 380 伏。查机械手册取机械效率：V 带传动效率 ，滚动轴承效率 ，闭式齿轮传动10.9620.9效率 ，联轴器效率 ，传动滚筒效率 ，3.740.996.05代入得： 825.6.9.0.96024工作机所需功率： 10wFvp电动机所需功率： wdPp所需电动机功率为： 310.67.285dWvpkw因载荷较平稳，电动机额定功率 略大于 即可。edpd由 Y 系列电动机技术数据，选电动机额定功率 为 7.5kw。ep滚筒轴工作转速：56010.62.93/min47wvn rD
4、通常，V 带的传动比范围为 24，二级圆柱齿轮减速器为840，则总传动比的范围为 ，故电动机的转速可选范160ai围为： (160)2.93/min73/indawni rr符合这一范围的同步转速有 750，1000，1500，3000r/min。现以这四种方案进行比较，由第六章相关资料查得的电动机数据及计算出的总传动比：表 1-1 电动机参数方案 电动机型号 同步转速/异步转速 传动比 ai1 Y132S2-2 3000/2920 4.06i2 Y132M-4 1500/1440 2i3 Y160M-6 1000/970 1.35i4 Y160L-8 750/720 i表中，方案 1 的电动
5、机质量小，价格便宜，但总传动比大，传动装置外廓尺寸大，制造成本高，结构不紧凑，故不可取。如考虑电动机质量和价格，应选 2 方案，但 2 方案的传动比大。4 方案的价格较贵。则选 3 方案。即选定电动机型号为 Y160M-6。6二、传动比的分配总传动比： 97042.3.mawni分配传动装置各级传动比： 取 V 带传动比： 013i齿轮减速器： 014210ai取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比： 12.4.4.ii则低速级的传动比:23.0.174i7三、运动和动力参数计算0 轴（电动机轴）： 007.29/min.751.58dPkwnrTNm1 轴（高速轴）： 01117.2096.8k
6、w3/in.952PnriTNm2 轴 （中间轴) 12123226.980.76.0kw.7/in4.950PnriTNm3 轴（低速轴）83223336.709.76.43kw7.n/min1.495029PriTN 4 轴（滚筒轴）： 344324346.70.6.27kw.9./min150152.PnriTN 表 3-1 各轴运动和动力参数：功率 p（k w）转矩 T（Nm）轴名输入 输出 输入 输出转速 n(r/min）传动比i效率0 轴 7.27 71.58 9701 轴 6.98 6.91 206 203.9 323.32 轴 6.70 6.63 880 871.2 72.73
7、 轴 6.43 6.37 2669 2642.3 22.94 轴 6.27 6.21 2615 2558.9 22.934.443.1710.960.960.960.989四、减速器各级零件的初步选择1、齿轮的初步计算（1）齿轮材料的选择及热处理小齿轮：40Cr，调质处理。硬度为 205235HB。大齿轮：45 钢，调质处理。硬度为 195205HB。高速级和低速级大小齿轮均选用硬齿面渐开线直齿轮。由文献3图 16.2-17，16.2-26 查得lim1lim2675,150HHMPaPaAFEFE查1表 9.15 和3 16-44 可得5.1minHSi7F取：10K=1.5, =0.4，
8、=1.1， =25 ，adm4.25FsY可求：许用接触应力： MPaHP105.许用弯曲应力： 87F（2）齿轮精度按 GB/T 10095-1988，6 级，齿面粗糙度 =0.8m，齿根喷丸强化，aR装配后齿面接触率为 70%。（3）初步计算a、高速齿轮：取 Z1=23，Z2=iZ 1=103齿数比： 14.8传动比误差： ，所以允许。.10%.95i所以： 213a48()48HPaKTm12.6.9FsmPYZ综合分析取 m=3。实际中心距： 12() 89zam则 ，符合条件。a所以 a 取 189mm。而： 2131()d7653.6dHPKTm11取 , *1h0.25c小齿轮齿
9、宽： 7.6abm小齿轮分度圆直径： 19dz小齿轮齿顶圆直径： 275aah小齿轮齿根圆直径： 1()62f cm大齿轮齿宽： 269.b大齿轮分度圆直径： 230dz大齿轮齿顶圆直径： 15aahm大齿轮齿根圆直径： 2()302f cb、低速齿轮：取 Z3=37,Z2=iZ3=119齿数比： 2.u传动比误差： ，所有允许。3.170%.95i查1表 9.15 和3 16-44 可得K=1.5, =0.4， =0.8， =30adm所以 23a48(1)05HPaKT2.6.7FsPmYZ所以 m 取 3mm。12实际中心距 32() 4mZam所以 ， 符合条件。 而 23()d769
10、8.7dHPKT小齿轮齿宽： 33.6abm小齿轮分度圆直径： 1z小齿轮齿顶圆直径： 32aadh小齿轮齿根圆直径： ()104f cm大齿轮齿宽： 34687.b大齿轮分度圆直径： 435dz大齿轮齿顶圆直径： 26aahm大齿轮齿根圆直径： 4()350f c表 4-1 齿轮参数Z a d afd小齿轮 23 69 75 62高速级大齿轮 103189309 315 302小齿轮 37 111 116 104低速级大齿轮 119234357 363 3502、轴的计算（1）选材和热处理材料为 45 钢，采用调质处理。硬度为 217255HBS。13查1 表 19.1 得对称循环弯曲许用应
11、力 =180MPa1（2）初步计算轴径第一根轴：P=6.98kw,n=323.3r/min,T=206N.m。查1 表 19.3 得：A=115。根据1 式 19.3 取 03311min6.9852PdAm因为 1 轴需要加键，会削弱轴的强度，所以增加 至 35mm。mind第三根轴：P=6.43kw,n=22.9r/min查1 表 19.3 得：A=115。根据1 式 19.3 取 0333min6.41575.29PdAm因为 3 轴需要加键，会削弱轴的强度，所以增加 至 80mmmind3、轴承的选择轴承均采用深沟球轴承。第一根轴上选择的轴承 6208， 。1804BDd第二根轴上选择
12、的轴承 6210， 。295第三根轴上选择的轴承 6217， 。4、 键的选择键的材料选用 45 钢，采用调质处理。硬度为 217255HBS。14第一根轴上选择的号键， mlhb46,810工 作第二根轴上选择的号键， .7工 作由于轴的直径与低速级的小齿轮的齿根圆相差较大，所以在低速级的小齿轮处加号键， .56,914mlhb工 作同理在二轴上加 IV 号键， 7工 作第三根轴上，由于轴的直径与低速级的大齿轮的齿根圆相差较大，所以在低速级的大齿轮处加号键， .5,142mlhb工 作与联轴器相连处加号键， .03,142lhb工 作五各级零件校核1. 齿轮校核查3图 16.2-15 得节点
13、区域系数 ZH=2.5.查3 表 16.2-43 得材料弹性系数 ZE=189.8 2/mN查3 图 16.2-16 得接触强度计算的重合度与螺旋角系数75.0Z查3 表 16.2-36 得使用系数 01.AK查3 表 16.2-42 得齿间载荷分配系数 0.1FHKa、对高速级小齿轮：分度圆上的圆周力 NdTFt6021查3 表 16.2-40、41 得齿向载荷分布系 49.106.)(.8.23321bdbKFH根据3式 16.2-12 得15动载荷系数： )0193.,.3(,1.10)(1 222 kuVZkbFKvtA根据3表 16.2-34许用接触应力 MPaPaKubdFZ HH
14、VAtHE 105641 计算弯曲应力 Ymnt FFSF 5893所以该齿轮合格。b、对低速级小齿轮：分度圆上的圆周力： kNdTFt16320根据3式 16.2-12 得动载荷系数： )0193.,.3(,2.110)(1 22 kuVZkbFKvtA查3 表 16.2-40，41 得齿向载荷分布系数 68.106.)(6.018.23321bdKFH根据3表 16.2-34许用接触应力 MPaPaKubdFZ HHVAtHE 105.721 计算弯曲应力 Ymnt FFSF 58194所以该齿轮符合条件。2、轴的校核16轴的材料为 45 钢，调质处理，硬度为 217255HBS，180M
15、Pa轴 1： mNTrnKW.206in,/3.2,9.611齿轮圆周力 dFt01齿轮径向力 Ftro21840anta齿轮轴向力 0mllml ACBCAB 616325，水平面内的支反力 NFtHBtA60225183垂直面内的支反力 1634725VArBrFNC 处弯矩 2695804HAVVMlmFN21取 ，考虑到键槽的影响，d 乘以 0.94，.7有： ，合格2213()1.800.MTPaMPa17图 5-1 轴 1 受力图轴 2： NdTFt 601t 4932NFtFro21840anta11522且 的方向相反。11rt和，和 mllmll cACBcAB 92,726
16、44 112 ，水平面内的支反力18NFFttHBttA9301246-17572垂直面内的支反力 NFlllVArVBBCrBCA321295C 处弯矩 2249076HAHBCHVVVMll m261N取 ，考虑到键槽的影响，d 乘以 0.94，0.7有： ， 。合格MPaPaTMc 18047.51.322 19图 5-2 轴 2 弯矩图轴 3：圆周力 NdTFt 149032径向力 Ftro502antamllml ACBCAB 67329，水平面内的支反力 NFtHBtA490273156垂直面内的支反力 156280973VArBrFN20图 5-3 轴 3 受力图3、轴承的校核因
17、为所选器械为卷扬机，且为双班制。所以为中等强度工作。实际工作时间为 280 天，且大修周期为 3 年，基本额定寿命L10。由1 式 17.3)(1010PCL若轴承工作转速为 n(r/min) ，所以以小时数为单位的基本额定寿命,，由1 式 17.421)(16700PCnLh所选轴承均为深沟球轴承，所以 。3查1 表 17.8，取 。1pfhLh34016280轴承 I，6208 ：由1 式 17.7， NYFaXrfPp2184)(1KNnLpCh94.36703查2 表 6-63， 。r5.2所以 ，轴承 I 合格。轴承 II，6210 ：由1 式 17.7， NYFaXrfPp580)
18、(2KNnLpCh5.16703查2 表 6-63， r3所以 ，轴承 II 合格。轴承 III，6217：由1 式 17.7， NYFaXrfPp50)(3KNnLpCh146703查2 表 6-63， r2.83所以 ，轴承 III 合格。224、键的校核键的材料选用 45 钢，采用调质处理。硬度为 217255HBS。挤压强度条件为 。MPadhlTp )201(4pI 号键： mhb6,810工 作MPadlTp )(9.634p所以 I 号键合格。II 号键： .74,106mlhb工 作 MPaPadlTp )20(5.24p所以 II 号键合格。III 号键： .56,914ml
19、hb工 作 PaMPadlTp )20(2.04p所以 III 号键合格。IV 号键： .47,91mlhb工 作 MPaPadlTp )20(2.84p所以 IV 号键合格。V 号键（双键）： ，.5,142mlhb工 作 PaMPadhlTp )0(2.375.1p所以 V 号键合格。号键： .103,42mlb工 作 MPaPadhlTp )2(5.94p所以号键合格。23六、箱体及减速器附件说明箱壳是安装轴系组件和所有附件的基座，它需具有足够的强度、刚度和良好的工艺性。箱壳多数用 HT150 或 HT200 灰铸铁铸造而成，易得道美观的外表，还易于切削。为了保证箱壳有足够的刚度，常在轴
20、承凸台上下做出刚性加固筋。当轴承采用润滑时，箱壳内壁应铸出较大的倒角，箱壳接触面上应开出油槽，一边把运转时飞溅在箱盖内表面的油顺列而充分的引进轴承。当轴承采用润滑脂润滑时，有时也在接合面上开出油槽，以防润滑油从结合面流出箱外。箱体底部应铸出凹入部分，以减少加工面并使支撑凸缘与地量好接触。减速器附件：1)视孔和视孔盖箱盖上一般开有视孔，用来检查啮合，润滑和齿轮损坏情况，并用来加注润滑油。为了防止污物落入和油滴飞出，视孔须用视孔盖、垫片和螺钉封死。视孔和视孔盖的位置和尺寸由查表得到。2)油标采用油池润滑传动件的减速器，不论是在加油还是在工作时，均续观察箱内油面高度，以保证箱内油亮适当，为此，需在箱
21、24体上便于观察和油面较稳定的地方，装上油标油标已标准化。3)油塞在箱体最底部开有放油孔，以排除油污和清洗减速器。放油孔平时用油塞和封油圈封死。油塞用细牙螺纹，材料为 235 钢。封油圈可用工业用革、石棉橡胶纸或耐油橡胶制成。4)吊钩、吊耳和吊环螺钉为了便于搬运减速器，常在箱体上铸出吊钩、吊耳或在箱盖上安装吊环螺钉。起调整个减速器时，一般应使用箱体上的吊钩。对重量不大的中小型减速器，如箱盖上的吊钩、吊耳和吊环螺钉的尺寸根据减速器总重决定，才允许用来起调整个减速器，否则只用来起吊箱盖。5)定位销为了加工时精确地镗制减速器的轴承座孔，安装时保证箱盖与箱体的相互位置，再分箱面凸缘两端装置两个圆锥销，
22、以便定位。圆锥销的位置不应该对称并尽量远离。直径可大致取凸缘连接螺栓直径的一半，长度应大于凸缘的总厚度，使销钉两端略伸凸缘以利装拆。滚动轴承的外部密封装置：为了防止外界灰尘、水分等进入轴承，为了防止轴承润滑油的泄漏，在透盖上需加密封装置。在此，我们用的是毡圈式密封。因为毡圈式密封适用于轴承润滑脂润滑，摩擦面速度不超过2545m/s 的场合。七、参考文献1 吴克坚等主编：机械设计 。北京：高等教育出版社，20032 王之栎等主编：机械设计综合课程设计 。北京：机械工程出版社，20033 龚桂义主编：机械设计课程设计指导书 。北京：高等教育出版社，19904 龚桂义主编：机械设计课程设计图册 。北
23、京：高等教育出版社，198926八、总结课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础说实话，课程设计真的有点累然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这 3 周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一中”春眠不知晓”的感悟 通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱：有 2 次因为不小心我计算出错，只能毫不情意地重来但一想起老师平时对我们耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，一定呀养成一种高度负责，认真对待的良好习惯这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练27
