人力提升機傳動方案的擬定與分析計算設計

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無錫太湖學院 　信 機　系 　機械工程及自動化 　專業(yè) 畢 業(yè) 設 計論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目　　人力提升機傳動方案的擬定與分析計算設計 　　 2、專題　 　 二、課題來源及選題依據(jù) 隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，住宅建筑、高層建筑越來越多，外墻涂層、裝飾以及物業(yè)管理清洗所需要的高處作業(yè)人力提升機已被廣大用戶所采用，同時人力提升機也成為了野外電力設備安裝的專用設備。使用人力提升機省工、省費用、安全，大大減輕了工人勞動強度，提高了施工進度。據(jù)統(tǒng)計，使用人力提升機施工，其施工費用僅為腳手架的70%，生產(chǎn)率是腳手架的三倍，所以人力提升機有著廣闊的發(fā)展前景。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： ① 完成相關的零件圖和裝配圖，其中包括三維圖和二維圖; ② 按學校要求完成畢業(yè)論文（不少于8000字）； ③ 完成英文翻譯（不少于3000字；英文資料翻譯要正確表達原文的含義，語句通順） ④ 設備性能符合主要技術數(shù)據(jù);設備結構合理，易安裝、維護；設備運行安全可靠。 四、接受任務學生： 機械97 班 　　姓名 夏前虎 五、開始及完成日期： 自2012年11月12日 至2013年5月25日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師　　　　　　　簽名 簽名 　　　　　　　簽名 教研室主任 　　　　　　〔學科組組長研究所所長〕　　　　　　　簽名 　　 　　系主任 　　　　　　簽名 2012年11月12日 3 無錫太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 相關資料 題目：人力提升機傳動方案的擬定 與計算設計 信機系 機械工程及自動化專業(yè) 學 號： 0923819 學生姓名： 夏前虎 指導教師： 陳偉明 （職稱：副教授） （職稱： ） 2013年 5 月 25 日 無錫太湖學院 畢業(yè)設計（論文） 開題報告 題目：人力提升機傳動方案的擬定 與計算設計 信機 系 機械工程及自動化專業(yè) 學 號： 0923819 學生姓名： 夏前虎 指導教師： 陳偉明 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2012 年 12 月 課題來源 隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，住宅建筑、高層建筑越來越多，外墻涂層、裝飾以及物業(yè)管理清洗所需要的高處作業(yè)人力提升機已被廣大用戶所采用，同時人力提升機也成為了野外電力設備安裝的專用設備。 科學依據(jù)（包括課題的科學意義；國內外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等） 人力提升機在國內尚無申請專利，運用較多的是電力提升機和電力升降機。此項設計是傳統(tǒng)的結構與創(chuàng)新的思想結合的成果。任務來源于社會生產(chǎn)實踐。人力提升機是用于建筑外墻裝飾和野外電力設備安裝等專用設備。在無電源供應的情況下可人力輕松操縱上下輸送物料和人員填補該產(chǎn)品系列中的缺失。 研究內容 人力提升的總重量為350 kg,提升速度5m/min。將輸入軸上腳踏的力和力矩傳遞到輸出軸上。輸出軸帶動槽輪轉動，利用鋼絲繩與槽輪之間沒有相對滑動，從而利用驅動整個機器在鋼絲繩上下移動。 擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析 先市場上調研，分析現(xiàn)有的一些現(xiàn)有的人力提升機，然后制定設計方案 總體布局完成后進一步與廠方交換意見然后按廠方要求改進設計 本課題由個學生單獨完成 研究計劃及預期成果 研究計劃： 2012年10月12日-2012年12月25日：按照任務書要求查閱論文相關參考資料，填寫畢業(yè)設計開題報告書。 2013年1月11日-2013年3月5日：填寫畢業(yè)實習報告。 2013年3月8日-2013年3月14日：按照要求修改畢業(yè)設計開題報告。 2013年3月15日-2013年3月21日：學習并翻譯一篇與畢業(yè)設計相關的英文材料。 2013年3月22日-2013年4月11日：人力提升機傳動系統(tǒng)的設計。 2013年4月12日-2013年4月25日：相關的圖紙的完善。 2013年4月26日-2013年5月20日：畢業(yè)論文撰寫和修改工作。 預期成果： 最后形成完整人力提升機傳動系統(tǒng)說明書，具有相關圖紙 ，所設計的設備性能符合主要技術參數(shù)，設備結構合理，易安裝、維護；設備運行安全可靠。 特色或創(chuàng)新之處 簡易、造價較低、效率高，具備這樣的條件 已具備的條件和尚需解決的問題 已具備：已有一份資料 尚需解決：各種標準及圖冊資料 指導教師意見 同意作為畢業(yè)設計課題 指導教師簽名： 年 月 日 教研室（學科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日 系意見 主管領導簽名： 年 月 日 編 號 無錫太湖學院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題目： 人力提升機傳動方案的擬定 與計算設計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學 號： 0923819 學生姓名： 夏前虎 指導教師： 陳偉明（職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 人力提升機 傳動方案的擬定與分析計算設計 是本人在導師的指導下獨立 進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特 別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不 包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 97 學 號： 0923819 作者姓名： 2012 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學 院 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目 人力提升機傳動方案的擬定與分析計算設計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，住宅建筑、高層建筑越來越多，外 墻涂層、裝飾以及物業(yè)管理清洗所需要的高處作業(yè)人力提升機已被 廣大用戶所采用，同時人力提升機也成為了野外電力設備安裝的專 用設備。使用人力提升機省工、省費用、安全，大大減輕了工人勞 動強度，提高了施工進度。據(jù)統(tǒng)計，使用人力提升機施工，其施工 費用僅為腳手架的 70%，生產(chǎn)率是腳手架的三倍，所以人力提升機 有著廣闊的發(fā)展前景。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： ① 完成相關的零件圖和裝配圖，其中包括三維圖和二維圖; ② 按學校要求完成畢業(yè)論文（不少于 8000 字） ； ③ 完成英文翻譯（不少于 3000 字；英文資料翻譯要正確表達原文 的含義，語句通順） II ④ 設備性能符合主要技術數(shù)據(jù) ;設備結構合理，易安裝、維護；設 備運行安全可靠。 四、接受任務學生： 機械 97 班 姓名 夏前虎 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學科組組長研究所 所長〕 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 社會的飛速發(fā)展，機械行業(yè)的復雜，越來越多的領域需要各種各樣的起重機械，人 力提升機是用于建筑外墻裝飾和野外電力設備安裝等專用設備。人力可輕松操縱上下輸 送物料和人員填補該產(chǎn)品系列中的缺失在無電源供應的情況下。所以任務來源于社會生 產(chǎn)實踐。此項設計是傳統(tǒng)的結構與創(chuàng)新的思想結合的成果。人力提升機在國內尚無申請 專利，運用較多的是電力提升機和電力升降機。 此設計主要考慮到功能實現(xiàn)，尺寸限制，結構，操作簡單。以機械原理以及機械設 計的理論知識為依據(jù)，對齒輪傳動機構，螺紋傳動以及其他幾種常見機構進行詳盡的分 析， 選擇合適的方案。用所學的工程圖學和三維制圖 UG 的知識畫出裝配圖，和零件圖。 本設計內容包括一級齒輪傳動，二級齒輪傳動，鋼絲繩的繞法，棘輪的自鎖。主動 軸上的齒輪與傳動軸上的齒輪嚙合將腳踏上的力和力矩傳遞到輸出軸上。輸出軸上的齒 輪再將力和力矩通過齒套傳遞到槽輪的齒輪上，帶動槽輪轉動，再與下方的齒輪嚙合帶 動下面槽輪的轉動，利用鋼絲繩與槽輪之間沒有相對滑動，從而利用鋼絲繩帶動整個機 器在鋼絲繩上下移動。 關鍵詞：升降機；齒輪；傳動；棘輪；自鎖； IV ABSTRACT With the development at full speed of the summary society ,the recovery of the mechanical trade,more and more fields need to use various kinds of handling machinery.Human elevator is used for exterior wall decoration and outdoor power equipment and other special equipment installed.In the case of no power supply can easily manipulate the human upper and lower transport of materials and personnel to fill the lack of product line.Mission is from the practice of social production. The design of the structure is the traditional combination of innovative ideas and results. Human elevator has no patent in China, more electricity and power lift hoist have been used. This design is mainly taking into account the implementation of function, size limits,structure, simple operation.mechanical principles and mechanical design is based on the theoretical knowledge, Worm gear drive mechanism, Screw drive as well as several other detailed analysis of common institutions, Choose the appropriate option.The principle according to clutch the clutch mode and select the appropriate bodies Learned to use engineering graphics and three-dimensional mapping of knowledge UG draw assembly drawings, and parts diagram. The design includes a gear drive, second gear, wire rope around the law, the design of the clutch, fan gear, self-locking worm and worm. Take the initiative and drive shaft gear shaft gear mesh on the pedal force and the moment passed on to the output shaft. Output shaft of the gear teeth and then sets of force and torque delivered to the tank through the gear wheel, the drive sheave rotation, then driven gears meshing with the bottom of the tank below the rotating wheel,Re-engagement with the bottom of the drive gear wheel rotation slot below, the use of wire rope and there is no relative slip between the sheaves to drive the entire machine using steel wire rope move up and down. Keywords: hoist；gear ；transfer motion;worm;self-locking; V 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 目 錄 .............................................................................................................................................V 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 本課題的研究內容和意義 ....................................................................................................1 1.2 國內外的發(fā)展概況 ................................................................................................................1 1.3 本課題應達到的要求 ............................................................................................................1 2 方案擬定 .....................................................................................................................................3 3 功能原理及運動特點 .................................................................................................................5 3.1 功能原理 ...............................................................................................................................5 3.2 運動特點 ...............................................................................................................................7 4 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 .................................................................................9 4.1 確定總傳動比 .......................................................................................................................9 4.2 分配傳動比 ...........................................................................................................................9 4.3 各軸運動和動力參數(shù)確定 ...................................................................................................9 4.3.1 各軸轉速 .........................................................................................................................9 4.3.2 各軸輸入功率 .................................................................................................................9 4.3.3 各軸輸出功率 ................................................................................................................9 4.3.4 各軸輸入轉矩 ................................................................................................................9 5 選擇鋼絲繩型號 .......................................................................................................................11 6 齒輪、棘輪的設計 ...................................................................................................................13 6.1 主動軸上齒輪傳動的設計計算 .........................................................................................13 6.1.1 齒輪材料，熱處理及精度 ..........................................................................................13 6.1.2 初步設計齒輪傳動的主要尺寸 ...................................................................................13 6.1.3 設計計算 ......................................................................................................................14 6.1.4 齒根彎曲疲勞強度設計 ..............................................................................................15 VI 6.2 從動輪上齒輪傳動的設計和計算 .....................................................................................17 6.2.1 齒輪材料，熱處理及精度 ...........................................................................................17 6.2.2 初步設計齒輪傳動的主要尺寸 ..................................................................................18 6.2.3 設計計算 ......................................................................................................................18 6.2.4 齒根彎曲疲勞強度設計 ..............................................................................................20 6.3 棘輪的設計 .........................................................................................................................22 6.3.1 棘輪機構的基本結構和工作原理 ..............................................................................22 6.3.2 棘輪裝置的優(yōu)缺點 ......................................................................................................22 6.3.3 棘輪機構中的主要問題 ..............................................................................................22 6.3.4 棘輪幾何尺寸的計算 ..................................................................................................22 7 軸、軸承和軸鍵的設計和校核 ...............................................................................................25 7.1 主動軸的設計校核 .............................................................................................................25 7.1.1 選擇軸的材料 ..............................................................................................................25 7.1.2 初步計算軸的最小直徑 ..............................................................................................25 7.1.3 軸的結構設計 ..............................................................................................................26 7.1.4 按彎矩合成力校核軸的強度 ......................................................................................26 7.2 從動軸的設計校核 ............................................................................................................29 7.2.1 輸入軸上的功率、轉速及轉矩 ..................................................................................29 7.2.2 初步確定軸的最小直徑 ..............................................................................................29 7.2.3 軸的結構設計 ..............................................................................................................29 7.2.4 按彎矩合成力校核軸和強度 ......................................................................................30 7.3 滾動軸承的選擇與校核 .....................................................................................................35 7.3.1 主動軸軸承的型號選擇和設計 ..................................................................................35 7.3.2 中間軸滾動軸承的型號選擇和計算 ..........................................................................37 8 箱體結構設計 ...........................................................................................................................39 8.1 主體設計 ..............................................................................................................................39 8.2 對附件設計 .........................................................................................................................39 9 結論與展望 ...............................................................................................................................43 9.1 結論 .....................................................................................................................................43 VII 9.2 不足之處與未來展望 .........................................................................................................43 致謝 ...............................................................................................................................................45 參考文獻 .......................................................................................................................................46 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 1 1 緒論 1.1 本課題的研究內容和意義 隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，住宅建筑、高層建筑越來越多，外墻涂層、裝飾以及物 業(yè)管理清洗所需要的高處作業(yè)人力提升機已被廣大用戶所采用，同時人力提升機也成為 了野外電力設備安裝的專用設備。人力可輕松操縱上下輸送物料和人員填補該產(chǎn)品系列 中的缺失在無電源供應的情況下。使用人力提升機省工、省費用、安全，大大減輕了工 人勞動強度，提高了施工進度。 1.2 國內外的發(fā)展概況 人力提升機在國內尚無申請專利，運用較多的是電力提升機和電力升降機。據(jù)統(tǒng)計， 使用人力提升機施工，其施工費用僅為腳手架的 70%，生產(chǎn)率是腳手架的三倍，但是由 于多種原因建筑施工中高處業(yè)人力提升機墜落事故時有發(fā)生，這不僅造成人生傷亡，經(jīng) 濟損失和社會影響，而對高處作業(yè)人力提升機使用日益增多的今天，人力提升機的質量 成為關注的焦點，這就要求從事高處作業(yè)提升機的設計制造部門應該加強產(chǎn)品安全性能 的開發(fā)，同時確定人力提升機產(chǎn)品安全質量標準，規(guī)范國內市場。必須保證人力提升機 安裝后符合安裝要求，加大對施工人員的安全培訓，以確保安全。 1.3 本課題應達到的要求 人力提升的總重量為 350 kg,提升速度 5m/min。將輸入軸上腳踏的力和力矩傳遞到輸 出軸上。輸出軸帶動槽輪轉動，利用鋼絲繩與槽輪之間沒有相對滑動，從而利用驅動整 個機器在鋼絲繩上下移動。 無錫太湖學院學士學位論文 2 2 方案擬定 方案一:由葫蘆想到滑輪組結構，利用鋼絲繩繞在滑輪組上由繩帶動整個機器實現(xiàn)上 下移動。傳動：滑輪組上的齒輪跟輸出軸上的齒輪嚙合傳動，依次一系列的齒輪嚙合實 現(xiàn)從主動軸（人力腳踏動力）到輸出軸再到滑輪組上的齒輪傳遞動力。制動：兩個蝸桿 自鎖的原理（螺旋升角小于當量摩擦角）阻止滑輪組的轉動。 方案二：采用鏈傳動，將主動軸上的力通過鏈條傳遞到輸出軸上，制動采用棘輪機 構制動 方案三：通過齒輪嚙合傳動，通過齒輪的二級傳動，將主動軸上的輸入力放大，制 動采用棘輪機構。 通過計算對比上述三個方案的優(yōu)劣： 方案一采用蝸桿自鎖的原理，蝸桿傳動與螺旋齒輪傳動相似在嚙合處有相對滑動。 當滑動速度很大，工作條件不夠良好時會產(chǎn)生嚴重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱， 使?jié)櫥闆r惡化，因此摩擦損失較大，效率底，當傳動具有自鎖性時效率僅為 0.4 左右。 方案二：采用鏈傳動，優(yōu)點是可以降低成本，整體尺寸較小，結構較為緊湊，但鏈 傳動不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損易發(fā)生跳齒，工作時有噪聲，不宜用在載荷變化 很大和急速反轉的場合。 方案三：采用齒輪傳動提高了效率，同時采用棘輪制動，有效的減小了整體尺寸。 綜上所述采用方案三。 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 3 3 功能原理及運動特點 3.1 功能原理 如圖 3.1 所示為人力提升機裝配圖。本機構是一種升降機裝置，主要由三部分組成： 1.傳動部分；2.繞線部分；3.制動部分。 無錫太湖學院學士學位論文 4 圖 3.1 裝配圖 圖 3.2 傳動系統(tǒng)圖 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 5 如圖 3.2 所示傳動部分主要是在主軸箱內，如圖二所示，由主動軸 3、從動軸 4、齒 輪 3、棘輪機構 11、齒輪 12、擋圈 14、以及齒輪 1 組成。主動軸 3 和腳踏連接，可以由 人直接驅動。在工作狀態(tài)，主動軸上的齒輪 1 同時帶動裝在從動軸上的齒輪 12 轉動，齒 輪 12 與軸采用螺紋連接，齒輪 12 正轉壓緊棘輪 11，帶動軸轉動，齒輪 3 再與大齒輪嚙 合傳動，再通過繞線部分參照圖 1，主要由兩個大齒輪，兩個壓緊輪裝置 7，防護罩 4， 彈簧 3 和彈簧 6 以及殼體組成，鋼絲繩繞在兩個齒輪的繞線槽中。齒輪的繞線槽的截面 成梯形狀，鋼絲繩在其中越壓越緊，從而保證鋼絲繩與齒輪之間沒有相對滑動，即不會 打滑。兩個壓緊輪裝置 7 控制了鋼絲繩在線槽中的包角，從而確定了此部分的傳動效率。 防護罩 4 能保證在齒輪 5 上穿鋼絲繩順利進行，并且可以防止當繩處于松弛狀態(tài)時，跑 出繞線槽。 制動部分主要有：圖 2 中棘輪機構 11 和齒輪 12 組成，當提升重物時，主動軸上的 齒輪 1 與從動軸上的齒輪 12 嚙合，齒輪 12 與軸螺紋連接壓緊棘輪帶動從動軸轉動，當 主動軸停止時，棘輪受到棘爪的作用逆止，當齒輪 12 反轉時，將棘輪松開，齒輪 12 被 擋圈擋住時，帶動軸反轉將重物放下，當主動軸停轉時，由于重物的作用使軸反轉，使 棘輪被壓緊制動。 3.2 運動特點 該升降機主要能實現(xiàn)二個功能：第一，人踩著腳踏能往上走，不踩的時候能自鎖停 在原位；第二，人反踩腳踏能往下走，不踩的時候能自鎖停在原位；以下我將介紹實現(xiàn) 這些功能的原理： 第一種功能的實現(xiàn)原理是：當人踩腳踏時，踩腳踏的力通過一系列齒輪傳動放大到 足以克服整個升降機的重力，從而能往上走。當人不踩腳踏時，在棘輪機構作用的情況 下，克服了整個機器的重力，從而使得升降機停在原位。 第二種功能的實現(xiàn)原理與第一種一樣。 無錫太湖學院學士學位論文 6 4 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 4.1 確定總傳動比 根據(jù)提升機的提升速度為 5m/s,根據(jù)經(jīng)驗初定槽輪直徑為 110mm min/418.05.143260rRvn???? （4.1） 根據(jù)經(jīng)驗假設人蹬腳踏的速度為 70r/min，則總的傳動比為 8.41. 7??nima （4.2） 4.2 分配傳動比 ＝ × ai0i （4.3） 式中 分別為一級齒輪和二級齒輪的傳動比。為使一級齒輪結構不過大，0,i 初步取 ＝1.47 ，則二級齒輪傳動比為 i＝ ＝3.302 （4.4）?0/a 4.3 各軸運動和動力參數(shù)確定 4.3.1 各軸轉速 ＝ ＝70/1.47＝47.619r/min ?n0/im （4.5） ＝ ＝47.619/3.302＝14.421r/mⅠn1/i 4.3.2 各軸輸入功率 ＝0.1kWdP ＝ ×η2× ＝0.1×0.98×0.99＝0.097kW Ip3? （4.6） ＝ ×η2× ＝0.097×0.99×0.97＝0.093WⅠI3 ＝ ×η2×η4=0.093×0.99×0.96＝0.085kWP 4.3.3 各軸輸出功率 ＝ ×0.98=0.095 kW (4.7)?Ⅰ ＝ ×0.98=0.091kW? 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 7 ＝ ×0.98=0.086kW?ⅠP 4.3.4 各軸輸入轉矩 = × × N·m (4.8)1Td0i1? 主動軸的輸出轉矩 =9550 =9550×0.1/70=13.64N·m （4.9）dmdnP 所以: ＝ × × =13.64×1.47×0.96= 19.25N·mⅠT0i1? ＝ × × × =19.25×3.302×0.98×0.95=59.14N·m2 = × × =59.14×0.95×0.97=54.50N·m34 輸出轉矩： ＝ ×0.98=18.87 N·m （4.10） ?ⅠT ＝ ×0.98=57.97 N·m? ＝ ×0.98=53.41N·m? 表 4-1 運動和動力參數(shù) 功率 P KW 轉矩 T Nm 軸名 輸入 輸出 輸入 輸出 轉速 r/min 主動軸 0.1 13.64 70 1 軸 0.097 0.095 19.25 18.87 47.62 2 軸 0.093 0.091 59.14 57.96 14.42 3 軸 0.088 0.086 54.50 53.41 14.42 無錫太湖學院學士學位論文 8 5 選擇鋼絲繩型號 根據(jù)機械設計手冊第五版第 2 卷第 11 章 2、1、3 鋼絲繩直徑的計算與選擇選用鋼絲繩 的直徑。 鋼絲繩直徑可由鋼絲繩最大工作靜拉力按式 d= sc （5.1） d -鋼絲繩最小直徑 mm， C -選擇系數(shù) mm/ 2 1N S -鋼絲繩最大工作靜拉力 由表 8-1-15 可查的 C=0.140 安全系數(shù)為 9，由提升機重量為 350kg d =0.140 x =8.3 10 x35 （5.2） 再由 2.1.5 一般用途鋼絲繩中，適用于機械建筑貨用索道等行業(yè)使用的各種圓股鋼絲 繩,可選用鋼絲繩 6X37(b)類 典型結構為 6X37(1+6+12+18) 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 9 6 齒輪、棘輪的設計 6.1 主動軸上齒輪傳動的設計計算 6.1.1 齒輪材料，熱處理及精度 考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪 （1) 齒輪材料及熱處理 ① 材料：高速級小齒輪選用 鋼調質，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒輪齒數(shù)45? =171Z 高速級大齒輪選用 鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS 45? Z =i×Z =1.47×17=24 （6.1）21 取 Z =25.2 ② 齒輪精度 按 GB/T10095－1998，選擇 7 級，齒根噴丸強化。 6.1.2 初步設計齒輪傳動的主要尺寸 按齒面接觸強度設計 21 31 )][(2HEdtt ZuTK??????? （6.2） 確定各參數(shù)的值: (1) 試選 =1.6tK 查課本 圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z =2.433 217PH 由課本 圖 10-26 578.01???82.0??? 則 6.8.0.???? (2) 由課本 公式 10-13 計算應力循環(huán)數(shù)2 N =60n j =60×70×1×（1×8×300 ） (6.3)1hL10? =1.008× h80 N = =0.68×10 h 2 無錫太湖學院學士學位論文 10 (3) 查課本 10-19 圖得：K =0.93 K =0.96203P1??2?? (4) 齒輪的疲勞強度極限 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,應用 公式 10-12 得:205P [ ] = =0.93×550=511.5 (6.4)H?1SHN1limMa [ ] = =0.96×450=432 (6.4)2KN2li P 許用接觸應力 (6.5)aHH 75.412/)35.1(/)][(][21 ??????? (5) 查課本由 表 10-6 得： =189.8MP 201PEZa 由 表 10-7 得: =15d? T=95.5×10 × =95.5×10 ×0.1/70 (6.6)51/nP5 =1.3×10 N.mm4 6.1.3 設計計算 (1) 小齒輪的分度圓直徑 d t1 (6.7)32.4m5.7418932.1.61032 )][(342131 ??????? HEdtt ZuTK???? (2) 計算圓周速度 ? (6.8) sⅠndt /.00.7.01??? (3) 計算齒寬 b 和模數(shù) ntm 計算齒寬 b b= =34.71mm (6.9)td1? 計算摸數(shù) m n 初選螺旋角 =14?? (6.10)81m9.174cos.3cos1???Zdtnt? (4) 計算齒寬與高之比 hb 齒高 h=2.25 =2.25×1.981=4.5mmntm 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 11 （6.11).75.431?hb (5) 計算縱向重合度 =0.318 =1.348 (6.12)??1??d ?14tan738.0tan?? (6) 計算載荷系數(shù) K 使用系數(shù) =1A 根據(jù) v=0.13m/s,7 級精度 , 查課本由 表 10-8 得210P 動載系數(shù) K =1.07,V 查課本由 表 10-4 得 K 的計算公式:196P?H K = +0.23×10 ×b (6.13)?H)6.01(8.2.2d???3? =1.12+0.18(1+0.6 1) ×1+0.23×10 ×10.8=1.40 查課本由 表 10-13 得: K =1.35195?F 查課本由 表 10-3 得: K = =1.43P?H 故載荷系數(shù): K＝K K K K =1×1.07×1.2×1.40=1.80 (6.14)? (7) 按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 d =d = mm (6.15)1tt/3 09.36.18743? (8) 計算模數(shù) nm (6.16)mZ5.27cos09.6cos1??? 6.1.4 齒根彎曲疲勞強度設計 由彎曲強度的設計公式 ≥ (6.17)nm)][(cos21 23FSadYZKT????? ⑴ 確定計算參數(shù) ① 計算載荷系數(shù)： K＝K K K K =1×1.07×1.2×1.35＝1.73 (6.18) ② 根據(jù)縱向重合度 ，從圖 10-28 查的螺旋角影響系數(shù) =0.88348.1??? ?Y ③ 計算當量齒數(shù) （6.19)6.1893.07cos331 ?COSZV (6.20)4.2.514s20332??V 無錫太湖學院學士學位論文 12 ④ 查取齒形系數(shù)，由表 10-15 查的 Y ＝2.592 Y ＝2.211 ⑤ 查取應力校正系數(shù)，由表 10-5 查的 Y ＝1.596 Y ＝1.774 ⑥ 小齒輪傳遞的轉矩 T=13.64KN ⑦ 初選寬系數(shù) ，按對稱布置，查得 =1d?d? ⑧ 初選螺旋角 o14?? ⑨ 重合度系數(shù) Y 端面重合度近似為 ＝[1.88-3.2×（ ）] (6.21)21Z??cos ＝[1.88－3.2×（1/24＋1/78）]×cos14 ? ＝1.655 ⑩ 計算大小齒輪的 并加以比較][FSY?? 安全系數(shù)由表查得 S ＝1.25 工作壽命一班制，10 年，每年工作 300 天 小齒輪應力循環(huán)次數(shù) N1＝60nj ＝60×70×1×8×300×1×10＝1.008× hhL 810 大齒輪應力循環(huán)次數(shù) N2＝N1/u＝1.008× h/1.47=0.68h0 查課本由 表 10-20c 得到彎曲疲勞強度極限 208P 小齒輪 大齒輪aFM51??aFMP382?? 查課本由 表 10-18 得彎曲疲勞壽命系數(shù) :97 K =0.86 K =0.93 1N2N 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 [ ] = (6.22)F?1 14.307.15860??SF [ ] = (6.22)2 .2.92N 01347..30756][1???FSY?? （6.23） 5.4.25][2FS? 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 13 大齒輪的數(shù)值大.選用. 6.1.5 設計計算 (1) 計算模數(shù) (6.24)?nm)][(cos21 23FSadYZKT????? = 3 2 465.4103.01cs8.07???o =0.8104 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計n 算的法面模數(shù)，按 GB/T1357-1987 圓整為標準模數(shù) ,取 m =2mm 但為了同時滿足接觸疲勞 強度，需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 d =33.7mm.于是由:1 取 z =17 (6.25)5.74co36.82z1???nms 那么 z =1.47×17=25 2 (2) 幾何尺寸計算 計算中心距 a= (6.26)??m29.431c257cos)(21 ????oszn? 將中心距圓整為 44mm 按圓整后的中心距修正螺旋角 (6.27)o02.149.32)57(arcos2)(cosar1 ??????Z 因 值改變不多,故參數(shù) , , 等不必修正.????kh 計算大.小齒輪的分度圓直徑 35.04mm (6.28)??o02.14cs7od21nmZ d = mm (6.29)2 53..?? 計算齒輪寬度 B=? 圓整的 402?B351 無錫太湖學院學士學位論文 14 6.2 從動輪上齒輪傳動的設計和計算 6.2.1 齒輪材料，熱處理及精度 考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪 1 齒輪材料及熱處理 （1）材料：高速級小齒輪選用 鋼調質，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)45? =25Z 高速級大齒輪選用 鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS ? Z =i×Z =3.302×25=82.55 取 Z =83. （6.30）21 2 （2）齒輪精度 按 GB/T10095－1998，選擇 7 級，齒根噴丸強化。 6.2.2 初步設計齒輪傳動的主要尺寸 按齒面接觸強度設計 2131 )][(2HEdtt ZuTK??????? 確定各參數(shù)的值: （1）試選 =1.6tK 查課本 圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z =2.433 215PH 由課本 圖 10-26 478.01???82.0??? 則 6.8.07.???? （2）由課本 公式 10-13 計算應力循環(huán)數(shù)2 N =60n j =60×63.3×1×（1×8×300 ）1hL10? =0.68× h80 N =0.20×10 h2 （3）查課本 10-19 圖得：K =0.93 K =0.96203P1??2?? （4）齒輪的疲勞強度極限 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,應用 公式 10-12 得:205P [ ] = =0.93×550=511.5 H?1SHN1limMPa [ ] = =0.96×450=432 2KN2li 許用接觸應力 PaHH 75.412/)35.1(/)][(][21 ??????? 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 15 （5）查課本由 表 10-6 得： =189.8MP 198PEZa 由 表 10-7 得: =0.25201d? T=95.5×10 × =95.5×10 ×0.095/47.651/nP5 =1.9×10 N.mm4 6.2.3 設計計算 （1）小齒輪的分度圓直徑 d t1m635.74189320..192)][(2423?????? HEdtt ZuTK???? （2）計算圓周速度 ?smⅠndt /09.16034.3160????? （3）計算齒寬 b 和模數(shù) nt 計算齒寬 b b= =36mmtd1? 計算摸數(shù) m n 初選螺旋角 =14?? m397.1254cos36cos1???Zdtnt? （4）計算齒寬與高之比 hb 齒高 h=2.25 =2.25×1.397=3.14mmntm 1.46.3?hb （5）計算縱向重合度 =0.318 =1.903??1??d ?1tan258.0tan?? （6）計算載荷系數(shù) K 使用系數(shù) =1A 根據(jù) v=0.09m/s,7 級精度, 查課本由 表 10-8 得194P 動載系數(shù) K =1.07,V 查課本由 表 10-4 得 K 的計算公式:194P?H 無錫太湖學院學士學位論文 16 K = +0.23×10 ×b?H)6.01(8.2.2d???3? =1.12+0.18(1+0.6 1) ×1+0.23×10 ×10.8=1.423? 查課本由