緒論第 1 頁 （共 43 頁）前言卷揚(yáng)機(jī)又稱絞車，是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的卷筒通過撓性件(鋼絲繩、鏈條)起升、運(yùn)移重物的起重裝置。它結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，廣泛應(yīng)用于建筑、安裝、運(yùn)輸?shù)炔块T的拽引和起重作業(yè)。揚(yáng)機(jī)按驅(qū)動(dòng)方式可分為人力驅(qū)動(dòng)和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)兩大類。人力驅(qū)動(dòng)型有：絞盤、手搖卷揚(yáng)機(jī)等。用在缺乏電源或使用電源不便的地方。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)型主要是電力驅(qū)動(dòng)。 卷揚(yáng)機(jī)按拽引速度可分快速和慢速兩種?？焖倬頁P(yáng)機(jī)一般拽引速度為30-50m/min，多用于建筑工地。慢速卷揚(yáng)機(jī)拽引速度為 7-15m/min，主要用于設(shè)備安裝作業(yè) 。此次設(shè)計(jì)的是側(cè)裝式少齒差傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，它是以少齒差行星齒輪傳動(dòng)為傳輸系統(tǒng)。少齒差行星傳動(dòng)是漸開線少齒差行星傳動(dòng)的簡稱,它采用的是漸開線齒形。擺線針輪減速器和諧波減速器也屬于少齒差行星傳動(dòng)原理,但擺線針輪減速器用的是擺線齒形,諧波減速器用的是三角形齒形(也有用漸開線齒形代) 。另外像ZX 型混凝土振動(dòng)器用的是摩擦輪,但其增速原理也是少齒差行星傳動(dòng)。由于它們都有專門名稱,所以一般所講的少齒差行星傳動(dòng)是專指漸開線少齒差行星傳動(dòng)而言的。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,機(jī)械化和自動(dòng)化水平的不斷提高,各工業(yè)部門需要大量減速器,并要求減速器的體積小、重量輕、傳動(dòng)比大、效率高、承載能力大、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠以及壽命長等。減速器的種類雖然很多,但普通的圓柱齒輪減速器的體積大、結(jié)構(gòu)笨重;普通的蝸輪減速器在大傳動(dòng)比時(shí),效率較低;擺線針輪減速器雖能滿足以上提出的要求,但其成本高,需要專用設(shè)備制造。而利用少齒差行星傳動(dòng)可降低成本。少齒差行星齒輪傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)加工方便、制造成本較低。漸開線少齒差傳動(dòng)的特點(diǎn)是用普通的漸開線齒輪刀具和齒輪機(jī)床就可以加工齒輪，不需要特殊的刀具與專用設(shè)備,材料也可采用普通齒輪材料。(2)傳動(dòng)比范圍大,單級(jí)傳動(dòng)比為10～1000 以上。(3)結(jié)構(gòu)形式多,應(yīng)用范圍廣。由于其輸入軸與輸出軸可在同一軸線上,也可以不在同一軸線上,所以能適應(yīng)各種機(jī)械的需要。(4)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。由于采用內(nèi)嚙合行星傳動(dòng),所以結(jié)構(gòu)緊湊;當(dāng)傳動(dòng)比相等時(shí),與同功率的普通圓柱齒輪減速器相比,體積和重量均可減少1/3～2/3。(5)效率高。當(dāng)傳動(dòng)比為10～200 時(shí),效率為80%～94%。效率隨著傳動(dòng)比的增加而降低。（6)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、承載能力大。由于是內(nèi)嚙合傳動(dòng),兩嚙合輪齒一為凹齒、一為凸齒, 兩者的曲率中心在同側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 2 頁 （共 43 頁）一方向, 曲率半徑又接近相等,因此接觸面積大，使輪齒的接觸強(qiáng)度大為提高；又因采用短齒制，輪齒的彎曲強(qiáng)度也提高了。此外，少齒差傳動(dòng)時(shí),不是一對輪齒嚙合，而是3～9 對輪齒同時(shí)接觸受力，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小，并且在相同的模數(shù)情況下，其傳遞力矩比普通圓柱齒輪減速器大。基于以上特點(diǎn)，小到機(jī)器人的關(guān)節(jié)、大到冶金礦山機(jī)械, 以及從要求不高的農(nóng)用、食品機(jī)械, 到要求較高的印刷和國防工業(yè)都有應(yīng)用實(shí)例。缺點(diǎn)是：(1)漸開線少齒差傳動(dòng)也有一些缺點(diǎn)，主要是它的設(shè)計(jì)計(jì)算比較復(fù)雜．由于嚙合齒輪的齒數(shù)差較少，采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)會(huì)出現(xiàn)許多干涉現(xiàn)象．為了避免各種干涉，需要采用變位齒輪．選擇適當(dāng)?shù)淖兾幌禂?shù)就成為少齒差傳動(dòng)的關(guān)鍵問題．隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的問題，這一問題以逐步得到解決。（2）行星齒輪軸承的徑向載荷較大。 （3）軸孔的位置精度要求較高，軸銷安裝也有一定困難。一般只有生產(chǎn)少齒差減速器的專業(yè)工廠能加工好，非專業(yè)的一般機(jī)械廠往往很難加工合格，在一定程度上限制了少齒差傳動(dòng)的推廣。利用少差齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性可以改進(jìn)和提高機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)性能，將漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)用于建筑起重卷揚(yáng)機(jī)的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)，是使傳統(tǒng)卷揚(yáng)機(jī)減小體積，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，降低成本，提高性能的有效途徑，具有廣泛的前景。緒論第 3 頁 （共 43 頁）目 錄中文摘要 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????VI外文摘要 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????VII前言 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????VIII1 緒論 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1 卷揚(yáng)機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 ?????????????????????????????????????11.2 少齒差行星齒輪傳動(dòng)計(jì)算現(xiàn)狀及發(fā)展 ?????????????????????????????????????????????????????????41.3 設(shè)計(jì)思路及方案論證 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.1 卷揚(yáng)機(jī)工作級(jí)別的確定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????72.2 鋼絲繩直徑的選取 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????72.3 卷筒計(jì)算直徑的確定 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????82.4 電機(jī)的選擇與傳動(dòng)比的計(jì)算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????83 漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.1 少齒差傳動(dòng)原理 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????93.2 齒輪齒數(shù)的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103.3 齒輪模數(shù)的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????103.4 齒輪基本參數(shù)的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????133.5 傳動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選定與設(shè)計(jì) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????163.6 軸的設(shè)計(jì) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????184 部分零件的校核 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????234.1 少齒差行星傳動(dòng)受力分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????244.2 銷軸的強(qiáng)度校核 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????264.3 輸出軸的強(qiáng)度校核 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????274.4 鍵的校核 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????294.5 軸承的校核 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????305 卷筒主要尺寸的確定 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????325.1 卷筒節(jié)徑、邊緣直徑和容繩寬度的確定 ???????????????????????????????????????????????????325.2 卷筒厚度與繩槽尺寸的確定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????326 結(jié)束語 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????34參考文獻(xiàn) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????35致謝 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????36附錄 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????37側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 4 頁 （共 43 頁）側(cè)裝少齒差傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)1 緒論1.1 卷揚(yáng)機(jī)國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向1.1.1 國內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)概況從 70 年代起，我國建筑卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。在各廠自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，1973 年，由卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了有關(guān)廠家和院校聯(lián)合進(jìn)行了卷揚(yáng)機(jī)基型設(shè)計(jì)，并充分考慮到了當(dāng)時(shí)中小廠家的生產(chǎn)能力?？焖倬頁P(yáng)機(jī)的基型采用半開半閉式齒輪傳動(dòng)，離合器采用單錐面石棉橡膠摩擦帶結(jié)構(gòu)，操縱用手扳剎車帶制動(dòng)。慢速卷揚(yáng)機(jī)的基型為閉式傳動(dòng)（圓柱齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)減速器） 、電磁鐵制動(dòng)結(jié)構(gòu)。這兩種基型一直到現(xiàn)今還在生產(chǎn)。為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)時(shí)第一機(jī)械工業(yè)部發(fā)布了 JB926—74《建筑卷揚(yáng)機(jī)型式與基本參數(shù)》和 JB1803—76《建筑卷揚(yáng)機(jī)技術(shù)條件》兩個(gè)部標(biāo)準(zhǔn)，并把卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)劃歸常德建筑機(jī)械研究所（長沙建筑機(jī)械研究院前身）領(lǐng)導(dǎo)。隨著部標(biāo)準(zhǔn)的頒布，使建筑卷揚(yáng)機(jī)有了大發(fā)展的基礎(chǔ)。在此期間，由于石化工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備很多，都需要吊裝，如一些大型反應(yīng)塔，塔的高度達(dá)七八十米，質(zhì)量達(dá)五六百噸，就需要有大型吊裝用的卷揚(yáng)機(jī)，因而各廠家相繼生產(chǎn)了 20t 和 32t 卷揚(yáng)機(jī)（圖 1 和圖 2） ，滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。圖 1 快速卷揚(yáng)機(jī) 圖 2 20t 卷揚(yáng)機(jī)從 70 年代末期開始，中國實(shí)行了改革開放政策，使國民經(jīng)濟(jì)得到了大發(fā)展，基緒論第 5 頁 （共 43 頁）本建設(shè)務(wù)增加了很多，促使建筑機(jī)械的使用大量增加，生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家亦隨之大量增加。為使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)范化，國家頒布了 GB1955—80《建筑卷揚(yáng)機(jī)》 、JJ3—83《建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》 。隨著改革開放逐步深入，生產(chǎn)形勢的不斷發(fā)展，新產(chǎn)品的開發(fā)提到日程上來了，不少生產(chǎn)廠家成立了廠屬研究所，開發(fā)了如高速卷揚(yáng)機(jī)、變速卷揚(yáng)機(jī)、自動(dòng)限位卷揚(yáng)機(jī)等新產(chǎn)品，以及諧波傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、圓弧齒齒輪傳動(dòng)、圓弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)等具有新型傳動(dòng)型式的卷揚(yáng)機(jī)。為使卷揚(yáng)機(jī)的生產(chǎn)滿足日益增加的需求和解決中小廠家設(shè)計(jì)力量薄弱的情況，1988 年卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)組織了九廠一所一校成立了卷揚(yáng)機(jī)系列設(shè)計(jì)組，對單簡快速建筑卷揚(yáng)機(jī)起重質(zhì)量從 0.5t到 2.5t 的機(jī)型進(jìn)行了系列設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)分兩種機(jī)型，一種為基本型（電控卷揚(yáng)機(jī)），一種為溜放型（手控卷揚(yáng)機(jī)） 。設(shè)計(jì)既考慮到技術(shù)發(fā)展的趨勢，又考慮到廠家的生產(chǎn)能力。因此基本型為一字型布置，采用二級(jí)或三級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)，電制動(dòng)錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；溜放型采用封閉式二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)，普通 Y 系列電動(dòng)機(jī)，用手操作兩條制動(dòng)帶控制工作和制動(dòng)。這兩種機(jī)型結(jié)構(gòu)緊湊，加工簡單，操作方便，體積小，重量輕，一般中小企業(yè)均可生產(chǎn)，滿足了生產(chǎn)的需要又實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的進(jìn)步。為使卷揚(yáng)機(jī)發(fā)展規(guī)范化，又相繼頒布了一系列有關(guān)建筑卷揚(yáng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，有 GB1955——86《建筑卷揚(yáng)機(jī)》 、GB6947－86《建筑卷揚(yáng)機(jī)試驗(yàn)規(guī)范和方法》 、GB7902.2—87《建筑卷揚(yáng)機(jī)術(shù)語》 、GB13327—91《建筑卷揚(yáng)機(jī)安全規(guī)程》 、JG/T5031—93《建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》等。1.1.2 國外卷揚(yáng)機(jī)概況在國外，卷揚(yáng)機(jī)的品種繁多，應(yīng)用也很廣泛。在西方技術(shù)先進(jìn)的國家中，雖然工業(yè)水平先進(jìn)，機(jī)械化程度不斷提高，起重設(shè)備也在不斷更新，但仍不能完全淘汰卷揚(yáng)機(jī)這樣的行之有效的簡單機(jī)械設(shè)備。下面介紹一下幾個(gè)主要國家生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的狀況。（1）美國美國生產(chǎn)卷揚(yáng)機(jī)的廠家有近百家，主要有貝波（BEEBE）國際有限公司、哲恩（THERN）有限公司等。貝波國際有限公司成立于 1919 年，有七十多年的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。主要產(chǎn)品有：氣動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)（0.25～40t） ，防爆拖式氣動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)（0.5～30t） ，駁船卷揚(yáng)機(jī)（手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓，25～75t） ，電動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)（0.25～20t） ，電動(dòng)葫蘆（0.25～15t） ，電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)（～12.5t） ，手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 6 頁 （共 43 頁）（～75t） ，液壓卷揚(yáng)機(jī)（1～10t） ，水平卷揚(yáng)機(jī)（～9t） ，手動(dòng)鏈?zhǔn)骄頁P(yáng)機(jī)（0.5～100t） ，棘輪牽引器（～1.75t） ，空中吊運(yùn)車（0.5～20t） 。哲恩有限公司是美國較大的生產(chǎn)起重設(shè)備的公司，主要產(chǎn)品有各種手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、提升機(jī)械及起重機(jī)。手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：直齒傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、蝸桿傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)；電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的主要品種有：蝸桿傳動(dòng)系列、直齒齒輪傳動(dòng)系列、齒輪蝸桿傳動(dòng)組合系列、直接驅(qū)動(dòng)系列、鏈傳動(dòng)系列。其中直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的傳動(dòng)是全封閉行星齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)全部裝在卷筒里面，機(jī)架和卷筒用高強(qiáng)度鋼焊接而成。美國除上述兩家公司外，比較重要的生產(chǎn)廠家還有布勞斯公司、賽林公司、斯塔斯派克公司、阿姆降公司、英格索·藝德公司等。（2）日本日本從明治 30 年開始制造和使用卷揚(yáng)機(jī)。據(jù)日本荷役機(jī)械研究所核計(jì)，1970～1975 年間卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量增加 62.5％。據(jù)日本通產(chǎn)省機(jī)械核計(jì)月報(bào)載，僅1977 年單純土建卷揚(yáng)機(jī)的產(chǎn)量就達(dá) 12 萬臺(tái)，產(chǎn)值約 100 億日元。日本卷揚(yáng)機(jī)行業(yè)由機(jī)械技術(shù)部會(huì)、荷役機(jī)械技術(shù)委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)。主要生產(chǎn)廠家有北川鐵工所、遠(yuǎn)滕鋼機(jī)、南星、越野總業(yè)、藝浦、松崗產(chǎn)業(yè)等 80 多個(gè)廠家。北川鐵工所是一家大型生產(chǎn)廠。其生產(chǎn)的卷揚(yáng)機(jī)品種系列比較齊全，主要有：1.動(dòng)力卷揚(yáng)機(jī) 分 BF、MF、DF 三種型式。功率為 3.7～44kW，鋼絲繩拉力從5880～44100N，有 18 個(gè)規(guī)格。BF 型是 V 型帶傳動(dòng)，MF 型是單筒開式齒輪傳動(dòng)，DF型是雙筒開式齒輪傳動(dòng)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是全部為標(biāo)準(zhǔn)型，采用改進(jìn)了的螺旋頂絲式離合器操縱，因而操作簡便，易調(diào)整。鼓形離合器采用單錐體式，摩擦材料采用帶型樹脂。2.電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) 該廠生產(chǎn)的電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)為 KW 型，功率 3.7～11Kw,拉力6000～142100N。四種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：全封閉內(nèi)齒輪傳動(dòng)：電動(dòng)機(jī)在一端，減速器、制動(dòng)器和操作部分在另一端，中間是卷筒，一字型布置；按鈕操作，可遠(yuǎn)距離遙控；最大特點(diǎn)是卷筒可纏繞 8～9 層，容量大，適于高層建筑使用。3.大型電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) 主要用于提升大型重物或設(shè)備，可兩檔機(jī)械變速，設(shè)有電磁鐵制動(dòng)器、手制動(dòng)器和棘輪停止器，以確保安全。緒論第 7 頁 （共 43 頁）1.1.3 國外卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展趨勢 1.大型化 由于基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，大型設(shè)備和建筑構(gòu)件要求整體安裝，促使了大型卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展。2.采用先進(jìn)電子技術(shù) 為了實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)的自動(dòng)控制和遙控，國外廣泛采用了先進(jìn)的電子技術(shù)，對大型卷揚(yáng)機(jī)安裝了電器連鎖裝置，以保證絕對安全可靠。3.發(fā)展手提式卷揚(yáng)機(jī) 為了提高機(jī)械化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，國外大力發(fā)展小型手提式卷揚(yáng)機(jī)，如以汽車蓄電池為動(dòng)力的直流電動(dòng)小型卷揚(yáng)機(jī)。 4.大力發(fā)展不帶動(dòng)力源裝置的卷揚(yáng)機(jī) 歐美國家非常重視發(fā)展借助汽車和拖拉機(jī)動(dòng)力的卷揚(yáng)機(jī)。此種卷揚(yáng)機(jī)機(jī)構(gòu)簡單，有一個(gè)卷筒和一個(gè)變速箱，動(dòng)力源就是來自汽車或者拖拉機(jī)等。1.2 少齒差行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展少齒差行星齒輪傳動(dòng)是行星齒輪傳動(dòng)中的一種, 由一個(gè)外齒輪與一個(gè)內(nèi)齒輪組成一對內(nèi)嚙合齒輪副, 它采用的是漸開線齒形, 內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差很小, 故簡稱為少齒差傳動(dòng)。一般所講的少齒差行星齒輪傳動(dòng)是專指漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)而言的。漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)以其適用于一切功率、速度范圍和一切工作條件,受到了世界各國的廣泛關(guān)注, 成為世界各國在機(jī)械傳動(dòng)方面的重點(diǎn)研究方向之一。1.2.1 國內(nèi)為研究現(xiàn)狀當(dāng)內(nèi)嚙合的兩漸開線齒輪齒數(shù)差很小時(shí), 極易產(chǎn)生各種干涉, 因此在設(shè)計(jì)過程中選擇齒輪幾何參數(shù)的計(jì)算十分復(fù)雜。早在1949 年, 蘇聯(lián)學(xué)者就從理論上解決了實(shí)現(xiàn)一齒差傳動(dòng)的幾何計(jì)算問題。但直到1960 年代以后,漸開線少齒差傳動(dòng)才得到迅速的發(fā)展。目前有柱銷式零齒差十字滑塊、浮動(dòng)盤等多種形式。隨著少齒差行星齒輪傳動(dòng)研究的深入, 已成功地開發(fā)出不少新的漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)形式。目前, 我國研究出一種連桿行星齒輪傳動(dòng)—— 平行軸式少齒差內(nèi)齒行星齒輪傳動(dòng)。該類傳動(dòng)是以連桿內(nèi)齒輪( 齒板) 為行星輪, 采用雙曲柄輸入, 且無輸出機(jī)構(gòu)。主要有一齒環(huán)( 一片連桿行星齒板) 、二齒環(huán)( 兩片連桿行星齒板) 側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 8 頁 （共 43 頁）、三齒環(huán)及四環(huán)等結(jié)構(gòu)形式的減速器。國內(nèi)外學(xué)者在齒形分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、接觸分析、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)性能、傳動(dòng)效率、運(yùn)動(dòng)精度方面進(jìn)行了大量的研究, 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行減速器各主要部件的實(shí)體建模、仿真、干涉檢查等, 縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期, 并應(yīng)用到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中, 取得了許多有價(jià)值的成果。如對N型內(nèi)齒行星齒輪傳動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)型式—— 環(huán)式減速器的傳動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了分析研究, 建立了環(huán)式減速器系統(tǒng)受力分析模型, 得出目前環(huán)式減速器存在慣性力或慣性力矩不平衡的結(jié)論。又如對平行動(dòng)軸少齒差傳動(dòng)多齒接觸問題動(dòng)平衡進(jìn)行了研究, 以有限元彈性接觸分析理論為基礎(chǔ)，建立了平行動(dòng)軸少齒差傳動(dòng)多齒接觸問題時(shí)的有限元分析模型, 提出了一種對研究平行動(dòng)軸少齒差傳動(dòng)內(nèi)齒輪副嚙合過程中實(shí)際接觸齒對數(shù)、齒間載荷的分配及齒面載荷分布的分析計(jì)算方法。為平行動(dòng)軸少齒差內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)的承載能力的計(jì)算、齒輪幾何參數(shù)的確定及零部件的強(qiáng)度分析計(jì)算提供了理論依據(jù)。采用遺傳算法模擬生物自然進(jìn)化過程來搜索少齒差傳動(dòng)參數(shù)的最優(yōu)解。通過優(yōu)化后的少齒差傳動(dòng)裝置具有較小的體積和較好的傳動(dòng)性能。1.2.2 發(fā)展趨勢齒輪傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械工程技術(shù)的重要組成部分, 在一定程度上標(biāo)志著機(jī)械工程技術(shù)的水平, 因此, 齒輪被公認(rèn)為工業(yè)和工業(yè)化的象征。為了提高機(jī)械的承載能力和傳動(dòng)效率, 減少外形尺寸質(zhì)量及增大減速機(jī)傳動(dòng)比等, 國內(nèi)外的少齒差行星齒輪傳動(dòng)正沿著高承載能力、高精度、高速度、高可靠性、高傳動(dòng)效率、小型化、低振動(dòng)、低噪音、低成本、標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化的方向發(fā)展的總趨勢。少齒差行星齒輪傳動(dòng)具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、效率高等優(yōu)點(diǎn), 廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、飛機(jī)、輪船、汽車、機(jī)床、起重運(yùn)輸、電工機(jī)械、儀表、化工、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域, 少齒差行星齒輪傳動(dòng)有著廣泛的發(fā)展前景。1.3 設(shè)計(jì)思路及方案論證設(shè)計(jì)卷揚(yáng)機(jī)首先要確定卷筒直徑，因?yàn)樗苯佑绊懢頁P(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)速。如果卷筒直徑大，會(huì)使卷揚(yáng)的漲、抱閘系統(tǒng)的直徑增大，其產(chǎn)生的力矩大大增加；還使卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。卷筒直徑確定后，可以進(jìn)行卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算。緒論第 9 頁 （共 43 頁）接下來就是減速裝置設(shè)計(jì)計(jì)算（漸開線少齒差行星齒輪減速裝置設(shè)計(jì)，齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)） 。而減速器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于掌握漸開線少齒差行星傳動(dòng)的原理：少齒差行星傳動(dòng)原理如圖 3 所示，當(dāng)帶曲柄的輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，空套在曲柄上的行星輪 Z1 反向旋轉(zhuǎn)（Z2-Z1）/Z1 轉(zhuǎn)，然后通過輸出軸輸出，去速比是 I＝－Z1/(Z2-Z1),負(fù)號(hào)代表旋轉(zhuǎn)反向相反。圖 3 少齒差傳動(dòng)原理簡圖在漸開線少齒差傳動(dòng)內(nèi)嚙合中，由于內(nèi)嚙合和外嚙合的齒數(shù)差少，在切削和裝配時(shí)常會(huì)產(chǎn)生干涉，以致造成廢品。因此，為了保證內(nèi)嚙合傳動(dòng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足一下限制條件：（1）內(nèi)嚙合的齒頂圓不小于基圓：（2）外嚙合的齒丁頂不得變尖，要有足夠的厚度；（3）內(nèi)嚙合的齒丁頂不得變尖，要有足夠的厚度；（4）不發(fā)生過渡曲線干涉，漸開線干涉和齒廓重迭干涉；（5）插齒刀切入進(jìn)給時(shí)，不發(fā)生跟切現(xiàn)象；（6）嚙合率不小于 1。此外，由于少齒差行星傳動(dòng)的齒普遍采用正角度變位，其齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度都較高，而且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于齒根彎曲強(qiáng)度。所以，少齒差傳動(dòng)齒輪的模數(shù)通常是按彎曲強(qiáng)度計(jì)算得出，或按結(jié)構(gòu)要求和功率大小初選，然后校核彎曲強(qiáng)度。2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定2.1 卷揚(yáng)機(jī)工作級(jí)別的確定側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 10 頁 （共 43 頁）由于卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)要求為：每日兩班間歇工作，工作壽命為 10 年；因此根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)查得其利用等級(jí)為 級(jí)；又根據(jù)相關(guān)公式確定起載荷譜系數(shù)為 0.25，因此5U根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)手冊確定起工作級(jí)別為 級(jí)5A2.2 鋼絲繩直徑的選取根據(jù)已知條件（額定拉力 10KN 和提升速度 20 米/分）對鋼絲繩進(jìn)行選取。目前在工業(yè)化國家，對鋼絲繩直徑的選擇普遍采用選擇系數(shù)法。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO308（鋼絲繩的選擇）也推薦采用此方法。鋼絲繩的直徑不應(yīng)小于下式計(jì)算的最小直徑mindcs?式中 s——鋼絲繩最大工作拉力c—— 鋼絲繩選擇系數(shù)，它與機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運(yùn)物品的性質(zhì)等因素有關(guān)。目前，建筑卷揚(yáng)機(jī)還沒有此系數(shù)的氣體規(guī)定?？蓞⒖肌督ㄖ頁P(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)》一書中的表 3－96 進(jìn)行選取。部分?jǐn)?shù)據(jù)在下表已給出。據(jù)查表取得 c＝0.0953，由已知 s=10kN 故算得：0.0953× ＝9.53mind?310?可取鋼絲繩直徑為 d=11，表 1 鋼絲繩選擇系數(shù)t 值（mm/ N吊運(yùn)一般物資不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩 可自由旋轉(zhuǎn)鋼絲繩鋼絲繩的平均抗拉強(qiáng)度極限（MPa）卷揚(yáng)機(jī)工作級(jí)別1570 1770 1960 2150 2450 1570 1770A1 0.0710 0.0670 0.060 0.0750A2 0.0750 0.0710 0.0670 0.0670 0.0800A3 0.0850 0.0800 0.0750 0.0900 0.0850A4~A6 0.0970 0.095 0.0953 0.1063 0.1060A7~A8 0.1187 0.1187 0.1187 0.1333 0.13332.3 卷筒計(jì)算直徑的確定由繞在卷筒上的鋼絲繩圈中心算起的卷筒直徑 ,稱為卷筒的計(jì)算直徑。為保證0D鋼絲繩有足夠的使用壽命，卷筒的計(jì)算直徑不易太小。主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定第 11 頁 （共 43 頁）（mm）01Dhd?值根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別由《建筑機(jī)械設(shè)計(jì)》中表 3－11 選取，1h據(jù)查表取得 ＝19，則有：1＝209mm09?可取 =240mm。0D2.4 電動(dòng)機(jī)功率的選擇、總傳動(dòng)比計(jì)算與校驗(yàn)2.4.1 選擇電動(dòng)機(jī)正確選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的原則是：在電動(dòng)機(jī)能夠滿足機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動(dòng)機(jī)的功率。建筑卷揚(yáng)機(jī)屬于非連續(xù)工作機(jī)械，而啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁。因此選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)與其工作特點(diǎn)相適應(yīng)。建筑卷揚(yáng)機(jī)主要采用三向交流異步電動(dòng)機(jī)。該卷揚(yáng)機(jī)輸出功率 =Fv=10× ×20/60=3.33× w2p310310F——額定拉力（ F=10kN） ；V——提升速度（V=20 米/分） ； ——卷揚(yáng)機(jī)整機(jī)傳動(dòng)效率。?可設(shè)定效率 ＝0.85，則輸入功率 ＝ / ＝3.33× w÷0.85＝3.922kw。1p2?310根據(jù)該卷揚(yáng)機(jī)的工作特點(diǎn)可選 Y 系列異步電動(dòng)機(jī)。據(jù)化學(xué)工業(yè)出版社《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第四版可選電動(dòng)機(jī)：Y132M2－6其技術(shù)參數(shù)如表 2：表 2 技術(shù)參數(shù)型號(hào) 功率/kw 轉(zhuǎn)速 r/min 重量（kg）Y132M1-6 4 960 752.4.2 確定傳動(dòng)比按額定轉(zhuǎn)速初定總傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比按下式計(jì)算 ejni?式中 ——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）en—— 卷筒轉(zhuǎn)速（r/min） j側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 12 頁 （共 43 頁）可按下式計(jì)算jn 310ejvnD???式中 ——鋼絲繩額定速度（m/min） ；ev——卷筒基準(zhǔn)層鋼絲繩中心直徑（mm） ，即卷筒計(jì)算直徑。D由已知得： ＝20m/min 上面初定 ＝240mmeveD故 ＝ 26.53r/minjn32014???由此可計(jì)算總傳動(dòng)比 960÷26.53 36i??3 漸開線少齒差減速裝置設(shè)計(jì)3.1 少齒差傳動(dòng)原理圖 3－1 所示是采用銷軸式輸出機(jī)構(gòu)的少齒差行星傳動(dòng)簡圖，它主要由偏心軸、行星輪（兩個(gè)） 、內(nèi)齒輪、銷套（未畫出） 、銷軸、轉(zhuǎn)臂軸承（未畫出）等組成。屬于 K-H-V 型行星傳動(dòng)的一種類型。圖 4 少齒差行星傳動(dòng)簡圖漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)第 13 頁 （共 43 頁）1－銷孔 2－銷軸 3－銷軸盤－行星輪 －中心輪（內(nèi)齒圈） -偏心距1zzWa上圖中當(dāng)內(nèi)齒輪固定，偏心軸作為主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使行星輪繞內(nèi)齒圈作行星運(yùn)動(dòng)，并通過傳動(dòng)比等于一的銷軸輸出。當(dāng) 2z－ 1＝1 時(shí)，偏心軸每轉(zhuǎn)一周，行星輪 1z沿相反方向轉(zhuǎn)過一個(gè)齒。當(dāng)偏心軸轉(zhuǎn)過 時(shí)，行星輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，輸出軸同樣轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。這是一種傳動(dòng)方式，另外一種傳動(dòng)方式是構(gòu)件 V 固定，轉(zhuǎn)臂 H 主動(dòng)，內(nèi)齒輪 b從動(dòng)，此種情況就是要設(shè)計(jì)的卷揚(yáng)機(jī)的工作情形了。3.2 齒輪齒差的確定少齒差傳動(dòng)一般齒差數(shù)為 1～4，由于傳動(dòng)比 i＝36，不是很大，故可取齒差數(shù)＝ 2。pz對于圖 4 所示的 K－H－V 少齒差行星傳動(dòng)，若轉(zhuǎn)臂 H 固定，則：221vHzi????當(dāng)內(nèi)齒輪 2 固定，轉(zhuǎn)臂 H 主動(dòng)，構(gòu)件 V 從動(dòng)時(shí)，可由上式得傳動(dòng)比公式為： 12zi?上式中的“－”號(hào)表示從動(dòng)件 V 與主動(dòng)件 H 轉(zhuǎn)向相反。當(dāng)構(gòu)件 V 固定，轉(zhuǎn)臂 H 主動(dòng)，內(nèi)齒輪從動(dòng)（即相當(dāng)于卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)的情況） ，可得出傳動(dòng)比公式為： 21zi???上式中的“+”號(hào)，表示從動(dòng)件 2 與主動(dòng)件 H 的轉(zhuǎn)向相同。已知齒數(shù)差 ＝ ＝2，i＝36，可得：Pz1?＝2×36＝72 ， ＝72-2＝70。2z3.3 選定齒輪的精度等級(jí)和材料一般選用 7 級(jí)精度。內(nèi)齒輪采用 40Cr，其熱處理要求：調(diào)質(zhì)后表面淬火，調(diào)質(zhì)硬度為 250-280HB，齒面接觸疲勞極限應(yīng)力 ，齒輪齒根彎曲疲極限應(yīng)力 ；MPaH60lim?? MPaF50lim??側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 14 頁 （共 43 頁）外齒輪（行星輪）用 20CrMnTi,滲碳淬火，低溫回火，表面硬度 ，心部60?HRCHR 為 302-388，齒面接觸疲勞極限應(yīng)力 ，齒輪齒根彎曲疲極限應(yīng)MPaH1350lim??力 。MPaF80lim??3.4 齒輪模數(shù)的確定由于少齒差行星傳動(dòng)的齒輪普通采用正角度變位，其齒而接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度都較高，而且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)高于齒根彎曲強(qiáng)度。所以，少齒差傳動(dòng)齒輪的模數(shù)通常按彎曲強(qiáng)度決定；或按結(jié)構(gòu)要求和功率大小初選，然后校核彎曲強(qiáng)度。在這里就按彎曲強(qiáng)度來確定模數(shù)，因?yàn)樯冽X差傳動(dòng)一般選用短齒，內(nèi)外齒輪嚙合的很好，齒面接觸較好，只要行星輪的彎曲強(qiáng)度足夠，內(nèi)齒輪就不會(huì)有問題的，所以在確定模數(shù)的時(shí)候就只用按行星輪的彎曲條件來計(jì)算模數(shù)。按行星輪齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： 231()[]FaSYkTmdZ???（1）根據(jù)行星輪的表面硬度 查得其彎曲疲勞強(qiáng)度極限 。60HRC90FEMPa??（2）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中的圖 10－18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 。.82NK（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝1.4??0.829546.31FNEkPa????（4）計(jì)算載荷系數(shù) K ??FVAK① 試選載荷系數(shù) 3.1?tk② 計(jì)算外齒輪傳遞的扭矩 5 62 .929.001.430.65jPT Nmn????③ 取齒寬系數(shù) 12.?d?④ 查材料的彈性影響系數(shù) ；內(nèi)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為218.9MPaZE漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)第 15 頁 （共 43 頁）;外齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為 。lim260HMPa??lim1350HMPa??⑤ 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91960(2830)2.76hNnjL??；2.71??⑥ 查圖得接觸疲勞壽命系數(shù) ；9.21?HNK⑦ 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù)是 s=1.25 MPasKHNH 9.1082.35*90][1lim11 ???2li16[] 4⑧ 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑，帶入數(shù)據(jù)得3211 )][(*2.HEdtt ZuTkd???? 1302.9tdm?⑨ 計(jì)算圓周速度，帶入數(shù)據(jù)得 v=3.307m/s106??gtnv?⑩ 計(jì)算齒寬1*32.9*136.25dtbm??模數(shù) mm104.7ttmZ?初取齒高 *(2)7.3athc???所以 b/h=4.94由 v=3.307m/s，7 級(jí)精度，由圖 14-1-14 查得動(dòng)載荷系數(shù) 1.09；vK?再由表 10-3 查得齒間載荷分布系數(shù) ；1.hFK??側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 16 頁 （共 43 頁）再由表 14-1-81 得 使用系數(shù) 。1AK?由表查得 7 級(jí)精度、行星輪相對支承對稱布置時(shí)， 23231.08.0.2180106.2513HdKb??? ????????再由 ， =1.13 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中圖 10-13 得 =1.12549bhH? FK?所以載荷系數(shù) =1×1.09×1.1×1.125＝1.35??FVAK（5）查取齒形系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中圖 10－5 查得 ＝2.24FaY（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中圖 10－5 查得 ＝1.75Sa（7）設(shè)計(jì)計(jì)算帶入數(shù)值得出： ＝3.60321)][(FSaYdZkTm???可取模數(shù)為 m＝4㎜。3.5 齒輪基本參數(shù)的確定3.5.1 尺寸基本參數(shù)的選定即幾何尺寸的計(jì)算少齒差傳動(dòng)齒輪尺寸設(shè)計(jì)中，在齒數(shù)模數(shù)已知的條件下，應(yīng)先選擇合適的嚙合角，通過變換變?yōu)橄禂?shù)來滿足設(shè)計(jì)要求。齒輪齒數(shù) ， ；801?Z2齒輪模數(shù) m=5㎜；取齒頂高系數(shù) ；6.*ah取頂隙系數(shù) ；30c齒形壓力角 ；2??齒輪分度圓直徑 ， ；1mZd2未變位時(shí)的中心距 ；2*()a?初選嚙合角 ＝40；?漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)第 17 頁 （共 43 頁）計(jì)算中心距 ；0cosda???實(shí)際中心距 =INT( *10+0.5)/10；'實(shí)際嚙合角 ；)cos*('0' aA?分度圓分離系數(shù) ；'dYm?初取小齒輪變位系數(shù) ；01?x大小齒輪變位系數(shù)之差 '221()2taniviZ???????齒輪頂高 ， ；*1xhmaa?)(*1Yxhma?分度圓直徑 ；221,d?齒頂圓直徑 ， ；1aa 21ad?齒根圓直徑 ，xchf *)(*?；daf 1基圓直徑 ；,os1?b??os2db?齒頂圓壓力角 ， ； 11arca22rcab重合度系數(shù) )tn(t)tn(t2 '1' ????? ???ZZ齒廓干涉系數(shù)驗(yàn)算 （GS 應(yīng)大于 0）11221()()()GSzivzivziv?????其中 ； 12121arcosar???2122arcosar??將上述公式代入下表 3 中計(jì)算得：表 3 齒輪幾何尺寸的計(jì)算傳動(dòng)比 1.028571 齒數(shù)差模數(shù) 4內(nèi)齒輪齒 優(yōu)選值: 72 小齒輪齒 70側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 18 頁 （共 43 頁）數(shù) 數(shù)圓整值: 72標(biāo)準(zhǔn)中心距 4初選嚙合角 角度值: 40刀具齒形角 角度值: 20 弧度值: 0.6981317弧度值: 0.349066計(jì)算中心距 4.9067264實(shí)際中心距 4.9實(shí)際嚙合角 角度值: 39.90617 分度圓分離系數(shù) 0.225弧度值: 0.696494變位系數(shù)差 X2-X1: 0.343199小輪變位系數(shù) X1: 0大輪變位系數(shù) X2: 0.3431995齒頂高系數(shù) 0.6 頂隙系數(shù) 0.3小輪齒頂高 2.4大輪齒頂高 1.5小輪分度圓直徑 280 大輪分度圓直徑 288小輪齒頂圓直徑 284.8 大輪齒頂圓直徑 285小輪基圓直徑 263.1139 大輪基圓半徑 270.63147小輪齒頂圓壓力角 大輪齒頂圓壓力角角度值: 22.50366 角度值: 18.271029弧度值: 0.392763 弧度值: 0.3188896小輪齒根圓直徑 272.8 大輪齒根圓直徑 297.8445重合度驗(yàn)算 應(yīng)大于 1: 1.098403齒廓重迭干涉驗(yàn)算D1 角度值:89.81606D2 角度值: 87.845516D1 弧度值:1.567586D2 弧度值: 1.5331935GS 應(yīng)大于0: 0.316221以上結(jié)果表明系數(shù)滿足了重合度大于 1.05 和齒廓重疊干涉大于 0 的條件要求。3.5.2 齒輪公法線長度的確定漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)第 19 頁 （共 43 頁）公法線長度的確定對于加工齒輪極為重要，它是對齒輪輪齒加工是否達(dá)到所要求的尺寸的一個(gè)重要量度。而且用公法線測量法有它的優(yōu)點(diǎn)：測量時(shí)不與齒頂圓為基準(zhǔn)，因此不受齒頂圓誤差的影響，測量精度較高并可放寬對齒頂圓的精度要求。在此只計(jì)算行星輪的公法線長度。行星輪的變位系數(shù) x＝0，z=70,齒形角為 20°，故由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第二版中冊表 8-99 查得跨測齒數(shù) ＝8， ＝23.1214。則k*W公法線長度 ＝92.49㎜。*Wm?3.6 傳動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選定與設(shè)計(jì)3.6.1 轉(zhuǎn)臂軸承的選定在行星輪確定的情況下，根據(jù)安裝條件結(jié)構(gòu)尺寸來選定轉(zhuǎn)臂軸承。根據(jù)各種軸承的用途和特點(diǎn)在本設(shè)計(jì)中可選用雙列向心球面滾子軸承。此種軸承能承受很大的徑向載荷，同時(shí)也可以承受少量的軸向載荷。也能自動(dòng)調(diào)心適用于剛度較差的軸承座及多支點(diǎn)軸中。在上節(jié)的表格中得出行星輪的分度圓直徑 ＝280㎜，故齒寬1d。而轉(zhuǎn)臂軸承的寬度應(yīng)與行星輪的齒寬接近，且其外1*0.283.6dbm????經(jīng)尺寸大約應(yīng)是行星輪齒根圓的一半（即大約為 140㎜） ，根據(jù)以上兩個(gè)限制條件可選定轉(zhuǎn)臂軸承（雙列向心球面滾子軸承） 。其參數(shù)如下圖 5 所示：圖 5 雙列向心球面滾子軸承側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 20 頁 （共 43 頁）表 4 選用軸承的基本尺寸及性能尺寸（㎜） 極限轉(zhuǎn)速軸承型號(hào)d D B r額定動(dòng)載荷（kN）額定靜載荷（kN） 脂潤滑 油潤滑3516 80 140 33 3 104 103 2200 3000由以上數(shù)據(jù)可知：行星輪的齒寬 b＝33，而實(shí)際齒寬系數(shù)：1'/280.1d????實(shí)際齒寬系數(shù)與先前假設(shè)的齒寬系數(shù)相差不大，故可不必再校核。3.6.2 銷孔數(shù)目、尺寸的確定由于行星輪分度圓直徑為 280㎜，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》里《輪系》一章中表36.2－42 銷孔數(shù)目參考值查得應(yīng)選銷孔數(shù)目為 10（ =10） 。Wz銷孔的尺寸公差不應(yīng)低于 7 級(jí)精度。銷孔的公稱尺寸理論上是銷套外徑加上兩個(gè)中心距。但考慮別銷孔、銷軸以及銷套的加工和裝配誤羌。對銷孔的公稱直徑再加適量的補(bǔ)償尺寸 。 太小時(shí)，將?要求提高零件的加工精度。并給裝配造成一定困難， 太大時(shí)，則承受載荷的銷軸數(shù)日將減?。绊懗休d能力。一般取 ＝0.15～0.25㎜，行星輪尺寸小時(shí)， 取較小?值、反之取較大值。 在這里可取 ＝0.2㎜。而銷孔的尺寸就要通過畫圖來初定了。下圖 6 是已經(jīng)多次畫圖比較得出的：漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)第 21 頁 （共 43 頁）圖 6 行星輪簡易工作圖銷孔直徑 ＝44㎜，銷孔公差配合選用 F7，其上下偏差為（+50 ，+25） 。Kd銷孔分布圓直徑 =206.4㎜。WD3.6.3 銷軸套、銷軸的確定銷軸式 W 機(jī)構(gòu)是由固連在銷軸盤上的若干個(gè)銷軸與行星齒輪端面上的對應(yīng)的等分孔所組成。在機(jī)構(gòu)上行星輪上的銷軸孔要比銷軸套外經(jīng)大兩倍的偏心距，但考慮到一些加工裝配誤差還應(yīng)加上一個(gè)補(bǔ)償尺寸 ，上面也已經(jīng)提到。在這里可取值?＝0.2㎜。?故銷套外經(jīng) ＝44－2×4.9－0.2＝34㎜。'2TKda??銷套長度可根據(jù)畫圖確定，初定為 72㎜。偏心距(即實(shí)際中心距) ＝4.9。'可初定銷軸套內(nèi)徑為 28㎜，即銷軸直徑 =28。gWd根據(jù)少齒差傳動(dòng)零件的裝配配合要求可對銷軸、銷軸套的配合公差進(jìn)行選擇。銷軸套外徑選用 h6，其尺寸的上下偏差為（0，-0.016） ，銷軸套內(nèi)徑與銷軸配合選用 F8/h6，銷軸套內(nèi)徑尺寸的上下偏差為（+0.053，+0.02） ，銷軸直徑的上下偏差為（0，-0.016） 。以上偏差值是通過查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》一書中的表 1.1-5 和1.1-6 所得。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用懸臂梁式銷軸。3.6.4 偏心套基本尺寸的確定偏心套的尺寸要根據(jù)結(jié)構(gòu)要求來確定。其視圖如圖 3-4 所示圖 3-4側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 22 頁 （共 43 頁）圖 7 偏心套工作簡圖偏心套的偏心距即為內(nèi)外齒輪的偏心距 e=4.9㎜。其內(nèi)徑初定為 45㎜。可據(jù)此推測出輸入軸的結(jié)構(gòu)尺寸。3.7 軸的設(shè)計(jì)軸設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：在軸系零、部件的具體結(jié)構(gòu)末確定之前，軸上力的作用點(diǎn)和支點(diǎn)間的跨距無法精確確定，故彎矩大小和分布情況不能求出，因此在軸的設(shè)計(jì)中，必須把軸的強(qiáng)度計(jì)算和軸系零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)交錯(cuò)進(jìn)行，邊畫圖、邊計(jì)算、邊修改。軸的材料種類很多，設(shè)計(jì)時(shí)主要根據(jù)對鈾的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求．U 及為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式．同時(shí)考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理。軸的常用材料是 35、45、50 優(yōu)質(zhì)破累結(jié)構(gòu)鋼。最常用的是 45 鋼。在此所用的到的軸都選用 45 鋼。其性能如下：表 5 45 鋼的性能材料牌號(hào)熱處理毛坯直徑(mm)硬度(HB) 拉伸強(qiáng)度極限 B?拉伸屈服極限( )s彎曲疲勞極限()1??剪切疲勞極限( )1??許用彎曲應(yīng)力 ??1??正火 25 241?610 360 260 150正火 100 170~217 600 300 275 140回火 100~300 162~217 580 290 270 1355545調(diào)質(zhì) 200 217~255 650 360 300 155 603.7.1 輸入軸的設(shè)計(jì)軸的合理外型應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整。軸應(yīng)具有良好的制造工藝性.影響軸結(jié)構(gòu)的主要因素有：軸的受力性質(zhì),大小，方向及分布情況；軸上零件的布置和固定形式；所采用軸承類型和尺寸；軸的加工工藝等。1）求出輸入軸上的轉(zhuǎn)矩漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)第 23 頁 （共 43 頁）611 49.509503971.6PT Nmn??????其中： ---輸入功率，取 4kW；1P---輸入轉(zhuǎn)速，取 960 r/min；n2）初步確定軸得最小直徑由于軸的材料選用的為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度 ,屈服MPab750??，彎曲疲勞極限 ，扭轉(zhuǎn)疲勞極限 。通過MPas50??MPa3501???21??《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第四版第二卷表 6-1-19 選取 =126。則有：0A。133min04260.9dAm???輸入軸的最小直徑安裝在聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩的計(jì)算：（N.m）ntzwc TKnpT??950式中 ——驅(qū)動(dòng)功率，KW；——工作轉(zhuǎn)速，r/min；——?jiǎng)恿C(jī)系數(shù)，由于為電動(dòng)機(jī)，故取 1；wK——工作系數(shù)，故取 1.75；——啟動(dòng)系數(shù)，取 1；z——溫度系數(shù)，取 1.1；tK——公稱轉(zhuǎn)矩，N.mnT所以， 。49509501.75.16.6cwztpKNm?????按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，又考慮到要與電動(dòng)機(jī)的軸相聯(lián)查機(jī)械側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 24 頁 （共 43 頁）設(shè)計(jì)手冊第二卷，選用 GL5 型滾子鏈聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 250N.m。半聯(lián)軸器的孔徑 ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔的長度 。由于要考慮到軸端有鍵槽235dm? 160Lm?和在結(jié)構(gòu)上的要求，在此先將最小直徑取為 35㎜。其余各段直徑均按 5㎜放大。F E D C B A圖 8 輸入軸工作簡圖3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及周向定位擬定軸上零件的裝配方案：（1）A-B 段接聯(lián)軸器，軸伸長度通過查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 》中表 2-13 可確定A-B 段即軸深長為 58㎜，軸深公差選用 k6，其上下偏差分別為（+0.018、+0.002） 。其間選用 A 型平鍵（GB/T1096-1979)，尺寸為 b×h×L=10×8×53。查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中表 7-2 得出：采用一般鍵聯(lián)接，則鍵槽寬 b 的上下偏差為（0，-0.036） 。半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/k6，A-B 段直徑極限偏差為（ +0.018、+0.002） ；（2）B-C 段還要穿過支座、端蓋、大小軸承，還要考慮其中的間隙，可初定其長度為 57㎜，該段直徑為 40㎜。軸只受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，受軸向力很小，所以在軸與支架的連接處選用深溝球軸承，初步確定軸承型號(hào) （GB/T276-1994）6208 型。該段與軸承、支座、端蓋的配合公差選用 k6,其上下偏差分別為（+0.018、+0.002） ；（3）C-D 段的精度不必要求太高，因?yàn)樵诖硕尾豁毎惭b其他零件，該段直徑為45㎜；漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì)第 25 頁 （共 43 頁）（4）D-E 段要安裝偏心套其間有鍵的聯(lián)結(jié)，所選用鍵的尺寸為b×h×L=14×9×70。采用一般鍵聯(lián)接，鍵槽寬 b 的上下偏差為（0，-0.043） 。偏心套的長度為 75㎜，故可設(shè)計(jì)該段的長度為 77㎜。在該段偏心套上還聯(lián)接有軸承，在此可選用雙列向心滾子軸承軸承型號(hào)是 3516，此段直徑設(shè)定為 45㎜。該段的配合公差選用 k6,其上下偏差分別為（+0.018、+0.002） ；（5）E-F 段就與軸承聯(lián)接，其長度初定為 22㎜，直徑為 40㎜，故與之相聯(lián)的軸承可選深溝球軸承（GB/T276-1994）6208 型。該段的配合公差選用 k6，其上下偏差分別為（+0.018、+0.002） 。在此其間軸承的定位沒有軸肩的都是采用擋圈定位，擋圈尺寸要根據(jù)具體裝配情況而定。以上的公差配合通過查閱《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》中表 1.1-6 得出。4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考課本《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 15-2，取軸端倒角為 1.6×45°，軸右端軸肩處圓角半徑為1.6㎜其余各處倒角和圓角參看附圖。3.7.1 輸出軸（固定軸）的設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中的輸出軸是固定不動(dòng)的，它與銷軸盤固聯(lián)在一起，這使得銷軸固定不動(dòng)，從而使得行星輪作平動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最終帶動(dòng)卷筒一起跟隨內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。其工作圖如圖 9 所示。選用材料：20cr，調(diào)質(zhì)處理，抗拉強(qiáng)度 ,屈服點(diǎn) ，彎曲MPab750??MPas50??疲勞極限 ，扭轉(zhuǎn)疲勞極限 。通過《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第四版MPa3501???21??第二卷表 6-1-19 選取 =102 有：A2330.*5.076jpdmn???——輸出功率（ =3.33× w）2p2p1——卷筒轉(zhuǎn)速（ ＝26.53r/min）jnjn由于要考慮到軸端有鍵槽和在結(jié)構(gòu)上的要求，在此先將最小直徑取為 53㎜。聯(lián)接支座的部分直徑初定為 55㎜。其他部分尺寸如下圖 3-6 所示。在軸的最左端，使用平鍵使其和支架固聯(lián)在一起從而使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)。為了安全在次選用雙鍵聯(lián)接，所選用鍵（平鍵 GB/1095-1979）的尺寸為 b×h×L=16×10×60。在此采用一般鍵聯(lián)接，鍵槽寬 b 上下偏差為（0，-0.043） 。軸伸長度經(jīng)查《簡明機(jī)械側(cè)裝式少齒差卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)第 26 頁 （共 43 頁）設(shè)計(jì)手冊》中表 2-13 可確定 A-B 段即軸深長為 82㎜，即為 A-B 段的長度，軸深公差選用 h7，其上下偏差分別為（0、-0.025） ；B-C 段上要裝上軸承、卷筒蓋和小端蓋等，經(jīng)畫圖可初定這一段的長度為 72㎜。為了與相應(yīng)的軸承配合固初定此段的直徑為55㎜。選用的軸承為深溝球軸承（GB/T276-1994）6211 型。該段與軸承、支座、端蓋的配合公差選用 h7,其上下偏差分別為（0、-0.025） ；C-D 段要通過卷筒但不安裝任何零件，故為了減少材料的用量可將此段的直徑適當(dāng)縮小，初定為 52㎜，長度要根據(jù)卷筒的長度及裝配尺寸確定，初定為 262㎜；D-E 段通過安裝軸承與卷筒聯(lián)接，此段的長度為 38㎜，直徑為 55㎜，選用的軸承為深溝球軸承（GB/T276-1994）6211型。在該軸上的軸承的軸向固定都用擋圈固定。該段的配合公差選用 k6，其上下偏圖 9 輸入軸工作簡圖差分別為（+0.021、+0.002） 。軸右端與銷軸相聯(lián)的銷軸盤的直徑初定為 270㎜。盤的寬度為 30㎜，銷孔直徑與銷軸相同，為 28㎜，銷軸與輸出軸（銷孔）的配合選用h6/P7。銷孔尺寸上下偏差為（-0.022、-0.074） 。銷孔分布圓直徑為 206.4㎜，在該圓上有十個(gè)銷孔均勻分布。其他尺寸間附圖。部分零件的校核第 27 頁 （共 43 頁）4 部分零件的校核少齒差行星齒輪傳動(dòng)主要受力構(gòu)件有內(nèi)齒輪、行星輪、輸出機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂軸承等。行星輪承受內(nèi)齒輪、輸出機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂軸承的作用力(不計(jì)摩擦力)，其反作用力是行星輪對對上述構(gòu)件的作用力。參看圖