側(cè)裝式少齒差傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)

側(cè)裝式少齒差傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì),側(cè)裝式少齒差,傳動(dòng),卷揚(yáng)機(jī),設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告 題 目 名 稱 側(cè)裝式少齒差傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 題 目 類 別 學(xué) 院（系） 專 業(yè) 班 級 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 輔 導(dǎo) 教 師 開題報(bào)告日期 開題報(bào)告 一、題目來源及類型 題目名稱：測裝式少差齒傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 題目來源：生產(chǎn)實(shí)際 題目類別：畢業(yè)設(shè)計(jì) 二、研究目的和意義 卷卷揚(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) 。 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。 少差齒傳動(dòng)的特點(diǎn)是速比大，體積小，結(jié)構(gòu)簡單。它又少齒差輪副和一個(gè)具有等角速度轉(zhuǎn)換功能的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。工程中目前試用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有銷軸式，浮動(dòng)盤式，十字滑塊式，零齒差式，曲柄式等幾種等幾種。以應(yīng)用最廣泛的銷軸式為例，其有點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單。缺點(diǎn)是：（1）行星齒輪軸承的徑向載荷較大，（2）軸孔的位置精度要求較高，軸銷安裝也有一定困難。 此重卷揚(yáng)機(jī)起重大、操作靈活、安全可靠、經(jīng)久耐用。廣泛適用于建筑、橋梁、港口、發(fā)電廠、冶金、礦山等企業(yè)工地中。 近年來卷揚(yáng)機(jī)的試用為國家公路、鐵路、橋梁、碼頭、電建、水利、礦山、船舶等工程建設(shè)提供了很好的決定性的幫助。它在工業(yè)社會(huì)的巨大作用獲得了們的認(rèn)可誠信的服務(wù)得到了用戶單位的一致贊許。 三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱 [1] 張清國主編，建筑工程機(jī)械，重慶大學(xué)出版社，1998年第二版 [2] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會(huì)編著，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第3版，機(jī)械工業(yè)出版社，2004年8月 [3] 漸開線齒輪行星傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造編委會(huì)著，漸開線齒輪行星傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造，機(jī)械工業(yè)出版社 [4] 朱景梓，漸開線齒輪變位系數(shù)的選擇，第二版[M] 北京：人民教育出版社，1982 [6] 劉海江.少齒差傳動(dòng)的發(fā)展概況及方向.現(xiàn)代機(jī)械,1996,(01) [7] 楊江 ,張展.漸開線少齒差行星傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造.機(jī)械設(shè)計(jì)與研究,1987,(05) [8] 祝凌云 李斌 編著 王箐燕 改編 Pro/ENDINEER野火版 入門指南 人民郵電出版社 [9] 陸耀祖.少齒差漸開線內(nèi)齒輪副的幾何計(jì)算.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),1985,(04) [10]舒小龍 李平漸開線少齒差傳動(dòng)的最小嚙合角機(jī)械設(shè)計(jì)與研究-2000年4期 [11]白雁軍 祝凌云 編著 PRO/ENGINEER 野火2.0版 繪圖指南 人民郵電出版社 [12]周有強(qiáng)，胡茂炫，張文照.少齒差傳動(dòng)的發(fā)展概況.齒輪，1983 (1) [13]王瑞.漸開線少齒差行星減速機(jī)的改進(jìn)一X-Y型減速器.機(jī)械設(shè)計(jì)，1992 (1) [14]李玉忠.改進(jìn)型少齒差行星結(jié)構(gòu)的探討與成效.機(jī)械，1988 (6) [16]吳春英.N型內(nèi)齒行星輪行星齒輪傳動(dòng)。機(jī)械設(shè)計(jì)，1995.2 [17]李英民.少齒差建筑卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)與加工.建筑機(jī)械化,2003,(03) [18]高正立.試論輕型卷揚(yáng)機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程,1995,(1). [19]張麗珍 吳燕翔.卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)的國產(chǎn)化設(shè)計(jì)機(jī)電工程-2003年2期 [20]戴紅娟,周紅良,曾勵(lì),.少齒差行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].機(jī)械工程師,2005,(12). [21]林群,張文照.高效率漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì).華東理工大學(xué)學(xué)報(bào),1985,(04) [22]馮曉寧，李宗浩.漸開線少齒差傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇.機(jī)械傳動(dòng),1995,(01) [23]曹清香.少齒差行星齒輪系傳動(dòng)比的計(jì)算.企業(yè)技術(shù)開發(fā),2001,(06) [24]楊錫和,石輝.少齒差內(nèi)嚙合齒輪的強(qiáng)度計(jì)算[J].雷達(dá)與對抗,2003,(2). [25]少齒差減速器編寫組編.漸開線少齒差行星減速器.機(jī)械工業(yè)出版社，1981 [26]舒小龍 李平漸開線少齒差傳動(dòng)的最小嚙合角機(jī)械設(shè)計(jì)與研究-2000年4期 [27]齊治國 建筑卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)?機(jī)械工業(yè)出版社-2000年1期 [28]Max Scefka,Michel Cooper. UK Patent Appication.GB22181A, Gearing Drivie [29]Soucek Josek.Patent Awtent Aoolication Abstract.CS238349,Reductor 四、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 （一）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)（圖1－1）。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1－2），滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。 ??? 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，采用二級或三級圓柱斜齒輪傳動(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。 ?（二）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)（～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，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：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。 五、主要研究內(nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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。 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 卷筒直徑確定后，可以進(jìn)行卷揚(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算。 （一） 減速器設(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)） （二）鋼絲繩的選擇 （二）卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算 （三）轉(zhuǎn)臂軸承的選擇與偏心套的設(shè)計(jì) （四）軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 （五）聯(lián)軸器與制動(dòng)器的選擇 六、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所必須具備的工作條件（如工具書、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、某類市場調(diào)研、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件等）及解決的辦法 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用AutoCAD或Pro/Engineer制作卷揚(yáng)機(jī)的總裝圖，零件圖，卷揚(yáng)筒，行星齒輪，輸出軸，所以工具就是計(jì)算機(jī)，另外還需一些參考書和一些相關(guān)的手冊，具體在上面第三條已列出。 七、工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排 第一階段：掌握三環(huán)減速器的結(jié)構(gòu)及工作原理 第二階段：熟練掌握Pro/Engineer的使用 第三階段：應(yīng)用AutoCAD或Pro/Engineer繪制卷揚(yáng)機(jī)的總裝圖，零件圖，卷揚(yáng)筒，行星齒輪，輸出軸 第四階段：整理定稿準(zhǔn)備答辯 第6周: 翻譯,查閱資料 第7周: 撰寫開題報(bào)告 第8-14周:進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì) 第15周: 修改畢業(yè)設(shè)計(jì) 第16周: 審查,評閱 第17周: 答辯 八、指導(dǎo)老師審查意見 7 II- 前言 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。 VIII 側(cè)裝式少齒差傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 　 生：黃云輝 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 指導(dǎo)教師：危峰/黃清世 長江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 [摘要]漸開線少齒差傳動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)是諸多傳動(dòng)形式卷揚(yáng)機(jī)中的一種。利用少齒差傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性可改進(jìn)和提高建筑機(jī)械等設(shè)備的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)技術(shù)性能，將漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)用于建筑卷揚(yáng)機(jī)的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)，可以減小機(jī)構(gòu)尺寸，提高傳動(dòng)質(zhì)量，同時(shí)它的傳動(dòng)比大、承載能力大、壽命長，也降低了制造成本。但是在漸開線少齒差內(nèi)嚙合傳動(dòng)中,由于內(nèi)齒輪和外齒輪的齒數(shù)差少,在切削和裝配時(shí)常常會(huì)產(chǎn)生各種干涉,以致造成報(bào)廢。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)要滿足幾個(gè)條件，主要的兩個(gè)限制條件是，即要保證不發(fā)生齒廓重迭干涉和嚙合率不小于1。少齒差內(nèi)嚙合的設(shè)計(jì)非常煩瑣,尤其是齒廓重迭干涉驗(yàn)算最為麻煩，這也是解決設(shè)計(jì)問題的核心所在。在設(shè)計(jì)過程中多次變換變位系數(shù)和齒頂高系數(shù)以滿足條件。 本文主要對少齒差行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行了說明。其中包括工作原理、參數(shù)選擇、幾何計(jì)算等。并根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)零件、選擇標(biāo)準(zhǔn)件，然后再進(jìn)行強(qiáng)度或者壽命校核計(jì)算。 [關(guān)鍵詞] 卷揚(yáng)機(jī)；漸開線少齒差傳動(dòng)；齒廓重迭干涉；少齒差內(nèi)嚙合 Design of the side installment hoist of small tooth number difference planetary transmission Student: Huang Yunhui School of Mechanical engineering Yangtze University Teacher: Wei Feng /Huang Qingshi School of Mechanical engineering Yangtze University [Abstract] Involute gear transmission with small tooth number difference hoist is one kind of transmissions forms hoist. It can improve and enhance the transmission structure technical performance of the construction machinery using the of small tooth number difference planetary transmission. If the involute gear transmission with small tooth number difference transmission will apply for construction hoist transfer system, it can increased besides a reduction ingear size, and no interference will occur, and improves the transmission quality simultaneously its velocity ratio is big and the load capacity is big too, the life is long, and it also can reduce the production cost. But in the mesh inside of forma small tooth number difference transmission, because of the difference of annular gear and the external gear is few. It ofter causes interference in the cutting and the assembly, so that it may be waster. Therefore, in order to in guarantee meshes the transmission noramal work, the design must satisfy several conditions. The two main limiting condition is that it must guarantee does not have the tooth outline overlap interference and meshing rate smaller than 1.The design of the mesh inside of forma small tooth number difference is troublesome, extremely the checking computations of the tooth outline overlap difference. It is also the core of the solution in the design. It need to transform the dislodgement coefficient and the gear addendum coefficient many times to satisfy the condition in the design process. This paper describes the method which is used for designing the drive of the few difference in number of teeth. Including principle of work, parameter choice, geometry computation and so on. Choose the standard letter on the basis of the structure size design components, then carry on the computation of the intensity or the life examination. [Key words] hoist machine;involute gear transmission with small tooth number difference;tooth outline overlap interference ;small tooth number difference internal mesh. 目 錄 開題報(bào)告 II 中文摘要 VI 外文摘要 VII 前言 VIII 1 緒論 1 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 1.2 少齒差行星齒輪傳動(dòng)計(jì)算現(xiàn)狀及發(fā)展 4 1.3 設(shè)計(jì)思路及方案論證 5 2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 6 2.1 卷揚(yáng)機(jī)工作級別的確定 7 2.2 鋼絲繩直徑的選取 7 2.3 卷筒計(jì)算直徑的確定 8 2.4 電機(jī)的選擇與傳動(dòng)比的計(jì)算 8 3 漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì) 9 3.1 少齒差傳動(dòng)原理 9 3.2 齒輪齒數(shù)的確定 10 3.3 齒輪模數(shù)的確定 10 3.4 齒輪基本參數(shù)的確定 13 3.5 傳動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選定與設(shè)計(jì) 16 3.6 軸的設(shè)計(jì) 18 4 部分零件的校核 23 4.1 少齒差行星傳動(dòng)受力分析 24 4.2 銷軸的強(qiáng)度校核 26 4.3 輸出軸的強(qiáng)度校核 27 4.4 鍵的校核 29 4.5 軸承的校核 30 5 卷筒主要尺寸的確定 32 5.1 卷筒節(jié)徑、邊緣直徑和容繩寬度的確定 32 5.2 卷筒厚度與繩槽尺寸的確定 32 6 結(jié)束語 34 參考文獻(xiàn) 35 致謝 36 附錄 37 緒論 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。快速卷揚(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，采用二級或三級圓柱斜齒輪傳動(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)（～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，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。 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) 、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。 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)工作級別的確定 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)查得其利用等級為級；又根據(jù)相關(guān)公式確定起載荷譜系數(shù)為0.25，因此 第 48 頁 （共 52 頁） 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)手冊確定起工作級別為級 2.2 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 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×＝9.53 可取鋼絲繩直徑為d=11， 表1 鋼絲繩選擇系數(shù) 卷揚(yáng)機(jī)工作級別 t值（mm/ 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） 1570 1770 1960 2150 2450 1570 1770 A1 0.0710 0.0670 0.060 0.0750 A2 0.0750 0.0710 0.0670 0.0670 0.0800 A3 0.0850 0.0800 0.0750 0.0900 0.0850 A4~A6 0.0970 0.095 0.0953 0.1063 0.1060 A7~A8 0.1187 0.1187 0.1187 0.1333 0.1333 2.3 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。為保證鋼絲繩有足夠的使用壽命，卷筒的計(jì)算直徑不易太小。 （mm） 值根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作級別由《建筑機(jī)械設(shè)計(jì)》中表3－11選取， 據(jù)查表取得＝19，則有： ＝209mm 可取=240mm。 2.4 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×w F——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。 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 功率/kw 轉(zhuǎn)速 r/min 重量（kg） Y132M1-6 4 960 75 2.4.2 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 式中 ——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min） —— 卷筒轉(zhuǎn)速（r/min） 可按下式計(jì)算 漸開線少齒差減速裝置的設(shè)計(jì) 式中 ——鋼絲繩額定速度（m/min）； ——卷筒基準(zhǔn)層鋼絲繩中心直徑（mm），即卷筒計(jì)算直徑。 由已知得：＝20m/min 上面初定＝240mm 故＝26.53r/min 由此可計(jì)算總傳動(dòng)比960÷26.5336 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 1－銷孔 2－銷軸 3－銷軸盤 －行星輪 －中心輪（內(nèi)齒圈） -偏心距 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)－＝1時(shí)，偏心軸每轉(zhuǎn)一周，行星輪沿相反方向轉(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。 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： 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： 上式中的“－”號表示從動(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： 上式中的“+”號，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： ＝2×36＝72 ， ＝72-2＝70。 3.3 選定齒輪的精度等級和材料 一般選用7級精度。 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；外齒輪（行星輪）用20CrMnTi,滲碳淬火，低溫回火，表面硬度，心部HR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)力。 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： （1）根據(jù)行星輪的表面硬度查得其彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 （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)。 （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 （4）計(jì)算載荷系數(shù)K ① 試選載荷系數(shù) ② 計(jì)算外齒輪傳遞的扭矩 ③ 取齒寬系數(shù) 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;外齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為。 ⑤ 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ； ⑥ 查圖得接觸疲勞壽命系數(shù)； ⑦ 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 ⑧ 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，帶入數(shù)據(jù)得 ⑨ 計(jì)算圓周速度 ，帶入數(shù)據(jù)得v=3.307m/s ⑩ 計(jì)算齒寬 模數(shù)mm 初取齒高 所以 b/h=4.94 由v=3.307m/s，7級精度，由圖14-1-14查得動(dòng)載荷系數(shù)1.09； 再由表10-3查得齒間載荷分布系數(shù) ； 再由表14-1-81得 使用系數(shù)。 由表查得7級精度、行星輪相對支承對稱布置時(shí)， 再由，=1.13查《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中圖10-13得=1.125 所以載荷系數(shù)=1×1.09×1.1×1.125＝1.35 （5）查取齒形系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》書中圖10－5查得 ＝2.24 （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 ＝1.75 （7）設(shè)計(jì)計(jì)算 帶入數(shù)值得出： ＝3.60 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) ，； 齒輪模數(shù) m=5㎜； 取齒頂高系數(shù) ； 取頂隙系數(shù) ； 齒形壓力角 ； 齒輪分度圓直徑 ，； 未變位時(shí)的中心距 ； 初選嚙合角 ＝40； 計(jì)算中心距 ； 實(shí)際中心距 =INT(*10+0.5)/10； 實(shí)際嚙合角 ； 分度圓分離系數(shù) ； 初取小齒輪變位系數(shù) ； 大小齒輪變位系數(shù)之差 齒輪頂高 ，； 分度圓直徑 ； 齒頂圓直徑 ， ； 齒根圓直徑 ， ； 基圓直徑 ； 齒頂圓壓力角 ，； 重合度系數(shù) 齒廓干涉系數(shù)驗(yàn)算 （GS應(yīng)大于0） 其中 ； 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)齒輪齒數(shù) 優(yōu)選值: 72 小齒輪齒數(shù) 70 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: 89.81606 D2角度值: 87.845516 D1弧度值: 1.567586 D2弧度值: 1.5331935 GS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 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