毕业设计(论文)-电动葫芦的改进设计.doc
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1、 郑州大学毕业设计计算说明书(论文)题 目: 电动葫芦的改进设计 院 系 机械工程学院 专 业 机械设计制造及自动化 年 级 04级2班 学生姓名 指导教师 2008年 6月6日2 摘要作为一种轻小型起重设备,钢丝绳电动葫芦已经在工厂,仓库,港口,车站等多个领域和部门中得到了广泛的应用。它是集电动机,减速器和钢丝绳卷筒(或环链)为一体的小型起重设备,配合单梁桥式或门式起重机,组成一个完整的起重机械。然而,在我国电动葫芦的发展却不容乐观。国内电动葫芦不仅减速器结构单一,而且产品的体积和质量比较大,性能不高。和国外同类产品相比,存在很大的差距。为此,我们进行了针对电动葫芦结构的改进设计。本设计首先
2、分析了国内外电动葫芦的发展状况,比较其差别,从而最终确定了对传统圆柱齿轮减速器的改进。为了使改进的电动葫芦达到体积小,质量轻的目的,通过综合比较分析各种传动装置,最终选定了渐开线行星齿轮少齿差型传动装置,并且选定钢丝绳,计算和校核卷筒,选择和校核电动机,从而达到了减小电动葫芦体积和质量的目的。关键词:电动葫芦 行星齿轮减速器 渐开线少齿差行星齿轮传动 N型ABSTRCATAs one kind of light small lifting equipment, the steel wire electric hoist is widely used in factories, warehous
3、es, ports, railway stations and other fields and departments. It is the collection electric motor, and wire rope reel machine slowdown (or link chain) for the integration of small hoisting equipment, most also carry trolleys walk with bridge or doors Cranes form a complete lifting appliances. Howeve
4、r the development of the electric hoist in our country is not optimistic. In our country, there is not only single kind of the decelerators structure of the electric hoist, moreover the product volume and the quality quite are big, the performance is poor. Compared to similar foreign products, there
5、 is a big gap. To this end, we carried out a structure of the electric hoist improved design. This design has first analyzed the domestic and foreign electric hoists development condition, compared with its difference, thus finally has determined to the tradition cylindrical gears reduction gear imp
6、rovement. In order to improve electric hoist to the small size, light weight of purpose through comprehensive comparative analysis of various transmission device, ultimately selected N planetary gear-type transmission device, and selected rope, calculated and checked drum, Selected and examined elec
7、tric motor, thus had achieved reduces the electric hoist volume and the quality goal. Finally, I carried on the assembly simulation through three-dimensional software to the reduction gear, in order to discover some insufficiency, so as to be improved.Key words: Electric hoist Decelerator planetary
8、involute gear drive with small teeth difference N目录摘要IABSTRCATI1绪论11.1起重机论述11.1.1起重机简介11.1.2起重机的主要发展趋势21.2国外起重机的现状和发展趋势31.3起重机的技术现状及发展趋势41.3.1CDl型钢丝绳电动葫芦存在的不足41.3.2国内钢丝绳电动葫芦发展方向51.4 本课题的主要研究内容62.传动方案的拟定72.1引言72.2传动方案的选择72.2.1 定轴轮系传动72.2.2行星轮系传动72.3 拟订传动方案93.电动葫芦的设计计算103.1钢丝绳的选择103.2滑轮组的选择113.3卷筒的设计1
9、23.4电动机功率的选择143.4.1电动机的初选143.4.2电动机的过载校验153.5减速器的选择153.5.1减速器传动比的计算:153.5.2传动形式的选取163.6 初步计算齿轮的主要参数163.6.1类型选择及齿轮齿数确定163.6.2主要零件的材质和齿轮精度173.6.3啮合角及变位系数173.6.4啮合角及变位系数确定183.6.5几何尺寸计算限制条件检查193.6.6切削内齿轮插齿刀的选择193.6.7切齿内齿轮的其他限制条件检查213.6.8切削外齿轮的限制条件检查213.6.9内啮合其他限制条件检查223.6.10转臂轴承受力233.6.11强度计算253.7轴的设计计算
10、及校核263.7.1.初步确定轴的最小直径263.7.2.轴的结构设计264结论和展望314.1结论314.2 展望31致谢33参考文献34341绪论1.1起重机论述1.1.1起重机简介起重机是在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械,又称吊车。它主要用来吊运成件物品,配备适当吊具后也可吊运散状物料和液态物料。 起重机的工作特点是作间歇性运动,即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的。各机构经常处于起动、制动和正反方向运转的工作状态。 中国古代灌溉农田用的桔槔是臂架型起重机的雏形;14世纪,西欧出现人力和畜力驱动的转动臂架型起重机;19世纪前期,出现了桥式起重机
11、;起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金 属材料制造,并开始采用水力驱动;到了19世纪后期,蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机;20世纪20年代开始,由于电气工业和内燃机工业的迅速发展,以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。 起重机通常按结构分为臂架型起重机和桥架型起重机。臂架型起重机包括塔式起重机、门座起重机、浮游起重机、自行式起重机、由桅杆和臂架组成的桅杆起重机、沿墙壁运行的壁行起重机和装在船舶甲板上的甲板起重机等;桥架型起重机包括桥式起重机、龙门起重机、运载桥和缆索起重机等。起重机也可按用途、驱动方式和机动性等特点分类。 臂架型起重机通过外伸的长臂架,可将重物搬
12、运到离机座较远的地方, 主要用于车、船的装卸作业。臂架有可俯仰的倾斜式和不可俯仰的水平式两种。倾斜臂架起重机的吊具悬挂在臂架顶端滑轮的下面,水平臂架起重机的臂架上有带吊具的起重小车。 臂架型起重机一般可以回转,通过起重机的回转和臂架的俯仰,或起重小车沿臂架的运行,使重物在特定范围内移动。这类起重机的起重能力以臂架最小幅度时的额定起重重量和额定起重力矩来表示。幅度是吊具离起重机回转中心线的水平距离,起重力矩是起吊物品的重力与幅度的乘积。 桥架型起重机具有水平桥架,能越过地面障碍物吊运重物,或完成一定的工艺操作,它广泛应用于机械制造和冶金等部门的车间和室内外仓库。桥式起重机在高架轨道上运行,其他桥
13、架型起重机则在地面轨道上运行。起重小车沿桥架上的轨道运行,通过桥架和起重小车的运动,可以获得矩形的工作范围。表征这类起重机的主要参数是额定起重量和跨度。 起重机的型式很多,但其主要组成部分都包括起升机构、运行机构、变幅机构和回转机构,以及金属结构等。有的起重机还有完成一定工艺操作的专用工作装置,如夹钳起重机的夹钳。 起升机构是起重机最基本的工作机构,大多由吊挂系统和绞车组成,也有通过液压系统升降重物的。吊挂系统一般由钢丝绳、滑轮组和吊具组成,吊钩是最常见的吊具。绞车可安置在起重小车上,也可安置在起重机金属结构上或附近的地基上,通过收放钢丝绳而升降重物,有时可用电动葫芦或手动葫芦作为起升机构。有
14、些起重机还配有副起升机构,用以吊运较轻的物品或进行辅助作业。 运行机构是用以纵向水平运移重物 ,或调整起重机工作位置的部件,一般由电动机、减速器、制动器和车轮组成。现代起重机中,两侧车轮通常由各自独立的驱动机构带动,也有采用由电动机、减速器和制动器组合成一体的“三合一”方式。 起重小车运行机构的组成与起重机运行机构相似,用以横向水平运移重物或调整小车位置。大多数小车是自行式的,即本身带驱动装置;有时为了减轻小车自重,也可采用钢丝绳牵引式的,即把驱动机构装在水平臂架或桥架的一端。 变幅机构只有在臂架型起重机上才配备。臂架仰起时幅度减小,俯下时幅度增大。按性能要求可分为平衡变幅和非平衡变幅两种;按
15、作业要求又可分为工作性变幅和非工作性变幅两种。 回转机构是用以使臂架回转 的部件,由驱动装置和回转支承装置组成。驱动装置带动起重机的转动部分回转,回转支承装置使起重机的转动部分支持在非转动部分上。 金属结构是指起重机的骨架。各种起重机有不同的结构型式 ,主要承载件如桥架、臂架和门架可以是箱形结构或桁架结构,也可以是腹板结构。金属结构的尺寸和重量占起重机外形尺寸和总重量的很大部分,要在保证强度、稳定性和刚度,即保证金属结构不发生破坏、不产生过度变形和振动的条件下,尽量减轻结构重量。 多数起重机是用电动机驱动的,人力驱动仅适用于起重量很小且搬运距离不大的起重机。与普通电动机比较,起重机专用电动机的
16、起动转矩大、转子的转动惯量小、机械强度高。交流绕线型电动机用得最多。需要在很大范围内平稳调速时,也可采用直流电动机。自行式起重机和浮游起重机大多采用内燃机或内燃机-电机驱动。 起重机的操作方式很多,通常是在司机室内操纵;也可在地面上用按钮操纵;还可以采用有线或无线远距离控制。当要完成固定程序的作业时,可以采用程序控制的方法自动完成多种动作。 起重机的故障会引起重大的人身事故和经济损失,因此,在起重机上装有各种起重机安全装置,如防止超载的负荷限制器,限制起重机、起重小车或吊具位置的行程开关,防止起重机被大风吹走的起重机夹轨器,以及信号装置等。对臂架型起重机尤其要注意整体稳定性,即保证它在外载荷作
17、用下不发生倾翻。1.1.2起重机的主要发展趋势研制更合理的金属结构、机构和零部件,以减少金属消耗量;发展大起重量的起重机;提高工作速度、扩大调速范围;研究结构振动问题;提高金属结构、机构和电气设备的可靠性和使用寿命;改善司机操作的条件,保证作业安全提高自动化控制程度和扩大远距离控制系统的使用范围尤其是把它们应用到作业频繁的仓库堆垛起重机和环境恶劣的冶金起重机上。1.2国外起重机的现状和发展趋势1. 产品向大型化、高效化方向发展由于世界上出现越来越多的干散货专业化、大型化码头,导致码头装卸设备的性能参数不断提高。 2.自动化程度提高,重视发展机电一休化设备 对于成套装卸运输设备进行集中的自动化控
18、制和计算机管理,是国外近一、二十年来技术发展的主要趋势之一。在散料码头、料场、露天矿,对整个物流用计算机和可编程序控制器进行管理和过程控制已十分普遍。白动控制系统通常按现场条件和需要选取,比较典型的方案是在码头由中控系统控制全装卸区的皮带机系统、装车系统、装卸船机、斗轮堆取料机等。由可编程序控制器控制皮带机系统和装车系统,由中控宝计算机负责全系统的管理和事故监测、工艺路线的优选、皮带机运输系统与前后各单机之间的联机。各单机仍由司机操作或半自动操作。它们与中控室之间的信息传输采用感应传输或者电缆串行传递信息。 3.用新材料、新部件,改进传统产品的结构和性能 在单机上采用新材料和新结构的实例很多,
19、其中影响较大的有:桥式起重机桥架端梁和主梁采用可拆联结,大车和小车运行机构采用电机、制动器和减速机连成一体的结构,进而与端梁和大车轮结合,制成独立部件,便于运输与管理。轻型工作制桥式起重机逐渐采用电葫芦小车结构,方便于制造,减轻了重量。起升机构和大车运行机构广泛采用了调速装置,改善了运行性能。 4.提高产品可靠性、安全性、注意人机工程学的应用 为了保证起重运输机械的工作安全可靠,从设计、制造以及运转、使用等方面采取了措施。在设计方面,重视对产品的载荷谱、工作条件、载荷情况进行研究,从而保证产品的结构合理、使用可靠。对于工作级别在A6以上的起重机,均要求进行疲劳计算。各类起重机普遍装设了起重量限
20、制器或起重力矩限制器,并配以各种音响和灯光报警;对于大车运行,设有防止互撞的检装置。对于吊运高温与危险物品的起重机,从结构上充分寿虑了安全可靠性。5.采用先进的设计理论、方法和手段 在起重运输机械产品设计中,优化设计和结构的有限元分析已普遍采用。苏联和联邦德国最近提出采用极限状态法进行设计,并已提到国际标准化组织(ISO)进行讨论。但由于可供极限状态法设计采用的统计数据很不充分,至今并未达到实用的程度。可靠性设计有了较大的发展,已将可靠性指标列入起重机的质量标准,计算机辅助设计(CAD)在国外已经普及,CAD系统使设计人员能够对未来的产品进行精确的计算分析、三维设计造型、千涉检验、动态仿真、方
21、案优化、快速绘画,从而提高设计的质量和速度,特别是将CAD和CAM(计算机辅助制造)联结起来,更能保证快速而精确地生产出优质的产品。 6.加强对物流系统的研究 物流是指物质资料由供应者向需要者的移动。它的功能包括物资的包装、运输、装卸、保管、流通加工以及废弃物回收等过程,以及与之相联系的物流信息,把物流的诸环节视为一个大系统进行设计和管理,以求系统结构最比、各单机匹配最合理,实现物流合理化,取得最大的经济效益一一就是物流系统研究的任务和内容。因此,国外把物流称之为“利润的笔三源泉”。物流系统的研究进展很快,已经可以用计算机模拟的方法对一个物流系统进行平价。最常用的是数字分析技术,即对一个已选定
22、的物流系统方案进行分析计算,评价它的上产率、搬运周期、等待时间等等设计人员感踌趣的参数,寻找薄弱环节。必要时,可改变系统的各种参量,对新的方案重新分析,直至求得最满意的方案为止。还有一种图象显示技术,它把模拟的物流系统用图象显示出来,形象地显示物料沿系统运动的情况。1.3起重机的技术现状及发展趋势1.3.1CDl型钢丝绳电动葫芦存在的不足(1)系列化问题品种少、规格不齐。CDI型钢丝绳电动葫芦起重量只有0.5 t, 1 t, 2 t, 3 t,5t, 10t6种,起升高度的覆盖范围为6一30 m,起升速度:1一5t单速为8 m/min,双速为8/0.8 m/min; lOt单速7 m/min,
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