北京航空航天大學
前言本設計說明書是《機械設計綜合課程設計》這門必修課的課程作業之一，它與一張減速器箱體的裝配圖、兩張零件圖，共同構成了此門課的作業內容。
本設計說明書是捲揚機傳動裝置，即減速器箱體及其零件的設計說明。內容包括：捲揚機傳動裝置的設計任務及設計要求，捲揚機傳動裝置的總體方案設計，傳動件的設計計算和箱體及其附件的設計計算等。
其中總體方案設計包括傳動方案的設計及可行性分析比較，原動機選擇，機械裝置的運動和動力引數計算，機械裝置總體方案簡圖等四方面的內容；傳動件的設計計算包括帶傳動的設計計算，斜齒圓柱齒輪的設計計算，軸的設計計算及校核，滾動軸承的校核及計算，鍵的選擇及校核，聯軸器的校核及計算等六方面的內容；減速器箱體及附件的設計計算包括箱體主要引數的設計計算，箱體附件的選擇及簡要說明，潤滑及密封方式的選擇及說明，技術要求說明等四方面的內容。
減速器設計的幾乎全部尺寸及設計的相關引數都在此設計說明書中體現出來，它是產品設計的重要技術檔案之一，是圖樣設計的基礎和理論依據，也是進行設計審核的依據。
此設計說明書參考課程設計教材及相關指導書完成，百分之八十內容系原創，部分內容借鑑上屆學長的設計說明書和圖書館資料查得的設計說明書。書寫過程中得到畢樹生老師的指導幫助，還有各位同學的意見建議，在此一併表示感謝。
一、 設計任務
（一）設計要求
1、捲揚機由電動機驅動，用於建築工地提公升物料。
2、室外工作，生產批量為五颱。
3、動力源為三相交流380/220v，電動機單向運轉，載荷較平穩。
4、使用期限為10年，大修週期為三年，雙班制工作。
5、專業製造廠製造，可加工7、8級精度的齒輪、蝸輪。
該裝置的設計參考圖如下圖所示。
（二）原始技術資料
選擇第六組資料：
繩牽引力w（kn） 10
繩牽引速度v（m／s） 0.6
巻筒直徑d（mm） 500
（三）設計任務
1、完成捲揚機總體傳動方案設計和論證，繪製總體設計原理方案圖。
2、完成捲揚機主要傳動裝置結構設計。
3、完成裝配圖1張（a0或a1），零件圖2張。
4、編寫設計說明書。
二、總體方案設計
（一）傳動方案的設計及可行性分析比較
總體布置簡圖如下：
傳動裝置是將原動機的運動和動力傳遞給工作機的中間裝置，它可以實現減速或增速，改變運動形式以及將動力和運動傳遞與分配的作用。
捲揚機是由電動機驅動，經傳動裝置，用於建築工地提公升物料的機械。它的傳動裝置主要用來傳遞動力和運動，實現減速。
原始資料：
繩牽引力w（kn） 10
繩牽引速度v（m／s） 0.6
巻筒直徑d（mm） 500
選擇最低轉速的電動機，其轉速為750 r∕min，估計傳動裝置的傳動比如下：
工作機轉速為
r∕min
22.92 r∕min
=750 r∕min∕22.92 r∕min=32.7>25
所以，僅僅使用乙個二級減速器會使減速器的外形尺寸過大，不能滿足最優的要求。當電機轉速更大時，二級減速器更不能滿足要求，故不能只採用乙個二級齒輪減速器，需另加乙個減速裝置以分配傳動比。
經分析可設計出以下幾種傳動方案（其他方案明顯不滿足傳動要求）。
（1） 二級閉式齒輪傳動和一級開式齒輪傳動
方案一：此傳動裝置採用二級閉式圓柱齒輪傳動和一級開式齒輪傳動。閉式齒輪傳動較平穩，潤滑條件好，置於高速級；開式齒輪傳動置於低速級。
此種方案結構較緊湊，成本較低，但開式潤滑困難，致使傳動裝置整體壽命較短，也不適於較差的工作環境。
（2） 蝸輪蝸桿傳動和一級閉式齒輪傳動
方案二：此種傳動裝置採用蝸輪蝸桿傳動和一級圓柱齒輪傳動，傳動比大，傳動較平穩，結構緊湊，通過控制某些設計引數可使蝸桿傳動自鎖;但是傳動效率較低，蝸輪較易磨損和膠合，結構較複雜且蝸輪常採用較貴重金屬，加工工藝較複雜，製造成本較高，長期連續工作不經濟。
(3)帶傳動和二級閉式圓柱齒輪傳動
方案三：此傳動裝置採用一級v帶傳動和二級閉式圓柱齒輪傳動。帶傳動傳動平穩雜訊小，可緩和衝擊和振動，具有過載保護能力，置於高速級；圓柱齒輪傳動效率高，結構尺寸小，置於低速級。
此傳動方案外型尺寸較大，傳動平穩，傳動效率高，v帶不適合在惡劣長期過載環境下工作。
(4)一級閉式錐齒輪傳動和二級閉式圓柱齒輪傳動
方案四：此傳動裝置採用一級閉式錐齒輪傳動和二級閉式圓柱齒輪傳動。為了減小錐齒輪尺寸，圓錐齒輪布置在高速機，二級圓柱齒輪減速器置於低速級。
該方案中大尺寸的錐齒輪的加工裝置較少，加工困難，且採用兩個減速裝置，使結構複雜，影響傳動的穩定性和可靠性。
通過對以上方案分析比較可知，方案三作為捲揚機的傳動裝置的總體傳動方案較合適。
（二）原動機選擇
該裝置執行機構已給出，不需設計，傳動裝置選擇方案三，如下圖。
故只需選擇原動機即可。
1、選擇電動機型別和結構形式
因為本傳動的工作狀況是：載荷平穩、單向運轉，根據工作條件和要求，選用一般用途的y系列全封閉自扇冷式籠型三相非同步電動機，電壓380v。
原始資料：
繩牽引力w（kn） 10
繩牽引速度v（m／s） 0.6
巻筒直徑d（mm） 500
2、選擇電動機容量
電動機所需要的實際功率即電動機的輸出功率
工作機的輸出功率
所以由電動機至捲筒的傳動總效率為（繩索伸長及繩索與捲筒之間的摩擦損失功率忽略不計）
確定各部分效率為：
聯軸器效率0.99
v帶傳動效率0.96
滾動軸承效率（一對） =0.99
閉式齒輪傳動效率 =0.97
代入，得
0.8504
故所需電動機的功率為
kw=7.06 kw
因載荷平穩，電動機額定功率略大於即可。查機械設計手冊，得y系列電動機的技術資料，選電動機的額定功率為7.5 kw。
3、確定電動機轉速
確定工作機轉速為
r∕min
22.92 r∕min
為了便於選擇電動機轉速，需先推算電動機轉速的可選範圍，查機械設計手冊，v帶傳動常用傳動比範圍=2～4，二級圓柱齒輪減速器為=8～40，則傳動比的範圍為=·=16～160，故電動機轉速的可選範圍為
16～160）×22.92 r∕min
366.72～3667.2 r∕min
符合這一轉速範圍的同步轉速有750 r∕min 、1000 r∕min、 1500 r∕min和3000 r∕min。根據容量和轉速，由有關機械設計手冊查出四種適用的電動機型號列於表一，因此可有三種傳動比方案。
表一額定功率為 7.5kw 時電動機選擇對總體方案的影響
由表一分析可知：
方案一電動機重量輕，但總的傳動比過大，傳動裝置外廓尺寸大，製造成本高，結構不緊湊，故不可取；方案二傳動比、傳動尺寸、電動機質量都符合要求；方案三和方案四傳動比小、結構較緊湊，但電動機的質量大、**高。
【綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，重量、**以及總的傳動比，可得方案二的傳動比較合適，所以選定電動機的型號為y132m-4。】
（三）機械裝置的運動和動力引數計算
1、分配傳動比
總傳動比
62.83
分配傳動裝置各級傳動比
為使v帶傳動外部尺寸不要太大，初步取=3，則減速器的傳動比為
20.94
取 =1.4則得
則兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比
5.414
則低速級的傳動比
3.868
以上傳動比的分配只是初步的，傳動裝置的實際傳動比必須在各級傳動零件的引數，如直徑、齒輪齒數等確定後才能計算出來，故應在各級傳動零件的引數確定後計算實際總傳動比。一般總傳動比的實際值與設計要求值的允許值誤差為3﹪～5﹪。
捲揚機設計說明書
前言捲揚機是一種常見的提公升裝置，其主要是用電動機作為原動機。由於電動機輸出的轉速遠遠大於捲揚機中滾筒的轉速，故必須設計減速的傳動裝置。傳動裝置的設計有多種多樣，如皮帶減速器 鏈條減速器 齒輪減速器 渦輪蝸桿減速器 二級齒輪減速器等等。通過合理的設計傳動裝置，使的捲揚機能夠在特定的工作環境下滿足正常...
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