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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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)動，利用鋼絲繩與槽輪之間沒有相對滑動，從而利用驅(qū)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(diào)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 目 錄 一、畢業(yè)設計（論文）開題報告 二、畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯及原文 三、學生“畢業(yè)設計（論文）計劃、進度、檢查及落實表” 四、實習鑒定表 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(nèi)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(nèi)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： 完成相關的零件圖和裝配圖，其中包括三維圖和二維圖; 按學校要求完成畢業(yè)論文（不少于 8000 字） ； 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 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(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)動，再與下方的齒輪嚙合帶 動下面槽輪的轉(zhuǎn)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(nèi)容和意義 .1 1.2 國內(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)外的發(fā)展概況 人力提升機在國內(nèi)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(zhì)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(zhì)量標準，規(guī)范國內(nèi)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(zhuǎn)動，利用鋼絲繩與槽輪之間沒有相對滑動，從而利用驅(qū)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi)，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(qū)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(zhuǎn)動，齒 輪 12 與軸采用螺紋連接，齒輪 12 正轉(zhuǎn)壓緊棘輪 11，帶動軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)時，將棘輪松開，齒輪 12 被 擋圈擋住時，帶動軸反轉(zhuǎn)將重物放下，當主動軸停轉(zhuǎn)時，由于重物的作用使軸反轉(zhuǎn)，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. 7nima （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(zhuǎn)速 70/1.4747.619r/min n0/im （4.5） 47.619/3.30214.421r/mn1/i 4.3.2 各軸輸入功率 0.1kWdP 2 0.10.980.990.097kW Ip3 （4.6） 2 0.0970.990.970.093WI3 24=0.0930.990.960.085kWP 4.3.3 各軸輸出功率 0.98=0.095 kW (4.7) 0.98=0.091kW 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 7 0.98=0.086kWP 4.3.4 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 = Nm (4.8)1Td0i1 主動軸的輸出轉(zhuǎn)矩 =9550 =95500.1/70=13.64Nm （4.9）dmdnP 所以: =13.641.470.96= 19.25NmT0i1 =19.253.3020.980.95=59.14Nm2 = =59.140.950.97=54.50Nm34 輸出轉(zhuǎn)矩： 0.98=18.87 Nm （4.10） T 0.98=57.97 Nm 0.98=53.41Nm 表 4-1 運動和動力參數(shù) 功率 P KW 轉(zhuǎn)矩 T Nm 軸名 輸入 輸出 輸入 輸出 轉(zhuǎn)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 材料：高速級小齒輪選用 鋼調(diào)質(zhì)，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 =iZ =1.4717=24 （6.1）21 取 Z =25.2 齒輪精度 按 GB/T100951998，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 10-26 578.0182.0 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 =60701（18300 ） (6.3)1hL10 =1.008 h80 N = =0.6810 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 =0.96203P12 (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 = =0.93550=511.5 (6.4)H1SHN1limMa = =0.96450=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=95.510 =95.510 0.1/70 (6.6)51/nP5 =1.310 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) sndt /.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.3cos1Zdtnt (4) 計算齒寬與高之比 hb 齒高 h=2.25 =2.251.981=4.5mmntm 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 11 （6.11).75.431hb (5) 計算縱向重合度 =0.318 =1.348 (6.12)1d 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:196PH K = +0.2310 b (6.13)H)6.01(8.2.2d3 =1.12+0.18(1+0.6 1) 1+0.2310 10.8=1.40 查課本由 表 10-13 得: K =1.35195F 查課本由 表 10-3 得: K = =1.43PH 故載荷系數(shù): KK K K K =11.071.21.40=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 確定計算參數(shù) 計算載荷系數(shù)： KK K K K =11.071.21.351.73 (6.18) 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 計算當量齒數(shù) （6.19)6.1893.07cos331 COSZV (6.20)4.2.514s20332V 無錫太湖學院學士學位論文 12 查取齒形系數(shù)，由表 10-15 查的 Y 2.592 Y 2.211 查取應力校正系數(shù)，由表 10-5 查的 Y 1.596 Y 1.774 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=13.64KN 初選寬系數(shù) ，按對稱布置，查得 =1dd 初選螺旋角 o14 重合度系數(shù) Y 端面重合度近似為 1.88-3.2（ ） (6.21)21Zcos 1.883.2（1/241/78）cos14 1.655 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) N160nj 6070183001101.008 hhL 810 大齒輪應力循環(huán)次數(shù) N2N1/u1.008 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aFM51aFMP382 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)F1 14.307.15860SF = (6.22)2 .2.92N 01347.307561FSY （6.23） 5.4.252FS 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 2 465.4103.01cs8.07o =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)5.74co36.82z1nms 那么 z =1.4717=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 402B351 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(diào)質(zhì)，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 =iZ =3.30225=82.55 取 Z =83. （6.30）21 2 （2）齒輪精度 按 GB/T100951998，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 10-26 478.0182.0 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 =6063.31（18300 ）1hL10 =0.68 h80 N =0.2010 h2 （3）查課本 10-19 圖得：K =0.93 K =0.96203P12 （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 = =0.93550=511.5 H1SHN1limMPa = =0.96450=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=95.510 =95.510 0.095/47.651/nP5 =1.910 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 smndt /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 m397.1254cos36cos1Zdtnt （4）計算齒寬與高之比 hb 齒高 h=2.25 =2.251.397=3.14mmntm 1.46.3hb （5）計算縱向重合度 =0.318 =1.9031d 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:194PH 無錫太湖學院學士學位論文 16 K = +0.2310 bH)6.01(8.2.2d3 =1.12+0.18(1+0.6 1) 1+0.2310 10.8=1.423 查課本由 表 10-13 得: K =1.35198PF 查課本由 表 10-3 得: K = =1.25H 故載荷系數(shù): K K K K K =11.071.21.42=1.82 （7）按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 d =d = mm1tt/3 58.73.6123 （8）計算模數(shù) nmmZ4.25cos8.7cos1 6.2.4 齒根彎曲疲勞強度設計 由彎曲強度的設計公式 nm)(cos21 23FSadYZKT 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 計算載荷系數(shù)： K K K K K =11.071.21.351.73 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 計算當量齒數(shù) 5.27913.04cos25331 COSZV .8s0332V 查取齒形系數(shù)，由表 10-15 查的 Y 2.592 Y 2.211 查取應力校正系數(shù)，由表 10-5 查的 Y 1.596 Y 1.774 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=18.87KN 初選寬系數(shù) ，按對稱布置，查得 =1dd 初選螺旋角 o14 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 17 重合度系數(shù) Y 端面重合度近似為 1.88-3.2（ ） 1.883.2（1/241/78）21Zcos cos14 1.655 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) N160nj 6070183001101.008 hhL 810 大齒輪應力循環(huán)次數(shù) N2N1/u1.008 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aFM51aFMP382 查課本由 表 10-18 得彎曲疲勞壽命系數(shù) :97 K =0.86 K =0.93 1N2FN 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 =F1 14.307.15860SKFN =2 .2.92 03471.307561FSY .4.22S 大齒輪的數(shù)值大.選用. 設計計算 計算模數(shù) nm)(cos21 23FSadYZKT = 3 2 465.410.780cs87.1o =0.9mm 無錫太湖學院學士學位論文 18 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 =1.5mm 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 =37.58mm.于是由:1 取 z =25.24 1co58.73z1nms 那么 z =3.30225=83 2 幾何尺寸計算 計算中心距 a= m89.164c235cos)(21 o szn 將中心距圓整為 112mm 按圓整后的中心距修正螺旋角 o06.14.32)85(arcos2)(csar1 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 1d4m5.19.3cosnmZ d = mm2 .7.28 計算齒輪寬度 B= d 圓整的 mmm452B01 6.3 棘輪的設計 6.3.1 棘輪機構的基本結構和工作原理 （1）棘輪的組成： 棘輪的基本組成，棘輪、棘爪。 6.3.2 棘輪裝置的優(yōu)缺點 （1）優(yōu)點：結構簡單、制作方便、運動可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)。 （2）缺點：工作時有較大的沖擊和噪音，運動精度較差。使用于速度較低和載荷不大 的 場合。 6.3.3 棘輪機構中的主要問題 正壓力Pn 摩擦力 F 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 19 要求在工作時，棘爪在 Pn 和 F 的作用下，能自動滑入棘輪齒槽。 6.3.4 棘輪幾何尺寸的計算 齒數(shù)：選擇棘輪齒數(shù) 14 模數(shù)：模數(shù) 4 頂圓直徑： 根據(jù)計算式： da=mz (6.31) 帶入數(shù)據(jù)得： da=56 齒間距： 根據(jù)計算式： p=m ( 6.32) 代入數(shù)據(jù)得: p=12.6 齒頂高： 根據(jù)計算式: h=0.75m 得: h=3 齒頂弦長： 根據(jù)計算式: a=m 得: a=4 棘爪工作面長度： 根據(jù)計算式: a1=0.6a (6.33) 得: a1=2.4 齒偏角： =20 棘輪寬： 根據(jù)計算式: b=4m 得: b=16 棘爪斜高、齒斜高： 根據(jù)計算式: h1=hh/cos 代入數(shù)據(jù)得: h1=h=2.4 棘輪齒根圓角半徑： rf =1.5 棘爪尖端圓角半徑： r1=2 棘爪長度: 根據(jù)計算式: L=2p 代入數(shù)據(jù)得: L=25.2 無錫太湖學院學士學位論文 20 圖 6.2 棘輪的零件圖 （14）對棘輪的壓力的壓潰強度 由 sc = /(bh)， = 2t/之值代入 t= 1925kgcm =5.6cm b = 16cm h = 3m sc= 1925x2/5.6/1.6/3 =1.43kg/mm2 容許壓應力的范圍1.2 15 齒輪端面與內(nèi)機 壁距離 22 10 續(xù)表 8-1 機蓋，機座肋厚 m,1 85.0,.119 8.51m 軸承端蓋外徑 2D+（55.5）3d120（1 軸）125（2 軸） 150（3 軸） 軸承旁聯(lián)結螺栓 距離 S2S120（1 軸）125（2 軸） 150（3 軸） 無錫太湖學院學士學位論文 38 9 結論與展望 9.1 結論 畢業(yè)設計目的在于讓我們學習設計的思想，同時也是對已學理論知識的鞏固過程。 這次畢業(yè)設計過程讓我深深體會到實踐經(jīng)驗的重要性，好多零件位置、大小都有數(shù)據(jù)可 查，而那些數(shù)據(jù)就是人類通過長期的生產(chǎn)實踐所獲得的。第一次設計因為沒有經(jīng)驗又考 慮不周全，導致我將齒輪設計了三、四遍，不是數(shù)據(jù)查錯就是漏掉考慮某個數(shù)據(jù)的影響， 原本以為就是小數(shù)點之差，不會對結果造成很大的影響，可是經(jīng)過分析多次所得的數(shù)據(jù) 發(fā)現(xiàn)“差之毫厘，失之千里” ，所以在以后的設計中不能有半點馬虎，不然后果很嚴重， 輕者造成資源的損失、材料的浪費，重者也許會導致工業(yè)事故。設計人員的綜合素質(zhì)很 重要，我們要從現(xiàn)在就培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。 理論和實踐同等重要。理論能指導實踐，使你能事半功倍，實踐能上升成為理論， 為以后的設計打下基礎。 學習的專業(yè)知識綜合的應用起來，這非常重 要。 機械設計需要個人不斷積累不斷思考，不能為了機械而機械，一定要有自己的想法， 形成自己的風格，也要有創(chuàng)新。說到這點，我要深刻反省，有很多東西都是靠模仿，并 沒有自己的創(chuàng)新，也明白了自己還有很多的不足。 把設計搞好就必須安心的學習，虛心向別人請教，耐心的對待每一個問題，不放 過任何一個自己遇到的問題，要善于發(fā)現(xiàn)問題。當然，多多幫助你能幫上的人，這是雙 贏的行為! 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 39 9.2 不足之處與未來展望 此外對我影響最深的是，發(fā)現(xiàn)課堂學的東西還不夠扎實，遇到很多的問題，還要通 過查書來去定。畢業(yè)設計不僅讓我們鞏固了本科目的只是，還讓我從新學到了在已經(jīng)學 習的科目中沒有掌握，或者是自己不知道的只是點。難能可貴的是，畢業(yè)設計讓我知道 了，我一直引以為傲的 CAD 還有很多的不足，很多細小的點都沒有掌握，通過這次設計， 我深知踏實學習的重要性， 。當然，老師在此次畢業(yè)設計中對我的指導是最重要的，老師 讓我明白了一切。 老師以及同學對我的設計提出許多寶貴的意見，在此致以衷心的感謝！ 照規(guī)矩來，正如老師說的，做事的態(tài)度很重要!凡事都要全力以赴，認真努力去做， 希望老師能指出我設計中的錯誤，繼續(xù)鞭笞我！ 畢業(yè)設計目的在于讓我們學習設計的思想，同時也是對已學理論知識的鞏固過程。 這次畢業(yè)設計過程讓我深深體會到實踐經(jīng)驗的重要性，好多零件位置、大小都有數(shù)據(jù)可 查，而那些數(shù)據(jù)就是人類通過長期的生產(chǎn)實踐所獲得的。第一次設計因為沒有經(jīng)驗又考 慮不周全，導致我將齒輪設計了三、四遍，不是數(shù)據(jù)查錯就是漏掉考慮某個數(shù)據(jù)的影響， 原本以為就是小數(shù)點之差，不會對結果造成很大的影響，可是經(jīng)過分析多次所得的數(shù)據(jù) 發(fā)現(xiàn)“差之毫厘，失之千里” ，所以在以后的設計中不能有半點馬虎，不然后果很嚴重， 輕者造成資源的損失、材料的浪費，重者也許會導致工業(yè)事故。設計人員的綜合素質(zhì)很 重要，我們要從現(xiàn)在就培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。 此外讓我影響頗深的是以前課堂上不會的知識，經(jīng)過這次畢業(yè)設計中反復查找逐 漸有所認識，但是因為時間不夠充分，設計整體來說還考慮的還不夠周全，書也還沒有 完全理解。還有意外收獲就是自己的計算機能力得到了一次鍛煉的機會，親自動手受益 非淺。 無錫太湖學院學士學位論文 40 致謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計， 由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起 工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導師陳 偉明老師。陳老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料到設計 草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心 的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是陳老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩 陳老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積 極影響我今后的學習和工作。 其次要感謝我的同學對我無私的幫助，特別是在軟件的使 用方面，正因為如此我才能順利的完成設計，我要感謝我的母校無錫太湖學院，是 母校給我們提供了優(yōu)良的學習環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師， 是你們教會我專業(yè)知識。在此，我再說一次謝謝！謝謝大家！。 人力提升機傳動方案的擬定與計算設計 41 參考文獻 1 陳鐵鳴.新編機械設計課程設計圖冊 M.北京：高等教育出版社，2003 2 孫橫,傅則紹.機械原理M.北京：高等教育出版社，1993 3 邱宣懷.機械設計 M.北京：高等教育出版社，1994 4 周開勤.機械零件手冊 M.北京：高等教育出版社，1989 5 申永勝.機械原理教程 M.北京：清華大學出版社，1999 6 濮良貴，紀名剛主編.機械設計（第七版)M.北京：高等教育出版社，2002 7 龔溎義.機械設計課程設計圖冊 M.北京：高等教育出版社，2002 8 吳宗澤.機械設計使用手冊 M.北京：化學工業(yè)出版社，1999 9 陳遠章.現(xiàn)代機械設備設計手冊（ 第 2 卷） M.北京：機械工業(yè)出版社，1996 10 黃靖遠.機械設計學 M.北京：機械工業(yè)出版社，1999 11 張世安.擺線針輪行星傳動中擺線輪最佳修形量的分析與計算 J.機械科學與技術，2002（6）： 906-908 12 成大仙.機械設計手冊（第 1、2、3 卷）M.北京：化學工業(yè)出版社， 2002 無錫太湖學院學士學位論文 42 13 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