毕业设计论文TC6012起重机回转机构设计

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1、西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计(论文) 题目：TC6012塔式起重机回转机构设计系 （部）： 机电信息系 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2010年 06月 2TC6012起重机回转机构设计摘 要塔式起重机在现代建筑中起着越来越重要的作用。作为塔式起重机的重要部分回转机构，对塔机的性能起着至关重要的作用。所以对回转机构性能的合理化设计，有利于其长周期工作。现把塔机的最大工作幅度从55m增加到60m,使得塔机的结构变化小，便于通用，便于加工，便于运输。塔式起重机在现代社会中起着越来越重要的作用，普遍使用在核电站建设，水电站建设，港口码头货物的起

2、装，发挥着重要的作用。随着社会的进步，科技发展人类的居住空间越来越小，人们的房子越建越高，塔机在高层建筑建筑施工中发挥着越来越重要的作用，作为塔式起重机的重要部分回转机构，对塔机的性能起着至关重要的作用。把塔机的最大工作幅度从55m，增加到60m,使得塔机的结构变化小，便于通用，便于加工，便于运输。尤其是回转机构对塔机的性能的合理化设计，有利于其长周期工作。通过对塔机回转机构的风载计算，惯性载荷计算，最后转化成回转载荷，拟定回转机构的传动方案，最后，经过比较得到合理的传动方案。通过设计和计算得到了合理的传动方案，使得回转机构满足塔机的长期使用，并且使塔机的上半部分相对塔身坐360的自由旋转，以

3、便完成各种起重作业要求。在设计中使用到了液力耦合器，并根据要求设计了行星齿轮减速器，最后设计了合理的回转机构。关键词：塔式起重机；回转机构；行星齿轮减速器 TC6012 Rotary Tower Crane DesignAbstractTower crane is playing an increasingly important role in modern architecture. As a vital component of the tower craneslewing mechanism, which is quite essential to the rationalizatio

4、n of the tower crane. The design of slewing mechanism is good to its long-period of work. The increase of the maximum working range of the tower crane from 55m to 60m, enables its structure to change less, which is easy to ventilate, process and transport.Tower crane in modern society are playing an

5、 increasingly important role in widespread use in nuclear power plant construction, construction of hydropower stations, port cargo loaded from playing an important role. Along with social progress, scientific and technological development of human living space smaller and smaller, the more people b

6、uild houses higher, tower crane in high-rise building construction in the building playing an increasingly important role as an important part of the tower crane - - slewing mechanism, the performance of the tower plays a vital role. Particularly slewing tower crane performance on the rationalizatio

7、n of design, beneficial to its long cycle of work.By calculating the wind load and inertial load of the tower cranes slewing mechanism and last rotary load which are turned into, transmission schemes are worked out, and then the reasonable transmission plan are obtained after comparison at the end.R

8、easonable transmission schemes that are gotten from calculation makes slewing mechanism meet the tower cranes demand to be applied for long and makes the upper-half part of the tower crane rotate 360 freely relative to its body in order to finish various demands of the lifting operation. In the mean

9、time, use hydraulic coupler and design the planetary gear reducer reasonable rotation schemes are designed.Key Words: tower crane;slewing mechanism;hydrauliv couplerii目 录主要符号表1 绪 论11.1 前言11.2 塔式起重机在国内外相关研究情况11.3 课题的研究意义21.4 课题的研究内容31.5 方案设计和比较32 回转支撑装置的受力计算62.1 滚动轴承式回转支撑的受力计算62.2 回转驱动装置的计算72.2.1 回转驱

10、动力的计算72.2.2 驱动电机功率的计算102.3 液力耦合器的选用：112.3.1 选用条件和原则112.3.2 选用方法112.4 制动器113 行星减速器设计133.1 已知条件133.2 设计计算133.2.1 选取行星齿轮传动的传动类型和传动简图133.2.2 配齿计算143.3 初步计算齿轮的主要参数143.3.1 啮合参数计算153.3.2 确定各齿轮的变位系数163.4 几何尺寸计算173.5 装配条件的验算193.6 传动效率的计算203.7 结构设计213.8 齿轮强度验算224 校核计算274.1 传动比校核计算274.2 开式齿轮副强度校核274.3 制动器校核304

11、.4 塔式起重机主要机构校核计算结论315 结 论32参考文献33致谢35毕业设计（论文）知识产权声明36毕业设计（论文）独创性声明37 34主 要 符 号 表 V 垂直力 H 水平力M 力矩 T 回转阻力矩n 塔式起重机的回转速度 Tm 摩擦阻力矩Te 回转机构等效静阻力矩 Tpe 等效坡度阻力矩 Twe 等效风阻力矩z 齿轮齿数m 模数 i 传动比a 中心距 b 齿宽 d 分度圆直径 传动效率 1 绪论 1 绪 论1.1 前言塔式起重机是建筑机械的重要设备。塔式起重机在现代社会中起着越来越重要的作用，普遍使用在核电站建设，水电站建设，港口码头货物的起装，发挥着重要的作用。随着社会的进步，科

12、技发展人类的居住空间越来越小，人们的房子越建越高，塔机在高层建筑建筑施工中发挥着越来越重要的作用，作为塔式起重机的重要部分回转机构，对塔机的性能起着至关重要的作用。把塔机的最大工作幅度从55m，增加到60m,使得塔机的结构变化小，便于通用，便于加工，便于运输。尤其是回转机构对塔机的性能的合理化设计，有利于其长周期工作。1.2 塔式起重机在国内外相关研究情况塔式起重机（以下简称塔机）是建筑施工必不可少的关键设备，是施工企业装备水平的标志性重要装备之一。塔机具有工作效率高、适用范围广、回转半径大、起升高度高、操作方便等特点。除用于工业与民用建筑外，在电站施工、水利建设、造船等部门也常有应用12。塔

13、机在中国的发展：塔机产生的渊源可追溯到古老的年代。相传在商代为了农田灌溉的需要，出现了提取井水的工具桔槔。这种原始的汲水工具利用了杠杆原理，由杠杆、对重与取物装置所组成。后来为了在更深的井底汲水，我们的祖先约在1000多年前发明了辘轳，即现代绞车的雏形，它是由支架、卷筒、曲柄和绳索组成。15世纪以后，起重装置不仅运用于农副业，而且运用于建筑业和大型水利工程中，出现了木制的能变幅旋转的起重机。我国塔机20世纪50年代初开始起步，主要以仿制为主。1954年由前民主德国引进的样机为蓝本生产了第一台国产塔机。60年代，北京市建研所、北京市建筑机械修造厂和北京市一建机械队联合研制的红旗型轨道式下回转折叠

14、式动臂塔机，经过建筑施工考验于1961年通过国家级技术鉴定，并于1963年将其改进。70年代，我国独立自主开发首台上回转小车变幅水平臂、液压顶升的自升式三用（轨道式、固定式、附着式）塔机QT4-10，1973年试制了6台，并投入施工。1984年，为加快我国塔机的技术进步，由三个主机厂和一个专业研究所联合引进法国 Potain 公司H3/36B、F0/23B、360B 大、中、小三个机种的塔机制造技术，通过消化、吸收、国产化，我国自行研制了QTZ80和QTZ120二种机型，其技术性能达到国外八十年代同类产品的水平6。 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 90年代后，国内外市场对塔机产品

15、的要求越来越高，众多城市大型建筑、水利、电力及桥梁等工程不断增加。国内开发生产的塔机产品技术性能均显著提高，起升机构采用三速电机驱动、涡流制动、电动换挡减速箱，变幅回转采用双速电机液力联轴节驱动，或采用变频调速，有多种速度，工作平稳、生产效率高90年代后，国内、外市场对塔机产品的要求越来越高，众多城市大型建筑、水利、电力及桥梁等工程不断增加。国内开发生产的塔机产品技术性能均显著提高，起升机构采用三速电机驱动、涡流制动、电动换挡减速箱，变幅回转采用双速电机液力联轴节驱动，或采用变频调速，有多种速度，工作平稳、生产效率高综观50年发展史，我国塔机行业从无到有，从小到大，逐步形成了较为完整的体系，我

16、国增幅最快的新兴行业之一，特别是改革开放以来，塔机行业在设计、制造、管理和市场开拓等方面已形成一套较为健全的机制18。塔机在外国的发展： 塔式起重机（简称塔机）是现代工业和民用建筑的主要施工机械之一。它最早起源于欧洲。据有关资料记载，有关建筑用塔机的第一项专利颁布于1900年。近代塔机的首批原型机样出现于1912至1914年。1914年公布了建筑用塔机的德国工业标准DIN8670，规定以吊载（吨）和幅度（米）的乘积（吨米)起重力矩表示塔机的起重能力15。1923年制成功第一台比较完整的近代塔机。30年代，德国已经开始批量生产塔机并在建筑工地上使用，与此同时，还向国外出口。 二次世界大战后的重建

17、工作推动了建筑用塔机近30年来的突飞猛进的发展。50年代末和60年代初，建筑物的高度不断增加，因而出现了采用不同顶升系统和按不同方式进行自升接高的塔机。1948到1949年涌现出一些起重能力在10吨米以下的可以整体折叠运输和自行架设的轻型塔机。1951至1953年塔机的构造设计有新的改进，轻型下回转塔机起重量增加。1955到1957年下回转折叠式塔机的构造设计继续有所创新，如：下车变幅臂架、伸缩式塔身和分布式臂架的应用等，此间自升式塔机也研制成功。随后，又根据施工的需要，这类塔机又逐渐发展为三用或四用自升（轨道式、固定式、附着式、内爬式）塔机11。1.3 课题的研究意义在高层建筑施工中，塔机的

18、幅度利用率比其它类起重机高。塔机由于能靠近建筑物，其幅度利用率可高达80%。在工程机械中，回转机构不仅惯性负载大而且它占整机循环时间的比例很大。例如：液压挖掘机回转动作占整个循环时间的50-70%.随着现代建筑步伐的加快，对建筑施工对幅度提出了更高的要求。现有QTZ80起重机最大工作幅度为55m，现在要求将起重机的工作幅度增加到60m,要求塔机的结构变化尽量小，以便于通用，便于加工，便于运输。尤其是回转机构对塔机的性能有举足轻重的作用，而且转动比很大，合理设计有利于其长周期工作7。1.4 课题的研究内容起重机起升幅度60m,额定起升力矩92.6kNm，臂端起重量1.2t,最大起重量8t,前臂长

19、15.3m,平衡重11.6t,塔顶高7.5m.要求根据结构计算风载荷，惯性载荷，最后转化为回转载荷，设计回转机构，拟定回转机构的传动方案，经过比较得到合理的传动方案，得到合理的传动方案，绘制装配图及传动零件。1.5 方案设计和比较塔机对回转传动装置的要求, 按其重要程度顺序归纳为下列几条:(1) 回转平稳,起动制动惯性力小。这对建筑施工要求塔机作业范围越来越大(即起重臂需越来越长),更显得重要。(2) 在重载、轻载(或空载)回转时可实现不同的速度,即有调速功能, 以提高施工工效。(3) 使用可靠,寿命长。如果故障频繁,对施工工期影响太严重。(4) 工作时可停止定位, 非工作状态可自由转动。(5

20、) 回转传动装置本身尺寸小重量轻,以便于上支座结构布置及减轻塔身结构和顶升机构的计算负荷,减少压重。这对轨道式作业的塔机尤为突出。(6) 传动效率高,以节约电能。传动方案：第一种型式单速电机+蜗轮传动减速器+输出小齿轮+销柱式大齿圈+立柱式支承。这种结构系统大量用于简易型160kN m、200kN m 塔机, 生产工艺简单, 主机厂能够自制, 价格便宜。但就性能要求而言, 上述六条要求几乎都无法实现, 所以在非简易型的250kNm 以上的塔机中不能采用。第二种型式单速电机+皮带传动+液力偶合器+电磁吸铁制动器+渐开线齿轮一级传动+摆线针轮减速器+输出小齿轮+单排交叉滚柱式回转支承。这种结构系统

21、是80 年代设计的800kN m 级塔机中应用的, 从这一长串的组合就看出结构复杂、传动效率低、不能调速、使用可靠性差、自重大,现场使用也故障频发。 再有针齿摆线平动齿轮减速器的特点：针齿摆线行星齿轮传动是一种新型的齿轮传动装置,现已申请国家发明专利该传动突破了齿轮传动的传统特征,改变了轮齿与轮体的刚性联接为转动联接,使齿轮的全部轮齿成为一组作偏心定轴转动的独立运动体,即偏心针齿。偏心针齿摆线行星齿轮传动正是这样一种具有开发潜力和良好应用前景的传动装置。偏心针齿摆线行星齿轮传动具有传动比大，结构紧凑,转臂轴承寿命长等优点,是一种具有发展前景的新型传动。5回转起动冲击大 尤其是反转制动，冲击更大

22、。第三种型式单速电机+摆线针轮减速器+输出小齿轮+单排交叉滚柱式回转支承(或双排球式回转支承)。这种结构系统在很多塔机中应用, 使用中反映出的问题有: 起制动不平稳, 惯性冲击大；没有定位功能, 使用中采用“打反车”来定位, 加剧了冲击和摆动; 不能调速；摆线针轮减速器的输出端原来不是为塔机悬臂结构设计的, 现在用于悬臂形式, 就出现输出端漏油严重、输出轴变形大、开式齿轮啮合不良, 甚至出现减速器下端轴承和壳体损坏的严重故障; 选用的双排球式或单排交叉滚柱式回转支承都是承载能力低、自重大、寿命短、价格贵的结构。第四种型式双速电机+液力偶合器+电磁弹簧制动器+行星传动减速器+ 输出小齿轮+单排球

23、式回转支承。星齿行星齿轮减速器特点：它是一种新型传动装置，具有重量轻、体积小、重量轻、传动比大点，而且这种传动采用标准的圆柱，齿形最简单，基本实现了受载零件全部做纯滚,并且各主要受力处多为凹凸接触，且有较高的接触强度。3而且现在服役的塔机大部分用的都是星齿行星齿轮减速器。星齿行星减速器如图1.1所示：图1.1 星齿行星齿轮减速器 1.电机 2.液力耦合器 3.制动器 4.行星减速器 5.输出小齿轮 6.回转支承 7.螺栓 8.螺栓这是我们成系列配置设计的结构, 简图如图1.1所示：它具有回转平稳、高低两速、停止定位、径向尺寸小、传动效率高、自重轻等特点, 是目前市场上的主流产品，并且有的厂家已

24、经提供成套的产品。(1) 行星减速器内的齿轮是淬火后磨削的高精度硬齿面齿轮, 输出小齿轮及回转大齿轮都经表面淬火, 所以传动功率大、传动效率高、噪声小、使用可靠、寿命长。(2) 行星减速器输出端按塔机悬臂结构专门设计, 采用GB29787 滚锥轴承、双层骨架式油封、大直径输出轴, 与输出小齿轮花键联接, 克服了前面所述的其它减速器输出端经常出现的多种缺陷,并可根据主机需要,简便地配换各种参数的输出小齿轮, 以满足不同规的塔机要求。(3) 行星减速器有A 型(长颈)及B型(短颈)两种,可满足不同的上支座结构。传动比i可根据需要另行匹配。(4) 自重轻。如80年代设计的800kN m级塔机, 采用

25、前述第二类结构型式的回转传动装置, 交叉滚柱式回转支承自重864kg, 电机减速器等双机构自重2600= 1200kg,整套回转传动装置自重约2064kg。又如现在使用的1600kN m 级塔机,原设计采用第三类传动型式, 双排球式回转支承自重约3100kg,双传动机构自重约2550=1100kg,整套装置自重约为4200kg。采用新的装置, 自重仅有1743kg或1805kg。可见成套回转传动装置在节省的材料和资金都十分可观。(5) 双速电机与液力偶合器匹配, 具有调速和吸收冲击的功能, 回转平稳。(6) 单排球式回转支承采用JJ 361191单排球式回转支承标准, 产品曾获建设部科技进步二

26、等奖、国家科技进步三等奖、建设部部优和国优证书, 由马鞍山回转支承厂生产。行星传动装置获安徽省科技进步三等奖及安徽省优秀新产品奖, 由马鞍山传动机械厂生产。图中件、采用JG/T 50571995建筑机械与设备高强度紧固件。上述二厂都是建设部纳入部“七五”及“八五”技术改造的定点企业, 技改后设备先进, 质量保证体系完善, 具有为建设机械提供优质配套的能力。最后选择第四种传动方案。因为第四种传动方案具有塔机对回转机构装置的要求，具有回转平稳，起动制动惯性力小；使用可靠,寿命长；工作时可停止定位, 非工作状态可自由转动；最重要的是回转传动装置本身尺寸小，重量轻,便于上支座结构布置及减轻塔身结构和塔

27、身的自重,减少了塔身的重量。 2 回转支撑装置的受力计算 2 回转支撑装置的受力计算2.1 滚动轴承式回转支撑的受力计算作用在回转支撑上的载荷主要包括起重臂架、平衡臂架、平衡重、塔顶部分的自重、最大额定起升载荷、风载荷、惯性载荷以及回转齿轮啮合力的作用。这些力均可向回转中心简化成回转支撑的计算载荷垂直力V，水平力H和力矩M三部分。作用在滚动轴承上回转支承上的载荷如图2.1所示：图2.1 作用在滚动轴承式回转支承上的载荷用下式计算：V=180009.8+57649.8+116009.8+15509.8=263757.2 NH=473.26+605.58+3.5-77.87-731.97=272.

28、5 M=17840015+56487.227+3.51.5+605.581.8-151900.5-77.873-1368016-731.970.3=875321.49 N； FQ-最大额定载荷，N； FQ=80009.8=78400 N-起升动载荷系数：取=1；F1-作用在重物上的离心力，N；F1=80000.0628215=473.26N；FWQ-作用在重物上的风力，N； 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） FWQ=2508=2000N；Gb-起重臂的重力，N；Gb=57649.8=56487.2N；G1-除去起重臂架和配重之外其他回转部分的重力，N；G1=15509.8=1519

29、0N；G3-平衡重，N；G3=116009.8=113680N；FL1-G1质量引起回转离心力，N；FL1=15500.062820.8=77.87 N；FL3-G3质量引起回转离心力，N；FL3=116000.0628216=731.97 N；FLb-起重臂架的回转离心力，N；FLb=54840.0628228=605.58 N；Fw2-作用在塔机回转部分上的风载，N；Fw2=44300.062820.8=3.5 N；根据塔式起重机的总体尺寸及计算载荷，即垂直力V，水平力H和力矩M，按有关标准选择滚动轴承型号2.2 回转驱动装置的计算回转机构的驱动计算包括回转阻力矩的计算及驱动电动机的计算2

30、.2.1 回转驱动力的计算塔式起重机回转时主要克服的阻力是回转支撑装置中的摩擦阻力据、风力阻力矩和回转惯性阻力矩，按下式计算：T=Tm+Tw+Tg+TpT-回转阻力矩，N.m；Tm-回转支撑装置中的摩擦阻力据，N.m；Tw-风力阻力矩，N.m；Tg-惯性阻力矩，仅出现在回转启动和制动时，N.m；Tp-坡度阻力矩，N.m；(1) 摩擦阻力据 Tm 滚动轴承式回转支撑装置在回转启动时产生的摩擦阻力据按下式计算： (2.1) Tm=0.012(1.6/2)(1872640.9+468.7)=17981.85 N式中-当量摩擦系数，如表2.1所示：表2.1当量摩擦系数工况球式回转支撑交叉滚珠式回转支撑

31、回转启动正常回转0.0120.0080.0150.01 D0-回转支撑滚道中心圆直径，1.6m； -垂直力和力矩在回转支撑的滚动体上产生的发向压力绝对值总和，N；当e=(交叉滚珠式）和e=(滚球式）时 (2.2) e=(交叉滚珠式）和(滚球式）时 (2.3)因为M/V0.3D0，所以， 式中-系数，滚球式=1.5， -水平力H在回转支撑的滚动体上产生的法向压力绝对值总和，N; =1.72272.5=468.7 N式中-系数值，与滚动体的形状和滚动体与滚道的接触角等因素有关。当接触角为450时，对滚球式取=1.72(2) 风阻力矩TW风阻力矩的计算公式： (2.4)式中FWQ-作用在起吊物上的风

32、载荷，N A=2 ,C=1.2 FWQ=1.22502=600 N； -作用在起重臂架上的风力，N；A臂=55.261.2=66.3 m2漏=0.25, 重=0.25, C=1.3Kn=1, q=250N/m2A实=(1)A=0.251.2566.3=20.72 m2 FWb=1.325020.72=6734 N FW3-作用在平衡重上的风载荷，N；A=5.0m2FW3=1.22505.0=1500N -作用在平衡臂架上的风载荷，N；A=0.3515.32=5.362 m2FW4=1.22505.362=1608.6 N-起吊物品到回转中心的距离，m；取 R=15m -起重臂架风力作用线到回转

33、中心的距离，m；取 Rb=27m -平衡重风力作用线到回转中心的距离，m；取 R3=16m -平衡臂架力作用线到回转中心的距离，m；取 R4=9m -起重臂与风向的夹角，（）。当=90时，起重臂架与风向垂直，最大的风阻力矩按下式计算： =60015+673427-150016-1608.69=143940.6 N；当从零变化到90的过程中，风阻力矩也随着变化，其等效风阻力矩按下式计算： =0.7143940.6=100758.42 N；(3) 回转惯性阻力矩回转惯性阻力矩是由起升载荷、塔机回转部分和传动装置的旋转零件三部分质量产生的惯性力矩引起的。Tg-回转惯性阻力矩，kgm2；TgQ-起吊物

34、品绕塔式起重机回转的惯性阻力矩，kgm2；TgG-塔式起重机回转部分的惯性阻力矩，kgm2；TGm-作用在电机轴上的机构传动部分的惯性阻力矩，kgm2；起吊物品绕塔式起重机回转的惯性阻力矩 (2.5) =(78400+3665.2)1520.6/(9.555)=232016.80 kgm2；式中 Q-额定起升载荷，N； Q=80009.8=78400 N； q-吊具自重，N；q=3749.8=3665.2 N； R-起吊物品的质心至回转中心线的水平距离，m； 取 R=15m n-塔式起重机的回转速度，r/min； 取 n=0.6m/min -回转机构的启动时间，s，通常可取t=36s. 塔式起

35、重机回转部分的惯性阻力矩 (2.6) JGi-塔式起重机零部件和构件绕回转中心的转动惯量，kgm2；作用在电机轴上的机构传动部分的惯性阻力矩,因为作用在电机轴上的机构的转动惯量很小，可以忽略不计，所以这部分不计。但是在实际中这部分是要计算在内的。(4) 坡度阻力矩塔式起重机由于轨道铺蛇不平或者土壤地基的沉陷，导致其回转中心线与铅垂线成一夹角，从而产生坡度阻力矩。一般回转中心线与铅垂线的夹角很小，可以忽略不计，当夹角很大时，应考虑坡度阻力矩。2.2.2 驱动电机功率的计算1初选电动机时，等效功率安下面的公式计算 (2.7) =118740.870.6/(95500.85) =8.78 kw =1

36、7981.85+0+100758.42=118740.27 N式中 Pe-电机等效功率，kw； -回转机构总效率，采用行星齿轮传动时0.80.85；取=0.85 n-塔式起重机的回转速度，r/min； 取n=0.6 r/min； Te-回转机构等效静阻力矩，N.m； Tm-摩擦阻力矩，N.m； Tpe-等效坡度阻力矩，N.m； Twe-等效风阻力矩，N.m；2.3 液力耦合器的选用：2.3.1 选用条件和原则在已知工作电机的额定功率选配液力耦合器，为了节约能源通常使液力耦合器与工作电机的额定功率接近相等或是要稍大一些 15。(1)要使传动系统有高效率，应使液力耦合器的工作状况与原动机额定工作状

37、况相等或是相近，以求的较高的效率。(2)限矩形的液力耦合器的启动过载系数和最大过载系数都应小于电机力矩过载系数，否则起不到过载保护作用。2.3.2 选用方法查表法：按工作电机额定转速和功率液力耦合器产品样本或是产品目录上查找相应功率的液力耦合器规格，液力耦合器样本（或是产品目录）均按液力耦合器额定转差率范围的1.5%3%给出了额定功率范围15。按上述方法查找到了相应的液力耦合器的规格我yo320型限矩型的液力耦合器。2.4 制动器(1) 制动器的结构尺寸DZ = 0.15 m松闸弹簧：l1 = 30 mm， Ps1 = 54 N l2 = 26 mm， Ps2 = 87 N工作长度 26 mm

38、， 弹簧力 Ps = 80 N电磁铁 MQ1-111 吸力 Pm = 30 N杠杆放大比 ig = 183/20 = 9.15(2) 计算工况：保证塔机在最不利工况和最大风力作用下不自行转动，此时惯性阻力和轴承阻力矩有利于制动。(3) 制动器力矩计算MZ = M23/(i2i3) 式中 M要求制动时所需加的制动力矩;M = MhMwMfMp= 580080525128541335022922 = 37199 Nm2减速机传动效率；2=0.963开式齿轮传动效率；3=0.98i2减速机传动比，i2 = 162 i3实开式齿轮实际传动比，i3实=13.1MZ = M23/(i2i3)=371990

39、.960.98/(13.1162) = 16.49 Nm 3 行星减速器设计 3 行星减速器设计3.1 已知条件行星减速器的输入功率P=4.8kw,输入转速n=908r/min,传动比ip=162，短期间断的工作方式，且要求该行星减速器齿轮传动结构紧凑、外轮廓尺寸较小和传动效率较高。3.2 设计计算3.2.1 选取行星齿轮传动的传动类型和传动简图根据上述设计要求：短期间断、传动比大、结构紧凑、外轮廓尺寸较小。查有关的资料可知，3Z型适用于短期间断的工作方式，结构紧凑，传动比大。为了装配方便，结构更加紧凑，选用具有但齿圈行星轮的3Z（）型行星传动较合理。其传动简图如图3.1所示：图3.1 3Z(

40、II)型减速器传动简图 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 3.2.2 配齿计算根据3Z（）型行星传动的传动比值和按其配齿计算公式 (3.1) (3.2) (3.3)可求的内齿轮b、e和行星轮c的齿数、。现考虑到该星齿轮传动的外廓尺寸较小，故选择中心轮a的齿数=30和行星轮数目=3 。为了使内齿轮b与e的齿数尽可能小，即应取。在将、和值代入上述公式，则的内齿轮b的齿数为 = =105按公式（3.2）可得内齿轮e的齿数为： =105+3=108因为-=106-29=77为奇数，应按公式（3.3）求得行星轮c的齿数=38再按公式 (3.4)=162即得该行星齿轮的传动实际的传动比=160

41、.8。最后确定该行星传动各轮的齿数为=30、=105、=108、=38。3.3 初步计算齿轮的主要参数齿轮材料和热处理的选择：中心轮a和行星轮c均采用20CrMnTi，渗碳淬火，齿面硬度5862HRC，据17图6-14和图6-29取=1350N/mm2和=320N/mm2中心轮a和行星轮c的加工精度6级；内齿轮b和e均采用42CrMo，调质硬度217259HB，据17图6-13和6-28 取=720N/mm2和=240N/mm2，内齿轮b和e的加工精度7级。按弯曲强度的计算公式计算齿轮的模数m为： (3.5)现已知，=320N/mm2。小齿轮的名义转矩N.m；取直齿轮传动系数；按17表6-7取

42、使用系数;按17表6-5取综合系数；取接触强度计算的行星轮间载荷分布不均匀系数；由公式： (3.6)得由17图6-22查的齿形系数：由17表6-6查的齿宽系数。则得齿轮模数m为：取齿轮模数m=2mm。3.3.1 啮合参数计算在三个啮合齿轮副a-c、b-c和e-c中，其标准中心距a为：(mm)(mm)(mm)由此可见，三个齿轮的标准中心距均不相等，且有。因此，该行星齿轮传动不能满足非变位的同心条件。为了使该行星传动既能满足给定的条件的要求，又能满足啮合传动的同心条件，即应使各齿轮副的啮合中心距相等，则必须对该3Z（）型行星传动进行角度变位。根据各标准中心距之间的关系，现选取其啮合中心距=70mm

43、作为各齿轮副的公用中心距值。已知，m=2mm,=70mm及压力角=20，计算数据填入表3.1得：表3.1 3Z（）型行星传动啮合参数计算项目计算公式a-c齿轮副b-c齿轮副e-c齿轮副中心距变动系数y啮合角变为系数和齿顶高变动系数重合度12461.0960.0961.525551.7210.2210=2000 注：1.表中公式中的”“外啮合取”+”内啮合取“-” 2.表内公式中的为齿顶压力角，且有3.3.2 确定各齿轮的变位系数(1) a-c齿轮副 在a-c齿轮副中，由于中心轮中，由于中心轮a的齿数，和。据此可知，该齿轮副的变位目的是为了凑合中心距和改善啮合性能。其变位方式应采用角度变位的正传

44、动，即按公式： (3.7) =0.5692按公式 (3.8)可求得中心轮a的变位系数为： =1.096-0.5692=0.5268(2) b-c齿轮副 b-c齿轮副中，和该齿轮副内齿。据此可知，该齿轮副的变位目的是为了凑合中心距和改善啮合性能。故其变位方式也应采用角度变位的正传动，即。现已知其变位系数1.721和，则可得内齿轮b的变位系数。（3） e-c齿轮副 e-c齿轮副中，和。由此可知，该齿轮副的变位目的是为了改善啮合性能和修复啮合齿轮副。故其变位方式采用高度变位，即。则可得内齿轮e的变位系数为。3.4 几何尺寸计算对于该3Z（）型行星传动可按下表的公式进行进行其尺寸的计算。各齿轮副齿顶的

45、几何尺寸的计算结果如表3.2所示：表3.2 3Z（）型行星传动齿顶几何尺寸计算项目计算公式a-c齿轮副b-c齿轮副e-c齿轮副变位系数分度圆直径d基圆直径db节圆直径d齿顶外啮合齿顶内啮合12d1=mz1d2=mz2db1=d1cosdb2=d1cosd1=2d2=2da1=d1+2m(ha+1-y)da2=d2+2m(ha+2-y)da1=d1+2m(ha+1)da2=d2+2m(ha-2)1=0.56922=0.5268d1=60d2=60db1=56.3816db2=71.4166d1=61.7647d2=78.2353da1=65.8928da2=81.72321=0.52682=2.

46、2478d1=76d2=210db1=71.4166db2=197.3355d1=79.403d2=219.403da1=82.1072da2=214.10721=0.52682=0.5268d1=76d2=216db1=71.4166db2=203.9736d1=76d2=216da1=82.1072da2=214.1072各齿轮副齿根的几何尺寸的计算结果如表3.3所示：表3.2 3Z（）型行星传动齿顶几何尺寸计算项目计算公式a-c齿轮副b-c齿轮副e-c齿轮副变位系数分度圆直径d基圆直径db节圆直径d齿根外啮合齿根内啮合12d1=mz1d2=mz2db1=d1cosdb2=d1cosd1=

47、2d2=2df1=d1-2m(ha+C-1)df2=d2-2m(ha+C-2)df1=d1-2m(ha+C-1)df2=da0+2a021=0.56922=0.5268d1=60d2=60db1=56.3816db2=71.4166d1=61.7647d2=78.2353df1=57.2768df2=73.10721=0.52682=2.2478d1=76d2=210db1=71.4166db2=197.3355d1=79.403d2=219.403df1=73.1072df2=222.75481=0.52682=0.5268d1=76d2=216db1=71.4166db2=203.9736

48、d1=76d2=216df1=73.1072df2=222.7548关于用插齿刀加工内齿轮，其齿根圆直径的计算。已知模数m=2mm,插齿刀齿数，齿顶高系数=1.25，变位系数（中等磨损程度）。试求被插齿制内齿轮的齿根圆直径齿根圆直径的计算公式： (3.9)式中 -插齿刀的齿顶圆直径； -插齿刀与被加工内齿轮的中心距。 =225+22（1.25+0） =55(mm)现对内啮合齿轮副b-c和e-c分别计算如下：b-c内啮合齿轮副()。 =0.03536由17表46查的 加工中心距为： 按下面的公式计算内齿轮b齿根圆直径为 填入表 3.3（1） e-c内啮合齿轮副（)。仿上 =0.0195242由1

49、7表46查的 则得内齿轮e齿根圆直径为 填入表3.33.5 装配条件的验算对于所设计的上述行星齿轮传动应满足如下的条件，即：（1） 邻接条件 按公式 (3.10) 将已知的，值代入上式，则得即满足邻接条件（2） 同心条件 按公式= (3.11) 验算3Z（）型行星传动的同心条件 各齿轮副的啮合角 24。6， 25。55和=20；且知 =30、=105、=108和=38。 代入上式 即得 =74.4924则满足同心条件（3） 安装条件 按公式(3.11)得 (3.12) 验算其安装尺寸 即 所以，满足安装条件。3.6 传动效率的计算由表2中的几何尺寸计算结果可知，内齿轮b的节圆直径大于内齿轮e的

50、节圆直径，即，故该3Z（）行星传动的传动效率可采用下面的公式进行计算 (3.13)已知和其啮合损失系数 (3.14)和可按下面的公式进行计算 (3.15) (3.16)取轮齿的啮合摩擦系数，且将=105、=108和=38代入上式，可得：即有 =0.003862+0.003923=0.007785 所以，其传动效率 可见，该行星齿轮传动的传动效率较高，可以满足短期间断工作方式的使用要求。3.7 结构设计根据3Z（）型行星传动的工作特点、传动功率的大小和转速的高低等情况，对其进行具体的结构设计。首先应确定中心轮（太阳轮）a的结构，因为它的直径d较小，所以，轮a应该采用齿轮轴的结构型式；即将中心轮a与输入轴连成一个整体。且按该行星传动的输入功率p和转速n初步计算输入轴的直径da,同时进行轴的设计，在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，便于加工制造。内齿轮b采用了十字滑块联轴器的均载机构进行浮动，即采用齿轮固定环将内齿轮b与箱体盖连接起来，从而可以将其固定，内齿轮c采用将其与输出轴连成一体的结构，且采用平面辐板与其轮毂相连接。行星轮c采用带有内孔的结构，它的齿宽b应该加大；