卷扬机传动装置的设计与分析 毕业设计

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1、 （论文） 第 54 页 共 54 页1 引言卷扬机是一种常见的提升设备，其结构简单、操作方便、可靠性高，被广泛应用于各个行业。通常情况下卷扬机都是采用电动机作为原动机，由于电动机输出地转速远远大于卷扬机中滚筒的转速，所以必须设计减速的传动装置。传动装置的种类多种多样，如皮带减速器、链条减速器、齿轮减速器、涡轮蜗杆减速器、二级齿轮减速器等等1。通过合理的设计传动装置，使得卷扬机能够在特定的工作环境下满足正常的工作要求。同时通过本设计将所学过的理论知识进行综合应用，做到理论联系实际，进一步掌握传动装置的设计过程。2 传动装置的总体设计2.1 拟定传动方案传动装置的设计方案一般用运动简图表示。它直

2、观的反映了工作机、传动装置和原动机三者之间的运动和力的传递关系。传动方案首先应满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠。此外，还应结构简单，尺寸简凑、成本低，效率高和便于使用和维护等。要同时满足上述要求，常常是困难的，因此，应根据具体的设计任务侧重地保证主要设计要求，选用比较合理的方案2。本次设计任务对传动装置没有太多要求，只要其在一般工作条件和环境下能够正常工作即可，因此本设计才用展开式二级圆柱直齿轮减速器，减速器与电动机和工作机之间有联轴器联接，传动方案运动简图如图2.1所示；图2.1 卷扬机传动装置运动简图齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命长，是现代机器中应用最为

3、广泛的机构之一。二级齿轮减速器的传动比一般为8-40，结构简单，应用也最为广泛，而展开式的主要特点是齿轮相对于轴承不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大的刚度3-5。2.2 电动机的选择原动机的种类，无特殊要求，均选用交流电动机作为原动机。电动机为系列化产品。机械设计中仅需根据工作机的工作情况，合理选择电动机的类型、结构形式、容量和转速，提出具体的电动机型号6。2.2.1 选择电动的功率所需电动机工作功率为： 式（2-1）式中： 工作机所需功率，指输入工作机轴的功率，kW。 由电动机至工作机的总效率。工作机所需功率由工作的工作助力和运动参数计算求得 式（2-2）或 式（2-3）式 式

4、（2-4）其中分别为传动装置中每一传动副（齿轮、蜗杆、带或链）、每对轴承或每个联轴器的效率。通过查设计手册得个部分效率为：联轴器效率；滚动轴承的效率（一对）；闭式圆柱齿轮传动效率；滚筒效率；代入公式（2-4）得：计算输入功率:使电动机的额定功率，查设计手册得电动机的额定功率。2.2.2 电动机转速的选择为使传动装置设计合理，可以根据工作机转速要求和各传动副的合理传动比范围推算电动机转速的可选范围，即 式（2-5）式中 电动机可选转速范围，r/min; 传动装置总传动比的合理范围； 各级传动副传动比的合理范围； 工作机转速，r/min。计算滚筒工作转速： 查设计手册得二级齿轮传动比的范围为8-4

5、0则电动机的可选转速为：2.2.3 电动机型号的确定根据以上计算，综合考虑电动机和传动装置的情况，最终可确定转速为723r/min，根据所需的额定功率及转速查设计手册最终确定电动机的型号为Y160L-8，额定功率为7.5kw，转速为723r/min，额定转矩为2.0 。2.3 计算总传动比及分配各级的传动比2.3.1 总传动比根据电动机满载转速 和工作机转速 ，可得传动装置的总传动比为2.3.2 分配各级传动比合理分配总传动比，可以使传动装置得到较小的外轮廓尺寸或较轻的重量，以实现降低成本和结构紧凑的目的；也可以使传动零件获得较低的圆周速度以减小齿轮动载和降低传动精度等级的要求；还可以使齿轮有

6、较好的润滑条件。展开式二级圆柱齿轮减速器，考虑润滑条件，应使两个大齿轮直径相近，低速级大齿轮略大些，按 ，这里取 则式中： 为高速级传动比； 为低速级传动比。2.4 传动装置运动和动力参数计算为进行传动件的设计技术，应将工作要求的功率或转矩推算到各轴上，分别求出各轴的转速、功率和转矩。设 为相连两轴间的传动比； 为相连两轴间的传动效率； 为各轴的输入功率kw； 为各轴的输入转矩； 为各轴的转速r/min;则可由电动机轴至工作机轴反向依次推算，得各轴的运动和动力参数。2.4.1 各轴转速 式（2-6）式中 电动机满载转速r/min；电动机轴至1轴的传动比。电动机轴： r/min1轴（高速轴）：

7、r/min2轴（中间轴）： r/min3轴（低速轴）： r/min4轴（滚筒轴）： r/min2.4.2 各轴功率 式（2-7）式中 电动机的实际输出功率kw； 电动机轴与1轴间的传动效率。电动机轴：1轴（高速轴）：2轴（中间轴）：3轴（低速轴）：4轴（滚筒轴）：2.4.3 各轴转矩 式（2-8）其中电动机轴的输出转矩为 式（2-9）电动机轴：1轴（高速轴）：2轴（中间轴）：3轴（低速轴）：4轴（滚筒轴）：2.4.4 制作参数表将上述计算结果列入表中，供以后设计计算使用表2.1 传动装置的运动和动力参数表轴功率P（kw）转矩T()转速n(r/min)电动机轴6.1280.847231轴（高速轴

8、）6.0680.037232轴（中间轴）5.76525.38104.693轴（低速轴）5.482463.6721.224轴（滚筒轴）5.322390.2521.223 直齿圆柱齿轮设计计算3.1 高速级齿轮传动的设计计算3.1.1 选择齿轮的类型、材料、精度和齿数（1）按已知条件，选用直齿圆柱齿轮传动。（2）大小齿轮材料采用45钢调质处理，硬度差为40HBS可以提高大齿轮齿面的疲劳。（3）精度选择7级精度。（4）选择小齿轮齿数，则 取3.1.2 按齿面接触疲劳强度计算根据以下设计公式进行计算： 式（3-1）（1）确定上式中的各参数 试选载荷系数； 小齿轮传递的扭矩为： 查设计手册，选齿宽系数；

9、 查设计手册，得弹性影响系数 ； 查设计手册，查得大、小齿轮的接触疲劳强度极限为 重合度系数，端面重合度 计算应力循环次数 次 次 查设计手册，得接触疲劳寿命系数； 计算接触疲劳许用应力：取安全系数，则（2）计算 将中的较小的值代入公式（3-1）得 计算小齿轮分度圆圆周速度v 计算齿宽b 计算齿宽和齿高之比b/h 模数 齿高 计算载荷系数查设计手册，由，7级精度得 查设计手册，得 查设计手册，得 查设计手册，得 查设计手册，得 按实际载荷系数修正， 计算模数 m3.1.3 按齿根弯曲疲劳强度设计设计公式为 式（3-2）（1）确定设计公式中的参数 查设计手册，得大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限； 查

10、设计手册，得弯曲疲劳寿命系数； 计算弯曲疲劳许用应力：取安全系数S=1.4则 计算载荷系数K 查设计手册，得齿形系数； 查设计手册，得应力校正系数； 计算重合度系数； 计算大、小齿轮的值（2）计算齿轮模数设计公式（3-2）中代人 中的较大值，得由计算结果可看出，由齿面接触疲劳强度计算的模数m略大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，但由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，所以，可取由弯曲强度计算得的模数1.7，并就近圆整为标准值m=2 mm。因按接触强度算得的分度圆直径，这时需要修正齿数则 3.1.4 几何尺寸计算（1）计算分

11、度圆直径 （2）计算中心距（3）计算齿轮宽度 取 3.2 低速级齿轮传动的设计计算3.2.1 选择齿轮的类型、材料、精度和齿数（1）按已知条件，选用直齿圆柱齿轮传动。（2）大小齿轮材料采用45钢调质处理，硬度差为40HBS可以提高大齿轮齿面的疲劳。（3）精度选择7级精度。（4）选择小齿轮齿数，则 取3.2.2 按齿面接触疲劳强度计算根据以下设计公式进行计算： 式（3-3）（1）确定上式中的各参数 试选载荷系数； 小齿轮传递的扭矩为： 查设计手册，选齿宽系数； 查设计手册，得弹性影响系数 ； 查设计手册，查得大、小齿轮的接触疲劳强度极限为 重合度系数，端面重合度 计算应力循环次数 次 次 查设计

12、手册，得接触疲劳寿命系数； 计算接触疲劳许用应力：取安全系数，则（2）计算 将中的较小的值代入公式（3-1）得 计算小齿轮分度圆圆周速度v 计算齿宽b 计算齿宽和齿高之比b/h 模数 齿高 计算载荷系数 查设计手册，由，7级精度得 查设计手册，得 查设计手册，得 查设计手册，得 查设计手册，得 按实际载荷系数修正， 计算模数 m3.2.3 按齿根弯曲疲劳强度设计设计公式为 式（3-4）（1）确定设计公式中的参数 查设计手册，得大、小齿轮的弯曲疲劳强度极 ； 查设计手册，得弯曲疲劳寿命系数； 计算弯曲疲劳许用应力：取安全系数S=1.4则 计算载荷系数K 查设计手册，得齿形系数； 查设计手册，得应

13、力校正系数； 计算重合度系数； 计算大、小齿轮的值（2）计算齿轮模数 设计公式（3-2）中代人 中的较大值，得由计算结果可看出，由齿面接触疲劳强度计算的模数m略大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，但由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，所以，可取由弯曲强度计算得的模数2.19，并就近圆整为标准值m=2.5 mm。因按接触强度算得的分度圆直径，这时需要修正齿数则 3.2.4 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 （2）计算中心距（3）计算齿轮宽度 取 建立齿轮几何尺寸表用上述计算所得的结果分别计算出各齿轮的其他几何尺寸，并填入表

14、格中。表3.1 齿轮几何尺寸表名称代号高速级小齿轮高速级大齿轮低速级小齿轮低速级大齿轮齿数Z2618034168模数M22.5压力角200分度圆直径D5236085420齿顶高22.5齿根高2.53.125齿全高H4.55.625齿顶圆直径5636490425齿根圆直径4735578.75413.75中心距A206252.5齿厚B524781764 轴的结构设计轴的结构设计就是确定轴的结构形状、各部分的直径长度等全部尺寸。设计时应满足下列基本要求：保证轴及轴上零件有准确的工作位置，固定可靠；轴上零件的拆装和调整方便，轴具有良好的制造工艺性；轴的结构有利于提高轴的强度、减轻应力集中等。轴的结构设

15、计的一般步骤如下：1、初估轴的直径各轴可按承受纯扭矩并降低许用应力（考虑弯矩的影响）的办法来初估各轴的直径d，其分式写为： 式（3-5）式中：P轴所传递的功率，kw；n轴的转速，r/min；A为轴的材料及承载情况确定的系数，可查有关教材。对于非外伸轴，初估直径常作为与传动零件相配合的直径（A取大值），并圆整为标准值；对于外伸轴，初估直径作为外伸轴端直径（A取小值），并圆整为标准值，若外伸轴有外接零件（联轴器等），d应与外接零件孔径一致（必要时作适当调整），并满足键的强度要求。2、拟定轴上零件的转配方案并选择支承的结构型式轴上零件的装配方案及轴支承结构型式的不同，轴的结构形状、尺寸也将不同，可通

16、过分析比较选择一个好的方案。3、在上述1、2步骤的基础上，考虑对轴结构设计的基本要求，确定轴各段直径及长度。4.1 高速轴的结构设计4.1.1 初步确定轴的最小直径根据公式（3-5）初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，查设计手册，取A=110 则 输入轴的最小直径是用于安装联轴器。为使所选直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，考虑扭矩变化很小，取，则查设计手册，选用LXZ1型弹性柱销联轴器，许用转矩为560 。从动端半联轴器的孔径，所以选取轴径；与轴配合的得孔长度为，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，轴长应略短于L，取。4.1.2

17、 拟定轴上零件的装配方案图4.1 高速轴拟定装配方案左侧轴承与挡油环从左侧装入，右侧轴承、挡油环及联轴器从右侧装入，齿轮采用齿轴一体设计。4.1.3 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度表4.1 确定高速轴各轴段的直径和长度位置直径和长度(mm)原因1段与半联轴器的孔径相配合为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上2段满足半联轴器轴向定位要求，制造出一个轴肩考虑轴承端盖宽度和半联轴器的安装要求3段与滚动轴承的内径配合考虑滚动轴承宽度、挡油环的宽度及壁厚等因素4段过度段考虑整体长度5段齿轴一体设计以齿轮尺寸为准同上6段过度段考虑整体长度7段同第3段同第3段4.1.4 轴上零件的周向定

18、位半联轴器与轴的周向定位采用平键联接。查设计手册，取，键槽长36mm，之间的配合为；滚动轴承选用深沟球轴承6207，与轴采用过渡配合实现周向定位，轴径公差为m6。4.1.5 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角；各轴肩的圆角见零件图。4.2 中间轴的结构设计4.2.1 初步确定轴的最小直径根据公式（3-5）初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，查设计手册，取A=110 则 输入轴的最小直径是用于安装滚动轴承。为使所选直径与滚动轴承的孔径相适应，故需同时选取滚动轴承的型号。根据计算的最小直径，查设计手册，选取深沟球轴承6309，故取最小轴径。4.2.2 拟定轴上零件的装配方案图4.2

19、 中间轴拟定装配方案圆柱齿轮、套筒、挡油环和滚动轴承从轴的左端装入，右端滚动轴承和挡油环从右端装入。4.2.3 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度表4.2 确定中间轴各轴段的直径和长度位置直径和长度(mm)原因1段与滚动轴承的孔径相配合考虑滚动轴承宽度、挡油环的宽度及壁厚等因素2段过度段考虑整体长度及齿轮到内壁的距离3段齿轴一体设计以齿轮尺寸为准齿轴一体设计以齿轮尺寸为准4段齿轮右端采用轴肩定位，应制作轴肩考虑整体长度及轴肩高5段安装齿轮，有键槽，取标准直径保证齿轮安装的轴向定位，应略短于齿宽6段与滚动轴承的孔径相配合考虑滚动轴承、挡油环及壁厚等因素4.2.4 轴上零件的周向定位齿轮与轴

20、的定位才有平键联接，查设计手册，取，键槽长28mm，之间的配合为，滚动轴承与轴采用过渡配合实现周向定位，轴径公差为m6。4.2.5 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角；各轴肩的圆角见零件图。、4.3 低速轴的结构设计4.3.1 初步确定轴的最小直径根据公式（3-5）初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，查设计手册，取A=110 则 输入轴的最小直径是用于安装联轴器。为使所选直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，考虑扭矩变化很小，取，则查设计手册，选用LXZ9型弹性柱销联轴器，许用转矩为6300 。主动端半联轴器的孔径，所以选取轴径；与轴配合的得孔长度

21、为，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，轴长应略短于L，取。4.3.2 拟定轴上零件的装配方案图4.3低速轴拟定装配方案左侧轴承和挡油环从左侧装入，圆柱齿轮、套筒、挡油环、轴承和联轴器从右侧装入4.3.3 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度表4.3 确定低速轴各轴段的直径和长度位置直径和长度(mm)原因1段与半联轴器的孔径相配合为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上2段满足半联轴器轴向定位要求，制造出一个轴肩考虑轴承端盖宽度和半联轴器的安装要求3段与滚动轴承的内径配合考虑滚动轴承宽度、挡油环的宽度及壁厚等因素4段安装齿轮，有键槽，取标准直径保证齿轮安装的轴向定位，

22、应略短于齿宽5段齿轮左端采用轴肩定位，应制作轴肩考虑整体长度及轴肩高6段过度段考虑整体长度7段同第3段轴承加挡油环的长度4.3.4 轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位采用平键联接，查设计手册，取，键槽长100mm；齿轮与轴采用平键联接，查设计手册，取，键槽长50mm之间的配合为；滚动轴承选用深沟球轴承61817，与轴采用过渡配合实现周向定位，轴径公差为m6。4.3.5 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角；各轴肩的圆角见零件图。5 强度校核计算5.1 轴的强度校核计算进行轴的强度校核时，应根据轴的具体受载及应力情况，采用相应的计算方法，并恰当选取许用应力。对于仅仅（或主要）用于传递扭矩的轴（

23、传动轴），应按扭转强度条件计算；对于只承受弯矩的轴（心轴），应按弯曲强度条件进行计算；对于既传递扭矩又承受弯矩的轴（转轴），应按弯扭合成应力校核轴的强度。上述方法没有考虑影响轴疲劳强度的各因素，所以只是粗略的校核计算，只用于一般的轴。对于重要的轴应按轴的疲劳强度条件进行精确校核（即安全系数校核）。另外对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴，还应按尖峰载荷校核轴的静强度。若验算结果轴的强度 不够时，必须修改轴的尺寸或结构，直到强度足够为止；若过高，一般不急于修改轴的尺寸或结构，待轴承寿命及键联接强度校核后，再考虑轴结构或尺寸修改的问题7-12。5.1.1 高速轴的强度校核计算 1. 求轴

24、上的受力 分度圆直径 2. 在水平面上 左侧 右侧 弯矩3. 在垂直面上 左侧 右侧 弯矩4. 总弯矩 5. 扭矩 6. 校核 轴的材料为45钢，查表得 。因此， ，故安全。5.1.2 中间轴的强度校核计算 1. 求轴上的受力 分度圆直径 2. 在水平面上 左侧 右侧 弯矩3. 在垂直面上 左侧 右侧 弯矩4. 总弯矩 5. 扭矩 6. 校核 轴的材料为45钢，查表得 。因此， ，故安全。5.1.3 低速轴的强度校核计算 1. 求轴上的受力 分度圆直径 2. 在水平面上 左侧 右侧 弯矩3. 在垂直面上 左侧 右侧 弯矩4. 总弯矩 5. 扭矩 6. 校核 轴的材料为45钢，查表得 。因此，

25、，故安全。5.2 键的强度及轴承寿命校核5.2.1 键的强度校核键联接强度计算查设计手册得 ，因为 ，故键的强度足够。其他键的验算方法同上，经计算均满足强度要求。5.2.2 轴承寿命校核校核时，对轴承要求的寿命可按使用年限计算，也可参考有关各种设备的轴承使用寿命的推荐值。轴承6207的校核：1. 当量动载荷查设计手册，取载荷系数 ，则基本动载荷为：2. 轴承的额定寿命显然轴承的额定寿命远大于减速器的工作时间。其他的轴承验算同上。6 绘制装配图前的准备装配图是表达设计者设计机器总体结构意图的图样，是绘制零件工作图，进行机器组装、调试、维护等环节的技术依据。要求它能正确表达机器的工作原理和装配关系

26、，反映出各个零件的相互位置、结构形状及尺寸。因此机器的图纸设计工作一般总是从装配图开始进行。而装配图的设计，人们通常先设计装配草图，然后再逐步完成整个装配工作图的绘制。这样，装配草图的设计就是首当其冲的重要环节，绝大部分零件的结构和尺寸均在此阶段中确定，这就需要综合考虑零件的强度、刚度、工艺、装配、调整、润滑以及经济性等各方面的要求，并需要足够的视图和剖视来表达清楚。设计时，既有结构设计又有强度等的校核计算，因此设计过程较为复杂，常常需采用边计算、边画图、边修改的“三边”设计方法逐步完善之。6.1 减速器的结构介绍图6.1 为齿轮减速器的立体示意图。减速器的机体由机座和机盖组成（但轻型齿轮减速

27、器、蜗杆减速器也采用整体式减速器）。它安装方便，机座和机盖的分界面通常与各轴中心线所在平面重合，这样可将齿轮、轴承等轴上零件在机体外安装在轴上，再放在机座的轴承孔内，然后合上机盖。机座与机盖的相对位置由定位销确定、并用螺栓联接紧固。为了在拆卸时易于将机盖与机座分开，在机盖凸缘上两端各制出一个螺纹孔，以便拧入启盖用的启盖螺钉。机体内的齿轮常用机油润滑。为了加注润滑油和检查齿轮啮合情况，在机盖上开有检察孔，并用盖板封上以防止不洁之物进入机体。还在盖板上或机盖上装有通气器，使机体内熱胀气体自由逸出，以免气压升高而引起机体内在缝隙外的漏油现象。为了检查机体内油面的高度，在机座制出一凸台以安装油面指示器

28、（游标或油尺）。为放出机体内的污油，在机座底部装有放油螺塞（油塞）。在机座的下部作出支承凸缘，以便用于地脚螺塞将机体固定在其安放的位置。为了拆卸和搬运，在机体上还装有环首螺钉、吊钩。机械上的轴承盖用于固定轴承、调整轴承游隙并承受轴向力。在输入、输出端的轴承盖孔内放有密封装置，以防止杂物的渗入及润滑油的外漏。若轴承利用稀油飞溅润滑时，还常在机座的部分面上做出输油沟，使由齿轮运转时飞溅到机盖内表面上的油沿机盖内壁流入此油沟导入轴承。图6.1 二级圆柱齿轮减速器6.2 箱体的主要结构尺寸表6.1 箱体主要结构尺寸名称符号尺寸 mm机座壁厚12机盖壁厚11机座凸缘厚度B18机盖凸缘厚度16机座底凸缘厚

29、度30地脚螺钉直径20地脚螺钉数目N6轴承旁联接螺栓直径12盖与座联接螺栓直径10联接螺栓的间距L80轴承端盖螺钉直径10窥视孔盖螺钉直径定位销直径D7至外机壁距离22至凸缘边缘距离20轴承旁凸台半径20凸台高度H44外机壁至轴承座端面距离50大齿轮顶圆与内机壁距离14齿轮端面与内机壁距离17机座筋厚14轴承端盖外径130、170、210轴承旁联接螺栓距离S160、210、2656.3 滚动轴承的润滑、密封及相关零件的结构介绍及选用6.3.1 滚动轴承的润滑滚动轴承可以用润滑脂或润滑油润滑，其润滑方式取决于浸浴于油池中的齿轮的圆周速度。由于本设计的浸油齿轮的圆周速度不大，所以选用脂润滑。1、稀

30、油飞溅润滑图6.3 稀油飞溅润滑当浸油齿轮的圆周速度大于2m/s时就可采用稀油飞溅润滑，这是靠齿轮传动时将油池中的油飞溅到内箱壁上，再顺着箱壁流下沿上箱盖分箱面处的坡口流进下箱面上的油沟，经轴承盖上的导油槽流入轴承。飞溅润滑的油路，输油沟的形式与尺寸如图6.4所示。图6.4 飞溅润滑的油路及油沟的形式采用飞溅润滑时，如果传动件为斜齿圆柱齿轮而小齿轮直径又小于轴承座孔，则应在轴承面向箱内的一侧装上挡油板，以防止斜齿轮啮合时从油池中带上的不清洁热油挤入轴承，如图6.5所示。图6.5 挡油板结构2、脂润滑当浸油齿轮的圆周速度小于2m/s时应该采用脂润滑，润滑的充填量为轴承空间的1/21/3，六个月左

31、右补充或跟换一次。图6.6 挡油环为防止箱体内润滑油与轴承润滑脂两种不同油性的油混杂，应在轴承靠近箱体内壁一侧加密封装置或挡油环。如图6.6。3、刮油润滑当传动件圆周速度很低，不采用飞溅润滑而又想用稀油润滑轴承时，可在箱体内适当位置加设刮油板，利用刮油板将传动件端面上的润滑油刮下，再通过油沟导入轴承。6.3.2 滚动轴承的密封对于有轴穿出的轴承盖，在轴承盖孔与轴之间应设置密封件，以防止润滑剂外漏及外界的灰尘、水汽及其它杂质渗入，保证轴承正常工作。本设计采用结构简单的毛毡式密封。常见的密封结构形式有以下几种：（1）毛毡式密封，结构简单价格低廉，但与轴表面摩擦较大。容易磨损而降低密封效果，主要用于

32、密封处速度的脂润滑结构，也用于速度不大的油润滑结构。其结构形式如图6.7 。图6.7 毛毡式密封（2）橡胶式密封适用于较高的工作速度，设计时密封唇方向应朝向密封方向，为了分油时，密封唇朝向轴承一侧，见图6.8（a）；为防止外界灰尘、杂质浸入时，应使密封唇背向轴承，见图6.8（b）；双向密封时，可使用两个橡胶油封方向安装，见图6.8（c）。橡胶油封分无内包骨架和有内包骨架两种。图6.8 橡胶式密封（3）间隙密封和曲路密封。间隙密封适用于脂润滑及工作环境清洁的轴承或高速密封，见图6.9。应用润滑脂填满油沟间隙，以加强密封效果，图6.9（b）是开有回油槽的结构，有利于提高密封能力。这种密封结构简单，

33、摩擦小，但密封不够可靠。 曲路密封效果好，密封可靠，对油润滑及脂润滑都适用，若与接触式密封件配合使用，效果更佳，见图6.10图6.9 间隙密封图6.10 曲路密封6.3.3 轴承盖的结构设计轴承盖用来密封、轴向固定轴承、承受轴向载荷和调整轴承间隙，轴承盖有嵌入式和凸缘式两种。嵌入式轴承盖轴向结构紧凑，与箱体间无需用螺丝联接，与O型密封圈配合使用可提高其密封效果见图6.11，但调整轴承间隙时，需要打开箱盖增减调整垫片，比较麻烦；也可采用图6.11（c） 所示的结构，用调整螺钉调整轴承间隙。图6-11 嵌入式轴承盖凸缘式轴承盖调整轴承间隙比较方便，密封性能好，应用较多，但调整轴承间隙和拆装箱体时，

34、需先将其与箱体间的联接螺栓拆除，见图6.12、图6.13 图6.12 调整垫片 图6.13 凸缘式轴承盖轴承盖多用铸铁制造，设计时应使其厚度均匀，见图6.13。轴承盖长度L较大时，在保留足够的配合长度的条件下，可采用图6.13（b）的结构，以减少加工面。6.3.4 箱体的结构设计减速器箱体是支承轴系部件、保证传动零件正常啮合、良好润滑和密封的基础零件，应具有足够的强度和刚度。箱体的结构复杂，多用灰铸铁铸造；重型传动箱体，为提高强度，可用铸钢；单件生产也可采用钢板焊接。为便于轴系部件安装，箱体多由箱座和箱盖组成。剖分面多取轴的中心线所在的平面，箱座和箱盖采用普通螺栓联接，圆锥销定位。剖分式铸造箱

35、体的设计要点如下：（1）为保证减速器支承刚度，箱体轴承座处应有足够的厚度，并设置加强筋。箱体加强筋有有外筋和内筋两种结构型式，内筋结构强度大，箱体外表平整，但会增加搅油损耗，制造工艺也比较复杂，外筋或凸壁式箱体结构可增加散热面积，采用较多，见图6.14图6.14 加强筋（2）轴承旁联接螺栓凸台结构设计要有利于提高轴承座孔的联接刚度，轴承座孔两侧联接螺栓应尽量靠近轴承，以不与箱体上固定轴承盖的螺纹及箱体剖分面上油沟发生干涉为准。通常取两联接螺栓中心距与轴承盖外径相近，凸台的高度由联接螺栓的扳手空间确定，见图6.15图6.15轴承座凸台与联接螺栓安装凸台的相互结构关系应根据作图确定，当凸台位于箱壁

36、内侧时，见图6.15（a）；当凸台位置突出箱壁外侧时，见图6.15（b），轴承座凸台高度应设计一致，以便于加工，见图6.16图6.16（3）箱盖与箱座联接凸缘应有一定的厚度，以保证箱盖与箱座的联接刚度；箱体剖方面应加工平整。（4）箱座底面凸缘的宽度应超过箱座内壁，以利于支撑，使壁厚尽量均匀，并尽量减少加工面，见图6.17、图6.18图6.17 箱体底座凸缘 图6.18 箱体底面结构形状（5）设计铸造箱体时应考虑铸造工艺性特点，力求形状简单、便于拔模、避免出现狭缝，保证最小壁厚、壁厚均匀、过度平缓，如图6.19、图6.20所示。 图6.19 图6.20（6）考虑机加工要求，应尽可能减少机械加工面

37、积，尽量减少加工时工件和刀具的调整次数，严格区分加工面与非加工面。6.3.5 减速器附件的结构设计为了检查传动件的啮合情况、注油、排油、指示油面、通气、拆装、吊运等，减速器需配备各种附件。1、窥视孔和窥视孔盖减速器机盖顶部要开窥视孔，以便检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙等。窥视孔应设在能看到传动零件啮合区的位置，并足够的大小，以便手能伸入进行操作，见图6.21减速器内的润滑油也由窥视孔注入，为了减少油的杂质，可在窥视孔口装一过滤网。在窥视孔上安装附有密封垫片的观察孔盖，并用螺钉紧固于箱体上，以防润滑油渗漏。观察孔盖可用钢板、铸铁等材料制造，其结构形式可参考有关手册或自行设计。

38、图6.21 窥视孔2、通气孔减速器运转时，箱内会因摩擦发热而升温，造成气体膨胀，箱体内部压力增大。停机时，箱体内部温度下降，压力降低。设置通气器，可使箱体内外气体自由交换，以保持箱体内外气压相等，使润滑油不致沿箱体接合面、轴伸出处及其他缝隙向外渗漏。通气器的结构形式很多，图6.22（a）所示为简单的通气器，用于比较清洁的场合。图6.22（b）所示为比较完善的通气器，其内部做成曲路，并设有滤网。通气器通常安装在箱盖顶部或观察孔盖上。图6.223、放油螺塞为调整箱体内油面高度，检修时将污油排净，需在油池的最低位置放油孔并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便于放油。放油孔用带密封垫圈的螺塞堵住，

39、见图6.23。此油孔处的机体外壁应凸起一块，经机械加工成为螺塞头部的支承面。放油孔等结构尺寸可参看有关的手册。密封垫圈材料为耐油橡胶、塑料或皮革等。螺塞直径约为箱体壁厚的2-3倍。图6.23 放油螺塞4、油面指示器油面指示器常放置在便于观测减速器油面及油面稳定之处（如低速级传动件附近）。常用的油面指示器有油尺、圆形油标、长形油标、油面指示螺钉等，一般多用带有螺纹部分的油尺，见图6.24、图6.25。油面指示器上应分别标出晕眩最高油面和最低油面的位置。最低油面为传动零件正常运转时所需的油面，其位置根据传动零件的浸油润滑要求确定，对于中小型减速器，最高油面与最低油面间的差值取510mm。 图6.2

40、4 图6.255、起吊装置为方便搬运减速器或箱盖，应在箱座及箱盖上分别设置起吊装置。起吊装置通常直接铸造在箱体表面或采用标准件。（1）吊环或吊钩可直接铸造在箱体或箱盖上，结构形式和尺寸见图6.26，设计时需注意其布置应与机器重心位置相协调，并避免与其他结构相干涉，如杆形油标座、箱座与箱盖联接螺栓等。图6.26 吊环及吊钩的结构和尺寸（2）吊环螺钉是标准件，设计时按起吊重量选取。吊环螺钉通常用于吊运箱盖，也可用于吊运小型减速器，吊环螺钉安装在箱盖凸台经加工的螺孔中，螺孔结构应按吊环螺钉标准要求设计，见图6.27。图6.27 吊环螺钉6、定位销对于对开或同轴不同体加工的轴承座，为保证轴承座孔加工与

41、装配的准确性和一致性，使轴承座上下半孔或同轴的两个轴承座孔在加工和装配时都能保持其位置精度，应在相关的两零件间，如箱盖和箱座间设计定位销，在镗孔和装配拧紧螺栓前，安装圆锥定位销。两定位销应相距较远，且不宜对称布置，定位销的位置应便于钻、铰加工，且不妨碍联接螺栓及其它附件的加工和装拆。定位销直径应取标准值，长度稍大于该处零件的总厚度，见图6.28。图6.28 定位销7、启盖螺钉为保证箱体密封，防止润滑油从箱体剖分面处渗漏，在装配箱盖和箱座时，通常需在剖分面上涂水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因粘接较紧，不易分开。为此，需在箱盖凸缘的适当位置设置12个启盖螺钉。启盖螺钉的直径可取与箱盖凸缘联接螺栓

42、直径相同，其螺纹长度应大于箱盖凸缘厚度，端部应加工为圆柱形或半圆形，以免其端部螺纹被损坏。图6.29 启盖螺钉7 完成减速器装配图本阶段完成装配图的各个视图（包括局部视图）、加深、标注尺寸、编写技术要求、对零件编号、列明显表及标题栏。同时完成主要零件的工作图。详细图纸见附件。图7.1 减速器装配图8 建立卷扬机传动装置的三维模型本阶段通过运用Pro/E软件，以之前计算得到的结果并参照二维装配图建立组成卷扬机传动装置所需的各个零件的三维模型。以下为一些主要零件的三维模型截图：图8.1 机座三维模型图8.2 机盖三维模型图8.3 高速齿轮轴三维模型图8.4 高速级大齿轮三维模型图8.5 中间齿轮轴

43、三维模型图8.8 卷扬机传动装置三维模型图8.9 卷扬机传动装置爆炸图9 卷扬机三维模型的连接和运动仿真9.1 机构的连接方式 机构运动仿真的前提条件是机构必须是可运动的装配。在装配的过程中，各运动的零部件是通过连接关系装配在一起，而不是靠约束关系装配在一起。在连接窗口，类型栏中可以指定机构中各机构件之间合适的连接类型13-15，如图9.1所示。图9.1 连接窗口【刚性】：自由度为零，使构件完全固定不动。【销钉】：只有1个旋转自由度，可绕指定轴旋转。【滑动杆】：只有1个平移自由度，可沿指定的边或轴移动。【圆柱】：有1个旋转自由度和1个平移自由度，可沿指定的轴平移并绕轴旋转。【平面】：有1个旋转

44、自由度和2个平移自由度，可在平面内平移和绕该平面的法向旋转。【球】：有3个旋转自由度，如球铰链，允许两构件在连接点任意旋转。【焊接】：自由度为零，使两个机构固定在一起。【轴承】：有3个旋转自由度和1个平移自由度，允许两个构件沿指定轴平移并在连接点任意旋转。此外，还有【凸轮连接】、【滑槽连接】、【齿轮连接】3种高级连接。以【销钉】类型连接三根轴，完成机构的连接，如图9.2。图9.2 轴的连接方式以【齿轮副连接】类型完成齿轮的传动连接，如同9.3。图9.4 齿轮副连接定义通过以上步骤完成传动机构的连接，如图9.5。图9.5 传动机构的连接定义9.2 定义驱动在高速轴上定义运动仿真的驱动，【名称】栏

45、输入名称Servomotorl,单击【从动元件】栏中的按钮，选择高速轴上的销钉连接。单击【轮廓】选项卡，定义驱动的大小，在【规范】栏中选择【速度】，在【模】栏中选择【常数】，输入A=723,如图9.6所示：图9.6 定义驱动9.3 定义运动的分析单击【机构分析】按钮，打开【分析定义】窗口如图9.7。图9.7 分析定义窗口选择运动仿真分析的类型是【长度和帧频】，起始时间为0，结束时间为10秒，其他为默认设置。单击【运行】按钮，完成运动仿真分析。9.4 输出运动仿真分析单击【回放】按钮，打开如图9.8所示对话框。图9.8 回放对话框选择之前分析的结果集，点击播放按钮，打开如图9.9对话框图9.9

46、动画对话框单击【捕获】按钮，打开如图9.10所示对话框，可以把运动仿真分析动画输出为MPEG格式的动画文件。图9.10 捕获对话框结 论毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的卷扬机传动装置设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且对机械设计方面有了更为深刻的了解。虽然本次毕业设计的课题比较简单，但设计的内容及其过程比较繁琐，需要边画图边计算，遇到不合适的地方就需要马上修改，最后得到一个比较合理的结果。因此，

47、整个设计存在很多不足，由于能力有限，在加上没有合适的参考文献，本次的卷扬机传动装置设计仅采用了最简单的展开式二级齿轮传动，虽然它能适应于一般的工作要求，但也仅限于此，在很多方面它都存在缺陷。此外，在一些计算和校核的地方作的不够严谨，一些结果都是在没有真正理解的情况下参照文献得出的。这也说明了我的理论知识学的不牢固，许多专业知识自己没能有系统的整理和消化，因此拖慢了自己的设计进度，同时也影响了整个设计的质量。当然，在整个设计过程中，我也得到了很多。通过本次设计使我对机械设计有了一定的了解，并且借鉴前人的经验，为自己以后独立设计打下了良好的基础，在以后的设计中避免很多不必要的工作。同时，再此真诚地

48、感谢老师和同学在此次毕业设计中给我全力的帮助。谢谢！致 谢经过几个月的努力，本次论文的设计终于画上了句号。在此，我要向我的导师王力老师致以诚挚的感谢。在整个设计的过程中，导师对该论文从选题，构思，设计到最后的定稿总结等各环节都给予了细心地指引和教导，使我最终得以完成毕业论文的设计。同时，老师严肃的教学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风深深地感染和激励着我。此外,也要感谢在论文写作过程中，帮助过我、并且共同奋斗四年的大学同学们，能够顺利完成论文，是因为一路上有你、有你们。最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。参 考 文 献1 蒋丽敏，党祖祺等.

49、 机械传动M. 北京：中国农业机械出版社，1983.2 徐起贺.机械设计课程设计M. 北京；机械工业出版社，2009.3 萨本佶. 高速齿轮传动设计M. 北京：机械工业出版社，1986.4 美P.林旺德. 齿轮传动装置的设计和应用M. 上海：上海科学技术文献出版社，1989. 5 齐治国，张义举，赵灿等. 建筑卷扬机设计M. 北京：机械工业出版社，1996.6 吴宗泽. 机械设计课程设计手册. 北京；高等教育出版社，2006.7 王华坤，范元勋. 机械设计基础(上)M. 北京：兵器工业出版社，2001.8 王华坤，范元勋. 机械设计基础(下)M. 北京：兵器工业出版社，2001.9 毛友新.

50、机械设计基础M. 武汉：华中科技大学出版社，2004.10 卢子馨，傅则绍. 机械设计基础M. 山东：石油大学出版社，1994.11 施成超，李润方，林超. 双驱动行星传动卷扬机多级优化设计J. 建筑机械，2005（8）.12 孙霞. 100kn液压卷扬机的设计J. 探矿工程，2000（3）.13 田绪东. Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 三维机械设计M. 北京；机械工业出版社，2009.14 史翠兰. CAD/CAM技术与应用M. 北京；电子工业出版社，2009.15 张尚先. Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 讲与练M. 北京；中国人民大学出版社，2009.16 宋宝玉. 简明机械设计手册. 哈尔滨；哈尔滨工业大学出版社，2008.17 洪钟德. 简明机械设计手册. 上海；同济大学出版社，2002.