机械毕业设计论文)车载打桩起重机减速器及卷筒设计【全套图纸】.doc
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1、哈尔滨理工大学学士学位论文 车载打桩起重机减速器及卷筒设计摘要这篇论文设计的是打桩机起重装置。它集机械设计最新理念、铸造工艺最新技术及CAD、CAM于一身,是将最新设计技术、CAD、CAM应用于实际的一个实例。文中涉及了蜗杆减速器和卷筒装置的设计、计算和校核,以及后期三维建模的相关内容。将蜗杆减速器应用于起重装置不仅提高了工作的可靠性,也大大提高了工作效率和经济效益。蜗杆减速器以其传动平稳,无噪声,结构紧凑,可以自锁等优点在起重装置及传动装置中得到了广泛的应用。在该系统中,选用的是单级蜗杆减速器。单级蜗杆减速器机构简单,易于设计,设计基础和经验丰富,且可以自锁,与其配套的附件容易买到。卷筒结构
2、设计的好坏决定着整个系统性能的优劣。该起重装置采用了最新的结构,并在铸造上采用了最新的工艺来提高卷筒的强度、硬度和耐磨性。该系统能安全可靠地控制钢丝绳的牵引长度、速度,并能够实现作业中的自锁。论文中主要包括了减速器设计及计算和卷筒设计部分,并结合图表作了充分的讲解。关键词打桩机;起重装置;减速器;卷筒全套图纸,加527953900Design of car reducer and drum crane piling AbstractIt is about the draw equipment of drill-machine in this paper. It concentrates the
3、 latest mechanical design concepts, casting techniques and the latest technology of CAD/CAM. The thesis is an example of the application of theory. It concludes the design,calculation and checking out of the worm gears speed reducer and the reel system, as well as the next three-dimensional simulati
4、on. Worm gears speed reducer will not only enhance the work for the reliability, but also greatly enhance the efficiency and cost-effectiveness. The worm gears speed reducer is widely application in drive system and transmission system because of its smoothness, the non-noise, the structure tightly
5、packed and the ability of auto-lock. In addition, the reel system is very important in the draw system, so goodness or badness of the design of it directly have impact on the performance of the whole system. This draw equipment applies the latest structure, and the latest advances in technology to i
6、mprove reels intensity, hardness and abrasion resistance.In this system, the choice is the single-grade worm gears speed reducer. Single-grade worm gears speed reducer has a simple structure, easy to design, foundation design and experience, and has the ability of auto-lock, and its supporting acces
7、sories are easy to buy. The system can safely and stably control the length, speed, and to achieve operational auto-locks. The whole paper concludes the design and calculation of the speed reducer and the reel part, and three-dimensional simulation narrative, combining with graphics and forms.Keywor
8、ds Drill Machine; Draw Equipment; Speed Reducer;Reel不要删除行尾的分节符,此行不会被打印- II -目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 本课题的研究内容与意义1第2章 起重机的总体设计32.1 起重装置设计参数的初步确定32.1.1 钢丝绳直径的选择32.1.2 卷筒直径的确定32.1.3 卷筒输出转速、扭矩的确定32.2 起重装置的总体设计32.2.1分析和确定传动方案32.2.2电动机的选择42.3 本章小结6第3章 减速器传动零件的设计计算73.1涡轮蜗杆的初步设计73.1.1 选择蜗杆传动的类型73
9、.1.2 选择材料73.1.3 按吃面接触疲劳强度进行计算73.1.4 涡轮蜗杆的主要参数和几何尺寸83.1.5 校核齿根弯曲疲劳强度93.1.6 精度等级公差和表面粗糙度的确定103.2 初估轴径103.3蜗杆轴的结构设计113.4蜗杆轴的校核113.5蜗杆轴轴承校核123.6 蜗杆轴的结构设计133.7 蜗杆轴的校核133.7.1 计算蜗轮受力133.7.2 计算轴承支反力133.7.3 选择轴的材料,确定许用应力143.8 涡轮轴轴承的校核143.9 本章小结15第4章 卷筒总成的传动零件164.1 卷筒装置的组成164.2卷筒结构设计164.2.1材料的选择164.2.2强度计算164
10、.2.3卷筒结构尺寸的确定174.3卷筒的计算174.3.1强度计算174.3.2 稳定性计算174.3.3 钢丝绳在卷筒上的固定及其计算174.3.4 卷筒轴的结构设计184.3.5 轴的校核184.4.起重装置的合理使用及润滑194.5起重装置主要技术指标204.6本章小结20第5章 箱体及附件的设计225.1箱体概述225.1.1 设计准则225.1.2 散热及润滑系统计算235.1.3 箱体的设计245.2箱体附件的设计265.3本章小结28结 论29致 谢30参考文献31附 录 A32附 录 B35千万不要删除行尾的分节符,此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”,然后“更新整个目录
11、”。打印前,不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- IV -第1章 绪论1.1 课题背景这是一套车用钻机起重装置,即卷扬机装置。,用于牵引车用钻机进行钻土工作,适用于各种环境条件下作业,机动性能好。目前,国内外在发展起重装置技术,特别是在发展卷扬机装置技术方面,在其减速器部分,最流行的是行星轮减速器和蜗杆减速器。两者的特点分别是:行星轮减速器承载能力大,传动效率高,结构紧凑,尺寸小,重量轻等特点,所以,可以将减速器放在卷筒内部,但行星轮减速器结构过于复杂,难于设计和加工;蜗杆减速器传动平稳,无噪声,结构紧凑,可以自锁。但是蜗杆减速器传动效率低。随着现代工业技术的发展,人们对机械牵
12、引装置的技术性能及经济指标提出了越来越高的要求,在这种形式下,具有工作可靠、结构紧凑、无噪声等优点的传动装置获得了广泛的应用。1.2 本课题的研究内容与意义原动机是电动机,工作机是卷筒,中间是减速机构。电动机带动减速器,把扭矩传输到卷筒上,卷筒上卷绕钢丝绳,钢丝绳再通过滑轮带动钻头作业,并在电动机与减速器之间设计制动器来进行制动。在钻头上下工作过程中,当钻机要求在某一位置停下时,可以通过制动器来实现这一动作,并把钻头锁在此处不动,达到制动和自锁的目的。卷筒在起升机构或牵引机构中用来卷绕钢丝绳,将旋转运动转换为所需要的直线运动。卷筒通常为圆柱型,特殊要求的卷筒也有制成圆椎形或曲线形的。本设计采用
13、圆柱形。在此次设计中,采用蜗杆减速器的同时,对蜗杆减速器及卷筒部分作了以下几点改进:1蜗杆减速器采用环面蜗杆传动,环面蜗杆传动是多啮合和双接触线接触,润滑条件好,当量曲率半径大。因此,传递效率较高,承载能力大,容易实现磨削,故制作成淬火磨削的蜗杆。以此来保证传动的精度和提高传动的性能2。2卷筒有单层卷绕与多层卷绕之分。在起重高度较高时,为缩小卷筒尺寸,可采用表面带导向螺旋槽形式或光面卷筒,进行多层卷绕,但钢丝磨损较快。目前,多层卷绕卷筒大多数制成带有绳槽。由于本次设计的钢丝绳卷绕量大,所以采用将第一层钢丝绳卷绕入卷筒螺旋槽,第二层钢丝绳以相同的旋转方向卷绕入内层绳形成的螺旋沟,钢丝绳的接触情况
14、大为改善,并防止钢丝绳互相摩擦,从而提高钢丝绳的使用寿命。卷筒端部设挡边,以防钢丝绳脱出筒外。其挡边高度在卷筒绕满钢丝绳后还要剩余11.5层钢丝绳的余量2。3钢丝绳的固定,以往是在卷筒的内侧用压板固定,这样就占用了内侧的空间,减少了钢丝绳的卷绕长度,并容易引起钢丝绳的挤压干涉和摩擦,降低使用寿命。此次设计为避开以上缺点,将钢丝绳引到卷筒外侧,再以压板固定。这样一来,虽增加了卷筒外侧的尺寸,可是钢丝绳的卷绕长度得到增加,并且减少钢丝绳的挤压和摩擦,提高其寿命。4灰口铸铁是应用最广的金属材料之一。对于要求较高的零件,灰口铁表面应光滑,上下层组织差异不大,且有一定的抗震性和较高的耐磨性。多年来,在实
15、际生产中难以保证上下层的组织密度和硬度要求。此次设计,采用加入浇铸添加剂的方法,解决这个问题。此次设计中,卷筒是对强度要求较高的零件,采用此方法来提高其强度和硬度,跟以往设计相比,强度、硬度和耐磨性都有了一定的提高3。第2章 起重机的总体设计第2章 冲模材料及设备的选用2.1 起重装置设计参数的初步确定2.1.1 钢丝绳直径的选择按GB3811-83计算方法考虑全面,计算较精确,即 (2-1)根据文献6中表9.1-15,查得C=0.085,钢丝公称抗拉强度MPa,d0.085,取d=37 。2.1.2 卷筒直径的确定卷筒直径根据钢丝绳的直径以及机构工作级别而定。 H1d (2-2) 式中:为卷
16、筒名义直径(卷筒槽底直径),mm;H1为与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数,d为钢丝绳直径,mm。根据文献6中表9.1-21得H1=14。所以mm,取D=590mm。2.1.3 卷筒输出转速、扭矩的确定由已给条件,起重装置所受最大牵引力为16吨,最大牵引速度为 40米/分,牵引长度为60米。所以最大输出转速 最大输出功率kW 最大输出扭矩Nm 2.2 起重装置的总体设计 2.2.1分析和确定传动方案这是一套车用钻机起重装置,即卷扬机装置。原动机是电动机,工作机是卷筒,中间是减速机构。电动机带动减速器,把扭矩传输到卷筒上,卷筒上卷绕钢丝绳,钢丝绳再通过滑轮带动钻头作业。在钻机工作过程中,要求制
17、动和自锁。故在电动机与减速器之间设计制动器来进行制动1。考虑到输出功率比较大,故电动机选用直流电动机,中间通过减速器来降速。减速器主要有圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器、圆柱蜗杆减速器,主要用于冶金、矿山、运输、水泥、建筑、化工、纺织、轻工、能源等行业,应用广泛。前两者本身没有自锁功能,所以不予考虑;圆柱蜗杆减速器有自锁功能,蜗杆传动用于交错轴间传递运动和动力。它的主要优点是是:传动平稳,无噪声,结构紧凑,可以自锁。缺点:效率低,需要贵重的减摩性有色金属。行星轮减速器主要用于冶金、矿山、起重运输及通用机械设备,主要特点:功率大,体积小,重量轻。但结构复杂,制造困难。综上所述,选用单级圆柱蜗杆减速器
18、。1-电机 2-离合器 3-制动器 4-减速器 5-联轴器 6-卷筒图2-1 总体配置系统图电动机的选择2.2.2电动机的选择1选择电动机系列按工作要求及工作条件选用直流电动机Y系列,交流电动机是拖动生产机械的一重动力设备,具有调速平滑、调速范围宽、过载能力大、能承受频繁的冲击负载、可实现频繁的无级快速起动及反转等优点。2选择电动机的功率传动卷筒所需有效功率Kw (2-3)传动装置的总效率 (2-4) 根据文献6中表2-1-1确定各部分效率如下4:蜗杆传动(自锁)滚动轴承效率(一对)联轴器效率卷筒效率 所需电动机功率 kW3确定电动机转速及型号传动卷筒轴转速 min选用Y系列(IP44)封闭式
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