1、 目录 毕业论文设计任务书 . I 开题报告 . 指导教师审查意见 评阅教师评语 答辩会议记录 中文摘要 英文摘 要 1 前言 . 1 1.1 设计的目的 . 1 1.2 研究本课题的意义 . 1 1.3 本课题研究的范围 . 1 2 选题背景 . 2 2.1 题目来源 . 2 2.2 研究目的和意义 . 2 2.3 国内外现状和发展趋势 . 2 2.4 应解决的主要问题 . 5 3 方案论证 . 6 3.1 设计要求 . 6 3.2 方案得拟定 . 6 3.3 行星排级数得选择 . 6 3.4 最终方案 . 7 4 设计论述 . 9 4.1 总体传动比设计 . 9 4.2 封闭式行星齿轮减速
2、器各行星排配齿计算配齿计算 .10 4.3 扭矩的计算 .11 4.4 初步计算齿轮的主要参数 .12 4.5 几何尺寸的计算 .15 4.6 装配条件的验算 .15 4.7 齿轮强度验算 .16 4.8 效率的计算 .30 4.9 输入轴的强度校核 .31 5 结果分析 .32 5.1 计算结果 .32 5.2 结果分析 .33 6 有限元分析 .34 6.1 有限元简介 .34 6.2 二级行星架的有限元分析过程 .34 6.3 二级行星架有限元分析结果总结 .34 7 总结 .37 参考文献 .37 致谢 .39 封闭式行星齿轮减速器的设计 学生：江家武，机械工程学院 指导老师：李宁，机
3、械工程学院 摘要 作为一种轻小型起 重设备，钢丝绳电动葫芦已经在工厂，仓库，港口，车站等多个领域和部门中得到了广泛的应用。它是集电动机，减速器和钢丝绳卷简 (或环链 )为一体的小型起重设备，配合单梁桥式或门式起重机，组成一个完整的起重机械。然而，在我国电动葫芦的发展却不容乐观。国内电 动 葫芦不仅减速器结构单 一 ，而且产品的体积和质量比较大，性能不高。和国外同类产品相比，存在很大的差距。为此，我们针对电动葫芦 的减速器 结构进 行了 设计 。 本 设计 首先分析了国内外电动葫芦的发展状况，比较其差别， 其次做了方案的论证，在各种传动装置中选择了齿轮传动，在齿轮传动中选 择了行星齿轮， 从而最
4、终确定了 电动葫芦中的减速器为 封闭式行星齿轮 减速器 。 再次就是设计的论述，首先通过传动比计算出三级行星齿轮各级齿轮的齿数， 再 通过齿根弯曲强度和 齿 面接触强度设计出三级行星齿轮各级齿轮的模数， 然后通过齿根弯曲强度和齿面接触强度校核 ， 之后计算了行星齿轮传动的效率和校核了输入轴。最后分析了计算的结果并做出了总结。这样设计出来的行星齿轮减速器 结构紧凑、体积小 ，从而达到了减小电 动 葫芦体积和质量的目的 。 关键词 ： 电动葫芦 封闭式行星齿轮减速 器 设计 校核 Abstract As one kind of light small lifting equipment, the
5、steel wire electric hoist is widely used in factories， warehouses, ports, railway stations and other fields and departments. It is the col1cction electric motor, and wire rope reel machine slowdown (or link chain) for the integration of small hoisting equipment, most also carry trolleys walk with br
6、idge or doors Cranes form a complete lifting appliances. However the development of the electric hoist in our country is not optimistic. In our country, there is not only single kind of the decelerator s structure of the electric hoist, moreover the product volume and the quality quite are big, the
7、performance is poof. Compared to similar foreign products, there is a big gap. To this end, we carried out a scheme of the Reducer structure design. This design has first analyzed the domestic and foreign electric hoists development condition, compared with its difference. Second, we demonstrate the
8、 scheme. we choose the planetary gear transmission in a variety of gear transmission, and ultimately we determine to use enclosed planetary gear reducer in the electric hoist . Again, we discuss the design. Through gear ratio,we calculate the number of teeth of planetary gear at all levels. Through
9、the tooth root bending strength and intensity of tooth contact, to design the module of planetary gear at all levels.Then we check it through the tooth root bending strength and intensity of tooth contact. We calculate the efficiency of the planetary gear transmission and check the input shaft. This
10、 planetary gear reducer is compact, small size, so as to achieve a reduced size and quality of electric hoist purposes. Key words: Electric hoist Enclosed planetary Gear reducer Design Check 前言 第 1 页（共 39 页） 1 前言 1.1 设计的目的 机械毕业设计是学生学习机械 专业进行的一项综合训练，其主要目的是通过毕业设计使学生巩固、加深在四年机械课程学习中学到的知识，提高学生综合运用这些知识去分析
11、和解决问题的能力。同时学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零部件、机械传动装置和简单机械的设计方法与步骤。 本课题研究的主要问题是电动葫芦中行星齿轮该减速器的设计，针对行星齿轮的结构设计，从而达到优化电动葫芦的结构。研究 本课题的目的是使电动葫芦达到 体积小，自重轻，结构紧凑，承载能力强，传动效率高，减速器得传动比较大和使用寿命长的目的。 1.2 研究本课题的意义 电动葫芦是工厂、矿山、港口、仓库、货场、商店等常用的起重设备之一，是提高劳动效率，改善劳动条件， 实现工业自动化，提高效率，减轻劳动强度的重要工具。 因而研究电动葫芦对 减轻 工人 劳动强度 、提高劳动效率、提高企业自动化程度
12、、降低生产成本等具有重要的意义。 1.3 本课题研究的范围 本次设计主要研究的范围是钢丝绳电动葫芦。本次设计的封闭式行星齿轮减速器主要应用于钢丝绳电动 葫芦。 封闭式行星齿轮减速器的设计 第 2 页（共 39 页） 2 选题背景 2.1 题目来源 生产实践 2.2 研究目的和意义 我国自 1951 年生产第一台电动葫芦至今已有相当数量的电动葫芦装置，其中有 50 年代的 TV 型葫芦， 60 年代的 CD、 MD 型葫芦， 80 年代又有引进 AS型葫芦及各厂家自行设计的一些葫芦，品种规格十分繁多。研究电动葫芦的目的是使电动葫芦具有较高安全性、较好的互换性、较长的寿命、易于维护，进而使其向集约
13、化、模块化、高性能、大型化发展。 葫芦具有体积小，自重轻，操作简单，使用方便等优点 ,因而广泛的应用于港口、电力、钢铁、造船、石油化工、矿山、 铁路、建筑、冶金化工、汽车制造、塑料机械、工业控制、公路、大件运输、管道辅设、边坡隧道、井道治理防护、海上救助、海洋工程、机场建设、桥梁、航空、航天、场馆等重要行业以及基础建设工程的机械设备 .电动葫芦是工厂、矿山、港口、仓库、货场、商店等常用的起重设备之一，是提高劳动效率，改善劳动条件， 实现工业自动化，提高效率，减轻劳动强度的重要工具。 因而研究电动葫芦对 减轻 工人 劳动强度 、提高劳动效率、提高企业自动化程度、降低生产成本等具有重要的意义。 2
14、.3 国内外现状和发展趋势 2.3.1 国 内外现状和发展趋势 目 前，国内外 电动葫芦产品在构造特征、性能配置等方面仍存在一定差异，通过对国内外该产品的比较，展现出其它们之间的差异情况。如下表所示， 1964年我国联合设计的 CD/MD 葫芦，在 1975 年设计改进之后，虽经各制造企业进行了不同程度的改进，但并未吸收来自世界先进技术。包括 1983 年引进德国 Stahl公司的 AS 钢丝绳葫芦，距离当代发达国家的产品水平，仍有数十年差距。 生产单位 开发年代 构造形式 主要配置 国产 CD1/MD1 型 1975 年 串联结构 锥形电机、直齿调质齿轮、铸铁卷选题背景 第 3 页（共 39
15、 页） 国产 HC、 QH、 ZH型 1990 年 串联结构 筒、铸造外壳、锥形盘式制动器、 上挂 运行小车 国产 AS 型 1983 年 串联结构 锥形电机、直齿调质齿轮、铸铁卷筒、焊接框架外壳、锥形盘式制动器、上挂运行小车 芬兰 Kone 公司 2001 年 并联结构、电机置于卷筒内部 鼠笼型圆柱电机、斜齿硬齿面齿轮、钢管卷筒、杆式框架组装式外壳、平面盘式制动器、平衡重式侧挂运行小车、水平轮导向 日本 Meiden 公司 2000 年 德国 SWF 公司 2000 年 德国 Demag 公司 2004 年 并联 C 型、电机置于卷筒外部 鼠笼型圆柱电机、斜齿硬齿面齿轮 、钢管卷筒、杆式框架
16、组装式外壳、平面盘式制动器、反滚轮式侧挂运行小车、水平轮导向 英国 Street 公司 2000 年 德国 Stahl 公司 2000 年 并联 C 型、电机置于卷筒外部 鼠笼型圆柱电机、斜齿硬齿面齿轮、钢管卷筒、杆式框架或焊接组装式外壳、平面盘式制动器、平衡重式侧挂运行小车、水平轮导向 美国 CM 公司 2000 年 美国 10t 单速 7m/min,双边为 7/0 .7 m/min .虽然国内 一些厂家在 10t 基础上发展了 16t， 2Ot 扩充系列的大吨位电动葫芦，但仍不能形成较完整合理的钢丝纯电动葫芦产品系列，与国外的起 重 范围 0.2t， -80t 及多种起升高度和起升速度组合
17、相比存 在很大的差距 . (2 )工作级别 CDI 型钢丝绳电动葫芦没有进行工作级别的划分，不适应实际使用工况，多数情况下造成不合理的使用 .按新的工作级别划分规则， CDI 型韧丝绳电动葫芦的工作级别为 M3，而国外的钢丝丝绳电动葫芦能适应的工作级别范围为 M3 -M6. (3)基型的变换 CDI 型钢丝绳电动葫芦滑轮组结构形式及倍率单 一 (0.5t-5t滑轮组倍率为 2/1， 10 t 倍率为 4/2)。安装方式只有悬挂和固定式 2 种 ，变化少，可开发功能低 .而国外钢丝绳电动葫芦滑轮组结构及 倍 率组合方式多样，安装方式 除悬挂与固定式外，还有低净空安装、双吊点形式及其他特殊用途的钢
18、丝 绳电动 葫芦 .而 CDI 型钢丝绸电动葫芦在这些方而基本是空白 . (4)结构设计 CDI型钢丝绳电动葫芦的结构设计虽然较 TV型钢丝绳电 动 葫芦有了较大改进，但其外 型 美观性差， 圆形结构不便于 安装、运输，外 型 的 局 限性严重阻碍了基型的变化。而国外的钢丝绳电动葫芦，多为方形结构设 计 ，既美观便于安装、运输，还能很好地适应模块化设计，便于基型的组合和变换，大大拓宽了钢丝 绳 电 动 葫芦的使用范围。 (5 )配套电动机 CDI 型钢丝绳电动葫芦配套的锥形转子电机，单 速为 4 极，双速为 1 / 10 的 子 母机，而国外钢丝绳电动葫芦电机采用 2 极 电 机，双速采用双绕
19、组和变极式，这样结构简单、体积小、自重轻，有利于降低制造成本 .另外， CDI 型钢丝 绳电动 葫芦配套电机在绝缘等级和防护等级及噪声方面与国外葫芦相比差距仍很大 . ( 6)减速器 CDI 型钢丝绳电动葫芦减速器制造精度和传 动 效率低，噪声大，齿轮参数设材不甚合理，特别反映在有效提高承钱能力和各级齿轮与齿轮 副 之间的强 度 均等方面 . (7)电气控制 CDl 型钢丝 绳 电动葫芦电控箱外观协调性差，电气元 件 的使用选题背景 第 5 页（共 39 页） 寿命较低，故障率高。 2.4 应解决的主要问题 本课题将首先分析目前国内外起重机的发展现状与电动葫芦的特点，进而对电动葫芦减速器的结构
20、设计和关键零部件设计计算。 根据以上思想，毕业设计主要完成工作如下 ： 1） 通过调研了解国内外电动葫芦的发展现状以及其结构特点 。 2） 分析比较各种传动方案的利弊，最终选定三级行星齿轮差动减速器的传动方案。 3） 参考上届同学的电动葫芦减速器原方案进行改进设计，对其进行校验修改，并在其基础上提出新的设计方案。 4） 完成毕业论文。 封闭式行星齿轮减速器的设计 第 6 页 (共 39 页 ) 3 方案论证 3.1 设计要求 电动葫 芦是一种轻小型起重设备，具有体积小，自重轻，操作简单，使用方便等特点，本次设计电动葫芦中减速器的基本要求是体积小，自重轻，结构紧凑，承载能力强，传动效率高，减速器
21、得传动比较大和使用寿命长。 3.2 方案得拟定 由于齿轮传动具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点，所以初步将减速器得传动装置定位齿轮传动。 齿轮轮系分为两种：定轴轮系和动轴轮系（行星齿轮传动），本次设计要求传动比大，初步估算一下，减速器得传动比大约在 400 以上，要实现这么大得传动比，如果选用定轴轮系，那么设计出来得，减速器体积就比较大，相对比较笨拙，重量也会相对得较大，因而不符合本次设计电动葫芦中减速器的基本要求，即体积小，自重轻得要求。而动轴轮系相对定轴轮系来说，具有体积小、重量轻、传动比大等特点。所以在定轴轮系和动轴轮系中选择动轴轮系。 所以传动装置最终选择行星齿轮传动。 3.3 行星排级数得选择 本次设计的电动葫芦中的减速器的传动比大约在 400 以上，如果只选择单排或者双排行星齿轮传动，对行星齿轮得承载能力要求就会很高，那么设计出来得行星齿轮体积就会很大，自重就会相对较大。因而不符合设计要求，所以不选择单排和双排行星齿轮传动。 选择三排行 星齿轮，每级承受得载荷较为适宜，设计出来得行星减速器体积较小，自重较轻。如果选择多拍行星齿轮传动，那么设计出来得减速器长度较长，承载能力会相对减弱，且体积会增大，总量会增加。 所以最终选择行星齿轮得排级数为三。
