【正文】 結和經濟性分析 .......................................................................................................... 45 14．參考文獻 ............................................................................................................................. 46 20xx~20xx 機械設計課程設計 1 設計題目 設計題目：高架燈提升裝置 設計要求： 提升裝置用于城市高架路燈的升降，電力驅動，電動機水平放置，采用正、反按鈕控制升降。提升裝置靜止時采用機械自鎖，并設有力矩限制器和電磁制動器。其卷筒上曳引鋼絲繩直徑為 11mm，設備工作要求安全、可靠，調整、安裝方便，結構緊湊，造價低。 工作條件：間歇工作，載荷平穩(wěn)，半開式。 生產批量： 10 臺 其工作要 求見圖 1 圖 1 工作要求簡圖 原始技術數據： 提升力： 5000N，容繩量： 40m，安裝尺寸： 270mmx450mm 電動機功率：不大于 高架燈提升裝置簡圖 選用參數 提升力 /N 容繩量 /m 安裝尺寸 /(mmmm) 提升速度 /(m/s) 5000 40 270 450 工作條件：間歇工作，載荷平穩(wěn)，半開式 傳動方案的確定 1）單級齒輪傳動 優(yōu)點是結構簡單，但傳動比較低，且齒輪傳動無自鎖性，需外設制動裝 置。 2） 蝸輪蝸桿 傳動（蝸桿下置） 優(yōu)點為擁有自鎖功能，結構緊湊，傳動平穩(wěn)，但傳動效率低。 3） 蝸桿齒輪傳動系統(tǒng)（蝸桿下置） 特點是傳動比大，結構緊湊，低速端齒輪可承受載荷較大，但傳動效率低。 方案分析：因為提升裝置要求靜止時為機械自鎖，所以方案 1）不符合要求，故舍棄。方案 2）與方案 3）均存在機械自鎖，其中方案 2）為一級傳動，傳動比大但效率低，切蝸輪直接與繩軸相連，可承載的工作載荷較小。方案 3）在方案 2）的基礎上添加了一個齒輪傳動，使傳動比增大的同時，增加了工作 20xx~20xx 機械設計課程設計 2 端可承受的最大載荷。綜合所給參數，最終確定方案 3）。 電機選擇 根據工作要求選擇 Y 系列三相異步電動機。其為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，具有國際互換性的特點，用于空氣中不含易燃、易炸或腐蝕性氣體的場所，使用于電源電壓為 380V、無特殊要求的機械上，如機床、泵、風機、運輸機、攪拌機、農業(yè)機械等。也用于某些需要高起動轉矩的機器上，如壓縮機。 工作機所需輸入功率 1000w wFvP ?? 所需電動機的輸出功率 dp 0 .4 4 2 9wd aPP kw??? 傳遞裝置總效率 231 2 3 4 5a? ? ? ? ? ?? 式中： 1? ： 聯軸器效率 2? ： 滾動軸承效率 （三對） 3? ： 蝸輪蝸桿傳動效率 4? ： 圓柱齒輪效率 （ 7 級精度） 5? ：卷筒的傳動效率 所以 5 .99 .96 9 02 6a? ? ? ? ? ? ? 因載荷平穩(wěn)，由 Y 系列電動機技術數據，選擇電動機額定功率為 1 0 0 0 6 0 1 6 . 9 3 / m invnrD?????卷 8 0 4 8 1 6 .9 3( 6 7 7 .2 4 0 6 3 .2 ) m inn i i n r? ? ? ?? 卷 蝸 齒 卷 （ 10 ） （ 1 ） 符合這一要求的同步轉速有 750r/min , 3000r/min , 1500r/min 電機容量的選擇比較： kw? kw? ? ? 20xx~20xx 機械設計課程設計 3 表 電動機的比較 方案 型號 額定功率 /kw 同步轉速 /r/min 滿載轉速 /r/min 重量 價格 1 Y90L6 1000 910 重 高 2 Y90S4 1500 1400 中 中 3 Y8022 3000 2825 輕 低 考慮電動機和傳動裝置的尺寸 重量及成本，可見第二種方案較合理，因此選擇型號為： Y90S4 的電動機。 20xx~20xx 機械設計課程設計 4 2．選擇傳動比 總傳動比 1400 8 2 .6 91 6 .9 3a ni n? ? ?滿卷 減速裝置的傳動比分配 i i??蝸 齒 因為蝸輪蝸桿要求自鎖， 所以 62i ?蝸 ?齒 ? 62i ?蝸 ?齒 20xx~20xx 機械設計課程設計 5 3．各軸的參數 將傳動裝置各軸從高速到低速依次定為 I 軸 II 軸 III 軸 IV 軸 ： I?0? 、 III?? 、 、 IIIII?? 、 VIII?? 依次為電動機與 I 軸 I 軸與 II 軸 II 軸與 III 軸 III軸與 V軸的傳動效率 則： 各軸的轉速 910 / minInr? 910 1 4 .6 8 / m in62II nnri? ? ?滿蝸 8 / m inIII IIn n r?? 1 4 . 6 8 1 1 . 0 4 / m in1 . 3 3IIIIV nnri? ? ?齒 各軸的輸入功率 Ⅰ 軸 0 9 89I d IP P k W? ?? ? ? ? Ⅱ 軸 I I IIP P k w? ?? ? ? ? ? Ⅲ 軸 0 . 4 9 0 . 9 9 0 . 9 80 . 4 8III II II IIIPP kw? ?? ? ? ?? Ⅳ 軸 0 . 4 8 0 . 9 9 0 . 9 60 . 4 6IV III III VPP kw ? ?? ? ? ?? 各軸的輸出功率 Ⅰ 軸 0 9 89I I IP P k w? ?? ? ? ? Ⅱ 軸 9 7II II I IIP P k w? ?? ? ? ? Ⅲ 軸 II II IIIP P k w? ?? ? ? ? Ⅳ 軸 III III VP P k w? ?? ? ? ? 各軸的輸入轉矩 20xx~20xx 機械設計課程設計 6 電動機 1 . 19 5 5 0 9 5 5 0 1 1 . 5 4910dd PT N mn? ? ? ? ?滿 Ⅰ 軸 9 5 5 0 1 1 .4 3II IPT N mN? ? ? Ⅱ 軸 9 5 5 0 3 1 8 .7 7IIII IIPT N mN? ? ? Ⅲ 軸 9 5 5 0 4 1 5 .2 2IIIIII IIIPT N mN? ? ? Ⅳ 軸 9 5 5 0 3 9 7 .9 2IIIPT N mN? ? ?卷 卷 各軸的輸出轉矩 電動機 N m?? Ⅰ 軸 9 5 5 0 1 1 .4 3II IPT N mN? ? ? Ⅱ 軸 9 5 5 0 3 1 8 .7 7IIII IIPT N mN? ? ? Ⅲ 軸 9 5 5 0 4 1 5 .2 2IIIIII IIIPT N mN? ? ? Ⅳ 軸 9 5 5 0 3 9 7 .9 2IIIPT N mN? ? ?卷 卷 各軸的運動參數表 20xx~20xx 機械設計課程設計 7 表 各軸的運動參數表 軸號 功率 )(kwP 轉矩 (Nm) 轉速(r/min) 傳動 i 效率 ? 輸入 輸出 輸入 輸出 電機軸 910 1 1 軸 910 62 2 軸 1 3 軸 卷軸 20xx~20xx 機械設計課程設計 8 ,P kw? 62,i? 910 / minnr? 選擇蝸輪蝸桿的傳動類型 根據 GB/T10085— 1998 選擇 ZI 漸開線蝸桿 選擇材料 蝸桿選 45 鋼，齒面要求淬火，硬度為 4555HRC. 蝸輪用 ZCuSn10P1,金屬模制造。 為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用 灰鑄鐵 HT100 制造 按計齒面接觸疲勞強度計算進行設 （ 1）根據閉式蝸桿傳動的設計進行計算，先按齒面接觸疲勞強度計 進行設計，再校對齒根彎曲疲勞強度。由式（ 1112）， 傳動中心距 3 2()HZeZa KT ??? 由 前面的設計知作用在蝸輪上的轉矩 T2， 按 Z1 =1,估取 ?? ，則： 662121219. 9 5 10 9. 55 1031 8. 77PPTnniNm?? ? ? ? ? ??? （ 2）確定載荷系數 K 因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數 1K?? ；由表 115 選取使用系數1AK? ；由于轉速不大，工作沖擊不大，可取動載系 ?vK ；則 1 1 1. 05 1. 05AvK K K K?? ? ? ? ? （ 3）確定彈性影響系數 EZ 因選用的是 45 鋼的蝸桿和蝸輪用 ZCuSn10P1 匹配的緣故，有21160MPaZE ? （ 4）確定接觸系數 Z? 先假設蝸桿分度 圓直徑 1d 和中心距 a 的比值 1 ? ，從圖 1118 中可查到 ?? （ 5）確定許用接觸應力 ? ?H? 根據選用的蝸輪材料為 ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度 11?Z 20xx~20xx 機械設計課程設計 9 ＞ 45HRC，可從 117 中查蝸輪的基本許用應力 ? ?39。 268H MPa?