【正文】 結(jié)和經(jīng)濟(jì)性分析 .......................................................................................................... 45 14．參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 46 20xx~20xx 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)題目：高架燈提升裝置 設(shè)計(jì)要求： 提升裝置用于城市高架路燈的升降，電力驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)水平放置，采用正、反按鈕控制升降。提升裝置靜止時(shí)采用機(jī)械自鎖，并設(shè)有力矩限制器和電磁制動(dòng)器。其卷筒上曳引鋼絲繩直徑為 11mm，設(shè)備工作要求安全、可靠，調(diào)整、安裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊，造價(jià)低。 工作條件：間歇工作，載荷平穩(wěn)，半開(kāi)式。 生產(chǎn)批量： 10 臺(tái) 其工作要 求見(jiàn)圖 1 圖 1 工作要求簡(jiǎn)圖 原始技術(shù)數(shù)據(jù)： 提升力： 5000N，容繩量： 40m，安裝尺寸： 270mmx450mm 電動(dòng)機(jī)功率：不大于 高架燈提升裝置簡(jiǎn)圖 選用參數(shù) 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(kāi)式 傳動(dòng)方案的確定 1）單級(jí)齒輪傳動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但傳動(dòng)比較低，且齒輪傳動(dòng)無(wú)自鎖性，需外設(shè)制動(dòng)裝 置。 2） 蝸輪蝸桿 傳動(dòng)（蝸桿下置） 優(yōu)點(diǎn)為擁有自鎖功能，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，但傳動(dòng)效率低。 3） 蝸桿齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)（蝸桿下置） 特點(diǎn)是傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，低速端齒輪可承受載荷較大，但傳動(dòng)效率低。 方案分析：因?yàn)樘嵘b置要求靜止時(shí)為機(jī)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(jī)械自鎖，其中方案 2）為一級(jí)傳動(dòng)，傳動(dòng)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(chǔ)上添加了一個(gè)齒輪傳動(dòng)，使傳動(dòng)比增大的同時(shí)，增加了工作 20xx~20xx 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 2 端可承受的最大載荷。綜合所給參數(shù)，最終確定方案 3）。 電機(jī)選擇 根據(jù)工作要求選擇 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)。其為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，具有國(guó)際互換性的特點(diǎn)，用于空氣中不含易燃、易炸或腐蝕性氣體的場(chǎng)所，使用于電源電壓為 380V、無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。也用于某些需要高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的機(jī)器上，如壓縮機(jī)。 工作機(jī)所需輸入功率 1000w wFvP ?? 所需電動(dòng)機(jī)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(lián)軸器效率 2? ： 滾動(dòng)軸承效率 （三對(duì)） 3? ： 蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率 4? ： 圓柱齒輪效率 （ 7 級(jí)精度） 5? ：卷筒的傳動(dòng)效率 所以 5 .99 .96 9 02 6a? ? ? ? ? ? ? 因載荷平穩(wěn)，由 Y 系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選擇電動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)速有 750r/min , 3000r/min , 1500r/min 電機(jī)容量的選擇比較： kw? kw? ? ? 20xx~20xx 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 3 表 電動(dòng)機(jī)的比較 方案 型號(hào) 額定功率 /kw 同步轉(zhuǎn)速 /r/min 滿載轉(zhuǎn)速 /r/min 重量 價(jià)格 1 Y90L6 1000 910 重 高 2 Y90S4 1500 1400 中 中 3 Y8022 3000 2825 輕 低 考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸 重量及成本，可見(jiàn)第二種方案較合理，因此選擇型號(hào)為： Y90S4 的電動(dòng)機(jī)。 20xx~20xx 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 4 2．選擇傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比 1400 8 2 .6 91 6 .9 3a ni n? ? ?滿卷 減速裝置的傳動(dòng)比分配 i i??蝸 齒 因?yàn)槲佪單仐U要求自鎖， 所以 62i ?蝸 ?齒 ? 62i ?蝸 ?齒 20xx~20xx 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 5 3．各軸的參數(shù) 將傳動(dòng)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(dòng)機(jī)與 I 軸 I 軸與 II 軸 II 軸與 III 軸 III軸與 V軸的傳動(dòng)效率 則： 各軸的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩 20xx~20xx 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 6 電動(dòng)機(jī) 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(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī) 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(yùn)動(dòng)參數(shù)表 20xx~20xx 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 7 表 各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)表 軸號(hào) 功率 )(kwP 轉(zhuǎn)矩 (Nm) 轉(zhuǎn)速(r/min) 傳動(dòng) i 效率 ? 輸入 輸出 輸入 輸出 電機(jī)軸 910 1 1 軸 910 62 2 軸 1 3 軸 卷軸 20xx~20xx 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 8 ,P kw? 62,i? 910 / minnr? 選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類型 根據(jù) GB/T10085— 1998 選擇 ZI 漸開(kāi)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(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè) （ 1）根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì) 進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由式（ 1112）， 傳動(dòng)中心距 3 2()HZeZa KT ??? 由 前面的設(shè)計(jì)知作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2， 按 Z1 =1,估取 ?? ，則： 662121219. 9 5 10 9. 55 1031 8. 77PPTnniNm?? ? ? ? ? ??? （ 2）確定載荷系數(shù) K 因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數(shù) 1K?? ；由表 115 選取使用系數(shù)1AK? ；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動(dòng)載系 ?vK ；則 1 1 1. 05 1. 05AvK K K K?? ? ? ? ? （ 3）確定彈性影響系數(shù) 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(shù) Z? 先假設(shè)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(yīng)力 ? ?H? 根據(jù)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(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 9 ＞ 45HRC，可從 117 中查蝸輪的基本許用應(yīng)力 ? ?39。 268H MPa?