湖南科技职业技术学院
题
系
专
班
姓
学
指 导日
毕 业 设 计
目
电动小绞车
别
机电工程与技术系
业
机电一体化
级
机电3115
名
赵宇杰
号
112402050010
老 师
王新林老师
期
2014年
5 月
目
录
摘 要 ...................................................1 Abstract .................................................2 1 电机的选择与校核 .......................................3 2 传动系统的设计计算与校核 ...............................3 3 机械结构及零部件的设计 .................................4 3.1 机械结构 ..........................................4 3.2 主要零部件设计 ....................................5 3.2.1 轴的设计与选材 ...............................5 3.2.2 联轴器 .......................................6 毕业设计总结 .............................................7 致 谢 ..................................................10 参考文献 ................................................11
摘 要
电动小绞车主要是用于运输的机械，也可用于矿山、石油、化工等通用机械。其工作条件为：1.输入轴承最高转速不大于1500r/min；2.齿轮圆周速度不大于20m/s；3.工作环境温度40°，当环境温度低于0度时，启动前润滑油应该预热。从上面的资料我们可以看出齿轮减速器结构紧密、传动效率高、运行平稳、传动比大、体积小、加工方便、寿命长等等。因此，我国社会主义建设的飞速发展，国内有许多自行设计和制造这种减速器的单位，并且广泛地应用在国防、矿山、化工、纺织、起重运输、建筑工程、食品工业和仪表制造等工业部门的机械设备中，今后将会得到更多的应用。
本文介绍了电动小绞车的研究背景，对参考文献也进行了分析，阐述了齿轮、提速器等的相关内容：在技术路线中，论述齿轮和轴的选择及其基本参数的选择和几何尺寸的计算，两个主要强度的验算等在这次设计中所需要考虑的一些技术问题做了介绍：为毕业设计写作建立了进度表，为以后的设计工作提供了一个指导。最后给出了一些参考文献，可以用来查阅相关的资料，给自己的设计带来方便。
关键词：减速器，齿轮，轴，传动比，基本参数，几何尺寸
Abstract Electric winch is mainly applied to transport machinery , can also be used in mining, petroleum , chemical and other general-purpose machinery.Their working conditions are: a maximum speed of not more than the input shaft 1500r/min; b gear circumferential speed of not more than 20m / s; c ambient operating temperature of 40-45 degrees , when the ambient temperature is below 0 degrees, start ..oil should be preheated before .From the above data , we can see the structure of compact gear reducer , transmiion efficiency , smooth running, transmiion ratio, small size, easy proceing, long life and so on.Thus , with the rapid development of China\'s socialist construction , the country has many units to design and manufacture this reducer , and has become increasingly widely used in national defense , mining, chemical , textile , material handling , construction , food industrial machinery and equipment and instrument manufacturing and other industrial sectors , the future will be more widely used.This paper first introduces the research background electric winch device , through a detailed analysis of reference , describes the gear reducer and other related content : the technical route, discues the basic parameters of selection and choice of gears and shafts and calculates the geometry of the two main strength checking and some technical problems in the design need to consider doing a presentation : the establishment of a schedule for the graduation writing, provide a guide for future design work.Finally, some references can be used to acce relevant information , designed to bring convenience to their own .Keywords: gear, gears, shafts, gear ratio, the basic parameters of the geometry
2 电机的选择和传动系统的计算
1 电机的选择与校核
在此设计任务书中已要求齿轮减速电机的型号为：YCJ1801.1KW斜齿轮减速三相异步电动机，输入转速：，1500（rpm）额定功率：1.1（KW），输出转速范围：14.5（rpm），许用扭矩：666（N.M），级数：二级。
已知条件：
电机型号：YCJ1801.1KW 提升速度：V7.5（m/min） 额定提升重量：W800Kg
根据牛顿第二定律：PFV7.5/(608009.8)980W；功率的损（1.10.98）/1.110.9%；因此电机选型比较合适。 耗：2 传动系统的设计计算与校核
对于调度绞车而言，钢丝绳在滚筒上可做多层缠绕，即第一层缠绕后，钢丝绳就在缠绕的绳圈上做第二层缠绕，依次类推。在电动机转速不变的情况下，钢丝绳的牵引速度随钢丝绳在滚筒上的缠绕层数不同而变化。当钢丝绳在滚筒上缠绕第一圈时，牵引速度最小，在滚筒最后一层缠绕时牵引速度最大。
滚筒的大小（用D表示）决定了小绞车提升的速度，根据设计任务书中要求提升速度为7.5m/min。由设计任务书中给出的减速电机的型号经查阅电机的转速为14.5rpm，所以根据电机的转速和提升的速度可推算出滚筒的直径D。
3 根据已知条件（提升速度：7.5m/min，电机转速：14.5rpm），可以有如下计算：D7.5（/3.1414.5）165mm。因此可以知道滚筒直径为165mm。
由上可知滚筒直径为165mm在任务书中小绞车未规定小绞车提升的高度，便自行设定小绞车提升的高度为30m，可求出小绞车滚筒的绕圈数（圈数用N表示）：N30000/(3.14165)58
由钢丝绳的直径便可算出滚筒的长度，根据设计任务书上要求 额定提升重量W=800kg，选择钢丝绳的直径一般按经验公式：F50D2/K计算。（式中：F为钢丝绳的破断力; D钢丝绳的直径；K工业安全系数，一般情况选6-12）根据任务书要求小绞车使用期限3年选择K=10，根据公式可算出钢丝绳直径：DFK8001012mm。 5050由上可知钢丝绳直径为12mm，可推出滚筒长度为L=58×12=696mm。
3 机械结构及零部件的设计
3.1 机械结构
卷筒由铸钢制成，其主要作用：（1）卷筒面上卷绕钢丝绳以牵引负载；（2）在卷筒体内装有减速齿轮系，因而卷筒又具有减速机壳体的作用。
卷筒是绞车的重要部件之一，是绞车的主要受力部件。其外形尺寸165mmx731mm,卷筒采用铸钢ZG25铸造而成。卷筒的结构较为复杂，壁厚较薄，而铸钢的流动性不好，收缩大，如果其铸造工艺不合理将
4 会造成卷筒变形，开裂、缩孔等缺陷，直接影响到绞车的外观及内在质量。
底座绞车底座系自铸铁制成。电动机、轴承及卷筒的垫板均用螺栓固定在底座上。 3.2 主要零部件设计 3.2.1 轴的设计与选材
轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45#钢。所以此绞车的轴选用材料为45#钢，对其进行渗碳淬火处理，提高轴的抗疲劳强度。选择材料为45#中碳钢、调质后屈服强度：淬火+高温回火，称为调质处理，得到的组织是回火索氏体，主要应用于中碳钢（包括碳素钢和合金结构钢），45#钢推荐热处理制度为850℃正火、840℃淬火、600℃回火，达到的性能为屈服强度≥355MPa。
关于轴的设计，有如下具体计算参数：轴的受力为：800×1.3×9.8=10192N（其中1.3为安全系数）；轴的扭矩MH=800×82.5=66000NM(其中82.5表示滚筒的半径)；直径d=26.5mm；D安全=26.5×1.3=34.5mm，所以轴的直径为36mm。
拟定轴上零件装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定轴的基本形式。如下图所示轴的装配方案是：左端只装联轴器、套筒、滚动轴承，右端装配滚动轴承，轴用挡圈与套筒。这样对该轴的粗细顺序做了粗步安排，如下图所示：
5 3.2.2 联轴器
联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。
联轴器的基本参数：三环;轴孔：48；标准编号：GB/T3507---2008；型号：LMZ---I—250；外形尺寸：250（mm）；产品类型：联轴器；联轴器类型：梅花联轴器； 公称转矩：800（NM）;许用转速：1500（r/m）。
毕业设计总结
2013年的12月，我开始了我的毕业设计工作，直到今天，设计基本完成。开始非常茫然，但是经过王老师的指导慢慢的进入了状态，思路也逐渐的清晰，整个写作过程真的是难以用语言来描述。我遇到过很多困难，无从下手，不知从何写起；但当困难解决以后，我觉得自己豁然开朗了，思路打开了；当设计经过一次次的修改以后，基本成形的那个时候，我觉得很有成就感。同时，我也在想，毕业设计的完成会预示着什么？
预示着我就要毕业了，马上就要走出可爱的学校步入杂乱的社会，又开始我的一个新的人生旅程。那么我应该记下一些东西，对自己的毕业论文做出总结，划上一个完美的句号。2013年12月，当我接到题目通知后，开始了论文的准备工作。开始，我不知道要怎么设计，一点头绪都没有，很是茫然。这个范围太大，不好掌握，不能太窄，因为设计起来会有局限性，也不能太宽，不能是大家都写过的东西，这样就设计不出新意，很难有较大的突破了。于是我主动找我的导师王新林老师商讨我的题目，及时与他交流。通过老师的教导与帮助，我终于找到了一点思路，我迫不及待的打开电脑开始我的创作，生怕自己会忘记刚刚的灵感。与此同时，我就开始了搜集资料的重要工作。
在搜集资料的过程中，我准备了笔记本，专门收集有关电动小绞车的资料。我去学校的图书馆，阅览室，去外面的新华书店，利用空闲时间，在上网搜集等各种方法，尽量使我的资料变得完整、精确、
7 数量多，这有利于设计的创作。然后我对资料认真的进行分类，理论的、实际的例子、绘图等等相关内容整理出来，列出一个提纲，再与王老师进行沟通。
2014年1月，王老师对我所准备的资料基本满意了，于是我们开始对电动小绞车的设计。不断的肯定与否定，并且结合我的实际现有资料内容，最终把题目直接设为“电动小绞车”。确定好题目以后，我开始准备开题报告和设计提纲，并在2014年1月11日完成了我的开题报告和设计提纲。
在2014年1—2月的寒假期间，由于放假的原因，与就不能与王老师见面了，于是我赶在放假之前又与王老师碰面，把我的想法和思路与具体提纲给老师查阅，并一起商讨，以便在假期中做毕业设计。假期中，我按照设计的提纲，开始了我的设计旅程。在此期间，与王老师利用E-mail进行沟通。
在这个创作过程中，我的思绪很乱，是有些力不从心，开始还以为多好完成，根本不是这么回事，一些运算个计算公式搞的我头昏脑胀，思路也有局限。所以，我就把我能写得都写上了，整个结构也很显复杂，有用的没用的都用上了，差不多写了5000多字。
2014年的3月5日我就向王导师提前提交了设计的初稿。我知道这个初稿的整体水平很差，因为在创作过程中，我总觉得思绪很乱。于是，我在初稿过后主动与王老师联系，打电话说我的论文情况并且接受王老师的修改意见。
通过与王老师对话，对我的论文指点，收获很大。我开始了对论
8 文的修改和二稿的再次设计。这次比较烦恼，因为初稿中的很多东西被否定了，思路又有些乱了，所以在创作上有了时间上的暂停，但我不会放弃，于是，我与同学、朋友交流沟通，加强学习，查阅更多的相关书籍，并且去收集更多的资料。在14年3月份，我找到了一份工作（长沙蓝思科技），开始了实习工作，于是，时间变得更加不够用了。我一边工作一边做毕业设计，虽然辛苦，但很充实！
2014年4月8日，按照导师规定的时间内提交了我的毕业设计二稿。王老师对我的设计给予了肯定，基本可以，说还要给我的重点部分修改一下就没什么大问题了，并且再次给了我一些修改意见。我觉得从与王老师的沟通过程中，我学到许多东西，王老师从另外一个角度给了我启发我，给了我鼓励。
2014年4月23日，我上交了我的毕业设计三稿。王老师对这次的修改很满意，说基本就成形了，运算公式中的一些小的地方再修改一下，论文其他的内容部分，如：摘要的英文翻译、论文的封面格式等再进行一点补充完善，就可以了。我的心长长出了一口气，觉得身上的终于担子轻了一点，觉得就像打了一场硬仗，胜利的曙光就在面前那种感觉。当然，至此，我知道还不是整个设计的完成，因为还需要毕业答辩，还要有答辩老师的一些提问与意见，我的毕业设计才能最终定稿。因此，我还需要再接再厉，好好准备毕业答辩，认真检查我的毕业设计，更好的完善。
致 谢
在本次论文设计过程中，谭老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！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]王振华轴承手册上海科学技术文献出版社，1993 [3]花家寿新型联轴器、离合器上海科学技术出版社，1989 [3]纪名刚濮良贵，机械设计，8版，高等教育出版社，2001 [4]机电一体化，（日）武藤一夫著，王益全，腾永红，于慎波 译，2007年8月
[5]机械制造工程学，作者李伟， 机械工业出版社，2009
