电动葫芦设计
题目：根据下列条件设计电动葫芦起升机构的齿轮减速器。已知：额定起重量Q ＝6t ，起升高度H ＝9m ，起升速度v ＝8m ／min ，工作类型为中级：JC ％＝25％，电动葫芦用于机械加工车间，交流电源(380V)。
解：
(一)拟订传动方案，选择电动机及计算运动和动力参数 1．拟订传动方案
采用图4-l 所示传动方案，为了减小齿轮减速器结构尺寸和重量，应用斜齿圆柱齿轮传动。 2．选择电动机
按式(4-2)、式(4-7)和式(4-8)，起升机构静功率
0100060η⨯''=
v
Q P
而总起重量
Q ”=Q+Q ’=60000+0.02×60000=61200N
起升机构总效率
η0=η7η5η1=0.98×0.98×0.90=0.864
故此电动机静功率
kW P 44.9864
.01000608
612000=⨯⨯⨯=
按式(4-9)，并取系数K e ＝0.90，故相应于JC ％＝25％的电动机
P jC =K e P 0=0.90×9.44=8.5 kW
按表4-3选ZD 141-4型锥形转子电动机，功率P jc ＝13 kW ，转速n jc ＝1400 r ／min 。 3．选择钢丝绳
按式(4-1)。钢丝绳的静拉力
N m Q Q 3122498
.0261200
70=⨯=''=
η 按式(4-3)，钢丝绳的破断拉力
按标准[2]选用6×37钢丝绳，其直径d ＝18mm ，断面面积d ＝89.49mm 2，公称抗拉强度σ＝1770MPa ，破断拉力Q s ＝204200N 。
4．计算卷简直径
按式(4-4)，卷筒计算直径
D 0＝ed ＝20×18＝360 mm
按标准取D 0＝355mm 。
按式(4-6)，卷筒转速
min /35.14355
14.32
81000100005r D vm n =⨯⨯⨯==
π
5．确定减速器总传动比及分配各级传动比
总传动比
54.9735
.14140053≈==
'n n i 这里n 3为电动机转速，r ／min 。
在图4-3所示电动葫芦齿轮减速器传动比分配上没有一个固定的比例关系。设计时可参考一般三级圆柱齿轮减速器按各级齿轮齿面接触强度相等，并获得较小外形尺寸和重量的分配原则来分配各级传动比，也可以参考现有系列结构参数拟定各级齿轮传动比和齿轮齿数(表4-2)。现按表4-2，根据起重量Q ，拟定各级传动比(图4-4)和齿数。 第一级传动比
92.512
71≈==
A B AB z z i 第二级传动比
58.312
43===
D C CD z z i 第三级传动比
54.413
59≈==
F E EF z z i 这里Z A 、Z B 、Z C 、Z D 、Z E 和Z F 分别代表图4-4中的齿轮A 、B 、C 、D 、E 和F 的齿数。
减速器实际总传动比
i =i AB ·i CD ·i EF =5.92×3.58×4.54=96.22
传动比相对误差
%4.154
.9722
.9654.97=-='-'=
∆i i i i Δi 不超过土3％，适合。
6．计算各轴转速、功率和转矩 轴I(输入轴)：
m N n P kW r n n ⋅=⨯==
===39.641400
44
.995509550T 44.9P min /1400I I I I I 转矩
功率转速
轴Ⅱ(输入轴)：
m N n P kW r n ⋅=⨯==
=⨯===81.36947
.236157
.995509550T 157.997.044.9P min /47.23692
.51400
II II II II II 转矩
功率转速
轴Ⅲ(输入轴)：
m N n P kW r n ⋅=⨯==
=⨯===22.128405
.66882
.895509550T 882.897.0157.9P min /05.6658
.347
.236III III III III III 转矩
功率转速
轴Ⅳ(输入轴)：
m N n P kW r n ⋅=⨯==
=⨯===18.565555
.14616
.895509550T 616.897.0882.8P min /55.1454
.405
.66IV IV IV IV IV 转矩
功率转速
这里，各级齿轮传动效率取为0.97。计算结果列于下表：
(二)高速级齿轮传动设计
因起重机起升机构的齿轮所承受载荷为冲击性质，为使结构紧凑，齿轮材料均用20CrMnTi ，渗碳淬火，齿面硬度HRC58～62，材料抗拉强度σB =1100MPa ，屈服极限σs =850MPa 。齿轮精度选为8级(GBl0095—88)。
考虑到载荷性质及对高硬度齿面齿轮传动，因此设计时应以抗弯强度为主，小轮应采用少齿数大模数原则，各轮齿数如前所述。并初选螺旋角β＝9°。
●对于齿轮A 和B
1．按齿面接触强度条件设计 小轮分度圆直径
t d 1≥
mm Z Z T K H E
H e d t 2
13
][12⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛•+•σμμεφ
确定式中各参数：
(1)载荷系数K t 对起重机，载荷冲击较大，初选载荷系数K t ＝2。 (2)齿轮A 转矩T A T A ＝T 1＝64.39 ×103N ·mm 。 (3)齿宽系数φd 取φd =1。
(4)端面重合度εα 由资料显示或有关计算公式求得εα＝1.67。 (5)齿数比u 对减速传动，u ＝i ＝5.92。 (6)节点区域系数Z H Z H ＝2.47。 (7)材料弹性系数Z E Z E ＝189.8MPa 。 (8)材料许用接触应力[σ] H
H
HN H S K lim
][σσ=
式中参数如下：
