課程設(shè)計---絞車傳動裝置設(shè)計.

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 設(shè)計計算說明書 題 目：絞車傳動裝置 院 系：電氣學(xué)院 專 業(yè)：機電一體化 姓 名：單成濤 班 級：機械1304班 指導(dǎo)教師： 零一五年十二月 目錄 、尸、 刖言 一、擬定傳動裝置的傳動方案 二、電動機的選擇 三、傳動裝置運動及動力參數(shù)計算 四、軸的計算 五、滾動軸承的選擇及設(shè)計計算 六、鍵連接的選擇和計算 七、聯(lián)軸器的選擇 八、減速器附件的選擇 九、潤滑和密封 參考文獻 前言： 1、傳動方案簡圖: 1電動機；2聯(lián)軸器；3斜齒圓柱齒輪減速器； 4 開式齒輪；5卷筒 2、工作情況： 間歇工作，載荷平穩(wěn)，傳動可逆轉(zhuǎn)，啟動載荷為名義載荷的 1.25倍。傳動比誤差為土 5%。每隔

2、2min工作一次，停機5min， 工作年限為10年，兩班制。 3、原始數(shù)據(jù)： 卷筒圓周力 F=12000N，卷筒轉(zhuǎn)速 n=35r/ min，卷筒直徑 D=400mm 4、設(shè)計內(nèi)容： 1) 擬定傳動裝置的傳動方案 2) 電動機的選擇 3) 傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)的計算 4) 傳動件及軸的設(shè)計計算 5) 軸承、鍵的選擇和校核計算機及減速器潤滑和密封的 選擇 6) 減速器的結(jié)構(gòu)及附件設(shè)計 7) 繪制減速器裝配圖、零件圖 8) 編寫設(shè)計計算說明書 5、設(shè)計任務(wù)： 1) 繪制減速器裝配圖一張； 2) 零件工作圖1至3張； 3) 設(shè)計計算說明書一份。 6、設(shè)計進度： 第一階段：擬定和討論傳動方案；選

3、擇電動機；傳動裝置總 傳動比的確定及各級傳動比的分配；計算各軸的功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn) 速。 第二階段：傳動零件及軸的設(shè)計計算。 第三階段：設(shè)計及繪制減速器裝配圖。 第四階段：零件工作圖的繪制 第五階段：編制設(shè)計說明書。 擬定傳動裝置的傳動方案： 由題目所知傳動機構(gòu)類型變位齒輪減速器。故只要對本 傳動機構(gòu)進行分析認證。 X 本傳動機構(gòu)的特點是：減速器橫向尺寸 較小，兩個齒輪浸油深度可以大體相同， 結(jié) 構(gòu)較復(fù)雜；軸向尺寸大，中間軸較短，剛度 好，中間軸承潤滑較容易。 二、電動機的選擇: 1、選擇電動機的型號 本減速器在常溫下連續(xù)工作，載荷平穩(wěn)，對啟動無特殊要求， 但工作環(huán)境灰塵較多，故選用 Y型三相籠型

4、感應(yīng)電動機，封閉 式結(jié)構(gòu)，電壓為 380V。 2、確定電動機功率 工作機所需的電動機輸出功率為： Pd=Pw/ n Pw=Fv / 1000n w 所以 Pd= Fv / 1000n n w 3 n n w= n聯(lián)葉齒n軸承.n卷筒.n開齒 3 =0.99 x 0.97 x 0.99 x 0.96 x 0.95=0.868 nw=60 x 1000v / n D v= nw n D/( 60 x 1000) =35 x 3.14 x 400/( 60 x 1000) =0.73m/ s 所以 Pd= Fv / 1000 n n w=12000 x 0.73 /( 1000 x 0.868 )

5、=10.13kw 按推薦的合理傳動比范圍，取開式齒輪傳動比i=35，故電 動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為： nd=id nw= (35) x 350r / min= (10501750) r/ min 因載荷平穩(wěn)，電動機的額定功率Ped大于Pd即可，符合這一 范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750r / min、1000r/ min、 1500r / min、3000r / min,再根據(jù)計算出的容量，由文獻1附錄8附表8.1查出有 四種適用的電動機型號，其技術(shù)參數(shù)的比較情況見下表： 方案 電動機型 號 額定功 率 電動機滿載 轉(zhuǎn)速 啟動轉(zhuǎn)矩 / 最大轉(zhuǎn)矩 / (kw) (r / min) 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 1 Y

6、160M1 -2 11 2930 2.0 2.2 2 Y160L-6 11 970 2.0 2.0 3 Y160 M-4 11 1460 2.2 2.2 4 Y180L-8 11 730 2.0 2.0 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及開式齒輪傳動 和減速器的傳動比，比較四個方案可知：選定電動機型號為 Y160M-4，所選電動機的額定功率 Ped=11kw,滿載轉(zhuǎn)速nm=1460r / min,總傳動比適中，傳動裝置結(jié)構(gòu)比較緊湊。 3、計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比。 (1) 、傳動裝置的總傳動比 總傳動比為：i 總=nm/nw=970/35=27.7 (2) 、分配各級傳動比

7、 根據(jù)文獻2表2.2推薦傳動比的范圍，選取開式齒輪傳動的 傳動比ii=4，則一級斜齒圓柱齒輪減速器的傳動比為：i2=i總/ ii=27.7/4=6.925 3、計算傳動裝置的運動參數(shù)和動力參數(shù)。 0軸電動機軸： R=Pd=10.13 (kw) no=nw=97O (r/min) To=955O Po / no=955O X 10.13 / 970=99.73 (N - m 1軸減速器高速軸： P1= Po n 1=10.13 X 0.99=10.03 (kw) n 1=n。/b=970 (r/min) T1=9550 P1 / m=9550 X 10.03 / 970=98.74 (N - m

8、 2軸減速器低速軸： P2= P1 n 1 n 2=10.03 X 0.99 X 0.97=9.63 (kw) n2= n 1/i 2=242.5 (r /min) T2=9550 P2 / n2=9550 X 9.63 / 242.5=379.3 (N m 3軸開式齒輪軸： P3= P2 n 2 n 3=9.63 X 0.95 X 0.99=9.06 (kw) n3= n?/i 3=60.625 (r/min) T3=9550 P3 / n3=9550 X 9.06 / 60.625=1426.7 (N- n) 4軸卷筒軸： P4= P3 n 4 n 3=9.06 X 0.96 X 0.99

9、=8.61(kw) n4= n 3 =60.625 (r /min) T4=9550 P4 / n4=9550 X 8.61 / 60.625=1356.40 （N m） 將計算的運動參數(shù)和動力參數(shù)列于表2中。 表2計算所得運動參數(shù)和動力參數(shù) 參數(shù)軸名 0軸 1軸 2軸 3軸 4軸 轉(zhuǎn)速（r /min） 970 970 242. 60.62 60.625 5 5 輸入功率（kw） 10.1 10.0 9.63 9 .06 8.61 3 3 輸入轉(zhuǎn)矩 99.7 98.7 379. 1426. 1356.4 (N - m) 3 4 3 7 0 傳動比i 6.925 4 效率n 0.99 0 .97

10、 0. 99 0.9 6 0.95 三、傳動裝置運動及動力參數(shù)計算 （一）、一級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計 1、選擇齒輪材料及精度等級 小齒輪選用45剛調(diào)質(zhì)，硬度為220250HBS 大齒輪選用45剛正火，硬度為170210HBS 選擇齒輪精度為8級 2、校核齒根彎曲疲勞強度 按斜齒輪傳動的設(shè)計公式可得： mn1.17KT icos2 YFYs/ ( dZi彷 f ) 1 /3 確定相關(guān)參數(shù)和系數(shù)： (1) 轉(zhuǎn)矩： Ti=9550 P。/no=955OX 10.13 /970=99.73 ( N m) (2) 載荷系數(shù)K: 根據(jù)查表4-7，取K=1.4 (3) 齒數(shù)Z齒寬系數(shù)d和螺旋角(3 取 乙=2

11、0,則 Z2=I Z1=6.925X 20=138.5 取圓整 Z2=138 初選螺旋角 3 =14 當量齒數(shù)乙為： 33 乙 1=乙 / cos 3 =20 / cos 14=21.89 22 ZV2=Z/ / cos 3=138 / cos314=151.04 151 查表得齒形系數(shù) YF1=2.75 Y f2=2.16 查表得應(yīng)力修正系數(shù) Ys1=1.58 Y S2=1.84 選取d=0.8 (4) 許用彎曲應(yīng)力彷f 由圖4-23查彷Fliml，小齒輪按調(diào)制剛查取，大齒 輪按正火剛查取，得 (T Fliml =210 MPa(T Flim2 =190 MPa 查表得 S f=1.3 N

12、i=60njLh=60X 1460 x 1X 8X 10X 300 x25%=5.256 x 108 N 2= N1/ i =5.256 x 108/4=1.314 x 108 查圖 4-25 得 Y nt1= Ynt2=1 由公式T f1= Y NT1 T Flim1 / Sf得 T f 1= YnT1 T Flim1 / Sf=210 / 1.3=162MPa T f 2= YnT2 T Flim1 / Sf=190 / 1.3=146MPa Yf1 滄/ t f 1=2.75 x 1.58 / 162=0.0268MPa-1 Yf2 Ys2/ t f 2=2.16 x 1.84 / 14

13、6=0.0272MPa-1 代入數(shù)據(jù)，解得mn1.17 a=4 (20+138)/( 2x cos14) =325.77mm 取 a=326mm (5) 確定螺旋角為： B =arccosm1 (乙+ Z2)/ 2a=arccos2 x( 20+138)/ C / 326=148 2 此值與初選B值相差不大，故不必重新計算。 3、校核齒面接觸疲勞強度 (T h=3.172E( KT(u+1)/ bd2u) 1 /2 76.43KT 1 ( u+1 )/ du t h 21/3 =76.43 x 1.1 x 105x 5/( 1 x 4x 5602) =58.3mm m= d 1 / 乙=58.

14、3/25=2.33mm 由表4-2取標準模數(shù) m=2.5mm 3、計算主要尺寸： d1= m Z1=2.5 x 25=62.5mm d2= m Z2=2.5X 100=250mm b= d di=62.5mm 經(jīng)圓整后取 b 2=65mm , bi= b 2+5=70mm a=1/2 x m (Z1+ Z2) =156.25mm 4、按齒根彎曲疲勞強度校核： 由4-10得出(T F,女口 (T fW (T f，則校核合格。 確定相關(guān)參數(shù)和系數(shù)： (1)齒形系數(shù) 由4-10查得齒形系數(shù)Y fi=2.75 Y f2=2.16 (2) 應(yīng)力修正系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù)Y S1=1.58 Y s2=1.84

15、 (3) 許用彎曲應(yīng)力t f 由圖4-23查t Fiim1，小齒輪按調(diào)制剛查取，大齒輪按 正火剛查取，得 T Flim1 =210 MPa T Flim2 =190 MPa S f=1.3 查圖 4-25 得 Y nt1= Ynt2=1 由式t f 1= Y NT1 T Flim1 / Sf得 t f 1= Ynt1 t Fiim1 /Sf=210/ 1.3=162MPa T f 2= YnT2 T Flim1 / Sf=190/ 1.3=146MPa T F1=2KT/(bm2 乙)YfYs=91MPa t f 1=162MPa er F2= fiYF2YS2/( Y f1YSi) =85

16、MPaC(P/n)1/3 得 d C(P / n)1 / 3=(107118)(8/ 280)1 / 3mm=32736.1mm 考慮到到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽存在， 故將估算直徑加大3%5%,取為33.6837.91mm。有設(shè)計手 冊取標準直徑d1=35mmo 3、設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖 由于設(shè)計的是單級減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中 央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外端安裝半聯(lián)軸器。 1）確定軸上零件的位置和固定方式 要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝配順 序和固定方式。確定齒輪從軸的右端裝入，齒輪的左端用 軸肩定位，右端用套筒定位。這樣齒輪在軸上的軸向位置

17、被完全確定。齒輪的周向固定采用平鍵連接。軸承對稱安 裝于齒輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向采用過盈配合 固定。 2）確定各軸段的直徑 軸端直徑最小，di=35mm ;考慮到要對安裝在軸端 上的聯(lián)軸器進行定位，軸端上應(yīng)有軸肩，同時為能很 順利地在軸端 上安裝軸承，軸端必須滿足軸承內(nèi)徑的 標準，故取軸端 的直徑d2=40mm;用相同的方法確定軸 端、的直徑d3=45mm d4=55mm為了便于拆卸左軸承， 可查出6208型滾動軸承的安裝高度為 3.5mm，取d5=47mm 3 ）確定各軸段的長度 齒輪輪轂寬度為 60mm，為保證齒輪固定可靠，軸端 的長度應(yīng)略短于齒輪輪轂寬度，取為58mm ;為保證

18、齒 輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有 一定的間距，取該間距為 15mm ;為保證軸承安裝在箱體 軸承座孔中，并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁 的距離為5mm ,所以軸端的長度取為 20mm軸承支點距 離l=118mm根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)及聯(lián)軸器距軸承蓋要有一定距 離的要求，取I =75mm查閱有關(guān)的聯(lián)軸器手冊取l=70mm； 在軸端、上分別加工出鍵槽，使兩鍵槽處于軸的同一 圓柱母線上，鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約510mm， 鍵槽的寬度按軸端直徑查手冊得到。 4）選定軸的結(jié)構(gòu)細節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸。 按設(shè)計結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖。 4、按彎矩合成強度校核軸徑 1）畫

19、出軸的受力圖。 2）作水平面內(nèi)的彎矩圖。支點反力為 Fha =FHB=Ft2/2=2059/2=1030N 1-1截面處的彎矩為 Mhi=1030X 118/2N - mm=60770N mm - 截面處的彎矩為 Mhh =1030X 29N - mm=29870N mm 3）作垂直面內(nèi)的彎矩圖，支點反力為 FvA=Fr2/2-Fa2 /2I= （763.8 /2-405.7 X 265/2/ 118）N=- 73.65N FVB=Fr2- F va=763.8+73.65=837.5N 截面左側(cè)彎矩為 Mvi 左=Fva| /2=(-73.65 ) X 118/2=-4345N mm I-I

20、截面右側(cè)彎矩為 MVi 右=Fvb I /2=837.5 X 118/2=49410N mm - 截面處的彎矩為 MV =Fva - 29=837.5 X 29=24287.5N - mm 4 )作合成彎矩圖 M= I-I截面: I 左= m2w左 m2hi = 60925 N - mm I 右= m2vi右 m2hi =78320 N - mm M M - 截面： Mn = , m2vn m2hh =39776 N - mm 5) 求轉(zhuǎn)矩圖 6 T=9.55 X 10 P/n=272900 N - mm 6) 求當量彎矩 因減速器單向運轉(zhuǎn)，故可認為轉(zhuǎn)矩為脈沖循環(huán)變化，修 正系數(shù)a為0.6。

21、I-I截面： 2 2? ? Mei= M i 右 + ( a T)=181000 N - mm - 截面： Men = Mn + ( a T) 2 ?=168502 N - mm 7) 確定危險截面及校核強度 截面1-1、口 - H所受轉(zhuǎn)矩相同，但彎矩 MeI Men,且 軸上還有鍵槽，故截面1-1可能為危險截面。但由于軸徑 d3d2，故也應(yīng)對截面n - n進行校核。 |-| 截面： (T ei = MeI/W=18150Q/0.1d ：=19.9MPa n - n截面： (T en = Men/W=168500.1d ；=26.3MPa 查表得(T -1b=60MPa,滿足(T eL h 所

22、以滾動軸承符合要求。 六、鍵連接的選擇和計算 1、聯(lián)軸器鍵的選擇與校核 (T p=2TX 103/ kid w (T p 高速軸直徑D=40mm，半聯(lián)軸器的長度為84mm，因此選擇 鍵的寬度b=12mm，鍵高h=8mm，鍵長L=80mm。 T=5.89 X 10 N mm k=0.5 X 8=4mm l=L-b=80-12=68mm 查表得(T p =100Mpa 代入數(shù)據(jù)，解得(T P=10.8MPa(T p 故高速軸上的鍵符合要求。 2、高速級大齒輪鍵的選擇與校核 (T p=2TX 103/ kid w (T p 由于高速軸直徑 D=45mm ,高速級大齒輪的寬度 B仁60mm。 因此選擇

23、鍵的寬度 b=14mm，鍵高h=9mm，鍵長L=56mm。 T=2.085 X 10 N mm K=0.5 X 9=4.5mm l =L-b=56-14=42mm 查表得(T p =100Mpa 代入數(shù)據(jù)，解得(T p=49MPak p 故高速級大齒輪的鍵符合強度要求。 3、低速級小齒輪鍵的選擇與校核 (T p=2TX 103/ kid w (T p 由于直徑D=45mm，低速級小齒輪的寬度 B仁90mm。因此 選擇鍵的寬度 b=14mm，鍵高h=9mm，鍵長L=80mm。 T=2.085 X 10 N mm K=0.5 X 9=4.5mm l =L-b=80-14=66mm 查表得(T p =100Mpa 代入數(shù)據(jù)，解得(T p=77MPak p 故低速級小齒輪的鍵符合強度要求。 4、低速級大齒輪鍵的選擇與校核 (T p=2TX 103/ kid w (T p 直徑D=70mm，低速級大齒輪的寬度 B2=85mm。因此選擇 鍵的寬度b=20mm，鍵高h=12mm,鍵長L=80mm。 T=5.89 x 10 N mm K=0.5 x 12=6mm l =L-b=80-20=60mm 查表得(T p =100Mpa 代入數(shù)據(jù)，解得(T p=47MPak p 故低速級大齒輪的鍵符合強度要求。