機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置

1、3、卷?yè)P(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)一卷?yè)P(yáng)機(jī)的傳動(dòng)裝置。傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖如下圖所示。（1）卷?yè)P(yáng)機(jī)數(shù)據(jù)卷?yè)P(yáng)機(jī)繩牽引力F(KN)、繩牽引速度v(m/s)及卷筒直徑D(mm)見(jiàn)附表。（2）工作條件用于建筑工地提升物料，空載啟動(dòng)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，三班制工作，工作平穩(wěn)。（3） 使用期限工作期限為十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小時(shí)，檢修期間隔為三年。（4） 產(chǎn)批量及加工條件 小批量生產(chǎn)，無(wú)鑄鋼設(shè)備。2、 設(shè)計(jì)任務(wù)1）確定傳動(dòng)方案；2）選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)；3）設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置；4）選擇聯(lián)軸器。3、具體作業(yè)1）減速器裝配圖一張；2）零件工作圖二張（大齒輪，輸出軸）；3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。4、數(shù)據(jù)表牽引力F/

2、KN1.21.31.51.7牽引速度v/(m/s)0.3，0.40.3，0.4，0.5，0.6卷筒直徑D/mm470，500420，430，450，430，450，500440，460，4805、方案分配汽車專業(yè)學(xué)生序號(hào)2130對(duì)應(yīng)方案4.14.10(從第一、二列中組合出十種方案)。工程機(jī)械專業(yè)學(xué)生序號(hào)716對(duì)應(yīng)方案4.14.10（從第三、四列中任意組合出10種方案）。 目錄前言 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 確定傳動(dòng)方案 選擇電機(jī)型號(hào) 設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置 選擇聯(lián)軸器 箱體的設(shè)計(jì) 制動(dòng)器的選擇 減速箱的潤(rùn)滑 參考文獻(xiàn) 1. 前言卷?yè)P(yáng)機(jī)又稱絞車，是起重垂直運(yùn)輸機(jī)械的重要組成部分，配合并架，滑輪組等輔助設(shè)備，用來(lái)提升物料

3、、安裝設(shè)備的作用。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、搬運(yùn)安裝靈活、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、使用成本低對(duì)作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。卷?yè)P(yáng)機(jī)是一種常見(jiàn)的提升設(shè)備，其主要是用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。由于電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于卷?yè)P(yáng)機(jī)中滾筒的轉(zhuǎn)速，故必須設(shè)計(jì)減速的傳動(dòng)裝置。傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)有多種多樣，如皮帶減速器、鏈條減速器、齒輪減速器、渦輪蝸桿減速器、二級(jí)齒輪減速器等等。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置，使的卷?yè)P(yáng)機(jī)能夠在特定的工作環(huán)境下滿足正常的工作要求。 2. 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)21.設(shè)計(jì)要求工作條件 用于建筑工地提升物料，空載啟動(dòng)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，三班制工作，工作平穩(wěn)。 使用期限 工作期限為十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作

4、4小時(shí)，檢修期間隔為三年產(chǎn)批量及加工條件 小批量生產(chǎn)，無(wú)鑄鋼設(shè)備。 動(dòng)力源為三相交流380/220V，電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)21.5該裝置的參考圖如下：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)牽引力F/KN12牽引速度v/(m/s)0.3卷筒直徑D/mm4702.2 設(shè)計(jì)任務(wù)1）確定傳動(dòng)方案；2）選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)；3）設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置；4）選擇聯(lián)軸器； 3 確定傳動(dòng)方案3.1 傳動(dòng)方案 傳動(dòng)方案一般用機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖表示。它反映運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞路線和各部件的組成和連接關(guān)系。合理的窗洞方案首先要滿足機(jī)器的功能要求，例如傳遞功率的大小，轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式。此外還要適應(yīng)工作條件（工作環(huán)境、場(chǎng)地、工作制度等），滿足工作可靠。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)

5、效率高、使用維護(hù)便利、經(jīng)濟(jì)性合理等要求、要同時(shí)滿足這些要求是很困難的，因此要通過(guò)分析比較多種方案，來(lái)選擇能保證重點(diǎn)要求的傳動(dòng)方案。（參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)）3.1.3確定傳動(dòng)方案：傳動(dòng)方案的選擇主要考慮 1）在電動(dòng)機(jī)與減速器是用聯(lián)軸器連接還是用帶連接； 2）減速器是選擇一級(jí)還是二級(jí)。電動(dòng)機(jī)與減速器是用聯(lián)軸器連接還是用帶連接主要取決是傳動(dòng)裝置的總的傳動(dòng)比，若總的傳動(dòng)比大于等于40，則選擇帶連接，小于40，則選擇聯(lián)軸器。減速器是選擇一級(jí)還是二級(jí)這主要取決于減速器的傳動(dòng)比，若減速器的傳動(dòng)比大于等于8，則選用二級(jí)減速器；小于8，則選擇一級(jí)減速器。 4.確定電機(jī)型號(hào)4.1電機(jī)的選擇4.11傳動(dòng)裝置的總

6、效率查表得各部分效率為：V帶傳動(dòng)效率為，滾動(dòng)軸承效率（一對(duì)），閉式齒輪傳動(dòng)效率為，聯(lián)軸器效率為，傳動(dòng)滾筒效率為得=0.8254.1.2工作機(jī)所需的輸入功率，其中式中：Pd-工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率，KW； Pw-工作機(jī)所需輸入功率，KW； -電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率。所以4.4kw使電動(dòng)機(jī)的額定功率P （11.3）P ，由查表得電動(dòng)機(jī)的額定功率P 5.5KW。 4.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速： 由推薦的傳動(dòng)比合理范圍，v帶輪的傳動(dòng)比范圍：=7，二級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比一般范圍：840。（由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 表1-8得）則總傳動(dòng)比的范圍為，故電機(jī)的可選轉(zhuǎn)速為：4.

7、1.4確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)電動(dòng)機(jī)通常多選用同步轉(zhuǎn)速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的情況，同時(shí)也要降低電動(dòng)機(jī)的重量和成本，最終可確定同步轉(zhuǎn)速為1000r/min ，根據(jù)所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速查表（機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-1）確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132M2-6，滿載轉(zhuǎn)速960r/min。 其主要性能：額定功率：5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.0，質(zhì)量84kg（機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-1）。 5.設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置5.1 計(jì)算總傳動(dòng)比和及分配各級(jí)的傳動(dòng)比傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比要求應(yīng)為 I=nm/nw式中：nm-電動(dòng)

8、機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 總傳動(dòng)比：i =960/12.20=78.69 5.1.2分配各級(jí)傳動(dòng)比查資料，取V帶的傳動(dòng)比，則減速器的傳動(dòng)比i為i=取兩級(jí)援助齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比則低速級(jí)的傳動(dòng)比為由上知此傳動(dòng)裝置的總的傳動(dòng)比等于78.69大于40，所以在電動(dòng)機(jī)與減速器之間選用帶連接。減速器的傳動(dòng)比等于26.23大于8，因此選用二級(jí)減速器。即傳動(dòng)方案大概如下：5.2傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸 軸（高速軸）軸（中間軸）軸（低速軸）軸（滾筒軸）運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算數(shù)值整理列表如下軸名功率 p/kw轉(zhuǎn)矩 T/KN.M,轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比i效率輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸1 軸2 軸3 軸滾筒軸4.22

9、44063.903.824.44.184.023.863.78126.06734.203052.872990.2543.77124.80726.863022.342960.3596032052.8112.2012.2036.0604.3310.960.960.960.985.3齒輪的設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算材料：高速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241.5HBS。高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為186.5HBS。查課本第171頁(yè)表11-5得 ,。查課本（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版）第166頁(yè)表11-1得： ，故 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：8級(jí)精度制造，查課本（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第五版）第169頁(yè)表11-

10、3得：均勻載荷，載荷系數(shù)K=1.2（有輕度振動(dòng)）取齒寬系數(shù)：對(duì)于高速級(jí)齒輪 查表課本(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第五版 ) 171 （11-4）,計(jì)算中心距：由課本(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第五版 )171頁(yè)式11-3得：動(dòng)力傳動(dòng)齒輪m可以取2.5,3,4等。 ， 取m2.5時(shí)， . 返算： 分度圓直徑：,中心距 a=283齒寬： 可取 ， 高速級(jí)小齒輪：， 高速級(jí)大齒輪：， 查課本（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第五版）：，（表11-8）, （表11-9）按齒寬計(jì)算強(qiáng)度：第一對(duì)齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。5.3.2、低速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)：對(duì)于低速級(jí)齒輪，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：8級(jí)精度制造，查課本（機(jī)械設(shè)計(jì)基

11、礎(chǔ) 第五版）第169頁(yè)表11-3得：載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù)計(jì)算中心距： 由課本第171頁(yè)式11-3得：查表課本（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第五版）171 （11-4）,m可以取2.5,3,4等。當(dāng)取m=4取時(shí)，, 則 Z2=130i=4.33。分度圓直徑：, 中心距 a=320齒寬: 則可取 , 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：查課本表11-8，11-9得：，按最小齒寬第二對(duì)齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。5.4V帶設(shè)計(jì)5.41帶的型號(hào)和根數(shù)確實(shí)確定計(jì)算功率。由表13-8（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版）查得工作情況系數(shù);故5.4.2選取v帶帶型。根據(jù) Pc=5.28KW nm=960 r/min由圖13-5(

12、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版)選用A型。確定帶輪的基本直徑并驗(yàn)算帶速v。5.4.3初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。由表13-9(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版)，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑；驗(yàn)算帶速v；因?yàn)?m/s<v<30m/s,故帶速合適；計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)直徑；根據(jù)式8-15a，計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑；根據(jù)表13-9取450mm.確定v帶的中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度根據(jù)式 取a0=700mm，初定中心距。由式13-2(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版)計(jì)算V帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度由表13-2(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版)選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度2500mm。按式13-16(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版)計(jì)算實(shí)際中心距。；由式 (a-0.015Ld)(a+0.03La)

13、 得（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版） 得中心距的變化范圍為725.5-838mm。 驗(yàn)算小帶輪上的包角。計(jì)算帶的根數(shù)計(jì)算單個(gè)v帶的額定功率。由，查表13-3（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版）得。由式（13-9）得傳動(dòng)比 i=d2/d1(1-)=450/150×（1-0.02）=2.94根據(jù)得 由a1=157.5查表13-7(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版)得，表13-2(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版)得，于是V帶的根數(shù)Z= = =2.73 圓整為3。5.4.5 計(jì)算單根v帶初拉力的最小值由表13-1(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，第五版)得A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1Kg/m,所以 應(yīng)使帶的初拉力54.6作用在軸上的壓力壓軸力的最小

14、值為軸的設(shè)計(jì)低速軸的設(shè)計(jì)：由上知P=3.90KW =12.20r/min=3052.87Nm 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45剛,調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)課本第245頁(yè)式14-2,取，C=113，得: 聯(lián)軸器配合的軸段長(zhǎng)取L1=132mm1）進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：低速軸第一段軸頸配聯(lián)軸器，取d1=76mm，L1=132mm，d2=84mm,查手L2=40mm;d3段裝配軸承且d3.>d2,所以查手冊(cè)62頁(yè)表6-1取d3=90mm,選用6018軸承，L3=40mm;第四段主要是定位軸承，取d4=98mm,L4由箱體確定取66mm;L5段為軸間，用于定位齒輪，區(qū)d5=108mm,軸長(zhǎng)L5取14mm

15、;第六段軸為裝 齒輪，取d6=100mm，取l6=128mm:第七段與第三段一樣裝軸承，去d7=90mm,L7=40mm.2）求作用在軸上的作用力：且已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 =520 齒輪作用在軸上的水平力即周向力： ，F(xiàn)=齒輪作用在軸上的鉛垂力即徑向力：F= F 由于齒輪和聯(lián)軸器都對(duì)軸有作用力而產(chǎn)生彎矩，故將兩者彎矩分別求得再進(jìn)行合成。 軸的強(qiáng)度校核在垂直面上在水平面上有總彎矩扭矩進(jìn)行校核時(shí)候，通常只是校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度根據(jù)式及上面的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力查得45剛的。因?yàn)?，故安全?）中間軸的設(shè)計(jì)：由上知P2=4.06K

16、W =52.81r/min=734.20Nm 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45剛,調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)課本第245頁(yè)式14-2,取，C=113，得:。所以最小軸應(yīng)大于47mm.進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：第一段軸裝軸承，查手冊(cè)62頁(yè)表6-1取d1=50mm,選用6010軸承，L1=40mm;第二段主要是定位齒輪，d2.>d1,取d2=58mm,L2略小于前低速齒輪設(shè)計(jì)的小齒輪寬度b1，取128mm;L3段為軸間，用于定位齒輪，區(qū)d3=66mm,軸長(zhǎng)L3取12mm;第四段軸為裝 齒輪，取d4=58mm，因?yàn)長(zhǎng)<b(齒輪寬)，取l4=68mm:第五段與第一段一樣裝軸承，去d5=50mm,L7=

17、40mm.校核同上，此設(shè)計(jì)滿足要求。3）高速軸的設(shè)計(jì)：由上知P1=4.224KW =320r/min=126.06Nm 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45剛,調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)課本第245頁(yè)式14-2,取，C=113，得:所以最小軸應(yīng)大于26mm.進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第一段軸頸配軸承查手冊(cè)62頁(yè)表6-1取d1=35mm,選用6007軸承取L1=40mm,第二段軸用于定位齒輪取d2=45mm，取L2=72mm;d3段根據(jù)箱體的具體情況定為136mm2,所以取d3=40mm,，L3=136mm;第四段配軸承d4=35mm,L4取40mm;L5段用于連接帶輪d5=30mm,l5=150mm校核同上，

18、此設(shè)計(jì)滿足要求。6. 聯(lián)軸器的選擇低速軸端聯(lián)軸器：根據(jù)聯(lián)軸器的計(jì)算公式，查表17-1（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第五版），取工作情況系數(shù);則有，查表8-7（機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)），選用HL7彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為。7. 箱體的設(shè)計(jì)名 稱符號(hào)二級(jí)圓柱齒輪減速器/mm箱座壁厚11箱蓋壁厚10箱座凸緣厚度16.5箱蓋凸緣厚度15箱座底凸緣厚度27.5底腳螺栓直徑22底腳螺栓數(shù)目6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 16.5箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑13聯(lián)接螺栓的間距160軸承端蓋螺釘直徑10定位銷直徑10螺栓扳手空間與凸緣寬度安裝螺栓直徑M10至外箱壁距離16至凸緣邊距離14沉頭座直徑24軸承旁凸臺(tái)半徑18凸臺(tái)高度根據(jù)扳手操

19、作方便為準(zhǔn)外箱壁至軸承座端面距離42大齒輪頂圓與內(nèi)壁距離13齒輪端面與內(nèi)壁距離11箱蓋、箱座肋厚9、9軸承端蓋外徑124軸承端蓋凸緣厚度12軸承旁聯(lián)接螺栓距離1248制動(dòng)器的選擇制動(dòng)器是用來(lái)降低機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度或迫使機(jī)械停止運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置。9.減速器的潤(rùn)滑9.1 齒輪的潤(rùn)滑因齒輪的圓周速度很小，所以才用浸油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式。高速齒輪浸入油里約為0.7個(gè)齒高，但不小于10mm，低速級(jí)齒輪浸入油高度約為1個(gè)齒高（不小于10mm），1/6齒輪。9.2 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑采用飛濺潤(rùn)滑，即利用齒輪的傳動(dòng)把潤(rùn)滑齒輪的油甩到四周墻壁面上，然后通過(guò)適的油槽把油引入軸承中去。10.參考資料目錄1機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版），高等教

20、育出版社， 楊可楨 程光蘊(yùn) 李仲生 主編；普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材2機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版），高等教育出版社，清華大學(xué) 吳忠澤 北京科技大學(xué) 羅圣國(guó) 主編九、軸承的校核 1.中間軸 計(jì)算軸承軸向力由表11-9查7207C軸承得C=30500N Cro=20000N由表9-10查得7207C軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式： 外部軸向力 則： 則兩軸軸向力分別為 計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 查表11-9得e=0.43 因因此X=1，Y=0 則當(dāng)量動(dòng)載荷為：則減速器的預(yù)期壽命為 故軸承壽命滿足要求。2.低速軸 計(jì)算軸承軸向力 由表11-9查7209C軸承得C=38500N 由表9-10查得720

21、9C軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承1.2的內(nèi)部軸向力分別為： 外部軸向力A=691.61N各軸向力如同所示 則兩軸軸向力分別為 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 由查表11-9的e=0.4 因 故X=1 Y=0 則軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承在以下工作，查表8-14 得對(duì)于減速器查表8-35得載荷系數(shù) 則 故滿足軸承壽命要求。 3.高速軸承校核 計(jì)算軸承的軸向力 由表11-9查7206C軸承得C=23000N 由表9-10查得7206C軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承1,2的內(nèi)部軸向力分別為： 外部走向力A=203.84N各軸向力如同所示 則兩軸的軸向力分別為 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 由查表11-9 故X=0.04 Y=1.35 則軸承當(dāng)量動(dòng)載荷軸承在以下工作，查表8-34得 查表8-35得載荷系數(shù) 則故收成壽命滿足要求。7 軸承校核7.1高速軸軸承校核1、已知此減速器利用直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)，軸上無(wú)軸向力，故選用深溝球軸承。此機(jī)器的預(yù)期計(jì)算壽命為：2、校核軸承