絞車傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì).doc

宿遷學(xué)院課程設(shè)計(jì)(論文)課 題 名 稱 設(shè)計(jì)絞車傳動(dòng)裝置 學(xué) 生 姓 名 宋正雪 學(xué) 號(hào) 31 系、年級(jí)專業(yè) 七系，09機(jī)電一班，機(jī)電一體化 指 導(dǎo) 教 師 2011年 5 月 31 日目 錄第一章 總體方案的確定 1第二章 傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)與計(jì)算 4第三章 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 6第四章 軸和聯(lián)軸器材料選擇和主要零件11第五章 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算及校核13第六章 軸承及鍵的類型選擇與校核19第七章 箱體及附件的設(shè)計(jì)21第八章 潤(rùn)滑和密封的設(shè)計(jì)23第九章 參考文獻(xiàn) 27第1章 總體方案的確定計(jì)算步驟與說(shuō)明結(jié)果1.1 任務(wù)分析、傳動(dòng)方案擬訂任務(wù)書中給出的是絞車卷筒,具體參數(shù)如下表1工作參數(shù)表1卷筒圓周力F/N11500卷筒轉(zhuǎn)速n(r/min)40卷筒直徑D mm350工作間隙每隔2分鐘工作一次，停機(jī)5分鐘工作年限10批量大批注:總傳動(dòng)比誤差為+5%,轉(zhuǎn)動(dòng)可逆轉(zhuǎn)，間歇工作，載荷平穩(wěn)；起動(dòng)載荷為名義載荷的1.25倍。 1電動(dòng)機(jī)；2聯(lián)軸器； 3圓柱斜齒輪減速器；4開(kāi)式齒輪；5卷筒1.2、電動(dòng)機(jī)的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的內(nèi)容包括：電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，要確定電動(dòng)機(jī)具體型號(hào)。1.2.1選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式按工作要求和條件查表14.1和表14.2，選取一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。具有高效節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、性能好、噪聲低、振動(dòng)小、可靠性能好、功率等級(jí)安裝尺寸符合IEC標(biāo)準(zhǔn)及使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。適用于不易燃、不易爆、無(wú)腐蝕性氣體的場(chǎng)合，以及要求有較好的啟動(dòng)性能的機(jī)械。1.2.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)容量選擇是否合適,對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性多有影響.容量小于工作要求,會(huì)使電動(dòng)機(jī)因超載而損壞,不能保證工作機(jī)正常工作;而容量選得過(guò)大,則電動(dòng)機(jī)的體積大、價(jià)格高,性能又不能充分利用, ,并且由于效率和功率因數(shù)低而造成浪費(fèi)1.2.3. 1、 電動(dòng)機(jī)所需的工作功率:=所以： =其中F為卷筒圓周力的有效功率，由已知條件可以得到為卷筒效率，為電動(dòng)機(jī)至輸出軸傳動(dòng)裝置的總效率，包括軸承，圓柱齒輪傳動(dòng)及聯(lián)軸器，電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率為：= 式中，、分別為聯(lián)軸器、減速器齒輪、軸承、開(kāi)式齒輪、卷筒軸的軸承及卷筒的效率。由表2.3可以查到=0.97、=0.97、=0.99、=0.96 =0.98，=0.96則：= =0.83又已知卷筒卷速n為40r/min,卷筒直徑D為350 mm,故電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為: =（FnD）/（6010001000 ）=10.2kw123.2. 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為 =40 r/min按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，減速器傳動(dòng)比=37，開(kāi)式齒輪傳動(dòng)比=36則總傳動(dòng)比的范圍為=942故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 = =（942）40r/min =3601680r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min、1500r/min,再根據(jù)計(jì)算出的容量，考慮到起動(dòng)載荷為名義載荷的1.25倍，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量及價(jià)格等因素,為使傳動(dòng)比裝置結(jié)構(gòu)比較好,決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書選定電動(dòng)機(jī)的主要性能如下表：電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速Y180L-615kw1000r/min970r/min=0.83=10.2Kw=3601680r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y180L-6=970r/min第2章 傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1.計(jì)算總傳動(dòng)比并分配各級(jí)傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)確定后，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作裝置的轉(zhuǎn)速就可以計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比。2.1.2 總的傳動(dòng)比 i = /=970/40=24.252.1.3分配傳動(dòng)比 i=根據(jù)分配傳動(dòng)比的原則，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得，單級(jí)減速器的傳動(dòng)比:開(kāi)式齒輪的傳動(dòng)比:,因此可以分配=5，=4.85。 2.2計(jì)算傳動(dòng)裝置及各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)2.2.1各軸的轉(zhuǎn)速I軸 = =970r/min 軸 =194r/min軸（輸出軸） =194/4.85=40 r/min 2.2.2各軸的輸入功率I軸 =10.20.97=9.894kwII軸 =9.8940.970.99=9.501 kwIII軸（輸出軸） =9.5010.990.96=9.030 kw2.2.3各軸的輸入轉(zhuǎn)距電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)距為=9.55=9.5510.2/970=1.004N.mm I軸 =10.040.97=9.741N.mmII軸 =9.7410.975=4.7244N.mmIII軸（輸出軸）=4.72440.990.964.85=2.178N.mm最后將所計(jì)算的結(jié)果填入下表：各軸參數(shù)表參 數(shù)軸 名電動(dòng)機(jī)軸軸 軸軸轉(zhuǎn) 速r/min97097019255功率Kw10.29.8949.5019.030轉(zhuǎn)矩Nmm1.0049.7414.72242.1782.3軸的初步計(jì)算：軸選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理.C值查表得118106,可選C=100.由軸的設(shè)計(jì)公式得：由于上式求出的直徑，只宜作為承受轉(zhuǎn)距作用的軸段的最小直徑。當(dāng)軸上開(kāi)有鍵槽時(shí)， 應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱。當(dāng)直徑d100 mm時(shí)，單鍵應(yīng)增大5%7%，雙鍵應(yīng)增大10%15%。所以：的最小直徑為21.69mm 增大后取25mm的最小直徑為36.59mm 增大后取38mm的最小直徑為60.89mm 增大后取70mmi =24.25=5=4.85。=970r/min=194r/min=40 r/min =9.894kw=9.501 kw=9.030 kw=1.004N.mm=9.741N.mm=4.7244N.mm=2.178N.mm取25mm取38mm取70mm第三章 齒輪的設(shè)計(jì)與校核3.1.減速齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.1選擇材料、熱處理、齒輪精度等級(jí)和齒數(shù)：由機(jī)械設(shè)計(jì)書表6-3、表6-6，選擇小齒輪材料40Gr鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241286HBS，=686Mpa，=490 Mpa；大齒輪材料ZG35CrMo鑄鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為207269HBS， =686Mpa，=539Mpa；參考機(jī)械設(shè)計(jì)課本中表6-5可選精度等級(jí)為8級(jí).因=5取=20，= =520=100取=100實(shí)際傳動(dòng)比 U=/=100/20= 5在傳動(dòng)比范圍內(nèi)。3.1.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì):計(jì)算公式按式6-18 取=1.024由圖6-21，軟齒面齒輪，對(duì)稱安裝，=0.81.4取=1.1。由表6-7得使用系數(shù)=1.25。由圖6-19a試取動(dòng)載系數(shù)=1.15。由圖6-8，按齒輪在兩軸承中間對(duì)稱布置，取=1.06。由表6-8，按齒面未硬化，斜齒輪，8級(jí)精度，/b100N/mm =1.2。所以K=1.251.151.061.1=1.676初步確定節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.5，重合系數(shù)=0.87，由表6-7確定彈性系數(shù) =189.8 初步確定螺旋角=，則=0.97, = =0.98由式6-13齒面接觸許用應(yīng)力 由圖6-24查取齒輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力= 700Mpa，=660Mpa。由表6-12查取安全系數(shù)=1.2。=583.3Mpa=550Mpa 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入以上公式得: =65.4mm b=1.165.4mm=71.94mm 取小齒輪寬度=75mm，大齒輪寬度=70mm；=3.271mm，mn=mcos=3.16取mn=3.2mm，m=強(qiáng)度足夠.mt =3.27=m齒輪節(jié)圓直徑d1= mz1 = 3.2720=65.4mm，d2= mz2 = 3.27100=327mm 按計(jì)算結(jié)果校核前面的假設(shè)是否正確齒輪節(jié)圓速度v=/60000=3.1465.4970/60000=3.32m/s v/100=3.3220/100=0.66m/s，由圖6-6得=1.05=2.15 = 2100400/65.4=3070.34N/b=1.252048/5546.6100原假設(shè)合理, =1.2。由機(jī)械設(shè)計(jì)書公式(6-33)有=5453.92Mp583.33 Mp齒輪齒輪疲勞接觸強(qiáng)度安全。3.1.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算公式按式6-35 = 由圖6-23得，小齒輪復(fù)合齒形系數(shù)=4.3，大齒輪復(fù)合齒形系數(shù)=3.86；式617得，=1.69由公式： 得=0.693由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-18查得;則0.794按式6-14得彎曲疲勞許用應(yīng)力 = 按圖6-25，查取齒輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力=290Mpa，=270Mpa。查表6-8取=1.25 曲 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)由表6-12得 比 比較，和的大小得到,所以應(yīng)該按大齒輪校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度= =138.9Mpa=216Mpa,彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。 3.2. 開(kāi)式齒輪設(shè)計(jì) 開(kāi)式齒輪常用于低速級(jí),采用直齒, 將由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算所得的模數(shù)增大10%-20%.在此要用耐磨材料. 已知 ，i=24.25; T1=4.72243.2.1 . 選擇材料.熱處理,齒輪精度等級(jí)和齒數(shù). 查表得,選擇小齒輪材料38SiMnMo 鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229-286HBS, 8級(jí)精度；大齒輪材料為ZG42SiMn 調(diào)質(zhì)處理硬度 197-248 HBS 8級(jí)精度。因=4.85取=20，= =4.8520=97實(shí)際傳動(dòng)比 U=/=97/20= 4.85在傳動(dòng)比范圍內(nèi)。按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì): 由圖6-23得，小齒輪齒形系數(shù)=4.32，大齒輪齒形系數(shù)=3.8;由=1.69由公式： 得=0.694，= 按圖6-25，查取齒輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力=280Mpa，=260Mpa。彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)由表6-12得比較，和的大小得到,所以應(yīng)該按小齒輪校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度由表6-9,硬面齒輪,懸臂安裝,取齒寬系數(shù).由6-6查得使用系 數(shù) 由圖6-19試取動(dòng)載系數(shù),由圖6-8按齒輪在兩軸承中,懸臂布置,取,由表6-8, 按齒面硬化,直齒輪,8級(jí)精度, 將模數(shù)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值取m=6幾何尺寸計(jì)算：=m=620mm=120mm,=m=697mm=582mm,a =()=(20+97)mm=351mm,b=0.6120=72mm,取=72mm, =(510)=(6268）mm取=65mm.硬度為241286HBS，=686Mpa，=490 Mpa；=20=100K=1.676=583.3Mpa=550Mpa=75mm=70mmd1=65.4mmd2=327mm=453.92齒輪疲勞接觸強(qiáng)度安全=1.69=138.9Mpa=216Mpa所以軸承一為壓緊端，=+=1012.83+798.2=1811.03N ；而軸承2為放松端=1012.83N。4. 由表11-9查得e=0.685. = =1.20.68 =0.68=e.6.由表11-9可得故當(dāng)量動(dòng)載荷為： =0.411489.45+0.871811.03=2186.27N， =11012.83+01012.83=1012.83N。計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷7. 由軸的結(jié)構(gòu)要求兩端選擇同樣尺寸的軸承，又故應(yīng)以軸承1的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)。應(yīng)常溫下工作，查表11-6得=1，受中等沖擊載荷，查表11-7得=1.5所以為軸承的使用時(shí)間 (小時(shí))8. 查表11-5得7208AC軸承的徑向基本額定動(dòng)載荷=35200N.6.2鍵聯(lián)結(jié)類型的選擇及強(qiáng)度的校核6.2.1.鍵類型的選擇選擇鍵聯(lián)結(jié)的類型應(yīng)根據(jù)需要傳遞的轉(zhuǎn)矩大小、載荷性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、安裝空間大小、輪轂在軸上的位置、輪在軸上的位置是否需要移動(dòng)、是否需要鍵聯(lián)結(jié)實(shí)現(xiàn)輪轂的軸向固定、傳動(dòng)對(duì)定心精度等工作要求,并結(jié)合各種類型鍵的特點(diǎn)進(jìn)行選擇.6.2.2.鍵聯(lián)結(jié)的尺寸選擇鍵的長(zhǎng)度根據(jù)輪轂長(zhǎng)度確定,鍵長(zhǎng)通常略短于輪轂長(zhǎng)度,導(dǎo)向平鍵的長(zhǎng)度選擇還應(yīng)考慮鍵的移動(dòng)距離,所選鍵長(zhǎng)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).國(guó)標(biāo)中規(guī)定了鍵在寬度方向與鍵槽的三種不同方式的配合:一般鍵聯(lián)接、較緊鍵聯(lián)接、較松聯(lián)接.在這里我們選擇一般聯(lián)接.在工作軸中，鍵的選擇大小由軸的大小確定.6.2.3鍵校核公式： 6.2.3.1小齒輪軸上鍵的選擇及校核對(duì)要求與聯(lián)軸器相連的鍵進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)軸徑d=25mm 查手冊(cè)得安裝的鍵型為A形鍵,為65，取標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)L=32。所以 l= L=32 mm k=0.5h=0.55= 2.5mm ， 6.2.3.2大齒輪軸鍵的選擇及校核要求與大齒輪配合的鍵進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)軸徑d=60mm 查手冊(cè)得安裝的鍵型為A形鍵,為128，取標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)L=52。所以l=L=52 查得輕微沖擊載荷時(shí)的許用擠壓應(yīng)力k=0.5h=0.58=4mm，所以擠壓強(qiáng)度足夠. =24.5KN=1012.83N，=1012.83N，+e=0.68=1726.88N, =1176.44N =27597.4N因?yàn)樗?208AC軸承適用。=97.41Mp1.29.6mm機(jī)座肋厚m=0.856軸承端蓋外徑；-軸承外徑(凸緣式軸承蓋尺寸見(jiàn)表11-11軸承端蓋凸緣厚度(11.2)軸承旁聯(lián)接螺栓距離以和互不干涉為準(zhǔn)，一般取上面表格中的數(shù)據(jù)均在機(jī)械手冊(cè)中查得。第8章 潤(rùn)滑和密封的設(shè)計(jì)8.1、潤(rùn)滑齒輪采用浸油潤(rùn)滑，軸承采用飛濺潤(rùn)滑. 齒輪圓周速度5m/s所以齒輪采用浸油潤(rùn)滑，軸承采用飛濺潤(rùn)滑;浸油潤(rùn)滑不但起到潤(rùn)滑作用，同時(shí)有助箱體散熱。為了避免浸油潤(rùn)滑的攪油功耗太大及保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤(rùn)滑，傳動(dòng)件浸入油中的深度不宜太深或太淺，設(shè)計(jì)的減速器的合適浸油深度應(yīng)不小于(3050)mm,對(duì)于圓柱齒輪一般為12個(gè)齒高，但不應(yīng)小于10 ，這個(gè)油面位置為最低油面.考慮使用中油不斷蒸發(fā)損耗,還應(yīng)給出一個(gè)最高油面.對(duì)于中小型減速器,其最高油面比最低油面高出3050mm.此外還應(yīng)保證傳動(dòng)件浸油深度最多不超過(guò)齒輪半徑的,以免油損失過(guò)大.對(duì)于采用浸油潤(rùn)滑的多級(jí)傳動(dòng),當(dāng)?shù)退偌?jí)大齒輪浸油深度超過(guò),的分度圓時(shí),這時(shí)可減少低速級(jí)大齒輪浸油深度,而高速級(jí)采用濺油裝置潤(rùn)滑.箱內(nèi)保持一定的深度和存油量。油池太淺易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨損，也不易散熱。取齒頂圓到池底面的距離為60mm。箱座內(nèi)壁高度，箱蓋高可以從設(shè)計(jì)圖上得出。換油時(shí)間為半年，主要取決于油中雜質(zhì)多少及被氧化、污染的程度。查手冊(cè)選擇SH0357-192中的50號(hào)工業(yè)閉式齒輪油潤(rùn)滑。注：設(shè)計(jì)時(shí)所查的表出自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書8.2、密封減速器需要密封的部位很多，有軸伸出處、軸承室內(nèi)側(cè)、箱體接合面和軸承蓋，窺視孔和放油孔的接合面等處。8.2.1軸伸出處的密封起作用是使?jié)L動(dòng)軸承與箱外隔絕,防止?jié)櫥吐┏鲆约跋潴w外雜質(zhì)、水及灰塵等侵入軸承室，避免軸承急劇磨損和腐蝕。選用氈圈式密封，氈圈密封是填料密封的一種.在端蓋上開(kāi)出梯形槽,將矩形截面和毛氈圈放置在槽中以與旋轉(zhuǎn)軸密全接觸.氈圈式密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、安裝方便、但因軸頸接觸的磨損較嚴(yán)重，因而工耗大，氈圈壽命短。因此軸的表面最好經(jīng)拋光加工.如果軸的硬度高,表面粗糙度值小,就使用優(yōu)異細(xì)毛氈.8.2.2軸承內(nèi)側(cè)的密封該密封處選用擋油環(huán)密封，其作用用于油潤(rùn)滑軸承，防止過(guò)多的油、雜質(zhì)進(jìn)入軸承室以內(nèi)以及嚙合處的熱油沖入軸承內(nèi)。擋油環(huán)與軸承座孔之間應(yīng)留有不大的間隙，以便讓一定量的油能濺入軸承室進(jìn)行潤(rùn)滑。8.2.3蓋與箱座接合面密封在接合面上涂上密封膠。8.3公差的設(shè)計(jì) 對(duì)于聯(lián)軸器的公差配合，軸承軸的公差配合選用，鍵的公差配合選用。8.4 附件8.4.1窺視孔蓋和窺視孔為了檢查傳動(dòng)件的嚙合、潤(rùn)滑、接觸班點(diǎn)、齒側(cè)間隙及向箱內(nèi)注油等，在箱蓋頂部設(shè)置便于觀察傳動(dòng)件嚙合區(qū)的位置并且有足夠大的窺視孔，其大小至少應(yīng)能伸進(jìn)手去,以便操作.蓋板下應(yīng)加防滲漏的墊片，窺視孔的長(zhǎng)寬為90mm70mm，厚度為6mm，孔數(shù)5個(gè)，用M6：M8的螺釘緊固。8.4.2排油孔、放油油塞、通氣器、油標(biāo)為了換油及清洗箱體時(shí)排出油污，在箱座最底部設(shè)有排油孔，放油孔的螺紋小徑應(yīng)與機(jī)體外壁取平,為便于加工,放油孔的機(jī)體外壁應(yīng)有加工凸臺(tái)，經(jīng)機(jī)加工后成為放油螺塞頭部的支承面，并加封油墊圈以免漏油,材料為石棉橡膠.放油螺塞帶有細(xì)牙螺紋,本設(shè)計(jì)中取螺塞M181.5 JB/T 1760-1991。為溝通箱內(nèi)外的氣流，應(yīng)在箱蓋頂部或窺視空板上安裝通氣器，可以使箱內(nèi)的熱脹氣體自由的溢出,達(dá)到機(jī)體內(nèi)外氣壓平衡.本設(shè)計(jì)中用網(wǎng)式通氣器.數(shù)據(jù)查手冊(cè)可得.為了檢查減速器內(nèi)