課程設(shè)計(jì)---絞車傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì).(20210414073342)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 題 目：絞車傳動(dòng)裝置 院 系：電氣學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)電一體化 姓 名：?jiǎn)纬蓾?班 級(jí)：機(jī)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(dòng)裝置的傳動(dòng)方案 二、電動(dòng)機(jī)的選擇 三、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 四、軸的計(jì)算 五、滾動(dòng)軸承的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算 六、鍵連接的選擇和計(jì)算 七、聯(lián)軸器的選擇 八、減速器附件的選擇 九、潤(rùn)滑和密封 參考文獻(xiàn) 前言： 1、傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖: 1電動(dòng)機(jī)；2聯(lián)軸器；3斜齒圓柱齒輪減速器； 4 開(kāi)式齒輪；5卷筒 2、工作情況： 間歇工作，載荷平穩(wěn)，傳動(dòng)可逆轉(zhuǎn)，啟動(dòng)載荷為名義載荷的 1.25倍。傳動(dòng)比誤差為土 5%。每隔

2、2min工作一次，停機(jī)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(jì)內(nèi)容： 1) 擬定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)方案 2) 電動(dòng)機(jī)的選擇 3) 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 4) 傳動(dòng)件及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5) 軸承、鍵的選擇和校核計(jì)算機(jī)及減速器潤(rùn)滑和密封的 選擇 6) 減速器的結(jié)構(gòu)及附件設(shè)計(jì) 7) 繪制減速器裝配圖、零件圖 8) 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 5、設(shè)計(jì)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(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份。 6、設(shè)計(jì)進(jìn)度： 第一階段：擬定和討論傳動(dòng)方案；選

3、擇電動(dòng)機(jī)；傳動(dòng)裝置總 傳動(dòng)比的確定及各級(jí)傳動(dòng)比的分配；計(jì)算各軸的功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn) 速。 第二階段：傳動(dòng)零件及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算。 第三階段：設(shè)計(jì)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(jì)說(shuō)明書(shū)。 擬定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)方案： 由題目所知傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型變位齒輪減速器。故只要對(duì)本 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析認(rèn)證。 X 本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：減速器橫向尺寸 較小，兩個(gè)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(rùn)滑較容易。 二、電動(dòng)機(jī)的選擇: 1、選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 本減速器在常溫下連續(xù)工作，載荷平穩(wěn)，對(duì)啟動(dòng)無(wú)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(dòng)機(jī)，封閉 式結(jié)構(gòu)，電壓為 380V。 2、確定電動(dòng)機(jī)功率 工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)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(kāi)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(dòng)比范圍，取開(kāi)式齒輪傳動(dòng)比i=35，故電 動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(jì)算出的容量，由文獻(xiàn)1附錄8附表8.1查出有 四種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，其技術(shù)參數(shù)的比較情況見(jiàn)下表： 方案 電動(dòng)機(jī)型 號(hào) 額定功 率 電動(dòng)機(jī)滿載 轉(zhuǎn)速 啟動(dòng)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(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 和減速器的傳動(dòng)比，比較四個(gè)方案可知：選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y160M-4，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率 Ped=11kw,滿載轉(zhuǎn)速nm=1460r / min,總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)比較緊湊。 3、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比。 (1) 、傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比為：i 總=nm/nw=970/35=27.7 (2) 、分配各級(jí)傳動(dòng)比

7、 根據(jù)文獻(xiàn)2表2.2推薦傳動(dòng)比的范圍，選取開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的 傳動(dòng)比ii=4，則一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比為：i2=i總/ ii=27.7/4=6.925 3、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。 0軸電動(dòng)機(jī)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(kāi)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(jì)算的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)列于表2中。 表2計(jì)算所得運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)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(dòng)比i 6.925 4 效率n 0.99 0 .97

10、 0. 99 0.9 6 0.95 三、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 （一）、一級(jí)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì) 1、選擇齒輪材料及精度等級(jí) 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(jí) 2、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 按斜齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)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(dāng)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(jì)算。 3、校核齒面接觸疲勞強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=2.5mm 3、計(jì)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(qiáng)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(huì)有鍵槽存在， 故將估算直徑加大3%5%,取為33.6837.91mm。有設(shè)計(jì)手 冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑d1=35mmo 3、設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖 由于設(shè)計(jì)的是單級(jí)減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中 央，將軸承對(duì)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(duì)稱安 裝于齒輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向采用過(guò)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(duì)安裝在軸端 上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸端上應(yīng)有軸肩，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)，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(dòng)軸承的安裝高度為 3.5mm，取d5=47mm 3 ）確定各軸段的長(zhǎng)度 齒輪輪轂寬度為 60mm，為保證齒輪固定可靠，軸端 的長(zhǎng)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(rùn)滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁 的距離為5mm ,所以軸端的長(zhǎng)度取為 20mm軸承支點(diǎn)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(cè)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(zhǎng)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(cè)得到。 4）選定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸。 按設(shè)計(jì)結(jié)果畫(huà)出軸的結(jié)構(gòu)草圖。 4、按彎矩合成強(qiáng)度校核軸徑 1）畫(huà)

19、出軸的受力圖。 2）作水平面內(nèi)的彎矩圖。支點(diǎn)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(diǎn)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(dāng)量彎矩 因減速器單向運(yùn)轉(zhuǎn)，故可認(rèn)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(xiǎn)截面及校核強(qiáng)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(xiǎn)截面。但由于軸徑 d3d2，故也應(yīng)對(duì)截面n - n進(jìn)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(dòng)軸承符合要求。 六、鍵連接的選擇和計(jì)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(zhǎng)度為84mm，因此選擇 鍵的寬度b=12mm，鍵高h(yuǎn)=8mm，鍵長(zhǎng)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(jí)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(jí)大齒輪的寬度 B仁60mm。 因此選擇

23、鍵的寬度 b=14mm，鍵高h(yuǎn)=9mm，鍵長(zhǎng)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(jí)大齒輪的鍵符合強(qiáng)度要求。 3、低速級(jí)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(jí)小齒輪的寬度 B仁90mm。因此 選擇鍵的寬度 b=14mm，鍵高h(yuǎn)=9mm，鍵長(zhǎng)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(jí)小齒輪的鍵符合強(qiáng)度要求。 4、低速級(jí)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(jí)大齒輪的寬度 B2=85mm。因此選擇 鍵的寬度b=20mm，鍵高h(yuǎn)=12mm,鍵長(zhǎng)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(jí)大齒輪的鍵符合強(qiáng)度要求。