設(shè)計絞車傳動裝置機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、山西師范大學(xué)工程學(xué)院shanxishifandaxue gongchengxueyuan課程設(shè)計說明書 ke cheng she ji shuo ming shu 課程名稱 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 課程設(shè)計 課題名稱 設(shè)計絞車傳動裝置 專業(yè)班級 機(jī)電系 1001班 姓 名 景玉杰 學(xué) 號 1030060108 指導(dǎo)教師 黃秋艷 同 組 者 趙志燕、劉偉峰、孟濤、 付振國、李宏波 2012年5月28日目 錄第1章 簡介 3第二章 減速箱原始數(shù)據(jù)及傳動方案選擇 3第三章 電動機(jī)的選擇 4第四章 減速齒輪的設(shè)計與校核 6第五章 主動軸的設(shè)計 10第六章 從動軸的設(shè)計 13第七章 軸承的校核 16第八章 鍵及聯(lián)

2、軸器的選擇 17第九章 箱體及附件的設(shè)計 17第十章 參考文獻(xiàn) 19 第1章 簡介【摘要】減速器是一種密封在剛性殼體內(nèi)的齒輪運(yùn)動、圓柱齒輪傳動所組成的獨(dú)立部件，常在動力機(jī)與工作機(jī)之間的傳動裝置，本次設(shè)計的是絞車傳動裝置用的單級圓柱減速器。運(yùn)用atuocad進(jìn)行傳動的二位平面設(shè)計，完成圓柱齒輪減速器的平面零件圖與裝配圖的繪制，通過設(shè)計，理順正確的思想，培養(yǎng)綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實際來分析和解決機(jī)械設(shè)計問題的能力及學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計的一般方法步驟，掌握機(jī)械設(shè)計的一般規(guī)律，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練：例如計算、繪圖、查閱資料和手冊、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，進(jìn)行計算機(jī)輔助設(shè)計和繪圖的訓(xùn)練?！?/p>

3、關(guān)鍵詞】圓柱齒輪 齒輪傳動 減速器第2章 減速箱原始數(shù)據(jù)及傳動方案選擇2.1 任務(wù)分析、傳動方案擬訂任務(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/n8500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批量大批絞車傳動簡圖如下：1電動機(jī)；2聯(lián)軸器； 3圓柱斜齒輪減速器；4開式齒輪；5卷筒注： 間歇工作，載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)動可逆轉(zhuǎn)；起動載荷為名義載荷的1.25倍?？倐鲃颖日`差為5%。 第3章 電動機(jī)的選擇計算3.1、電動機(jī)的選擇選擇電動機(jī)的內(nèi)容包括：電動機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，要確定電動機(jī)具體型號。按工作要求和條件，一

4、般選用用途的全封閉自扇冷鼠籠型y系列三相異步電動機(jī)。具有高效節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、性能好、噪聲低、振動小、可靠性能好、功率等級安裝尺寸符合iec標(biāo)準(zhǔn)及使用維護(hù)方便等優(yōu)點。適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體的場合，以及要求有較好的啟動性能的機(jī)械。3.2 確定電動機(jī)功率：工作機(jī)所需的電動機(jī)輸出功率為由電動機(jī)至工作機(jī)之間的總效率（包括工作機(jī)效率）為 =，式中，分別為聯(lián)軸器、齒輪傳動的軸承、齒輪傳動、開式齒輪、卷筒軸承和卷筒的效率。取=0.98，=0.99，=0.97，=0.92，=0.98，=0.96，則 =0.81所以：3.3確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速按推薦的合理傳動范圍，取單級齒輪傳動比 i=35,總比范圍 傳

5、動 故電動范圍機(jī)轉(zhuǎn)速可選 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750r/min 1000r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min再根據(jù)計算出的容量，考慮到起動載荷為名義載荷的1.25倍，綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量及價格等因素,為使傳動比裝置結(jié)構(gòu)比較好,決定選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動機(jī)。 =0.81 =12.36kw =450 1250r/min 由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書選定電動機(jī)的主要性能如下表電動機(jī)型號額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速y200l815kw750r/min720r/min34分配各級傳動比電動機(jī)確定后，根據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作裝置的轉(zhuǎn)速就可以計

6、算傳動裝置的總傳動比。 i = /=720/50=14.4根據(jù)分配傳動比的原則，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊可查得，單級減速器的傳動比:35，因此可以分配=3.5，=4.1。 3.5計算傳動裝置及各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)3.5.1各軸的轉(zhuǎn)速i軸 = =720r/min 軸 =720/3.5=205.7 r/min 軸（輸出軸） =205.7/4.1=50.2r/min 3.5.2各軸的輸入功率 i軸 =12.36*0.98=12.1kwii軸 =12.1*0.99*0.97=11.6kwiii軸（輸出軸） =11.6*0.99*0.92=10.6kw 3.5.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)距為 =9.55

7、=9.5512.36/720=1.64n.mm i軸 =1.640.98=1.61n.mm 電動機(jī)型號 y200l8 =720r/mini =14.4 =3.5 =4.1。 =720 r/min =205.7r/min =50.2r/min =12.1kw =11.6kw =10.6kw =1.64 n.mm =1.61 n.mm ii軸 =1.610.970.993.5=5.34 n.mmiii軸（輸出軸）=5.340.990.924.1=2.02n.mm 最后將所計算的結(jié)果填入下表： 各軸參數(shù)表參 數(shù)軸 名電動機(jī)軸軸 軸軸轉(zhuǎn) 速r/min720720205.750.2功率kw12.3612

8、.111.610.6轉(zhuǎn)矩nmm1.641.615.342.02 第4章 減速齒輪的設(shè)計與校核4.1選擇材料、熱處理、齒輪精度等級和齒數(shù)： 由機(jī)械設(shè)計書表6-3、表6-6，選擇小齒輪材料45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220250hbs，大齒輪選用45鋼正火，硬度170210hbs。參考機(jī)械設(shè)計課本中表6-5可選精度等級為9級，要求表面粗糙度6.3. 。4.2確定設(shè)計準(zhǔn)則 由于該減速器為閉式軟齒面?zhèn)鲃觝bs350,所以齒面點蝕為主要失效形式，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計算，確定齒輪的你主要參數(shù)和尺寸，然后再按彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度。4.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計:計算公式按式11-36 (1)轉(zhuǎn)矩=1.

9、64n.mm (2)載荷系數(shù)k 查表11.10，取k=1.1 （3）齒數(shù)，螺旋角，齒寬系數(shù)因=5取=30，= =3.530=105 =5.34 n.mm =2.02 n.mm=30=1054.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計:計算公式按式11-36 (1)轉(zhuǎn)矩=1.64n.mm (2)載荷系數(shù)k 查表11.10，取k=1.1 （3）齒數(shù)，螺旋角，齒寬系數(shù)因=5取=30，= =3.530=105實際傳動比 u=/=105/30= 3.5在傳動比范圍內(nèi)。初選螺旋角=15因單級圓柱齒輪為對稱布置，而齒輪表面又為軟齒面，由表11.19選取=1 （4）彈性系數(shù) 由表11.11查得 =189.8 （5）許用接觸應(yīng)力

10、 由圖11.25查得 = 550mpa，=520mpa。 由表11.9查取安全系數(shù)=1 查圖11.28得=1.07，=1.12由式11.15可得： =588.5mpa=582.4mpa k=1.1=588.5mpa=582.4mpa 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入以上公式得: =68.80mm 由表11.3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) （6）確定中心距a和螺旋角 圓整后取a=151mm 圓整中心距后確定的螺旋角 此值與初選值相差不大，不必重新計算4.4主要尺寸計算 b=167.11mm=67.11mm 取=67mm； 4.5按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核（1） 當(dāng)量齒數(shù) （2） 齒形系數(shù) =75mm =70mm =67.11mm =2

11、34.89mm查表11.12得 , (3) 應(yīng)力修正系數(shù)查表11.13得 ，(4)許用彎曲應(yīng)力由圖11.26查得mpa，mpa由表11.9 由圖11.27 =1由式11.16 故 齒根彎曲強(qiáng)度校核合格 4.6驗算齒輪的圓周速度 由表11.21可知 選9級精度是合適的 4.7齒輪幾何尺寸計算 小齒輪：mm =113.26mpa =107.2mpa 齒根圓只鍵槽底部的距離所以主動軸采用實體式齒輪結(jié)構(gòu)大齒輪： 由于 所以采用腹板式結(jié)構(gòu)第5章 主動軸的設(shè)計 5.1 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 由已知條件可知，此減速器傳遞的功率屬中小功率，對材料無特殊要求。故選45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表16.1查得強(qiáng)度極

12、限，再由表16.3得許用彎曲因應(yīng)力5.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 據(jù)表16.2得 c =，又由式16.2得 考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽的存在，故直徑加大，取為28.5031.41mm,由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)值30mm5.3軸承的初選 由于斜齒輪傳動，軸承初選向心角接觸球軸承7207ac，d=35mm,d=72mm,b=17mm。5.4設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制草圖 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)，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。（1） 確定軸上零件位置和固定方式要確定軸的結(jié)構(gòu)形式，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定形式。齒輪從軸的左端裝入，齒輪的左端用套筒定位

13、，右端 d=30mm用軸肩固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪周向固定采用平鍵連接。軸承對稱安裝于齒輪兩側(cè)，其軸向用軸肩和軸承端蓋固定，周向采用過盈配合固定。（2） 確定各軸段直徑軸段1直徑最小，d1=30mm；考慮到要對安裝在軸段1上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段2上應(yīng)有軸肩，同時為了能很順利地在軸段2上安裝軸承，軸段2必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故軸段2的直徑：d2=35mm；用相同的方法確定軸段3、4的直徑d3、d4分別為：40mm、50mm；為了便于拆卸左軸承，可查7207ac型向心角接觸球軸承的安裝高度為3.5mm，取d5=42mm，d6= d2=35mm。 確定各軸段的長度： 齒輪輪

14、轂寬度為80mm，為保證齒輪固定可靠，軸段3的長度應(yīng)略微短于齒輪輪轂的寬度，卻為78mm；為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)有一段間距，取改間距為15mm；為保證軸承安裝在箱體軸承座孔內(nèi)（軸承寬度17mm），并考慮軸承的潤滑，取軸端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段4長度為20mm，軸承支點距離mm,根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)及聯(lián)軸器距軸承蓋要有一段距離的要求，取l=75mm；查閱聯(lián)軸器相關(guān)資料取l=70mm；在軸段1、3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，鍵槽寬度按軸段直徑可查手冊得到。 5.5按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑 （1）假設(shè)

15、作水平面內(nèi)的彎矩圖。支點反力為 1截面處彎矩： d1=30mm d2=35mm d3=47mm d4=35mm mm 75mm 70mm 2截面彎矩： （2）作垂直面里的彎矩圖 1截面右側(cè)面彎矩為： 1截面左側(cè)面彎矩為： 2截面處彎矩為 ：（3）作合成彎矩圖 1截面： 2截面： （4）作轉(zhuǎn)矩圖 =9.55=9.5512.36/720=1.64n.mm（5）求當(dāng)量彎矩 因減速器傳動可逆，故修正系數(shù)=1 1截面： （6）確定危險截面及校核強(qiáng)度 由上可看出，1,2截面所受轉(zhuǎn)矩相同，但彎 ， 且軸上還有鍵槽，故1截面可能為危險截面，但軸徑。 故也應(yīng)對2截面校核。 查表得16.3得 ，所以滿足條件，故設(shè)

16、計的軸有足夠強(qiáng)度，并有一定裕度。 第6章 從動軸設(shè)計 6.1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 由已知條件可知，此減速器傳遞的功率屬中小功率，對材料無特殊要求。故選45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表16.1查得強(qiáng)度極限，再由表16.3得許用彎曲因應(yīng)力6.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 據(jù)表16.2得 c =，又由式16.2得 考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽的存在，故直徑加大，取為42.247.6mm,由設(shè)計手冊 取標(biāo)準(zhǔn)值45mm6.3軸承的初選 由于斜齒輪傳動，軸承初選向心角接觸軸承7210ac， d=50mm,d=90mm,b=20mm。6.4設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)并繪制草圖 由于設(shè)計的是單級減速器，可將齒輪布置在箱

17、體內(nèi)部中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。（1） 確定軸上零件位置和固定方式 要確定軸的結(jié)構(gòu)形式，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定形式。齒輪從軸的右端裝入，齒輪的右端用套筒定位，左端用軸肩固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪周向固定采用平鍵連接。軸承對稱安裝于齒輪兩側(cè)，其軸向用軸肩和軸承端蓋固定，周向采用過盈配合固定。 d=45mm （2）確定各軸段直徑 軸段1直徑最小，d1=45mm；考慮到要對安裝在軸段1上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段2上應(yīng)有軸肩，同時為了能很順利地在軸段2上安裝軸承，軸段2必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故軸段2的直徑：d2=50mm；用相同的方法確定軸

18、段3、4的直徑d3、d4分別為：55mm、65mm；為了便于拆卸左軸承，可查7210ac型向心角接觸球軸承的安裝高度為3.5mm，取d5=57mm，d6= d2=50mm。 （3）確定各軸段的長度： 齒輪輪轂寬度為70mm，為保證齒輪固定可靠，軸段3 的長度應(yīng)略微短于齒輪輪轂的寬度，卻為68mm；為保證齒 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)有一段間距，取改間距為15mm；為保證軸承安裝在箱體軸承座孔內(nèi)（軸承寬度20mm），并考慮軸承的潤滑，取軸端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段4長度為20mm，軸承支點距離mm,根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)及聯(lián)軸器距軸承蓋要有一段距離的要求，取l=75mm；查

19、閱聯(lián)軸器相關(guān)資料取l=75mm；在軸段1、3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，鍵槽寬度按軸段直徑可查手冊得到。6.5按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑 （1）假設(shè)作水平面內(nèi)的彎矩圖。支點反力為 1截面處彎矩：2截面處彎矩： （2）作垂直面里的彎矩圖 d1=45mm d2=50mm d3=55mm d4=65mm d5=57mm mm 75mm 75mm 1截面右側(cè)面彎矩為 1截面左側(cè)面彎矩為 2截面處彎矩為 （3）作合成彎矩圖： 1截面 2截面 （4）作轉(zhuǎn)矩圖 =9.55=9.5511.6/205.7=5.4n.mm （5）求當(dāng)量彎矩 因減速器傳動

20、可逆，故修正系數(shù)=1 1截面： （6）確定危險截面及校核強(qiáng)度 由圖可看出，1,2截面所受轉(zhuǎn)矩相同，但彎 ， 且軸上還有鍵槽，故1截面可能為危險截面，但軸徑 故也應(yīng)對2截面校核。 查表得16.3得 ，所以滿足條件，故設(shè)計的軸有足夠強(qiáng)度，并有一定裕度。 第7章 軸承的校核7.1、軸承類型的選擇根據(jù)載荷條件、承載轉(zhuǎn)速、調(diào)心性能、安裝及拆卸要求、經(jīng)濟(jì)性等條件。初步選定角接觸球軸承中的7207ac和7210ac型。計算步驟與說明（1）7207ac型校核 查手冊得： 軸承的預(yù)期壽命 查表17.8 動載荷系數(shù) 所以 當(dāng)量動載荷： 取 所以所選軸承滿足條件（2）7210ac型校核 因為從動軸上當(dāng)量動載荷與主動

21、軸上一樣，而且轉(zhuǎn)速低于主動軸，所以7210ac型定滿足要求。 計算結(jié)果 第8章 鍵及聯(lián)軸器的選擇8.1 鍵的選擇 鍵應(yīng)該選擇平鍵a型，查表得：主動軸段1鍵槽寬b為8mm，鍵高h(yuǎn)為8mm，鍵長l為60mm；主動軸段3鍵槽寬b為12mm，鍵高h(yuǎn)為8mm，鍵長l為70mm；從動軸段1鍵槽寬b為14mm，鍵高h(yuǎn)為9mm，鍵長l為65mm；從動軸段3鍵槽寬b為16mm，鍵高h(yuǎn)為10mm，鍵長l為60mm；8.2 聯(lián)軸器的選擇半聯(lián)軸器的材料常用45、20cr鋼，也可選用zg270500鑄鐵。鏈齒硬度最好為40hrc45hrc。聯(lián)軸器應(yīng)有罩殼，用鋁合金鑄成。用單排鏈時，滾子和套筒受力，銷軸只起聯(lián)接作用，結(jié)構(gòu)可靠性好；用雙排鏈時：銷軸受剪力，承受沖擊能力較差，銷軸和外鏈板之間的過盈配合容易松動。在高速輕載場合，宜選用較小鏈節(jié)距的鏈條，重量輕，離心力??；在低速重載場合，宜選用較大鏈節(jié)距的