電動葫蘆課程設(shè)計設(shè)計計算說明書

1、設(shè)計計算說明書(一)擬訂傳動方案，選擇電動機(jī)及計算運(yùn)動和動力參數(shù)1擬訂傳動方案采用圖1-l所示傳動方案，為了減小齒輪減速器結(jié)構(gòu)尺寸和重量，應(yīng)用斜齒圓柱齒輪傳動。2選擇電動機(jī)計算起升機(jī)構(gòu)靜功率而總起重量q”=q+q=50000+0.0250000=51000n起升機(jī)構(gòu)總效率0=751=0.980.980.90=0.864故此電動機(jī)靜功率按式pjc，并取系數(shù)ke0.90，故相應(yīng)于jc25的電動機(jī)pjc=kep0=0.907.87=7.08 kw按1表4-3選zd141-4型錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)，功率pjc7.5 kw，轉(zhuǎn)速njc1400 rmin。3選擇鋼絲繩按1式(4-1)計算鋼絲繩的靜拉力按1式(4

2、-3)，鋼絲繩的破斷拉力按1的標(biāo)準(zhǔn)2選用637鋼絲繩，其直徑d15.5mm，斷面面積d89.49mm2，公稱抗拉強(qiáng)度2000mpa，破斷拉力qs178500n。4計算卷簡直徑按1式(4-4)，卷筒計算直徑d0ed2015.5310 mm按標(biāo)準(zhǔn)取d0300mm。按1式(4-6)，卷筒轉(zhuǎn)速5確定減速器總傳動比及分配各級傳動比總傳動比 這里n3為電動機(jī)轉(zhuǎn)速，rmin。分配各級傳動比第一級傳動比第二級傳動比第三級傳動比這里za、zb、zc、zd、ze和zf分別代表齒輪a、b、c、d、e和f的齒數(shù)。減速器實際總傳動比i=iabicdief=傳動比相對誤差i不超過土3，適合。6分別計算各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩

3、軸i(輸入軸)：軸(輸入軸)：軸(輸入軸)：軸(輸入軸)：各級齒輪傳動效率取為0.97。計算結(jié)果列于下表： 表 1：軸i（輸入軸）軸軸軸轉(zhuǎn)速n（r/min）1400273.1770.5817.22功率p（kw）7.8657.6297.407.18轉(zhuǎn)矩t（nm）53.65266.701001.273981.94傳動比 i5.1253.8754.125(二)高速級齒輪傳動設(shè)計因起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的齒輪所承受載荷為沖擊性質(zhì)，為使結(jié)構(gòu)緊湊，齒輪材料均用20crmnti，滲碳淬火，齒面硬度hrc5862，材料抗拉強(qiáng)度b=1100mpa，屈服極限s=850mpa。齒輪精度選為8級(gbl009588)?？紤]到

4、載荷性質(zhì)及對高硬度齒面齒輪傳動，因此以抗彎強(qiáng)度為主，初選螺旋角12。1按齒面接觸強(qiáng)度條件設(shè)計小輪分度圓直徑確定式中各參數(shù)：(1) 端面重合度其中: ,且 求得:(2) 載荷系數(shù)kt對起重機(jī)，載荷沖擊較大，初選載荷系數(shù)kt2。(3)齒輪a轉(zhuǎn)矩ta tat164.39 103nmm。(4)齒寬系數(shù)d 取d=1。 (5)齒數(shù)比u 對減速傳動，ui5.125。(6)節(jié)點區(qū)域系數(shù)zh 查機(jī)械設(shè)計圖6.19得zh2.47。(7)材料彈性系數(shù)ze 查機(jī)械設(shè)計ze189.8。(8)材料許用接觸應(yīng)力 h式中參數(shù)如下：試驗齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力 hlim1450mpa；接觸強(qiáng)度安全系數(shù)sh1.25；接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)

5、khn：因電動葫蘆的齒輪是在變載條件下工作的，對電動葫蘆為中級工作類型，其載荷圖譜如1圖4-6所示，用轉(zhuǎn)矩t代替圖中的載荷q(轉(zhuǎn)矩了與載荷q成正比)，當(dāng)量接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：對齒輪a：式中 n1齒輪a(軸1)轉(zhuǎn)速，n11400rmin； i序數(shù)，i1，2，k； ti各階段載荷工作時間，h， ti各階段載荷齒輪所受的轉(zhuǎn)矩，nm； tmax各階段載荷中，齒輪所受的最大轉(zhuǎn)矩，nm。故nha=6014006000(130.200.530.200.2530.100.0530.50)=1.142108對齒輪b：查3得接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)khna1.18，khnb1.27。由此得齒輪a的許用接觸應(yīng)力齒輪b的許用

6、接觸應(yīng)力因齒輪a強(qiáng)度較弱，故以齒輪a為計算依據(jù)。把上述各值代入設(shè)計公式，得小齒輪分度圓直徑(9)計算：齒輪圓周速度(10)精算載荷系數(shù)k查3表6.2得工作情況系數(shù)ka1.25。按8級精度查3圖6.10得動載荷系數(shù)kv1.12,齒間載荷分配系數(shù)kh1.1,齒向載荷分布系數(shù)kh1.14。故接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)按實際載荷系數(shù)k修正齒輪分度圓直徑 齒輪模數(shù)2按齒根彎曲強(qiáng)度條件設(shè)計齒輪模數(shù)確定式中各參數(shù)：(1)參數(shù)kt2,tat164.39 103nmm,d=1, ,。(2)螺旋角影響系數(shù)y 因齒輪軸向重合度0.318dz1tan0.318 116tan12=1.08，查3 得y=0.92。(3)齒形系數(shù)y

7、fa因當(dāng)量齒數(shù)查3 表6.4 得 齒形系數(shù)yfaa2.97，yfab2.21；1.52，1.78(4)許用彎曲應(yīng)力f 式中flim試驗齒輪彎曲疲勞極限，flim850mpa； sf彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)，sf1.5； kfn彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)，與當(dāng)量彎曲應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有關(guān)。對齒輪a：式中各符號含義同前。仿照確定nha的方式，則得對齒輪b：因nfan03106，nfbn03106，故查得彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)kfa1，kfb1。由此得齒輪a、b的許用彎曲應(yīng)力式中系數(shù)=0.70是考慮傳動齒輪a、b正反向受載而引入的修正系數(shù)。(6)比較兩齒輪的比值對齒輪a：對齒輪b： 兩輪相比，說明a輪彎曲強(qiáng)度較弱，故應(yīng)以a輪為計

8、算依據(jù)。(7)按彎曲強(qiáng)度條件計算齒輪模數(shù)m把上述各值代入前述的設(shè)計公式，則得 =1.77mm比較上述兩種設(shè)計準(zhǔn)則的計算結(jié)果，應(yīng)取齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn2mm。3主要幾何尺寸計算(1)中心距a取中心距。(2)精算螺旋角因值與原估算值接近，不必修正參數(shù)、k和zh。(3)齒輪a、b的分度圓直徑d(4)齒輪寬度b同理，可對齒輪c和d、e和f進(jìn)行設(shè)計計算，計算結(jié)果列于下表：表 2：尺寸 齒輪abcdef傳動比i5.1253.8754.125模數(shù)m234螺旋角112842103447105236中心距a/mm100120167齒數(shù)z168216621666d/mm32.65167.3548.83189.2265

9、.15268.75da/mm36.65171.3554.83195.2273.15274.75齒厚b/mm383354497166(三)計算軸1計算軸的直徑軸材料選用20crmnti，按下式估算空心軸外徑： mm式中 p軸傳遞功率，p7.18kw；n軸轉(zhuǎn)遞，n17.22rmin； 空心軸內(nèi)徑與外徑之比，可取為0.5； a0系數(shù)，對20crmnti，可取a0107。代入各值，則mm取d85mm，并以此作為軸(裝齒輪f至裝卷筒段)最小外徑，并按軸上零件相互關(guān)系設(shè)計軸。軸的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1： 軸i與軸iv的結(jié)構(gòu)2分析軸上的作用力軸上的作用力如圖2所示，各力計算如下： (1)齒輪f對軸上的作用力齒

10、輪f齒數(shù)zf66，模數(shù)mn=4mm，螺旋角105236，分度圓直徑d=268.75mm圓周力 徑向力 軸向力 (2)卷筒對軸上的徑向作用力r圖2： 軸的作用力分析 當(dāng)重物移至靠近軸的右端極限位置時，卷筒作用于軸上e點的力r達(dá)到最大值，近似取這里系數(shù)1.02是表示吊具重量估計為起重量的2。 (3)軸i在支承d處對軸上的徑向作用力rdn和rdm， 軸i的作用力分析如圖3所示。 如果略去軸i上聯(lián)軸器附加力的影響，齒輪a作用于軸1上的力有：圓周力 徑向力 (8634”)軸向力 由圖1按結(jié)構(gòu)取l312mm，l134mm。求垂直平面(mcd面)上的支反力： 求水平面(ncd面)上的支反力： 對軸來說，rd

11、m與rdn的方向應(yīng)與圖3所示的相反。由于上述的力分別作用于xdy坐標(biāo)系內(nèi)和ndm坐標(biāo)系內(nèi)，兩坐標(biāo)間的夾角為1，因此要把ndm坐標(biāo)系內(nèi)的力rdn和rdm換算為xdy坐標(biāo)系內(nèi)的力rdx和rdy。由1式(4-12)得兩坐標(biāo)系間的夾角(1 圖4-7) 代入數(shù)據(jù)得：圖3： 軸i的作用力分析根據(jù)1 式(4-13)和3 圖4-9，得力rdn和rdm在坐標(biāo)xdy上的投影（與x軸方向相反） 把上述求得的力標(biāo)注在軸的空間受力圖上(圖2)。3計算軸上危險截面的彎矩、轉(zhuǎn)矩和合成彎矩根據(jù)上述數(shù)據(jù)和軸上支點a、b處的支反力，可計算軸上危險截面的彎矩、轉(zhuǎn)矩和合成彎矩。(然后驗算軸的安全系數(shù)。確認(rèn)安全系數(shù)后，即可繪制軸的零件工作圖。軸承可按常用方法選取和計算，從略。)4軸i、的設(shè)計計算軸的直徑計算結(jié)果如下：表3： 單位：mm軸i（輸入軸）軸軸軸最小直徑19.43