橋式起重機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)傳動置設(shè)計(jì)

1、機(jī)械課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目：橋式起重機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)傳動裝置設(shè)計(jì)學(xué) 院：材料科學(xué)與工程學(xué)院 設(shè) 計(jì) 者：楊亞楠班 級：材料09-3學(xué) 號：14095511指導(dǎo)老師：趙子江日期：2011 年 7 月 4 日目錄1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書32、傳動裝置總體設(shè)計(jì)方案43、電動機(jī)的選擇計(jì)算54、傳動系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)計(jì)算.75、傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.10 5.1高速級齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 .10 5.2第二級齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 .13 6、軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.15 7、鍵的選擇與強(qiáng)度驗(yàn)算.228、軸承的選擇與壽命計(jì)算.25 9、聯(lián)軸器的選擇 .26 10、減速器潤滑與密封 .26 11、減速器的結(jié)構(gòu)和附

2、件設(shè)計(jì) 27 12、 設(shè)計(jì)小結(jié) 31 13、參考文獻(xiàn) .33 一、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1、設(shè)計(jì)條件機(jī)器功用：對露天物料進(jìn)行起吊，裝卸，安裝，搬運(yùn)等；工作情況：間斷型工作，正反方向轉(zhuǎn)動，載荷平穩(wěn)，環(huán)境溫度不超過40；運(yùn)動要求：運(yùn)動速度誤差不超過5%；使用壽命：停歇時(shí)間與工作時(shí)間近似相等，傳動零件工作總時(shí)數(shù)小時(shí)，滾動軸承壽命4 000小時(shí)；檢修周期：500小時(shí)小修；2000小時(shí)大修；2、原始數(shù)據(jù)：大車運(yùn)行阻力 f=17kn； 大車運(yùn)行速度v= 70 m/min； 車輪直徑 700 mm； 啟動系數(shù) = 1.3。3、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)內(nèi)容 電動機(jī)選型； 減速器設(shè)計(jì)；閉式齒輪傳動設(shè)計(jì)；傳動件設(shè)計(jì)；聯(lián)軸器選

3、型設(shè)計(jì)； 車輪及其軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)工作量 減速器裝配圖1張；零件工作圖2張（軸和齒輪各1張）；設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份。4、設(shè)計(jì)要求在本次機(jī)械設(shè)計(jì)中將減速器中齒輪設(shè)計(jì)成直齒圓柱輪。二.傳動裝置總體設(shè)計(jì)方案1. 組成：傳動裝置由電機(jī)、減速器、傳動軸、齒輪傳動裝置、車輪和軌道。2. 特點(diǎn)：傳動軸過長，故沿徑向載荷分布過于集中，要求軸有較大的強(qiáng)度。3. 確定傳動方案：其傳動方案如下： 圖一:(傳動裝置總體設(shè)計(jì)圖) 1-電動機(jī)；2-減速器；3-傳動軸；4-齒輪傳動；5-車輪；6-軌道初步確定傳動系統(tǒng)總體方案如:傳動裝置總體設(shè)計(jì)圖所示。選擇同向二級圓柱齒輪減速器（展開式）和直齒輪傳動。項(xiàng)目內(nèi)容及計(jì)算說明計(jì)算

4、結(jié)果三、電動機(jī)的選擇計(jì)算1、 工作機(jī)輸入功率的計(jì)算已知工作機(jī)的阻力和速度則工作機(jī)輸入功率為 式中電動機(jī)所需的輸出功率計(jì)算式中機(jī)械傳動裝置的總效率(由電動機(jī)至工作機(jī)的輸入端)a 兩對閉式齒輪，加工等級為7級，傳動效率0.99，b 一對開式齒輪=0.99c 四個(gè)滾動軸承效率0.99d 一個(gè)彈性聯(lián)軸器0.9925e 槽的效率把上述值帶入后得 起動系數(shù)，所以 查表162得：y系列1500r/min電動機(jī)的具體牌號為：y200l-4型，額定功率為30kw，滿載轉(zhuǎn)速為1470r/min。2、 確定電動機(jī)型號通過上述計(jì)算查表16-2得：型號：y200l-4型額定功率：30kw同步轉(zhuǎn)速：1500r/min滿載

5、轉(zhuǎn)速：1470r/min軸徑：48mm伸出軸長度：110mm軸距地面高度：200mm兩腳跨度：395mm兩腳中心距：318mm整體高度：475mm機(jī)身寬度：775mm機(jī)體直徑：400mm四、傳動系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)計(jì)算1、分配傳動比（1）總傳動比i在上邊已確定電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速為n1470r/min，運(yùn)行速度為v=70m/min，車輪直徑為d=700mm，計(jì)算車輪轉(zhuǎn)速用公式55計(jì)算總傳動比1470/31.8546.15（2）分配傳動比 從減速器的高速軸開始為各軸命名為：1軸、2軸、3軸。第1軸至第2軸，第2軸至第3軸傳動比，開式齒輪的傳動比。由于是開式傳動,不是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)可取=3.5, 所以=

6、46.15/3=15.38,又知道,取 所以 15.38=1.35取z1=23 則 可取z2=105取z3=27 則可取z4=912、傳動裝置運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算 （1）各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算第1軸轉(zhuǎn)速第2軸轉(zhuǎn)速 第3軸轉(zhuǎn)速 外面開式齒輪軸 速度誤差在允許范圍內(nèi) （2）各軸功率計(jì)算 （3）各軸扭矩計(jì)算 電動機(jī)軸 將數(shù)據(jù)列表軸號轉(zhuǎn)速nr/min功率pkw轉(zhuǎn)矩tnm傳動比i電機(jī)軸 1470302201軸1470 29.8193.52軸322 29.11 863.43軸95.5528.462844.5車輪軸31.85 28.63 8044.8五各組傳動齒輪設(shè)計(jì)1、高速級齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)（1）選用齒輪材料，確定許用應(yīng)力由

7、表6.2選 小齒輪40mnb調(diào)質(zhì)處理 大齒輪40cr 調(diào)質(zhì)處理許用接觸應(yīng)力與齒輪材料、熱處理方法、齒面硬度、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)等因素有關(guān)。 查表11-5 取sh=1.1 sf=1.25則 許用彎曲應(yīng)力 雙向傳動乘0.7彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù) 查圖69彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) 則（2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算確定齒輪傳動精度等級， 查課本表11-6 取齒寬系數(shù)查課本表11-3 取載荷系數(shù)k=1.2t1=193500 n*m小輪分度圓直徑，由式65得故=72.83mm齒輪模數(shù)m 按表6.6圓整 小輪分度圓直徑 標(biāo)準(zhǔn)中心距a 齒寬b 為保證齒輪強(qiáng)度大輪齒寬 小輪齒寬 取 （3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算齒形系數(shù) 查課

8、本圖11-8和圖11-9確定小齒輪的齒形系數(shù) 大齒輪齒形系數(shù) 校驗(yàn)小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 故 大齒輪亦滿足（4）齒輪其他主要尺寸計(jì)算大輪分度圓直徑 根圓直徑 頂圓直徑 2、第二級齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)（1）選用齒輪材料，確定許用應(yīng)力由表6.2選 小齒輪40crmnmo 調(diào)質(zhì)處理 大齒輪35simn 調(diào)質(zhì)處理接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1.1則許用彎曲應(yīng)力 由式612，彎曲疲勞強(qiáng)度極限 查圖67，雙向傳動乘0.7彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1.25則 （2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算確定齒輪傳動精度等級，查課本圖11-8和圖11-9確定 查課本表11-6 取齒寬系數(shù)查課本表11-3 取載荷系數(shù)k=1.2小輪分度圓直徑，由式

9、65得故小齒輪的齒數(shù)為27 則 按表6.6圓整取m=5小輪分度圓直徑標(biāo)準(zhǔn)中心距 齒寬b 大輪齒寬 小輪齒寬 ?。?）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算有式610 小齒輪的齒形系數(shù) 大齒輪的齒形系數(shù) 故 （4）齒輪其他主要尺寸計(jì)算大輪分度圓直徑 根圓直徑 頂圓直徑 綜上 ，得三組齒輪的相關(guān)幾何參數(shù)高速級齒輪參數(shù)第二級齒輪參數(shù)459213542045525629580122.5408442.51001454284659011684110.1六、 軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動零件設(shè)計(jì)計(jì)算完成后，就可算出作用于軸上載荷的大小，但由于軸支承位置未定，這些載荷相對于軸支承的作用位置也就無法確定，這樣，軸的支支反力無法求出

10、，軸彎矩圖無法確定。為此，首先要估算出軸的跨度和確定軸上載荷的作用位置。1、 i軸（1）聯(lián)軸器選擇，電機(jī)軸直徑：，所以，選擇（2）初步估算軸的直徑選取45鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理由式14-2 計(jì)算軸的最小直徑并加大9%以考慮鍵槽的影響查表8.6 取外伸軸c=110 取 （3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案 階梯軸初步分為六段。 2）確定各軸段直徑和長度 1段 根據(jù)圓整，并由、和電動機(jī)轉(zhuǎn)軸選擇聯(lián)軸器型號hl3聯(lián)軸器，電機(jī)的軸徑和聯(lián)軸器的長度可取，,2段 為使半聯(lián)軸器定位，軸肩高度，孔倒角c取（gb6403.3-86）,且符合標(biāo)準(zhǔn)密封圈內(nèi)徑。取軸端蓋寬度37mm，端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面30

11、mm則,3段 為便于裝拆軸承內(nèi)圈，且符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑。查gb/t283-93，暫選圓柱滾子軸承，新代號為n209e，,其寬度，軸承潤滑方式選擇：，選擇脂潤。軸承距箱體內(nèi)壁距離，則。4段 作為軸向固定齒輪，保證小齒輪在遠(yuǎn)離電機(jī)的一側(cè)，在數(shù)據(jù)上沒什么圖書要求。在這里可取 ，5段 由于本軸屬于齒輪軸，長度為齒輪的輪轂寬度減2mm 高級小齒輪寬為90mm。 ， 6段 該軸段直徑，與齒輪之間用軸套隔開軸寬為19mm，加之軸套長度18mm （4）軸所受的力及受力分析（過程略）2、 ii軸（1）計(jì)算作用在齒輪上的力轉(zhuǎn)矩圓周力 徑向力 (2)初步估算軸的直徑選取45號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理由式8-2 計(jì)算軸

12、的最小直徑并加大9%以考慮鍵槽的影響查表8.6 取a=115 取 (3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案 初步分為五個(gè)軸段2）確定各軸段直徑和長度 1段 根據(jù)軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，暫選圓柱滾子軸承（按）新代號為n311。，其寬度b=29mm。加上軸套長度12mm。共長。軸承潤滑方式選擇：，選擇脂潤滑。 2段 作為軸向固定 軸徑宜取，二級減速中的小齒輪寬度為116mm，所以此軸段長度應(yīng)比齒輪寬度小2mm，故取。3段 ，無特殊功用故可適當(dāng)取值即可。在這里取，。 4段 該軸段固定一級減速中的大齒輪 ，大齒輪寬度為84mm，故該軸段長取。5段 該軸段固定軸承，軸徑， （4）軸的強(qiáng)度校核過程略3、 iii軸

13、（1）計(jì)算作用在齒輪上的力轉(zhuǎn)矩 圓周力 徑向力 （2）初步估算軸的直徑選取40cr作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理由式8-2 計(jì)算軸的最小直徑并加大5%以考慮鍵槽的影響查表8.6 取c=100則 ?。?）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案初步分為7個(gè)軸段如圖5 2）確定各軸段直徑和長度 1段 該軸段用來固定軸承，軸徑為 選用圓柱滾子軸承，新代號為n215，外徑為130mm，寬度為37mm，加上軸向固定的軸套15mm，取2段 該軸段為齒輪軸，上面固定二級減速中的大齒輪，大齒輪的寬度為110mm，故取,3段 為增強(qiáng)軸的強(qiáng)度取 。4段 該軸的主要作用是維持減速器在軸向方向上的長度一致。5段 該軸段直徑，所用軸

14、承和第一周段相同，由于軸承寬度為37mm ，在這里取6段 該軸段直徑，7段 該軸段為固定開式齒輪為保證能正常使用，取，足夠長的軸段長度（4）軸強(qiáng)度校核過程省略 。以上軸的強(qiáng)度校核以省略，一方面，在選取軸徑和材料的時(shí)候，已在很大程度上保留了余地。如果有興趣詳見可參考機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版）十四章第四節(jié)。 七、鍵的選擇與強(qiáng)度驗(yàn)算本次二級減速器中，每一根軸上都帶有兩個(gè)鍵，計(jì)算軸的最小直徑時(shí)應(yīng)當(dāng)按7%-10%放大.其中第一根軸上一個(gè)連接聯(lián)軸器，一個(gè)周向固定齒輪；第二根軸和第三根軸上的兩個(gè)鍵均用來固定齒輪?，F(xiàn)將鍵所在的軸段的參數(shù)列出如下：連接聯(lián)軸器連接小齒輪連接大齒輪連接小齒輪連接大齒輪連接開式齒輪軸段長

15、l(mm)828882114107107軸徑d（mm）384560608068（1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸一般8級以上精度的尺寸的齒輪有定心精度要求，應(yīng)用平鍵。 i軸與聯(lián)軸器相連的鍵，由軸徑選擇鍵由式10-26擠壓強(qiáng)度條件為 其中 由表10-10 查得 則滿足強(qiáng)度要求。軸上軸轂鏈接鍵，采用a型平鍵，取用a14960滿足強(qiáng)度要求ii軸與輪轂相連的鍵，由軸徑選擇鍵和鍵由式3-1擠壓強(qiáng)度條件為 其中 由表10-10 查得 則 滿足強(qiáng)度要求。則 滿足強(qiáng)度要求。iii軸與二級減速中的大齒輪相連的鍵，由軸徑選擇a鍵和軸與輪轂相連的鍵，由軸徑選擇鍵由式3-1擠壓強(qiáng)度條件為 其中由于減速器的載荷穩(wěn)定，可認(rèn)為是

16、靜載荷作用取 則 滿足強(qiáng)度要求。則 滿足強(qiáng)度要求。軸彎扭校核之后又通過計(jì)算軸承強(qiáng)度從新選擇了軸承,但軸承間距變化很小,而且軸的強(qiáng)度余量很大,故不須要重新校核。八、軸承選擇與壽命計(jì)算1、軸承選擇軸承代號n209en311n215基本額定負(fù)荷/kn58.293.284.8極限轉(zhuǎn)速/r*min-1630048004000外徑d82120130寬度b1929252、校核使用公式進(jìn)行校核，均滿足壽命要求，校核過程略，詳見課本機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版 ）十六章第三節(jié)。，軸采用c12860連接聯(lián)軸器軸采用a14960進(jìn)行軸轂連接ii軸用連接大齒輪，用鏈接小齒輪iii軸上的鍵均可采用九、聯(lián)軸器的選擇類型選擇:選擇

17、hl型彈性柱銷聯(lián)軸器，按選取。與i軸相連的聯(lián)軸器型號hl3聯(lián)軸器，公稱扭矩為630nm.十、減速器的潤滑與密封該二級圓柱齒輪減速器，因?yàn)閭鲃友b置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用sh0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度.其中油的粘度大，化學(xué)合成油，潤滑效果好。密封性來講為了保證機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接處密封， 聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗度應(yīng)為密封的表面要經(jīng)過刮研。而且，凸緣聯(lián)接螺柱之間的距離不宜太大，并勻均布置，保證部分面處的密封性。十一、減速器的結(jié)構(gòu)和附件設(shè)計(jì)減速器的箱體采用鑄造（ht150）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu).1. 機(jī)體有足夠的剛度在

18、機(jī)體為加肋，外輪廓為長方形，增強(qiáng)了軸承座剛度。2. 考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤滑，密封散熱。因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時(shí)為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xh為50mm為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為6.3。3. 機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.鑄件壁厚為8，圓角半徑為r=3。機(jī)體外型簡單，拔模方便。4. 對附件設(shè)計(jì) a 視孔蓋和窺視孔在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板用鑄鐵制成，用

19、m8螺釘緊固。b 油螺塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。c 油標(biāo)：油標(biāo)位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出.d 通氣孔：由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡。e 啟蓋螺釘：啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機(jī)蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋。f 定位銷：為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向

20、各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度。g 吊耳與吊鉤：在機(jī)蓋上直接鑄出吊耳和吊鉤，用以起吊或搬運(yùn)較重的物體。減速器機(jī)箱體結(jié)構(gòu)尺寸如下：名稱符號計(jì)算公式（mm）結(jié)果（mm）箱座壁厚10箱蓋壁厚10箱蓋凸緣厚度15箱座凸緣厚度15箱座底凸緣厚度20地腳螺釘直徑m22地腳螺釘數(shù)目查手冊4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑m16機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑=m12軸承端蓋螺釘直徑=m6視孔蓋螺釘直徑=m8定位銷直徑=9.5，至外機(jī)壁距離查機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書302218，,至凸緣邊緣距離查機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書262016外機(jī)壁至軸承座端面距離=+40大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離10齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離15機(jī)座肋厚8.5 軸承端蓋外徑+89（1軸）150（2軸）210（3軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離189（1軸）150（2軸）210（3軸）十二、設(shè)計(jì)小結(jié)這次為橋式起重機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的減速裝置是兩級展開式圓柱齒輪減速器，這是我們真正理論聯(lián)系實(shí)際、深入了解設(shè)計(jì)概念并自行按設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)的實(shí)踐考驗(yàn)，對于提高我們機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合素質(zhì)大有用處。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ),是一門綜合性相當(dāng)強(qiáng)的技術(shù)課程，它融機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、公差與配合、cad實(shí)用軟件、機(jī)械工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊等于一體。學(xué)院為了保證對每一個(gè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，設(shè)了為期兩周的“機(jī)械課程設(shè)計(jì)”。接到任務(wù)