(完整word版)課程設(shè)計(jì)電動(dòng)葫蘆設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱：機(jī)械綜合課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：鋼絲繩電動(dòng)葫蘆起升用減速器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)時(shí)間: 指導(dǎo)教師:班級(jí): 學(xué)號(hào): 姓名:目錄1 題目分析.32設(shè)計(jì)計(jì)算.31）.電動(dòng)機(jī)的確定32） 總體設(shè)計(jì)計(jì)算 .43齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 .61） 第一對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)與校核 .62） 第二對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)與校核 .113） 第三對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)與校核 .154 軸的設(shè)計(jì)及危險(xiǎn)軸的校核 .195 課程設(shè)計(jì)總結(jié).226 參考文獻(xiàn).221 題目分析電動(dòng)葫蘆是一種常用的搬運(yùn)設(shè)備，在工廠中使用十分廣泛。電動(dòng)葫蘆由兩部 分組成，即行走機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)。下面分別介紹各組成部分。1.行走機(jī)構(gòu)組成：行走電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。2

2、.提升機(jī)械組成：提升電動(dòng)機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械制動(dòng)器（一般為盤式制動(dòng) 器）。3.制動(dòng)器介紹：電動(dòng)葫蘆（或起重機(jī)）的提升機(jī)構(gòu)一定要有機(jī)械制動(dòng)裝置，當(dāng)物體起吊到一定高度后全靠機(jī)械制動(dòng)器將其制停在空中。制動(dòng)器的工作機(jī)理有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和牽引電磁鐵驅(qū)動(dòng)。不同的驅(qū)動(dòng)方式其制動(dòng)的性能也不相同。在小型電動(dòng)葫蘆上一般采用電磁驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器。電動(dòng)葫蘆（或起重機(jī)）上提升機(jī)構(gòu)采用的制動(dòng)器種類繁多，在小型電動(dòng)葫蘆上較多采用的制動(dòng)器是盤式制動(dòng)器， 盤式制動(dòng)器又稱為碟式 制動(dòng)器。盤式制動(dòng)器重量輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、制動(dòng)效果穩(wěn)定。為了安全起見(jiàn)，在起重設(shè)備上一般均采用常閉式制動(dòng)器。所謂常閉式是指 在電磁機(jī)構(gòu)不得電的情況下，制動(dòng)

3、器處于制動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)器安裝在電動(dòng)機(jī)的一端， 一般情況是封閉的，用眼晴直接是看不到的，但這沒(méi)有關(guān)系，一般會(huì)將牽引電磁 鐵的線圈引出線留在外面。我們只要將線圈接正確就行。當(dāng)電動(dòng)機(jī)得電的同時(shí)（接觸器吸合時(shí)），制動(dòng)器的牽引電磁鐵也同時(shí)得電， 制動(dòng)器打開(kāi)。 這種聯(lián)接方式的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)發(fā)生停電事故時(shí)可以立即進(jìn)行制動(dòng)以避免事故的發(fā)生。 其缺點(diǎn)是 制動(dòng)瞬間設(shè)備的機(jī)械抖動(dòng)較大。2 設(shè)計(jì)計(jì)算1）電動(dòng)機(jī)的確定由公式得:P=FV/1000=GV/1000=1000!0(4/60)/1000=0.67kw總二筒與輸出軸 輸出軸與皿 皿與口 與I I與電機(jī)=0.96X(0.99X0.99)X(0.99X0.99)X(0.9

4、9X0.99)X0.98=0.8857電動(dòng)機(jī)功率：Pd=Pw/總=0.67/0.8857=0.75266kw由于鋼絲繩電葫蘆起吊和停止時(shí)有一些沖擊，根據(jù)沖擊程度一般使用系數(shù)kA=1.4 故p_1.4pd=1.0537kw電機(jī)轉(zhuǎn)速?。簄電=1380r/min由于功能需要，采用錐形轉(zhuǎn)子電機(jī)。2)總體設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比的確定由于電動(dòng)葫蘆吊鉤為一動(dòng)滑輪裝置，鋼絲繩一段固定，一段被卷筒纏繞，所以卷筒鋼絲繩的受載僅為起重量的一半，但鋼絲繩的速度為起重速度的兩倍。卷筒轉(zhuǎn)速：n卷筒=2vL/：、；d(vL為起升速度)由于起重速度誤差不超過(guò)百分之五， 即單位時(shí)間鋼絲上升速度為：2VLX(1 一

5、 0.05) =8 _0.4m/min (采用一段固定的動(dòng)滑輪結(jié)構(gòu))故卷筒轉(zhuǎn)速n卷筒=2vLX(1 0.05) / 二 d=26.526 - 1.326即 25.2r/min =n卷筒32* r -i丫dZ1備 昭（1） 確定計(jì)算參數(shù)1） 由1P208 圖 10-20 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限c FE1=500Mpa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限c FE2=380MPa2） 由1P206 圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85KFN2=0.883）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式 10-12 得F 1= KFN1；FE1/S=303.57MPa卜F2=KFN

6、2；FEMS=238.86 MPa4）計(jì)算載荷系數(shù) KK=KK&a&B=1X1.05X1.4X1.3=1.9115） 根據(jù)縱向重合度 二=1.5857,從圖 10-28 查得螺旋角影響系數(shù) YP0.886）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。_Z120_zv1=3=21894cos - cos 14_Z280_ _zv2=3=3=87.574cos - cos 147）查取齒形系數(shù)由1P200 表 10-5 可查得YFa1=2.72,滄=2.218）查取應(yīng)力校正系數(shù)由1P200 表 10-5 知YSa1=1.57, 21.789)計(jì)算大小齒輪的YFOYSJ-F,并加以比較。大齒輪的數(shù)值較大(2)設(shè)計(jì)

7、計(jì)算32 1.911 7146.07 0.88 cos214V 201.65對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而由齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取彎曲疲勞強(qiáng)度模數(shù)1.247，并近似圓整為標(biāo)準(zhǔn) m=1.25。按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=25.713mm ,Z1=d1cos3/m=19.959 ,Z2=UZ1=79.837。取乙=20,則 Z2=UZ1=804.幾何尺寸計(jì)算(1) 計(jì)算中心距a=(Z1+Z2)m/(2cos3)=64.413mm將中心距圓整為 65mm

8、(2 )按圓整后的中心距修正螺旋角R(zz2)mn(20+80)漢 1.25-=arccos12 n= arccos=15.942a2 匯 65因值改變不多，故參數(shù)；一.，k ：, zH等不必修正。(3) 計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑d1=-Z1mn=25.999mmcos :d2=_z2mn=103.998mmcos :(4)計(jì)算齒輪寬度b =dd1=1 X25.999=25.999mm圓整后取 B?=26mm B1=30mmYFalYSal/ F 1=0.0141YFa2Ysa/LF2=0.01647mn0.01647=0.8265mm2)第二對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)與校核1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料

9、及齒數(shù)(1 )傳動(dòng)方案可選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。(2)此電葫蘆升降機(jī)為一般重載工作機(jī)器，速度不高，齒輪用7 級(jí)精度即可。(3)所設(shè)計(jì)的齒輪可選用便于制造且價(jià)格便宜的材料由1P191 機(jī)械設(shè)計(jì)表 10 1 選?。盒↓X輪材料為 40Cr，HB3=280;大齒輪材料為 45 號(hào)鋼，HB4= 240。HB3-HB4= 40,合適。(4)選取小齒輪齒數(shù)Z3= 20;大齒輪齒數(shù)Z4=uzi=74(5)選取螺旋角。初選螺旋角3=14按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，最后作齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由強(qiáng)度計(jì)算公式總表查得設(shè)計(jì)公式為32KtT3u_1 ZEZHJ叭u I】(1)確

10、定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選Kt= 1 6由圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433由圖 10-26 差得；：3=0.78 ,；：4=0.87，則；：=；：.3+：4=16555T3=95.5X10P/n3=95.5x10 x1.012/345 Nmm =28013.3Nmm由1P205 表 10 7 選取d=1 (兩支撐相對(duì)于小齒輪做非對(duì)稱布置)由1P201 表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù)為ZE=189.8MPa由1P209 圖 10-21 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為二lim3=600MPa ,:二lim4=550 MPa。由公式N=60njLhN3=60X345X1X(

11、3200)=6.624X107d3tN4=N/u=6.624X107/3.7=1.79X107圖 10-19 查得接觸疲勞強(qiáng)度KHN=1.17KHN4=1.27計(jì)算接觸疲勞應(yīng)力取失效概率為 1%安全系數(shù) S=13=KHN3二吹 /S=1.17X600/1=702 MPa.I-H4=KHNiim4/S=1.27X550=698.5 MPa702698.5=700.25 MPa2（2）計(jì)算1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑d/代入q中較小的值3）計(jì)算齒寬 b 及模數(shù)mb =dd3t=1X31.0765mm=31.0765mmd3tcos131.0765 cos14m= =1.508mmZ320計(jì)算齒寬與齒高

12、之比b/h齒高 h=2.25mt=3.39mmb/h=9.174）計(jì)算縱向重合度 :卡=0.318dz3ta n3=1.58575）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.56m/s,7 級(jí)精度，由1P194 圖 10-8 查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.01。斜齒輪，由1P195 表 10-3 查得KHa3=&a4=1.4d3t32K“3u-1duZEZH2 1.6 280133 4.7- X -1 1.653.7289& 2.433、 4=0.01477大齒輪的數(shù)值較大(2)設(shè)計(jì)計(jì)算32 1.8382 28013.3 0.88 cos214V仆201.65對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)

13、m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而由齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取彎曲疲勞強(qiáng)度模數(shù)1.624,并近似圓整為標(biāo)準(zhǔn) m=1.75。按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d3=33.476mm ,Z3=d3cos3/m=18.56 ,Z4=uz4=68.675。取 Z3=19。貝UZ4=uZ3=714.幾何尺寸計(jì)算(1) 計(jì)算中心距a=(Z3+Z4)m/(2cos3)=81.16mm將中心距圓整為 82mm(2 )按圓整后的中心距修正螺旋角zv3=Z3COS3:_Z4Zv4=COS74=81cos 140.01477=1.

14、2406mm(Z3+Z4)mv(19 + 71)d.75o-=arccos34 n= arccos=16.18 2a2 x 82因值改變不多，故參數(shù)；一.,k ;, zH等不必修正。(3) 計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑d3=Z3m=34.62mmcos :d4=-Z4mn=129.37mmcos :(4) 計(jì)算齒輪寬度b二dd3=1X34.62=34.62mm圓整后取 B4=40mm B3=35mm3)第三對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)與校核1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1 )傳動(dòng)方案可選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。(2)此電葫蘆升降機(jī)為一般重載工作機(jī)器，速度不高，齒輪用7 級(jí)精度即可。(3)所設(shè)計(jì)的齒輪可選用便

15、于制造且價(jià)格便宜的材料由1P191 機(jī)械設(shè)計(jì)表 10 1 選?。盒↓X輪材料為 40Cr,HB5=280;大齒輪材料為 45 號(hào)鋼，HB6= 240。HB5-HB6= 40,合適。(4)選取小齒輪齒數(shù)Z5= 20;大齒輪齒數(shù)Z6=UZ5=74(5)選取螺旋角。初選螺旋角3=14按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，最后作齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由強(qiáng)度計(jì)算公式總表查得設(shè)計(jì)公式為d5t2KtT5u-1(1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值V =試選Kt= 1. 6由圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433由圖 10-26 差得5=0.78 , ；一6=0.87，則；.=

16、；.5+ ,6=1.6555T5=95.5X10P5/n5=95.5X10X0.9918/93.243 Nmm =101586.5887Nmm由1P205 表 10 7 選取d=1 （兩支撐相對(duì)于小齒輪做非對(duì)稱布置）由1P201 表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù)為ZE=189.8MPa由1P209 圖 10-21 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為c iim5=600MPa ,匚丿lim6=550 MPa。由公式N=60njLh2=60X93.243X1X（3200）=1.79X107Nb=N/u=1.79X1073.7=0.484X107圖 10-19 查得接觸疲勞強(qiáng)度KHN=1.

17、27KHN6=1.39計(jì)算接觸疲勞應(yīng)力取失效概率為 1%安全系數(shù) S=1L_H5=KHN5二lim5/S=1.27X600/1=762 MPa.L_H6=&N6；欣/S=1.39X550=764.5 MPa762764.5=763.25 MPa21）計(jì)算小齒輪分度圓直徑d5t代入q中較小的值2）計(jì)算圓周速度d5t嚴(yán)T（U1）EZHu. H2.6X01586.5887V V 1.654.73.7189& 2.433）i 763.25丿=45.08mmd5tns3.14 45.8V =3）計(jì)算齒寬 b 及模數(shù)m60 100060 1000b =dd5t= 1x45.08mm=45.

18、08mmd5tcos：45.08 cos14m=Z5計(jì)算齒寬與齒高之比b/h齒高 h=2.25mt=4.92mmb/h=9.174)計(jì)算縱向重合度=0.318dz5ta nB=1.58575) 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.22m/s,7 級(jí)精度，由1P194 圖 10-8 查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.005。斜齒輪，由1P195表 10-3 查得 如=心=1.4由1P193 表 10-2 查得使用系數(shù)KA=1由1P196 表 10-4 查得 7 級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)A22-3KHB=1 .12+0.18(1+0.6d)d+0.23x10 b將數(shù)據(jù)代入得KJB=1.12+0.18x(1+0

19、.6x12)x12+0.23x10-3x45.08 =1.418由 b/h=9.17,KHB=1.418 ,查圖 10-13 得KFB=1.3故載荷系數(shù)K=KKKHaKHB=1x1.005x1.4x1.418=26) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑1/31/3d5=d5t(K/Kt) = 45.08x(2/1.6)=48.56mm7) 計(jì)算模數(shù)d5cos：48.56 cos14m=2.356 mmZ5203.按齒根彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)由1P216 式 10-17 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為2020(2) 確定計(jì)算參數(shù)1）由1P208 圖 10-20 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限匚FE5=500M

20、pa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限二FE6=380MPa2） 由1P206 圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN=0.98KFN6=0.9953）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式 10-12 得對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算4）計(jì)算載荷系數(shù) K5）根據(jù)縱向重合度6）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv5=Z5COS3：_ Z6Zv6=3 :cos -l_F5= KFN5；FE5/S=350MPaF6= KFN6；FE6/S=270 MPaK=KKKFaK=1X1.005X1.4X1.3=1.8291廠=1.5857,從圖 10-28 查得螺旋角影響系數(shù)

21、YU0.88203=21.894cos 1474cos314=817）查取齒形系數(shù)由1P200 表 10-5 可查得YFa5=2.72,YFa6=2.228）查取應(yīng)力校正系數(shù)由1P200 表 10-5 知YSa5=1.57,YSa6=1.779）計(jì)算大小齒輪的 YFaYsa/二F,并加以比較。YFa5YSa5/tF5=0.0122YFa6YSa6/6=0.01455大齒輪的數(shù)值較大（2）設(shè)計(jì)計(jì)算321.82910.01455=1.893mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力, 疲勞強(qiáng)度所決定的

22、承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取彎曲疲勞強(qiáng)度模數(shù) 似圓整為標(biāo)準(zhǔn) m=2.5。按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d5=48.56mm ,Z5=d5cos3/m=18.85 ,取 Z5=19。則 Z6=UZ5=714.幾何尺寸計(jì)算(1)計(jì)算中心距a=(Z5+Z6)m/(2cos3)=115.94mm將中心距圓整為 116mm(2 )按圓整后的中心距修正螺旋角:=arccos(Z5Z6)g(19 71) 2.5-=arccos= arccos=14.112a2 漢 116因值改變不多，故參數(shù)；-.,k ：, zH等不必修正。(3)計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑d5=Z5mn=48.95mmcos :,z6mnd6

23、=182.93mmcos :(4)計(jì)算齒輪寬度 b=-dd5=1X48.95=48.95mm圓整后取 B6=55mm B5=50mm4 軸的設(shè)計(jì)及危險(xiǎn)軸的校核(1)軸w的設(shè)計(jì)與校核(1)輸出軸上的功率P,轉(zhuǎn)速n,轉(zhuǎn)矩T功率P=0.972W轉(zhuǎn)速n=25.2r/min轉(zhuǎn)矩T=368345.2913 N mm(2)作用在齒輪上的力而由齒面接觸2.356，并近Z6=UZ6=69.73。對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算Ft=217d=2X368345.2913/182.93=4027.17 NFr=Fttana/cos3=4027.17xtan20/cos14.11

24、=1511.37NFa=Fttan3=4027.17xtan 14.11=1012.3N(3)初步確定軸的最小直徑。軸材料選用45 鋼，調(diào)質(zhì)鋼處理，據(jù)1P373 表 15-4，取Ao=1121/31/3dmin=A)(P/n)=112x(0.972/25.2)=37.842mm(4) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度校核時(shí)只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面即C 截面，取=0.62 2 1/2二1= M +(：T) /W=26.63MPa二-1=60 MPa ,安全(5) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度由分析知，1截面是最危險(xiǎn)的是截面I的左側(cè)抗彎截面系數(shù) W0.1d3抗扭截面系數(shù) W/0.2d3截面I左側(cè)彎矩M

25、截面I上的扭矩T截面上彎曲應(yīng)力二b=MV=11.99MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力.T=T/W=19.03軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 15-1 查得二B=640MPa二-1=275 MPa-1= 155MPa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及:-按表 3-2 查取，因 r/d=0.25,D/d=1.5，經(jīng)插值后可查得:_=1.34=1.09Ov又由附圖 3-1 可得軸的材料敏性系數(shù)為q；=0.72q=0.7故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式(附3-4 )為k.：；=1 q；(；1)=1.2448k=1q(：-1)=1.063由附圖 3-2 得尺寸系數(shù)。=0.87截面上彎曲應(yīng)力二b=M/W截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力.T=T/WT3-8 用插入法求得，并取k./；=0.8k；/二，于是得k；亠 2.51k / =2.008軸按磨削加工，由附圖3-4 的表面質(zhì)量系數(shù) I- ,：I- =0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即3q=0.1，則按式（3-12 ）及（3-12a ）得綜合系數(shù)值為%丄1 k1=2.597SCF附圖 3-3 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)；=11軸按磨削加工，由附圖3-4 的表面質(zhì)量系數(shù) 応一=加=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即牯 0.1，則按式（3-12 ）及（3-12a）得綜合系數(shù)值為11.22481k11=1.520.870.92k