礦用回柱絞車傳動設(shè)計

1、目 錄前言1機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書2題目：礦用回柱絞車傳動裝置設(shè)計2設(shè)計條件2原始數(shù)據(jù)2設(shè)計任務(wù)2設(shè)計要求2第一階段設(shè)計3一、總體設(shè)計31、傳動方案的擬定及說明32、電動機選擇33、計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比44、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)5二、傳動件的設(shè)計計算61、蝸輪蝸桿傳動設(shè)計計算52、直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計計算93、內(nèi)嚙合齒輪傳動設(shè)計計算13第二階段設(shè)計17一、裝配圖設(shè)計17二、傳動軸的設(shè)計計算171、電機軸的確定172、輸入端聯(lián)軸器選擇173、I軸蝸桿設(shè)計184、II軸蝸輪軸的設(shè)計215、III軸低速軸設(shè)計23三、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算261、軸上與聯(lián)軸器相聯(lián)處鍵的校核262

2、、軸上鍵的校核263、軸上鍵的校核26第三階段設(shè)計27一、鑄件減速器機體結(jié)構(gòu)外形設(shè)計271、鑄件減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸計算表272、減速器附件的選擇，在草圖設(shè)計中選擇283、潤滑與密封(潤滑與密封方式的選擇、潤滑劑的選擇)28參考資料目錄28課程設(shè)計小結(jié)29機械設(shè)計課程設(shè)計說明書前 言課程設(shè)計是考察學(xué)生全面掌握基本理論知識的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)學(xué)院的教學(xué)環(huán)節(jié)，在2010年1月4日-2010年1月21日為期三周的機械設(shè)計課程設(shè)計。本次是設(shè)計一個二級蝸輪齒輪減速器，減速器是用于電動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置。該減速器的設(shè)計基本上符合設(shè)計要求，限于作者初學(xué)水平，錯誤及不妥之處望老師批評指正。設(shè)計者：2

3、010年1月21日一、 機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書題目：礦用回柱絞車傳動裝置設(shè)計1、 設(shè)計條件1） 機器功用：煤礦井下回收支柱用的慢速絞車2） 工作情況:工作平穩(wěn)，間歇工作，繩筒轉(zhuǎn)向定期變換3） 運動要求：絞車?yán)K筒轉(zhuǎn)速誤差不超過8%4） 工作能力：儲備余量10%5） 使用壽命：10年，每年350天，每天8小時6） 檢修周期：一年小修，五年大修7） 生產(chǎn)批量：小批生產(chǎn)8） 生產(chǎn)廠型：中型機械廠2、 原始數(shù)據(jù)鋼繩牽引力：50KN鋼繩最大速度：0.15m/s繩筒直徑：280mm鋼繩直徑：16mm最大纏繞層數(shù)：53、 設(shè)計任務(wù)1） 設(shè)計內(nèi)容：電機選型，輪系設(shè)計，軸系設(shè)計，減速器設(shè)計2） 設(shè)計工作量：減速器

4、裝配圖A1圖紙1張，蝸桿軸A3圖紙1張，低速軸大齒輪A3圖紙1張4、 設(shè)計要求蝸桿減速器設(shè)計成阿基米德蝸桿減速器設(shè)計成蝸桿齒輪減速器設(shè)計計算及說明結(jié)果第一階段設(shè)計一、總體設(shè)計1、傳動方案的擬定及說明減速器采用蝸輪-齒輪二級減速器，以實現(xiàn)在滿足較大傳動比的同時擁有較高的效率，和比較緊湊的結(jié)構(gòu)，同時封閉的結(jié)構(gòu)有利于在粉塵較大的環(huán)境下工作。蝸桿傳動布置在高速級，有利于嚙合處油膜的形成，齒輪傳動布置在低速級，可適當(dāng)降低制造精度，降低成本。傳動方案簡圖說明如下：一級直齒內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動減速兩級蝸輪齒輪傳動減速2、電動機選擇1）電動機輸出功率計算工作機上作用力，線速度輸出功率傳動裝置的總效率 式中，為從

5、電動機至卷筒軸之間的各傳動機構(gòu)和軸承的效率。由機械設(shè)計課程上機與設(shè)計表9-1查得：卷筒效率；鑄造齒開式齒輪傳動效率；輸入端彈性聯(lián)軸器；卷筒軸滑動軸承；滾動球軸承；圓柱齒輪傳動（8級）；雙頭蝸桿傳動；輸出端梅花彈性聯(lián)軸器；滾子軸承則故 2）確定電動機型號式中k取1.1按工作要求和工作條件，由機械設(shè)計課程上機與設(shè)計表16-2選用一般用途的Y160L-4系列三項異步電動機。主要性能如下表：電機型號額定功率滿載轉(zhuǎn)速起運轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Y160L-415KW1460r/min2.22.23、計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比1）、總傳動比滿載轉(zhuǎn)速工作機轉(zhuǎn)速總傳動比2)分配傳動比蝸桿齒輪減速器的齒輪傳動比由機

6、械設(shè)計課程上機與設(shè)計公式（5.12）計算表9-2常用單級傳動比蝸輪蝸桿傳動比4、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)減速器傳動裝置各軸從高速軸至低速軸依次編號為：軸、軸、軸。1）各軸轉(zhuǎn)速計算：2）各軸功率計算3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩計算4）將計算結(jié)果匯總列表備用。軸號轉(zhuǎn)速n（r/min）輸出功率P（kW）輸出扭矩T（Nm）傳動比i效率電機軸146013.6789.4210.98I軸146013.4087.6516.80.77II軸87.5310.351129.2430.96III軸29.189.943253.1510.98IV軸29.189.743187.702.850.85V軸10.248.257694.0

7、9二、傳動件的設(shè)計計算1、蝸輪蝸桿傳動設(shè)計計算已知：蝸桿傳遞功率p=13.40kw蝸桿轉(zhuǎn)速，蝸輪轉(zhuǎn)速1）選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力蝸桿 由機械設(shè)計選用45號鋼表面淬火，表面硬度HRC=4550蝸輪 選用ZCuSn10Pb1（沙模鑄造）蝸輪許用接觸應(yīng)力 由機械設(shè)計式7-9蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力由機械設(shè)計表7.6查得應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 接觸強度的壽命系數(shù) 則蝸輪許用接觸應(yīng)力蝸輪的許用彎曲應(yīng)力由機械設(shè)計式7-12蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力由機械設(shè)計表7.6查得彎曲強度的壽命系數(shù) 則蝸輪的許用彎曲應(yīng)力2）齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算由機械設(shè)計式7-8 蝸桿頭數(shù)蝸輪齒數(shù)蝸輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù)使用系數(shù)由機械設(shè)計表7.8動載

8、系數(shù) 估計載荷分布不均勻系數(shù) 載荷平穩(wěn)則載荷系數(shù)材料彈性系數(shù)由機械設(shè)計P108故由機械設(shè)計表7.3得模數(shù)m蝸桿分度圓直徑蝸桿導(dǎo)程角蝸輪分度圓直徑 蝸輪圓周速度 3）齒根彎曲疲勞強度校核計算蝸輪齒根彎曲應(yīng)力由機械設(shè)計式7-10蝸輪齒形系數(shù)由機械設(shè)計表7.9故4）熱平衡計算由機械設(shè)計式7-15可得蝸桿傳動所需的散熱面積A傳動效率嚙合效率當(dāng)量摩擦角由機械設(shè)計式7-14滑動速度由查機械設(shè)計表7.10則軸承效率攪油效率則散熱系數(shù) 按通風(fēng)良好，取油的工作溫度周圍空氣溫度故5）其它主要尺寸計算由機械設(shè)計表7.4、表7.5蝸桿頂圓直徑蝸桿根圓直徑蝸桿螺紋部分長度 （圓整）蝸輪喉圓直徑 （圓整）蝸輪根圓直徑（圓

9、整）蝸輪外圓直徑（圓整）蝸輪寬度 （圓整）2、直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計計算已知：高速齒輪傳遞功率小齒輪轉(zhuǎn)速，傳動比i=31） 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由機械設(shè)計表6.2選小齒輪調(diào)質(zhì)大齒輪45正火許用接觸應(yīng)力由機械設(shè)計式6-6接觸疲勞極限由機械設(shè)計圖6-4接觸強度壽命系數(shù)，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由機械設(shè)計式6-7由機械設(shè)計圖6-5得接觸強度最小安全系數(shù)則許用彎曲應(yīng)力由機械設(shè)計式6-12彎曲疲勞極限由機械設(shè)計圖6-7，雙向傳動乘0.7彎曲強度壽命系數(shù)由機械設(shè)計圖6-8彎曲強度尺寸系數(shù)由機械設(shè)計圖6-9（設(shè)模數(shù)m小于5mm）彎曲強度最小安全系數(shù)則2） 齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算確定齒輪傳動精度等級，按估取圓周速

10、度由機械設(shè)計表6.7、表6.8選取小輪分度圓直徑由機械設(shè)計式6-5得齒寬系數(shù)由機械設(shè)計表6.9按齒輪相對軸承為非對稱布置小齒輪齒數(shù)由推薦值中選大齒輪齒數(shù)齒數(shù)比傳動比誤差小輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù)使用系數(shù)由機械設(shè)計表6.3動載系數(shù)由推薦值齒間載荷分配系數(shù)由推薦值齒間載荷分布系數(shù)由推薦值載荷系數(shù)材料彈性系數(shù)由機械設(shè)計表6.4節(jié)點區(qū)域系數(shù)由機械設(shè)計圖6-3重合度系數(shù)由推薦值故齒輪模數(shù)由機械設(shè)計表6.6圓整小輪分度圓直徑圓周速度標(biāo)準(zhǔn)中心距齒寬大齒輪齒寬小齒輪齒寬3） 齒根彎曲疲勞強度校核計算由機械設(shè)計式6-10 齒形系數(shù)由機械設(shè)計表6.5小輪大輪應(yīng)力修正系數(shù)由機械設(shè)計表6.5小輪大輪重合度重合度系數(shù)故4）齒輪其

11、它主要尺寸計算大輪分度圓直徑根圓直徑頂圓直徑3、內(nèi)嚙合齒輪傳動設(shè)計計算已知：高速齒輪傳遞功率小齒輪轉(zhuǎn)速，傳動比i=2.85小輪轉(zhuǎn)矩1） 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由機械設(shè)計表6.2選小齒輪調(diào)質(zhì)大齒輪45正火許用接觸應(yīng)力由機械設(shè)計式6-6接觸疲勞極限由機械設(shè)計圖6-4接觸強度壽命系數(shù)，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由機械設(shè)計式6-7由機械設(shè)計圖6-5得接觸強度最小安全系數(shù)則許用彎曲應(yīng)力由機械設(shè)計式6-12彎曲疲勞極限由機械設(shè)計圖6-7，雙向傳動乘0.7彎曲強度壽命系數(shù)由機械設(shè)計圖6-8彎曲強度尺寸系數(shù)由機械設(shè)計圖6-9（設(shè)模數(shù)m小于5mm）彎曲強度最小安全系數(shù)則2） 齒根彎曲疲勞強度校核計算齒輪模數(shù)載荷系數(shù)使用

12、系數(shù)由機械設(shè)計表6.3動載系數(shù)由推薦值齒間載荷分配系數(shù)由推薦值齒間載荷分布系數(shù)由推薦值載荷系數(shù)小輪轉(zhuǎn)矩齒寬系數(shù)由機械設(shè)計表6.9按齒輪相對軸承為非對稱布置小齒輪齒數(shù)由推薦值中選大齒輪齒數(shù)（圓整）齒數(shù)比傳動比誤差齒形系數(shù)由機械設(shè)計表6.5小輪大輪應(yīng)力修正系數(shù)由機械設(shè)計表6.5小輪大輪重合度重合度系數(shù)則齒輪模數(shù)開式齒輪m擴大圓整小齒輪分度圓直徑大齒輪分度圓直徑標(biāo)準(zhǔn)中心距齒寬 （圓整）大齒輪齒寬小齒輪齒寬由機械設(shè)計式6-10 則3）齒輪其它主要尺寸計算根圓直徑頂圓直徑第二階段一、裝配圖設(shè)計二、傳動軸的設(shè)計計算1、電機軸的確定電機型號Y160L-42、輸入端聯(lián)軸器選擇由機械設(shè)計課程上機與設(shè)計表14-6

13、選用HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速n=1460r/min轉(zhuǎn)矩T=89.42Nm軸孔長度L=84mm3、I軸蝸桿設(shè)計已知：傳遞功率，轉(zhuǎn)速傳動比i=16.68，雙向傳動，10年，350天/年，8小時/天1）計算作用在蝸桿上的力轉(zhuǎn)矩蝸桿分度圓直徑蝸桿頭數(shù)圓周力軸向力徑向力2）初步估算軸的直徑選取材料由機械設(shè)計式8-2 計算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽影響由機械設(shè)計表8.6 取A=115則3）I軸蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案右軸承從軸的右端裝入，靠軸肩定位；左軸承從軸的左端裝入，并靠軸肩定位。半聯(lián)軸器靠軸肩定位，左右軸承均采用軸承端蓋，半聯(lián)軸器靠軸端擋圈得到軸向固定，半聯(lián)軸器采用普通平鍵得到軸

14、向固定，采用雙列角接觸球軸承和彈性柱銷聯(lián)軸器。（2）確定各軸段直徑和長度1段：根據(jù)圓整（按GB5014-85）選擇聯(lián)軸器型號為HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器（J型）比輪轂長度84mm短作為1段長度2、3段：為使半聯(lián)軸器定位，軸肩高度孔倒角c取2.5mm（GB6403.4-86）且符合標(biāo)準(zhǔn)密封內(nèi)經(jīng)（JB/ZQ4606-86）取端蓋寬度40mm，端蓋外面與半聯(lián)軸器右端面距離30mm則3段：圓螺母、螺紋。螺紋規(guī)格取圓螺母，m=12mm（寬度），長度取20mm4段：為了便于裝拆軸承內(nèi)圈，且符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)經(jīng)。由機械設(shè)計課程上機與設(shè)計表13-6暫選角接觸球軸承，型號為7014C，其寬度B=20mm軸承潤滑方式選擇

15、：，選擇脂潤滑兩軸間環(huán)套寬度，擋油環(huán)寬度則5段：取擋油環(huán)右端定位軸肩高度h=4.5mm，則軸環(huán)直徑軸肩寬度取15mm6段：由箱體內(nèi)壁不與蝸輪相碰，間隙為，7段：螺紋長度，8段：同6段，9段：同5段，10段：由機械設(shè)計課程上機與設(shè)計表13-4選擇軸承型號為：深溝球軸承16014內(nèi)徑d=70mm，外徑D=110mm，寬B=13mm，選擇脂潤滑擋油環(huán)寬度則，11段：圓螺母，螺紋規(guī)格取圓螺母，m=12mm（寬度），長度取20mm3） 軸的受力分析4、II軸蝸輪軸的設(shè)計1）確定軸結(jié)構(gòu)方案如下圖所示2）初步估算軸直徑選取材料由機械設(shè)計式8-2 計算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽影響由機械設(shè)計表8.6 取

16、A=115則3）確定各軸段直徑和長度1段：根據(jù)圓整（按GB5014-85）取由機械設(shè)計課程上機與設(shè)計表13-5暫選角接觸球軸承型號：7013C內(nèi)徑d=65mm，外徑D=100mm，寬B=18mm，選擇脂潤滑擋油環(huán)寬度則 2段：蝸輪寬度B=102mm， 小齒輪寬度b=110mm，軸套長度l=18mm則3段：取擋油環(huán)右端定位軸肩高度h=4.5mm，則軸環(huán)直徑軸肩寬度取15mm4段：為了一次鏜孔取由機械設(shè)計課程上機與設(shè)計表13-5暫選角接觸球軸承型號：7013C內(nèi)徑d=65mm，外徑D=100mm，寬B=18mm，選擇脂潤滑擋油環(huán)寬度則 4） 軸受力分析5、III軸低速軸設(shè)計1）計算作用在齒輪上的力

17、轉(zhuǎn)矩輸出軸大輪分度圓直徑圓周力徑向力2）初步估算軸的直徑選取材料由機械設(shè)計式8-2 計算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽影響由機械設(shè)計表8.6 取A=115則3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案如下圖示（2）確定各軸段直徑和長度1段：查（GB/T5272-1985）選用梅花彈性聯(lián)軸器，型號LMD10d=85mm，JZ型軸孔，2段：暫定3段：由機械設(shè)計課程上機與設(shè)計表13-4暫選深溝球軸承型號：6019內(nèi)徑d=95mm，外徑D=145mm，寬B=24mm，擋油環(huán)寬度則4段：由整軸長度推算，5段：軸承同樣選深溝球軸承型號：6019內(nèi)徑d=95mm，外徑D=145mm，寬B=24mm，擋油環(huán)寬度大

18、齒輪寬b=105mm則5） 軸受力分析三、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算1）軸上與聯(lián)軸器相聯(lián)處鍵的校核公稱直徑，鍵 b×h×L=12×8×70 單鍵深度：軸槽深，輪轂槽深擠壓強度=125MPa滿足設(shè)計要求2）軸上鍵的校核（1）與蝸輪相聯(lián)處公稱直徑，鍵 b×h×L=20×12×100 單鍵深度：軸槽深，輪轂槽深擠壓強度=125MPa滿足設(shè)計要求（2）與小齒輪相聯(lián)處公稱直徑，鍵 b×h×L=20×12×100 單鍵深度：軸槽深，輪轂槽深擠壓強度=125MPa滿足設(shè)計要求3）軸上鍵的校核（

19、1）與聯(lián)軸器相聯(lián)處公稱直徑，鍵 b×h×L=22×14×125 單鍵深度：軸槽深，輪轂槽深擠壓強度=125MPa滿足設(shè)計要求（2）與大齒輪相聯(lián)處公稱直徑，鍵 b×h×L=25×14×100 單鍵深度：軸槽深，輪轂槽深擠壓強度=125MPa滿足設(shè)計要求第三階段設(shè)計一、鑄件減速器機體結(jié)構(gòu)外形設(shè)計1、鑄件減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸計算表名稱符號減速器及其形式關(guān)系機座壁厚0.04a+3mm=13.8mm,取14mm機蓋壁厚1機座凸緣厚度b1.5d =13.5mm機蓋凸緣厚度b11.5 =18mm機座底凸緣厚度2.5= 30mm地腳

20、螺釘直徑df0.036a+12=21.72mm取20mm地腳螺釘數(shù)目n6個軸承旁連接螺栓直徑d10.75df=15mm機蓋與機座連接螺栓直徑d2(0.50.6)df=12mm連接螺栓d2的間距150200mm軸承端蓋螺釘直徑d3(0.40.5)df=10mm取M10窺視孔蓋螺釘直徑d4(0.30.4)df=8mm取M8定位銷直徑d(0.70.8)d2=9mm大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離11.2=16.8mm取18mm齒輪端面與內(nèi)機壁距離2=14mm取16mm機蓋肋厚機座肋厚軸承端蓋外徑D22、減速器附件的選擇，在草圖設(shè)計中選擇包括：軸承蓋，凸臺，窺視孔，視孔蓋，油標(biāo)，通氣孔，吊孔，螺塞，封油墊，氈圈

21、等。3、潤滑與密封(潤滑與密封方式的選擇、潤滑劑的選擇)減速器內(nèi)部的傳動零件和軸承都需要有良好的潤滑，這樣不僅可以減小摩擦損失，提高傳動效率，還可以防止銹蝕、降低噪聲。本減速器采用蝸桿下置式，所以蝸桿采用浸油潤滑，蝸桿浸油深度h大于等于1個螺牙高，但不高于蝸桿軸軸承最低滾動中心，減速器滾動軸承采用油脂潤滑。參考資料目錄1 程志紅,唐大放主編. 機械設(shè)計課程上機與設(shè)計M. 南京：東南大學(xué)出版社，2006年10月第1版2 程志紅主編. 機械設(shè)計M. 南京：東南大學(xué)出版社，2006年6月第1版3 王洪欣，馮雪君主編. 機械原理M南京：東南大學(xué)出版社，2005年8月第1版4 王洪欣，戴寧主編機械原理課

22、程上機與設(shè)計M南京：東南大學(xué)出版社，2005年8月第1版5 李愛軍，陳國平主編. 畫法幾何及機械制圖M. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007年1月第1版6 韓正銅,王天煜主編. 幾何精度設(shè)計與檢測M. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007年8月第1版45號鋼ZCuSn10Pb1（沙模鑄造）（符合估計）公差組8級合適（齒根彎曲強度滿足）合適m=6mm（齒根彎曲強度滿足）F=12mmG=37mmE=110mm（外部軸長）n=1460r/minT=89.42NmL=84mm45號鋼45號鋼45號鋼課程設(shè)計小結(jié)課程設(shè)計作為機械設(shè)計課程的一個綜合性實踐環(huán)節(jié)，是考察我們?nèi)嬲莆栈纠碚撝R的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)學(xué)院教學(xué)環(huán)節(jié)的相關(guān)安排，我們在2010年1月4日2010年1月21日在教五B306進(jìn)行