電動(dòng)絞車(chē)的傳動(dòng)裝置(機(jī)械課程設(shè)計(jì))

1、南京航空航天大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題 目：電動(dòng)絞車(chē)的傳動(dòng)裝置姓 名 學(xué) 號(hào) 學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè) 08機(jī)械工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 指導(dǎo) 教師 設(shè)計(jì)完成日期 2010 年 12 月 6 日 目錄1.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 32.傳動(dòng)方案的擬定及電動(dòng)機(jī)的選擇 43.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 64.傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 75.軸的計(jì)算 126.鍵連接的選擇和計(jì)算 167.滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算 188.聯(lián)軸器的選擇 209.潤(rùn)滑與密封的選擇 2110.設(shè)計(jì)小結(jié) 2211.參考資料 23一.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生：譚進(jìn)波 學(xué)號(hào)：050810731 班級(jí)：0508107設(shè)計(jì)完成日期 2010年12月5日任課老師

2、：謝正宇 指導(dǎo)老師：郭勤濤 設(shè)計(jì)題目：電動(dòng)絞車(chē)的傳動(dòng)裝置傳動(dòng)簡(jiǎn)圖原始數(shù)據(jù)：參數(shù)卷軸筒所需扭矩T（N.m）運(yùn)輸帶速度V(m/s)卷筒直徑D（mm）數(shù)據(jù)15000.62400工作條件：輕微振動(dòng)載荷；雙向傳動(dòng)；室外工作。使用期限：10年；2班制；長(zhǎng)期使用。生產(chǎn)批量：成批。工作機(jī)速度允許誤差: +5% 設(shè)計(jì)工作量：1，減速器裝配圖1張（A0）;2，零件工作圖兩張（A2，減速器輸出軸和輸出軸上大齒輪）3，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份。二.傳動(dòng)方案的擬定及電動(dòng)機(jī)的選擇1.選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型按工作要求和條件，選擇三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。2.選擇電動(dòng)機(jī)容量 工作機(jī)所需功率 Pw=T*w1000，而

3、Pd=Pwa ，因此 Pd=T*w1000a 。由電動(dòng)機(jī)至滾筒的傳動(dòng)總效率為 a=12*24*32*4，式中1，2，3，4 分別是聯(lián)軸器，軸承，齒輪，滾筒的傳動(dòng)效率。參照表2-5取1=0.99，2=0.99（球軸承），3=0.97（8級(jí)精度），4=0.96則a=0.96*0.994*0.972*0.992=0.85所以 Pd=T*w1000a=1500*2*0.621000*0.4*0.85 =5.47kw3.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒軸轉(zhuǎn)速n=60*1000*v*D=60*1000*0.62*400=29.6 r/min按表2-5推薦的傳動(dòng)比合理范圍，兩級(jí)齒輪減速器傳動(dòng)比為936,，因此電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的

4、可能范圍為266.41065.6 r/min 。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750，1000 r/min，綜合考慮電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置的尺寸，重量，價(jià)格，和可見(jiàn)第一方案比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M2-8.其主要性能見(jiàn)下表。型號(hào)額定功率滿載時(shí)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩參考價(jià)格轉(zhuǎn)速r/min電流A效率%Y160M2-85.57201374%2.02.012934，分配傳動(dòng)比總傳動(dòng)比 i總=nmn=72029.6=24.32按展開(kāi)式布置，考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，可由圖1-9展開(kāi)式曲線差得i1=6，i2=4。傳動(dòng)比誤差為1.32%，滿足要求。三.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1，

5、各軸轉(zhuǎn)速n1=nm=720r/min n2=n1/i1=120r/minn3=n2/i2=30r/minn4=n3=30r/min2，各軸的輸入功率 P1=Pd*1=5.47*0.99=5.42 kw P2=P1*2*3=5.42*0.99*0.97=5.20 kw P3=P2*2*3=5.20*0.99*0.97=5.00 kw P 4=P3*1*2=5.00*0.99*0.99=4.89 kw3，各軸的輸入扭矩已知T=9550*Pn,分別代入各軸的功率和轉(zhuǎn)速可得到各軸的輸入扭矩如下； T 1=71.82NmT 2=413.81NmT 3=1589.53NmT 4=1557.90Nm四，傳動(dòng)

6、零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1，第一級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)公示及說(shuō)明結(jié)果選擇齒輪材料，熱處理工藝及精度等級(jí)1）考慮到價(jià)格，材料性能，均選用硬齒面，45鋼，熱處理工藝為表面淬火2）初估圓周速度v=3m/s，按表5-5選精度等級(jí)8-8-7。大小齒輪均45鋼，精度等級(jí)8-8-7初選齒數(shù)1） 初選齒數(shù)Z1=19大輪齒數(shù)Z2=u*Z1=114，取Z2 =1152） 齒寬系數(shù)d，由表5-14，取齒寬系數(shù)d=0.6（非對(duì)稱(chēng)），實(shí)際傳動(dòng)比i= Z2 / Z1 =6.05,誤差為0.83%，滿足要求3） 計(jì)算扭矩T1 =71.82 NmZ1=19，Z2=115d=0.6T1 =71.82 Nm確定載荷系數(shù)1）

7、工作情況系數(shù)KA，由已知條件查表5.12，取KA=1.02） 動(dòng)載系數(shù)Kv，由v=3m/s查圖5。12，取Kv=1.153） 齒向載荷分布系數(shù)K，根據(jù)圖5.15，查得K=1.084） 齒間載荷分布系數(shù)，初取=15°，=1.88-3.21Z1+1Z2cos=1.6265） 縱向重合度=d*z1*tan=0.972=+=2.60由圖5.17，取K=1.4載荷系數(shù)K=KA*Kv*K*K=1.74KA=1.0Kv=1.15K=1.08K=1.4K=1.74求總工作時(shí)間th=2*8*300*10h=4.8*104hN1=60njth=2.07*109，N2=N1u=0.35*109N1=2.0

8、7*109N2=0.35*109按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1） 求許用彎曲應(yīng)力F ，由圖5.28，取壽命系數(shù)YN1=0.90,，YN2=0.95,由圖5.27c，取彎曲疲勞極限Flim1=Flim2=350Mpa, 由圖5.29，取尺寸系數(shù)YX1=YX2=1 。參照表5.17，取安全系數(shù)SFlim1=SFlim2=1.25。F1=2Flim1YN1YX1SFlim1*0.75=378MpaF2=2Flim2YN2YX2SFlim2*0.75=399Mpa2） 確定當(dāng)量齒數(shù)Zv1,Zv2:Zv1=Z1/(cos)3=21Zv2=Z2/(cos)3=127.63） 齒形系數(shù)，由圖5.23，YFa1=2

9、.9,YFa2=2.24） 應(yīng)力修正系數(shù)，查圖5.24，YSa1=1.57,YSa2=1.835） 重合度系數(shù)YY=0.25+0.75=0.716） 確定螺旋角系數(shù)Y，由于=1.535>1, 故取=1。Y=1.0-120°=0.887） 比較兩齒輪的YFaYSa/FYFa1YSa1F1=1.2*10-2YFa2YSa2F2=1*10-28） 確定齒輪傳動(dòng)的模數(shù)mn'32KT1cos2dZ12*YFaYSaF*YY =2.006mm9） 驗(yàn)算圓周速度v=d1n160*1000=1.79m/s10） 修正模數(shù)，根據(jù)v=1.79m/s,查圖5.12，得Kv=1.09，所以mn

10、=mn'*3KvKv=1.9611）修正載荷系數(shù)K=K*KvKv=1.65YN1=0.90YN2=0.95Flim1=Flim2=350Mpa,YX1=YX2=1SFlim1=SFlim2=1.25F1=378MpaF2=399MpaZv1=21Zv2=127.6YFa1=2.9,YFa2=2.2YSa1=1.57,YSa2=1.83Y=0.71Y=0.88YFaYSaF=1.2*10-2取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5K =1.65確定傳動(dòng)的幾何尺寸1） 確定中心距a圓整為a=175mma=mnz1+z22cos=173.4mm2） 確定實(shí)際螺旋角=arccosmnz1+z2/(2a)=16.8

11、35°3） 確定分度圓直徑d1,d2d1=mnz1cos=49.621mm. 取b1=35,b2=30d2=mnz2cos=300.373mm.4） 確定齒寬b,b=dd1=29.8。驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度1） 確定節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH，查圖5.20求得ZH=2.412） 確定彈性系數(shù)ZE=189.8鋼對(duì)鋼3） 確定Z，根據(jù)圖6.21查得。4） 螺旋角系數(shù)Z=cos=0.9785） 計(jì)算接觸應(yīng)力H。H=ZEZHZZ2KT1bd12*u±1u=670.7Mpa6） 求許用接觸應(yīng)力H。由圖5.26，取壽命系數(shù)ZN1=0.95，ZN2=0.98。由圖5.25c取接觸疲勞強(qiáng)度Hlim1=Hl

12、im2=1100Mpa。參照表5.17取安全系數(shù)SHlim1=SHlim2=1.0。H1=Hlim1ZN1SHlim1=1045MpaH2=Hlim2ZN2SHlim2=1078MpZH=2.41ZE=189.8Z=0.775Z=0.978ZN1=0.95，ZN2=0.98SHlim1=SHlim2=1.0H=1140MpaH<H，滿足疲勞強(qiáng)度2.第二級(jí)圓柱直齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)公式及說(shuō)明結(jié)果選擇齒輪材料，熱處理工藝及精度等級(jí)選齒輪材料為40MnB,經(jīng)滲碳淬火，精度等級(jí)同前。初估圓周速度為0.6m/s大小齒輪均40MnB，精度等級(jí)8-8-7，V=0.6m/s初選齒數(shù)1初選小齒輪齒

13、數(shù)Z1=22大輪齒數(shù)Z2=u*Z1=88，取Z2=872）齒寬系數(shù)d，由表5-14，取齒寬系數(shù)d=0.6（非對(duì)稱(chēng)）Z1=22，Z2=87d=0.6確定載荷系數(shù)1） 工作情況系數(shù)KA，由已知條件查表5.12，取KA=1.02） 動(dòng)載系數(shù)Kv，由v=0.6m/s查圖5。12，取Kv=1.053） 齒向載荷分布系數(shù)K，根據(jù)圖5.15，查得K=1.084） 齒間載荷分布系數(shù)，初取=15°，=1.88-3.21Z1+1Z2=1.70由圖5.17，取K=1.235） 載荷系數(shù)K=KA*Kv*K*K=1.39KA=1.0Kv=1.05K=1.08K=1.23K=1.39求總工作時(shí)間th=2*8*3

14、00*10h=4.8*104hN1=60njth=3.456*108，N2=N1u=8.64*107N1=3.456*108N2=8.64*107按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)11） 求許用彎曲應(yīng)力F ，由圖5.28，取壽命系數(shù)YN1=0.90,，YN2=0.95,由圖5.27c，取彎曲疲勞極限Flim1=Flim2=370Mpa, 由圖5.29，取尺寸系數(shù)YX1=YX2=1 。參照表5.17，取安全系數(shù)SFlim1=SFlim2=1.25。F1=2Flim1YN1YX1SFlim1=399.6MpaF2=2Flim2YN2YX2SFlim2=421.8Mpa12） 齒形系數(shù)，由圖5.23，YFa1=

15、2.84,YFa2=2.2413） 應(yīng)力修正系數(shù)，查圖5.24，YSa1=1.58,YSa2=1.7914） 重合度系數(shù)YY=0.25+0.75=0.6915） 比較兩齒輪的YFaYSa/FYFa1YSa1F1=1.12*10-2YFa2YSa2F2=9.5*10-316） 確定齒輪傳動(dòng)的模數(shù)T1=413.8Nmm'32KT1dZ12*YFaYSaF*Y=3.12mm17） 驗(yàn)算圓周速度v=d1n160*1000=0.553m/s18） 修正模數(shù)，根據(jù)v=0.553m/s查圖5.12，得Kv=1.05，所以m=m'*3KvKv=3.1211）修正載荷系數(shù)K=K*KvKv=1.3

16、9YN1=0.90,，YN2=0.95Flim1=Flim2=370Mpa,YX1=YX2=1SFlim1=SFlim2=1.25F1=399.6MpaF2=421.8MpaYFa1=2.84,YFa2=2.24YSa1=1.58,YSa2=1.79Y=0.69YFaYSaF=1.12*10-2取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4mmK=1.39確定傳動(dòng)的幾何尺寸1） 確定中心距aa=mz1+z2/2=218mm2） 確定分度圓直徑d1,d2d1=m*z1=88mm. d2=m*z2=348mm.3） 確定齒寬b,取d=0.6。b=dd1=52.8。a=220mm取b1=60mm,b2=55mm。驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度

17、1） 確定節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH，查圖5.20求得ZH=2.5。2） 確定彈性系數(shù)ZE=189.8Mpa鋼對(duì)鋼3） 確定Z，Z=(4-)/3=0.874） 計(jì)算接觸應(yīng)力H。T 1=413.8NmH=ZEZHZ2KT1bd12*u+1u=758.5Mpa5） 求許用接觸應(yīng)力H。由圖5.26，取壽命系數(shù)ZN1=0.95，ZN2=0.98。由圖5.25c取接觸疲勞強(qiáng)度Hlim1=Hlim2=1200Mpa。參照表5.17取安全系數(shù)SHlim1=SHlim2=1.0。H1=Hlim1ZN1SHlim1=1140MpaH2=Hlim2ZN2SHlim2=1176MpZH=2.5ZE=189.8Z=0.87ZN

18、1=0.95，ZN2=0.98SHlim1=SHlim2=1.0H=1140Mpa所以H<H，滿足疲勞強(qiáng)度五，軸的計(jì)算序號(hào)設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)公式及說(shuō)明結(jié)果高速軸最小直徑首先根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初估軸的最小直徑。=TWT =9.55*106P nW T <對(duì)于圓柱軸，WT =d316因此d316*T*=21.2mm.取d=40mm強(qiáng)度校核F t=2Td=3.93KN，F(xiàn) r=F ttancos=1.54KNF bx=3.93*260370=2.76KN， F by=1.54*260370=1.08KNF ax=1.23KN，F(xiàn) ay=0.46KNM xz=118.6KN.m，M yz=303.

19、6KN.mM=M xz2+M yz2=338KN.m，Mv=M2+2v=Mv0.1*d3=54.8MPa<-1b=60MPa中間軸最小直徑首先根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初估軸的最小直徑。=TWT =9.55*106P nW T <對(duì)于圓柱軸，WT =d316因此d316*T*=37.9mm。取d=50mm。強(qiáng)度校核F t1=2Td1=12.1KN，F(xiàn) r1=F t1tan=4.4KNF t2=2Td2=3.8KN，F(xiàn) r2=F t2tan=1.5KNF bx=12.1*60+142.5*3.8255=4.97KN， F by=4.4*60-1.5*142.5255=0.2KNF ax=10.

20、95KN，F(xiàn) ay=2.7KNM xz1=657KN.m，M yz1=162KN.mM xz2=559KN.m，M yz2=-22.5KN.m很明顯，截面一受彎扭更嚴(yán)重。計(jì)算Mv=M2+2=M xz12+M yz12+2=831KN.mv=Mv0.1*d3=38.6MPa<-1b=60MPa低速軸最小直徑首先根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初估軸的最小直徑。=TWT =9.55*106P nW T <對(duì)于圓柱軸，WT =d316因此d316*T*=59.5mm。取d=70mm強(qiáng)度校核F t=2Td=11.8KN，F(xiàn) r=F ttan=4.3KNF bx=11.8*72.5288=2.97KN， F

21、 by=4.3*72.5288=3.73KNF ax=8.83KN，F(xiàn) ay=0.57KNM xz=610KN.m，M yz=766KN.mMv=M xz2+M yz2+2=1969KN.m， v=Mv0.1*d3=57.3MPa<-1b=60MPa六鍵連接的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算公式或說(shuō)明設(shè)計(jì)結(jié)果選擇鍵連接的類(lèi)型和尺寸一般八級(jí)以上精度的齒輪有定心精度的要求應(yīng)選擇平鍵連接，故選用圓頭普通平鍵。高速軸T=71.82Nm高速軸使用軸齒輪，無(wú)需鍵槽。中間軸T=413.81Nm大齒輪（采用腹板式齒輪結(jié)構(gòu)腹板長(zhǎng)L=1.2d2=66mm）鍵槽：根據(jù)d2=55mm，從表中查得b=16mm,h=10mm,

22、k=5mm.取L=63mm。l=L-b=47mm。p=2T*103dkl=64.03MPa<p=110Mpa鍵槽二：d2=60mmb=14mm,h=9mm,k=4.5mm.取L=45mm。l=L-b=31mm。p=2T*103dkl=153MPa>p=110Mpa故采用雙鍵結(jié)構(gòu)。p=2T*1031.5dkl=103MPa>p=110Mpab=16mm,h=10mm,k=5mmL=63mm低速軸T=1589.53Nm根據(jù)d3=70mm，從表中查得b=20mm,h=12mm,k=6mm.取L=90mm。l=L-b=70mm。p=2T*103dkl=126MPa>p=110M

23、pa故采用雙鍵結(jié)構(gòu)。p=2T*1031.5dkl=84.3MPap=110Mpa七滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算序號(hào)設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算公式及說(shuō)明結(jié)果第一對(duì)軸承求當(dāng)量動(dòng)載荷P因該向心軸承承受Fr和Fa的作用，必須求出當(dāng)量動(dòng)載荷P。計(jì)算時(shí)用到的軸向系數(shù)X，軸向系數(shù)Y要根據(jù)Fa/Cor值查取，。根據(jù)表10.12，暫取Fa/Cor=0.029，則e=0.22.。因Fa/Fr=1430/2960=0.48>e，由表10.12可得X=0.56，Y=1.99，查表10-11得fp=1.3 （范圍1.21.8）由式（10.7）得P=fp*XFr+YFa=1.3（0.56*2960+1.99*1430）=5850N求所需的基本額定動(dòng)載荷查表10.9得，ft=1。所以，由式（10.6）得Cr=Pft*60n106Lb=30KN。選擇軸承型號(hào)查表得，按d=35mm,選定7207CJ型軸承。符合要求。第二對(duì)軸承求當(dāng)量動(dòng)載荷P因該向心軸承承受Fr和Fa的作用，必須求出當(dāng)量動(dòng)載荷P。計(jì)算時(shí)用到的軸向系數(shù)X，軸向系數(shù)Y要根據(jù)Fa/Cor值查取，