卷扬机的设计与计算(共20页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上2 原始技术数据绳牵引力W/KN绳牵引力速度v/(m/s)卷筒直径D/mm1.61.3420第一部分 传动装置总体设计1.1 传动方案1.1.1组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。1.1.2特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。1.1.3确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：2方案论证本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。 带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的

2、优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是展开式两级直齿轮传动。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。第二部分 电动机的选择及传动比分配2.1电动机的选择2.1.1传动装置的总效率按表2-5查得各部分效率为：联轴器传动效率为，滚动轴承效率（一对），闭式齿轮传动效率为，联轴器效率为，传动滚筒效率为，代入得=2.1.2工作机所需的输入功率，其中所以2.45kw使电动机的额

3、定功率P （11.3）P ，由查表得电动机的额定功率P 33KW。 2.1.3确定电动机转速计算滚筒工作转速： 由推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器的传动比一般范围：925，则总传动比的范围为，,故电机的可选转速为：2.1.4确定电动机型号根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1000r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S - 6，满载转速960r/min。 其主要性能：额定功率：3KW，满载

4、转速960r/min，额定转矩2.0。 2.2 计算总传动比及分配各级的传动比2.2.1总传动比：i =960/59.14=16.23 2.2.2分配各级传动比 根据指导书，减速器的传动比i为i=取两级援助齿轮减速器高速级的传动比则低速级的传动比为2.3运动参数及动力参数计算2.3.1 电动机轴 2.3.2 轴（高速轴）2.3.3 轴（中间轴）2.3.4 轴（低速轴）2.3.5 轴（滚筒轴）各轴运动和动力参数如下表轴名功率 p/kw转矩 T/N.M,转速n/(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电动机轴1 轴2 轴3 轴滚筒轴5.815.585.365.256.065.755.525.30

5、5.20171.787792549.22496.923.4171.6561777.152523.7082471.93197032368.420.0820.0834.7183.37610.960.960.960.98三、V带设计3.1 确定皮带轮3.1.1 确定计算功率。由表8-7查得工作情况系数;故3.1.2选取v带带型。根据、由图8-11选用A型。确定带轮的基本直径并验算带速v。3.1.3初选小带轮的基准直径。由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径；验算带速v；按式8-13验算带的速度；因为5m/sv30m/s,故带速合适；计算带轮的基准直径；根据式8-15a，计算大带轮的基准直径；根据表

6、8-8取540mm.3.2确定v带的中心距和基准长度根据式8-20 取，初定中心距。由式8-22计算带所需的基准长度由表8-2选带的基准长度2500mm。按式8-23计算实际中心距。；由式8-24 得中心距的变化范围为683-795mm。3.3 验算小带轮上的包角。3.4 计算带的根数计算单个v带的额定功率。由，查表8-4a得。根据查表8-5得，表8-2得，于是计算v带的根数z，圆整为4。3.5 计算单根v带初拉力的最小值由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1Kg/m,所以 应使带的初拉力3.6计算压轴力压轴力的最小值为第四部分 齿轮的设计4.1高速级齿轮传动的设计计算4.1.1选择齿轮材

7、料及精度等级 由于速度不高，故选取7级精度的齿轮，小齿轮的材料为40Cr（调质），硬度为250HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。选取高速级中的小齿轮齿数为23，则大齿轮的齿数为，圆整为108。4.1.2按齿面接触强度设计由（10-9a）：4.1.2.1试选载荷系数4.1.2.2计算小齿轮转矩4.1.2.3由表10-7选取齿宽系数4.1.2.4由表10-6查的材料的弹性影响系数4.1.2.5 由图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限4.1.2.6 由10-13计算应力循环次数；4.1.2.7由图10-19取

8、接触疲劳寿命系数；。4.1.2.8计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由式10-12得4.1.3计算试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小的值4.1.3.1计算圆周速度v4.1.3.2计算齿宽b4.1.3.3计算齿宽与齿高之比模数：；齿高：；4.1.3.4计算载荷系数根据，7级精度，由图10-8查得动载系数；直齿轮，；由表10-2查得使用系数；由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，；由;故载荷系数4.1.3.5按实际的载荷系数校正所算得得分度圆直径由式10-10a得4.1.3.6计算模数， 4.1.4 按齿根弯曲强度设计4.1.4.1由式(1017) m4

9、.1.4.2确定计算参数 由图10-20C查的小齿轮的弯曲疲劳强度是大齿轮的弯曲强度极限是;4.1.4.3计算弯曲疲劳许应力由图10-18取弯曲疲劳寿命系数取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式10-12得=4.1.4.4计算载荷系数KK K K K=11.211.351.62d） 查取齿型系数由表105查得e） 查取应力校正系数由表105查得Y；Y1.798f）计算大、小齿轮的并加以比较=0.01379=0.01644 大齿轮的数值大。4.1.5.设计计算4.1.5.1 计算齿数由所以取模数m=3所以， 4.1.5.2几何尺寸计算分度圆直径：；中心距：；齿轮宽度：；取4.2 低速级齿轮传动的设计

10、计算4.2.1 材料低速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度280HBS ，取小齿齿数=40低速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为240HBS ， 齿数z=3.37640=135.04,圆整取z=136。4.2.2 齿轮精度按GB/T100951998，选择7级，齿根喷丸强化。4.2.3 按齿面接触强度设计由确定公式内的各计算数值4.2.3.1试选K=1.34.2.3.2 计算小齿轮转矩4.2.3.3 由表10-7选取齿宽系数4.2.3.4 查课本由表10-6查材料的弹性影响系数Z=189.8MP4.2.3.5 查疲劳强度按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮的接触疲劳强度极限4.2.3.6计

11、算应力循环次数N=60njL=6068.41(283008)=1.56210 N=0.4610由课本图10-19查得接触疲劳寿命系数K=0.94 K= 0.97 查课本由图10-21d取失效概率为1%,安全系数S=1,则接触疲劳许用应力=0.98550/1=5174.2.4计算4.2.4.1试算小齿轮分度圆直径代入中的较小的值4.2.4.2算圆周速度v4.2.4.3计算齿宽b4.2.4.4计算齿宽与齿高之比模数：；齿高：；4.2.4.5计算载荷系数根据，7级精度，由图10-8查得动载系数；直齿轮，；由表10-2查得使用系数；由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，；由;故

12、载荷系数4.2.4.6按实际的载荷系数校正所算得得分度圆直径由式10-10a得4.2.4.7计算模数4.2.4 按齿根弯曲强度设计由式(1017) m4.2.4.1确定计算参数 由图10-20C查的小齿轮的弯曲疲劳强度是大齿轮的弯曲强度极限是;4.2.4.2计算弯曲疲劳许应力由图10-18取弯曲疲劳寿命系数取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式10-12得=4.2.4.3计算载荷系数KK K K K=11.1211.351.512d） 查取齿型系数由表105查得f） 查取应力校正系数由表105查得Y；Y1.798f）计算大、小齿轮的并加以比较=0.01379=0.01644 大齿轮的数值大。4.2

13、.3设计计算4.2.3.1确定模数所以取模数m=34.2.3.2确定齿数所以， 4.2.3.2几何尺寸计算分度圆直径：；中心距：；齿轮宽度：；取第五部分 轴的设计5.1 以输出轴为例说明轴的设计过程。5.1.1 求输出轴上的功率P，转速，转矩P=5.36KW =20.08/min=2549.2Nm5.1.2 求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为 =438 而 F= F= F5.1.3初步确定轴的最小直径按式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45刚,调质处理，取，于是得。 根据联轴器的计算公式，查表14-1，取;则有，查GB/T5843-1986，选用YL14凸缘联轴器，其

14、公称转矩为。半联轴器的孔径，半联轴器长度L=172mm。5.1.4轴的结构设计5.1.4.1拟定轴上零件的装配方案 5.1.4.2初步选择滚动轴承根据工作条件选用深沟球轴承。参照工作要求，由轴承产品目录中初步选用0基本游隙组、标准精度等级的6016。其尺寸为。5.1.4.3使用毛毡密封圈其参数为：5.1.5轴的各段直径，轴的各段长度5.1.6 轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴的轴向定位均采用平键连接。根据由表6-11查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为40mm，同时为了保证齿轮和轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的联接，选用平键为半联轴器与轴的配合为。滚

15、动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴配合的直径尺寸为。5.1.7确定轴上圆角与倒角尺寸取轴端倒角为，各轴端倒角见详图。5.2 同样求得 (中间轴) 5.2.1 主动轴(高速轴)的相关参数选取轴的材料为45刚,调质处理，取，于是得。，其尺寸：5.2.2 中间轴的相关参数选取轴的材料为45刚,调质处理，取，于是得。第六部分 校核6.1 轴的强度校核6.1.1 求轴上载荷6.1.1.1 在水平面上6.1.1.2在垂直面上有6.1.1.3总弯矩6.1.1.4扭矩6.1.1.5 作出扭矩图 30 201 306.1.2 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时候，通常只是校核轴上承受最大弯矩和

16、扭矩的截面的强度根据式15-5及上面的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取，轴的计算应力由表15-1查得45刚的。因为，故安全。6.2 键的强度校核6.2.1 键连接强度计算根据式6-11得：查表6-21得，因为，故键槽的强度足够。其它键的验算方法同上，经过计算可知它们均满足强度要求。6.2.2.1 轴承60166.2.2.1.1 当量动载荷用插值法由表13-51查得X=1,Y=0；故基本动载荷为：6.2.2.1.2 轴承的额定寿命显然，轴承的额定寿命远远大于减速器的工作时数36000h。其它的轴承验算同上。第七部分 箱体及其他附件7.1 箱体的尺寸名 称符号二级圆柱齿轮减速器/

17、mm箱座壁厚11箱盖壁厚10箱座凸缘厚度16.5箱盖凸缘厚度15箱座底凸缘厚度27.5底脚螺栓直径22底脚螺栓数目6轴承旁联接螺栓直径 16.5箱盖与箱座联接螺栓直径13联接螺栓的间距160轴承端盖螺钉直径10定位销直径10螺栓扳手空间与凸缘宽度安装螺栓直径M10至外箱壁距离16至凸缘边距离14沉头座直径24轴承旁凸台半径18凸台高度根据扳手操作方便为准外箱壁至轴承座端面距离42大齿轮顶圆与内壁距离13齿轮端面与内壁距离11箱盖、箱座肋厚9、9轴承端盖外径124轴承端盖凸缘厚度12轴承旁联接螺栓距离124总结机械设计课程设计是机械课程当中一个重要环节通过了3周的课程设计使我从各个方面都受到了机

18、械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。由于时间紧迫，虽然经过自己拼命加班加点，但这次的课程设计还是存在许多问题，发现理论知识学的不牢固，大学学过的许多专业知识自己没有系统的整理和消化，很多简单的知识点要重新看书才能回忆起来，这样很严重拖慢了自己的设计速度和影响自己课程设计的质量，在边计算边画图边改正就发现自己走了很多弯路，比如由于齿轮参数的选择不是恰当好处，导致齿轮很大（其中有个约450的直径），手绘图纸的生疏以致视图的规划位置不很恰当。同时我相信，通过这次的实践发现的问题，能使我重视并解决这些问题。在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力。通过这次设计之后，我想会对以后自己独立设计打下一个良好的基础，在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备同时，在此，真诚地感谢老师和同学在此次课程设计中给我全力的帮助！谢谢！专心-专注-专业