扬卷机传动装置设计---本科毕业设计.doc

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1、中州大学毕业设计设计题目：卷扬机的传动装置设计 学 院：工程技术学院 专 业： 机电对口（二）班 诚信声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名：李永彬 签字日期：2012、4指导导师签名： 签字日期： 毕业设计任务书班级： 机电对口二班 学生： 李永彬 学号：:

2、201025090215 设计题目： 卷扬机的传动装置设计 摘要：用于建筑工地提升物料，连续运转。 工作期限为十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小时，检修期间隔为三年。 小批量生产，无铸钢设备。 动力源为三相交流380/220V，电动机单向运转，载荷较平稳原始数据牵引力F/KN12牵引速度v/(m/s)0.3卷筒直径D/mm500设计内容及要求：1设计任务1）确定传动方案；2）选择电动机型号；3）设计传动装置；2成果要求减速器装配图1张，零件图 2张，设计说明书1 份.目录一 前言6二 传动装置的总体设计7 2.1传动方案的分析与拟定72.2确定电机型号72.3设计传动装置9三 齿

3、轮的设计123.1高速级齿轮传动的设计计算123.2低速级大小齿轮的设计13四 V带的设计154.1带的型号和根数154.2选取v带带型154.3初选小带轮的基准直径154.4验算带速v154.5确定v带的中心距和基准长度154.6 验算小带轮上的包角164.7计算带的根数164.8计算单根v带初拉力的最小值165.9 作用在轴上的压力FQ16五 轴的设计175.1 低速轴的设计175.2中间轴的设计185.3高速轴的设计19六 箱体的设计20八 减速器的润滑22九 参考文献23十 致谢24一 前言卷扬机（又叫绞车）是由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。可以垂直提升、水平或

4、倾斜拽引重物。卷扬机分为手动卷扬机和电动卷扬机两种。现在以电动卷扬机为主。电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安装在机架上。对于起升高度和装卸量大工作频繁的情况，调速性能好，能令空钩快速下降。对安装就位或敏感的物料，能用较小速度。常见的卷扬机吨位有：0.3T卷扬机 0.5T卷扬机 1T卷扬机 1.5T卷扬机 2T卷扬机 3T卷扬机 5T卷扬机 6T卷扬机 8T卷扬机 10T卷扬机 15T卷扬机 20T卷扬机 25T卷扬机 30T卷扬机。特殊型号的卷扬机有：变频卷扬机 、 双筒卷扬机、手刹杠杆式双制动卷扬机、带限位器卷扬机、电控防爆卷扬机、电控手刹离合卷扬机、大型双筒双制动

5、卷扬机、大型外齿轮卷扬机、大型液压式卷扬机、大型外齿轮带排绳器卷扬机、双曳引轮卷扬机、大型液压双筒双制动卷扬机、变频带限位器绳槽卷扬机。二 传动装置的总体设计2.1传动方案的分析与拟定 1）传动方案一般用机构简图表示。它反映运动和动力传递路线和各部件的组成和连接关系。合理的窗洞方案首先要满足机器的功能要求，例如传递功率的大小，转速和运动形式。此外还要适应工作条件（工作环境、场地、工作制度等），满足工作可靠。结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护便利、经济性合理等要求、要同时满足这些要求是很困难的，因此要通过分析比较多种方案，来选择能保证重点要求的传动方案。（参考机械设计课程设计手册）2）确定

6、传动方案：传动方案的选择主要考虑： 1）在电动机与减速器是用联轴器连接还是用带连接；2）减速器是选择一级还是二级。电动机与减速器是用联轴器连接还是用带连接主要取决是传动装置的总的传动比，若总的传动比大于等于40，则选择带连接，小于40，则选择联轴器。减速器是选择一级还是二级这主要取决于减速器的传动比，若减速器的传动比大于等于8，则选用二级减速器；小于8，则选择一级减速器。2.2确定电机型号2.2.1电机的选择传动装置的总效率查表得各部分效率为：V带传动效率为，滚动轴承效率（一对），闭式齿轮传动效率为，联轴器效率为，传动滚筒效率为得=0.8252.2.2工作机所需的输入功率，其中式中：Pd-工作

7、机实际需要的电动机输出功率，KW； Pw-工作机所需输入功率，KW； -电动机至工作机之间传动装置的总效率。所以4.4kw使电动机的额定功率P （11.3）P ，由查表得电动机的额定功率P 5.5KW。 2.2.3确定电动机的转速计算滚筒工作转速： 由推荐的传动比合理范围，v带轮的传动比范围：=7，二级圆柱齿轮减速器的传动比一般范围：840。（由机械设计课程设计手册 表1-8得）则总传动比的范围为，故电机的可选转速为：2.2.4确定电动机型号电动机通常多选用同步转速有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

8、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查表，确定电动机的型号为Y132M2-6，满载转速960r/min。 其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0，质量84kg。 2.3设计传动装置2.3.1计算总传动比及分配各级的传动比传动装置的总传动比要求应为 I=nm/nw式中：nm-电动机满载转速 总传动比：i =960/11.46=83.77分配各级传动比，查资料，取V带的传动比，则减速器的传动比i为i=取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比则低速级的传动比为由上知此传动装置的总的传动比等于83.77大于40，所以在电动机

9、与减速器之间选用带连接。减速器的传动比等于27.92大于8，因此选用二级减速器。即传动方案大概如下：2.3.2.传动装置的运动和动力参数电动机轴 轴（高速轴）轴（中间轴）轴（低速轴）轴（滚筒轴）运动和动力参数的计算数值整理列表如下轴名功率 p/kw转矩 T/KN.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4.2244063.903.824.44.184.023.863.78126.06757.5830503183.3343.77124.80750.003019.53151.5096032051.1811.4611.4636.2524.46610.96

10、0.960.960.98三 齿轮的设计3.1高速级齿轮传动的设计计算3.1.1材料：高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为241.5HBS。高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为186.5HBS。查课本第120页表6-1,。3.1.2查课本119页图6.45得： ，故 3.1.3按齿面接触强度设计：8级精度制造，课本第113页表6-6得：均匀载荷，载荷系数K=1.2（有轻度振动）取齿宽系数：对于高速级齿轮 查表课本(115页6.7）, 计算小齿轮直径（课本125页）d大于或等于78动力传动齿轮m可以取2.5,3,4等。d=mz 78=2.5z 所以z=32 ， 取m2.5时，.返算： 分度圆直径：d1

11、=mz1=2.532=78,d2=mz2=2.5200=500 中心距 a=290齿宽：b=0.778=55 可取b2=55 b1=60高速级小齿轮：b1=60 Z1=32高速级大齿轮：b2=55 Z2=200 课本117页，表6.9Z1=32 YF1=2.54 YS1=1.61Z2=200 YF2=2.14 YS2=1.88 k=1.2，按齿宽b=55计算强度：由查表计算可知：齿轮弯曲的疲劳强度分别为115.36和113.49。（课本126页）第一对齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度满足要求。3.2低速级大小齿轮的设计：对于低速级齿轮， ， 按齿面接触强度设计：8级精度制造，查课本1

12、13页表6.6：载荷系数，取齿宽系数3.2.1计算最小直径查表课本125页,最小直径144.8cmm可以取2.5,3,4等。当取m=4取时，Z1=36, 则 Z2=144i=4.466。分度圆直径：d1=364=144cm, d2=1444=576cm3.2.2 计算齿宽中心距 a=360 齿宽: b=0.7144.8=100则可取b2=100,b1=105 3.2.3验算轮齿弯曲强度：Z1=36，YF=2.47 YS=1.65 Z2=144 YF=2.18 YS=1.80按最小齿宽b2=100由查表计算可知：齿轮弯曲的疲劳强度分别为131.2和112.2。（课本126页）第二对齿轮的齿面接触

13、疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度满足要求。四 V带设计4.1带的型号和根数确定计算功率。查得工作情况系数;故4.2选取v带带型。根据 Pc=5.28KW nm=960 r/min查表选用A型。确定带轮的基本直径并验算带速v。4.3初选小带轮的基准直径。由表9-2(机械设计基础)，取小带轮的基准直径；4.4验算带速v（9-13）公式；因为5m/svd2,所以查手册取d3=70mm,选用6014轴承，L3=20mm;第四段主要是定位轴承，取d4=80mm,L4由箱体确定取127mm;L5段为轴间，用于定位齿轮，区d5=100mm,轴长L5取20;第六段轴为装 齿轮，取d6=80mm，取l6=95mm:

14、第七段与第三段一样装轴承，去d7=70mm,L7=80mm.5.1.2求作用在轴上的作用力：（课本243页）且已知低速级大齿轮的分度圆直径为 =576齿轮作用在轴上的水平力即周向力： ，Ft2 =2T2d2=232505760.001=11284N齿轮作用在轴上的铅垂力即径向力：F= Ftan15=11284tan15=4110N齿轮径向力Fr2=Ft2tan20cos15=112840.360.966=4231N齿轮轴向力Fa2=Ft2tan15=112840.26=2933.8N轴在水平面内的支反力FH和垂直面内的支反力Fv在水平面上有FHA=FHB=FT2=112842=5642N垂直平

15、面支反力FVA=Fr2l2l-Fa2d22l=1600NFVB=Fr2-FVA=4231-1600=2631N5.2中间轴的设计：由上知P2=4.06KW =51.18r/min =757.58Nm 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45刚,调质处理，根据课本第245页式14-2,取，C=113，得:。所以最小轴应大于47mm.进行轴的结构设计：第一段轴装轴承，查手册取d1=60mm,选用6012轴承，L1=75mm;第二段主要是定位齿轮，d2.d1,取d280mm,L2略小于前低速齿轮设计的小齿轮宽度b1，取100mm;L3段为轴间，用于定位齿轮，区d3=100mm,轴长L3取40mm;第

16、四段轴为装 齿轮，取d4=80mm，因为Lb(齿轮宽)，取l4=50mm:第五段与第一段一样装轴承，取d5=60mm,L7=100mm.校核同上，此设计满足要求。5.3高速轴的设计：由上知P1=4.224KW =320r/min =126.06Nm 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45刚,调质处理，取，C=113，得:所以最小轴应大于26mm.进行轴的结构设计 第一段轴颈配轴承查手册取d1=28mm,取L1=70mm,第二段轴用于定位齿轮取d2=35mm，取L2=80mm;，;第三段配轴承d3=40mm,L3取15mm;第四段d=45，l取165.第五段d=55，L取40.第六段d=50，

17、L取55.第七段d=40，L取90. 六 箱体的设计名 称符号二级圆柱齿轮减速器/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 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124七 减速器

18、的润滑减速器传动零件和轴承都需要良好的润滑，其目的是为了减少摩擦、磨损，提高效率，防锈、冷却和散热 减速器传动零件基本上都采用油润滑，其润滑方式多采用浸油润滑，对于高速传动则采用压力喷油润滑。轴承的润滑：采用飞溅润滑，即利用齿轮的传动把润滑齿轮的油甩到四周墙壁面上，然后通过适的油槽把油引入轴承中去 八 参考资料目录上官同英熊娟.机械设计基础.复旦大学出版社.李典灿机械图样识读与测绘.机械工业出版社.李典灿机械图样识读与测绘习题集.机械工业出版社陈立德机械设计基础课程设计指导书（第二版）.高等教育出版社.九 致谢毕业设计能够从理论设计和工程实践相结合、巩固基础知识与培养创新意识相结合、个人作用和集体协作相结合等方面全面的培养学生的全面素质。我经过这次系统的毕业设计，熟悉了对一项课题进行研究、设计和实验的过程。这些在我们在将来的工作和学习当中都会有很大的帮助。毕业设计对以前学过的理论知识起到了回顾的作用，并对其加以进一步的消化和巩固。毕业设计培养了严肃认真和实事求是的态度，而且培养了吃苦耐劳的精神以及相对应的工作意识，同学之间的友谊互助也充分的在毕业设计当中体现出来了。感谢中州大学工程技术学院给了我们这样一次机会.感谢吴耀宇老师的耐心指导.感谢同学们的意见和帮助.26