卷扬机传动装置设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 前言 . 错误 !未定义书签。 机械设计课程设计任务书 . 2 第二章 传动装置的总体设计 . 2 动机的选择 . 3 减速器中各主要参数的确定 . 4 速器中各轴的运动和动力参数的设计计算 . 5 速器机体结构尺寸 . 6 第三章 齿轮传动的设计计算 . 7 速齿轮传动的设计计算 . 7 速器蜗轮蜗杆设计 . 14 第四章 轴系零件的设计计算 . 16 入轴的设计与计算 . 16 间轴的设计与计算 . 21 间轴的设计与计算 . 23 第七章 轴承的校核 . 24 结束语 . 26 参考文献 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械设计课程设计任务书 卷扬机传动装置设计 原始数据 已知条件 ） 钢绳拉力 F=8 ） 钢绳速度 V=23M/S； ） 滚筒直径 D=330 ） 工作情况： 单班制 ； ） 小批量生产 ； ） 工作寿命 10 年， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第二章 传动装置的总体设计 （一）、电动机转速的确定 （ 1）按工作 要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压 380v，Y 型。 （ 2）选择电动机的容量 电动机的所需工作功率为： P 为 1841000 2380001000 动装置的总效率 4 2 4 21 2 3 4 0 . 9 7 * 0 . 9 8 * 0 . 9 9 * 0 . 7 2 0 . 6 9a ； 1 2 3 4, , , 分别为齿轮传动 ,轴承 ,齿 轮联轴器 ,蜗杆传动 因此 8 * 1 0 0 0 * 1 1 7 . 41 0 0 0 1 0 0 0 * 6 0 * 0 . 6 9W (3)确定电动机转速 1 0 0 0 1 0 0 0 * 1 1 8 . 7 6 / m i 1 4 * 4 0 0 按表 1 推荐的传动比合理范围 ,一级圆柱齿轮减速器传动比 6,蜗杆传动一级减速器传动比 040,则总传动比合理范围 0240,故电动机转速的可选范围为 : * ( 3 0 2 4 0 ) * 8 . 7 6 2 6 2 . 8 2 1 0 2 . 4 / m i i n r 根据电动机所需功率和转速范围，由有关手册查出有三种适用的电动机型号如下表所示： 方案 电动机型号 额定功率（ 电动机转速 电流A 效率 % 功率因数 同步转速 满载转速 1 1 750 730 6 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 1 1000 970 7 500 1440 7 87 合考虑电动机的功率、转速和传动装置的尺寸、减速器的传动比等因素，方案3 相对比较合适。 (3)所选电动机的结构图如下： 减速器中各主要参数 的确定 （一）、传动装置的总传动比和分配传动比 （ 1） 总传动比的确定 由选定的电动机满载转速 n 和工作机主动轴转速 n，可得传动装置总传动比为 n /n 1440/ 2）分配减速器的各级 传动比 : 10式中10, 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 齿轮蜗杆减速器可取齿轮传动比 1 i 取 i 410 a （ 1） 各轴转速 轴 I ： m 440114401 m 轴 m 0 4 01 轴 m 00 1 5( 0 3 4(3()2(2242112303同理各轴输出转矩各轴输入转矩同理，各轴的输出功率各轴的输入功率买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 名 称 符号 减速器型式及尺寸关系 杆减速器 机座壁厚 =8, 取 =16 机盖壁厚 1 蜗杆在下： = 1=12 机座凸缘厚 b 24 机盖凸缘厚 =18 机座 底凸缘厚 =41 地脚螺钉直径 2=25 地脚螺钉数目 n 6 轴承旁联接螺栓直径 9 机盖与机座联接螺栓直径 0 联接螺栓 间距 l 150200,取 175 轴承端盖螺钉直径 窥视孔盖螺钉直径 定位销直径 d （ df d1 外机壁距离 下表 df 凸缘边缘距离 下表 轴承旁凸台半径 R1 台高度 h 根据底速级轴承座确定 外机壁至轴承座端面距离 l1 c1+812)=26+24+8=58 大齿轮顶圆（蜗轮外圆） 与内机壁距离 1 取 蜗轮齿轮端面与内机壁距 离 2 , 取 16 机盖 机座肋厚 m1 m =m 10 轴承端盖外径 承孔直径 +（ 54 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轴承端盖凸缘厚度 t (1 轴承旁联接螺栓距离 s s 4 第 三 章 齿轮传动的设计计算 速齿轮传动的设计计算 1选择齿轮类型，精度等级，材料，齿数及螺旋角 （ 1）选用斜圆柱齿轮传动 （ 2）运输机为一般工作机，速度不高，技选用 7级精度（ (3)材料选择 由课本表 10择小齿轮选择材料为 40质），硬度为 280齿轮材料 为 45钢（调质）硬度为 240小齿轮齿数 4, 大齿轮齿数 z2=24=取 0 选取螺旋角，初选螺旋角为 = 14 2按齿面接触强度设计 由设计计算公式按公式（ 10行计算，即 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 tT 2312 确定公式内各计算数值 （ 1）试选 2)由图 10H =3)由图 10， ,则 =1+2=4)由表 10d =1 (5)由表 10E=1(6)由图 10得小齿轮 1得接触疲劳强度极限 1=600 , 齿轮2的接触疲劳强度极限 1=5502)计算 （ 1）小齿轮分度圆直径 (7)由 10算应力循环次数 1N =60 nI 60*1440*1*（ 3*6*300*15） =09 2N =09 /910 (8)由图 10 9）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 10%,取安全系数 s=1,由式 (10 1 H = 1 H = 2 H =( 1 H + 2 H )/2=502.231 2）计算圆周速度 V= 1 (3)计 算齿宽 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 o c o (4)、计算纵向重合度 a a 5)、计算载荷系数 由表 10得使用系数 1 根据 V=s ,7级精度，由图 10得动载荷系数 K；由表 10 ）（由图 10 0 、 (6)、按实际得载荷系数校正所算得得分度圆直径 由式 10311 (7)、4c n 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3、按齿根弯曲强度设计 由式（ 103 2121co 1)、确定计算参数 (1)、计算载荷系数 、 (2)、根据纵向重合度 从图 10得螺旋角影响系数 Y(3)、计算当量齿数： 4( c o o 4( c o o )、查取齿形系数 由表 10)、查取应力校正系数 由 表 10)、由图 10得齿轮 1 的弯曲疲劳强度极限 001 齿轮 2 得弯曲疲劳强度极限 802 (7)、由图 10- 18查得弯曲疲劳寿命系数 )、计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S= 由公式 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 M P 222111(9)、计算大、小齿轮 加以比较 0 1 7 0 0 1 4 1 222111通过比较大齿轮的 值大 2)设计计算 3 2121co 4( c o 23对此计算结果，由齿面的接触疲劳强度计算的法面模数齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，现取,已可满足齿面接触疲劳强度的设计要求。 o o 8)由图 10 9）计算接触疲劳许用应力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 取失效概率为 10%,取安全系数 s=1,由式 (10 1 H = 1 H = 2 H =( 1 H + 2 H )/2=502.231 2）计算圆周速度 V= 1 (3)计算齿宽 o c o (4)、计算纵向重合度 a a 5)、计算载荷系数 由表 10得使用系数 1 根据 V=s ,7级精度，由图 10得动载荷系数 K；由表 10算公式： ）（由图 10 0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 、 (6)、按实际得载荷系数校正所算得得分度圆直径 由式 10311 (7)、4c n 4、 几何尺寸计算 (1)、计算中心距 n 6527co 1 将中心距圆整为 952)、按 圆整后的 中心距修正螺旋角 r c c o s 21 a n 因 值改变不多，故参数，K， 不必再修正。 (3)、计算大，小齿轮的分度圆直径： o o o o (3)、计算齿轮宽度 圆整后取 01 52 5、设计结果 中心距模数 齿轮 1 齿数1Z 齿轮 2 齿数2Z 传动比 i 齿轮 1 分度圆直径 1d 齿轮1 的宽齿轮 1 分度圆直 径 齿轮 2 的宽度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 度 1B 1d 2B 95 27 65 05根据 10085 1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ 。 根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度是中等，故蜗杆用 45 钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为 45 55杆用铸锡磷青铜 属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由式（ 11传动中心距 22 )( 1）确定作用在蜗轮上的转矩 2）确定载荷系数 K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数 1,k 由表 11 5选取使用系数 1于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数 , 1 . 1 5 1 1 . 0 5 1 . 2 1 K K 3）确定弹影 响系数 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和蜗杆相配，故 21160 。 4）确定接触系数d 和传动中心距 a 比值 , 机械设计图 11可得 Z。 5）确定许用接触应力 H 根据蜗杆材料为铸锡磷青铜 属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度 45从表 11 H =268 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 应力循环次数 726 0 6 0 1 8 . 7 6 ( 3 0 0 1 5 3 6 ) 3 . 7 8 1 0hN j n L 寿命系数 8 7710 0 . 8 4 6 93 . 7 8 1 0所以， H 0 . 8 4 6 9 2 6 8 2 2 7M P a M P a 。 6）计算中心距 23 1 6 0 3 . 11 . 2 1 6 0 3 3 1 1 0 ( ) 3 2 6 . 6 5227a m m m m 取中心距 a=355 i=31 故从表 11模数 m=8 蜗杆分度圆直径 40时d1/a=为 ， 因此以上计算可用。 1）蜗杆 轴向齿距 ,直径系数 q= 齿顶圆直径 1根圆直径1 1 2 0 m m；分度圆导程角 蜗杆轴向齿厚 2）蜗轮 蜗轮齿数 1,变位系数2 ; 验算传动比2171 711 ,是允许的。 蜗轮的分度圆直径：22 8 7 1 5 8 6d m z m m 蜗轮喉圆直径： 2 2 22 5 6 8 2 8 1 . 1 2 5 5 8 6d h m m 蜗轮齿根圆直径： 2 2 22 5 6 8 1 . 0 7 5 2 8 5 5 0 . 8d h m m 外圆直径： 2 1 . 5 5 8 6 1 2 5 9 8d m m m 蜗轮宽度 B: 10 . 7 1 1 7 , 1 1 7ad m m B m m 212 T 当量齿数 22 33 71 7 1 . 7c o s c o s 5 . 0 9v 根据 ,从图 11纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 中可查得齿形系数2 。 螺旋系数 5 . 1 91 1 0 . 9 6 31 4 0 1 4 0Y 许用弯曲应力 从表 116 寿命系数 69 710 0 . 6 6 83 . 7 8 1 0 5 6 0 . 6 6 8 3 7 . 4 0 8F M P a 1 . 5 3 1 . 2 1 6 0 3 3 1 1 0 2 . 2 2 0 . 9 6 3 3 7 . 11 4 0 5 6 8 8F M P a ；所以弯曲强度是满足的。 考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从 10089柱蜗杆、蜗杆精度等级中选 7 级精度、侧隙种类为 f,表注为 8f 100 然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度，此处从略。 第四章 轴系零件的设计计算 轴系零件包括轴、键联接、滚动轴承和联轴器。完成传动零件的设计计算后，需对它们进行设计计算。 轴是减速器的主要零件之一，轴的结构决定于轴上零件的位置和有关尺寸。设计轴时，要按照工作要求，选择合适的材料，并进行结构设计，然后根据受力状况进行强度和刚度计算。 入轴的设计与计算 1 轴的材料的选择 轴的材料主要 是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 法提高其耐磨性和抗疲劳度，故采用碳钢制造尤为广泛。 材料选择： 45#钢，采用热处理（调质）和表面未强化处理，由机械手册查得， 45 号钢采用调质处理硬度为 217255 2 轴的初步计算 已知：输入轴上的输入功率 P= 转速1 7 / m 转矩1 4 8 T N m m； 轴上齿轮模数 ； 螺旋角 = 前面已经算出轴上齿轮分度圆直径 : 2 5 5 d m m； 1、求作用在齿轮上的力 2 2 4 8 2 6 0 17305 5 . 7 9t ； ta nc o s t a n 2 01 7 3 0 6 4 9 . 9c o s 1 4 . 4 N ； ta 1 7 3 0 t a n 1 4 . 4 4 4 4 N ； 圆周力向力向力图 4 2 所示。 2、初步确定输入轴的最小直径 公式131： A 由 查表 15初步选定为 120，代入上式可得： 3m i n 7 . 2 81 2 0 1 9 . 71440d m m ； 轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 器的孔径，以及电动机的输出轴相适应，故需先确定联轴器的型号。 联轴器的计算转矩：T K T； 由于提升机的工作效率不大，工作转矩变化小，原动机为电动机。查表 14虑到转矩变化很小，故选 K ； 则：T K T=1 . 3 4 8 2 6 0 6 2 7 3 8 N m m 按照计算转矩机械设计手册选用 柱销 联轴器，其公称转矩为 2050。半联轴器的孔径1d=38取12d=38联轴买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 器长度 82联轴器与轴配合的毂孔长度1 60L 3 轴的结构设计 图 4 1 输出轴的结构与装配 （ 1）根据轴向定位的要求确定轴各段的直径和长度 1、为使 1 2 轴段满足半联轴器的配合要求，需制出一轴肩，取 1 2 段 直径23 42d 。 2、初步选择滚动轴承 因所选用的齿轮为斜齿轮，则轴承同时承受有径向和轴向力的作用，鼓选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 42手册，初步选取 0基本游隙组标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30209，其尺寸为 4 5 7 5 2 0 . 7 5d D T m m m m m m ,故 3 4轴的直径3 4 5 6 52d d m m,而56 26l 。 3；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 125了使套筒的端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取45 56l 。 4、轴承端盖的总宽度 20据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 l=30、取齿轮距箱体内壁之距离 a=16轮与圆柱大齿轮之间的距离为 c=20虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴位置时，应距箱体内壁一段距离 s，取 s=80 至此，已知初步确定了轴的各段 直径和长度。 （ 2） 轴上零件的周向定位 半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按45d由 手 册 选 用平 键为3 2 1 8b h m m m m ，键槽用键槽铣刀加工，长为 108时为了保证齿轮与轴的配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 7 6H n 。同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为 2 8 1 6 9 0m m m m m m，半联轴器与轴的配合为 H7/动轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 （ 3） 确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15左轴端倒角为 2 45，右轴端倒角 5， 2 出处倒圆 R=它处倒圆 R= 4 求轴上的载荷 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 根据轴的结构图 4 5， 在确定轴承的支点位置时，应根据手册查取 a 值。对于 32217型的滚动轴承，由手册查得 a=34又滚动轴承如图 5装 ，则作为简支梁的轴承跨距L=23 4 4 . 4 3 3 . 4 7 7 . 8L L m m 。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图 4 6。 图 4 6 输出 轴的弯矩图和扭矩 图 从轴的机构图以及扭矩图中可以看出， （ 1） 求轴上轴承的支座反力面 M 、M 1、 求轴承 的支反力 . 4 1 7 3 0 7 2 4 . 77 7 . 84 4 . 4 1 7 3 0 9 8 7 . 37 7 . 8 31232223/2 279/2 3 7 0 . 9 F F 2、截面 M 、M 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 3 2 1 7 6 . 6 8H N L N m m 1 1 22 2 32 7 9 4 4 . 4 1 2 3 8 7 . 68 4 3 . 6V N L N m L N m m 则：总弯矩 M 为： 2 2 2 211 3 2 1 7 6 . 6 8 1 2 3 8 7 . 6 3 4 4 7 8 . 9 M N m m 2 2 2 222 3 2 7 7 6 . 6 8 8 4 3 . 6 3 2 1 8 7 . 7 M N m m 48260T N m m； 5扭矩合成应力校核轴的强度： 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据以上所算得的数据，并取 a =的计算应力为： 222211 3 4 4 7 8 . 9 0 . 6 4 8 . 2 6 2 . 51 3 5 5 6 . 4 6a T M P a M P 1 前已选定轴的材料为 45钢，由表 15 1 =60故轴工作安全。 （ 6） 危险截面 4校核： 截面 4左侧： 抗弯截面系数： 3 3 30 . 1 0 . 1 4 9 1 1 7 6 4 . 9W d m m ； 抗扭截面系数： 3 3 30 . 2 0 . 2 4 9 2 3 5 2 9 . 8TW d m m ； 截面左侧的弯矩 3 4 4 7 8 4 4 . 4 2 6 1 4 2 8 8 . 54 4 . 4 N m m N m m ; 截面上的弯曲应力： 1 4 2 8 8 . 5 1 . 21 1 7 6 4 . 9b M M P ； 截面上的扭转切应力：1 48260 2 . 0 52 3 5 2 9 . 8 P ； 轴的材料为 45 钢，调质处理。由表 15得 40 ， ， 。 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数a及 因为 2 049； 52 1 49，经插值后可查得： ； 又由附图 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 ； ； 有效集中系数： 1 1 1 0 . 8 2 1 . 9 1 1 . 7 3 8k q a ； 1 1 1 0 . 8 5 1 . 3 0 1 1 . 2 5 5k q a ； 由附图 3 ； 由附图 3 ； 轴按磨削加工，由附图 3系数 0 ； 轴未经表面强化，即 ,1q则得综合系数值为： 1 1 . 7 3 8 11 1 2 . 4 80 . 7 2 0 . 9 4 ； 1 1 . 2 5 5 11 1 1 . 7 40 . 7 2 0 . 9 4 ； 碳钢的特性系数： ，取 ； ，取 ； 计算安全系数 1 275 9 2 . 42 . 4 8 1 . 1 2 0 . 1 0 ； 1 155 8 4 . 22 . 5 2 . 0 51 . 7 4 0 . 0 522 ； 2 2 2 29 2 . 4 8 4 . 2 6 2 . 29 2 . 4 8 4 . 2 S= 故可知其安全。 间 轴的设计与计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳度，故采用碳钢制造尤为广泛。 材料选择： 45#钢，采用热处理（调质）和表面未强化处理，由机 械手册查得， 45 号钢采用调质处理硬度为 217255 （ 1） 初步确定输入轴的受力计算： 已知：输入轴上的输入功率 6 P ； 转速1 6 0 0 / m 转矩 1 1 0 . 0 9T N m m ； 前面已经算出轴上 蜗杆 分度圆直径 : 140d ； 求作用在蜗杆 上的力 112 2 1 1 0 0 9 0 1 6 3 9 . 5140 1； 122 2 1 1 0 0 9 0 387568 22； 1 3 8 7 2 0 1 4 0 . 9 t g N ) 估算轴径选取轴的型号 轴材料为 45 钢， 经调质处理。按扭转强度计算，初步计算轴径， 轴径计算公式30 查手册可知道 03126 取3 105A d= 轴颈 d = 243) 轴承选取 圆锥滚子轴 承 (30000 型 ) 标准 =摘自 297照 位 =(轴承代号 =32009 尺寸 d=45 尺寸 D=75 尺寸 T=20 尺寸 B=19 3轴的结构设计 (1)轴的方案设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 (2)各段直径及长度 轴承处直径： = 45承处长度： =66 轮处的直径： =38 轮孔径大于所通过的轴径） 齿轮处长度： =54 (轴段长度应略小于轮毂长度 ) 挡 油环处： L =18杆齿处： =117 =117 轴承与箱体内壁距离 s =5 轮与箱体内壁距离 a =10买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 确定输出轴上的功率 速 3。由前面可知 912450 2 求作用在轴上的力：已知低速级齿轮的分度圆直径为568t=332 = 32 5 9 1 2 1 0 20818568 N, a n 2 02 0 8 1 8 7 6 0 7 . 6c o s 5 . 0 9nt g N 1. 初步确定轴的最小直径： 低速轴材料为 45 钢， 经调质处理。按扭转强度计算，初步计算轴径，取3 105A . 4 31 0 5 8 9 . 58 . 7 6PA m ,显然此处为轴的最小直径为使得出轴与链轮的孔径相同，故需确定 弹性联轴器。 孔 径 90Id 基本尺寸为 D*d*T=105*90*39 4轴的结构设计 ） 拟订轴晌零件的装配方案图 ） 根据轴的轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ） 1=175取 73） 选择圆锥辊子轴承型号为（ 30221） ）章 轴承的校核 第一对轴承的校核（即与 轴 初选单列圆锥滚子轴承，其型号为 30209，其尺寸为 4 5 7 5 2 0 . 7 5d D T 轴承得受力情况（简图）如下图所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 1） 计算径向力 轴向力 2 211 7 2 4 . 7 2 7 9 7 7 6 F N （ ） （ ）2 2 2 22 2 2 9 8 7 . 3 3 7 0 . 9 1 0 5 4r N H N F N （ ） （ ） 齿轮的轴向力 444 2