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机械毕业设计全套
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JXSW01-015@卷扬机的结构设计,机械毕业设计全套
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江西农业大学学士学位论文 卷扬机的结构设计 设 计 ： 余高锋 专 业 ： 农业机械化及其制动化 指导老师 ： 肖丽萍 副教授 nts卷扬机的基本介绍 卷扬机又称绞车。是起重垂直运输机械的重要组成部分，用来提升物料、安装设备等作业，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。垂直提升、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。分手动和电动两 种。现在以电动卷扬机为主。本次设计的 10KN电动卷扬机是由电动机、连轴器、减速器、卷筒、排线器等组成。 本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手，然后依次对卷扬机的卷筒、 卷筒心轴、电动机、减速器齿轮、减速器轴、联轴器设计与选取。其中卷筒、卷筒轴、减速器的设计最为主要，本设计重点做了介绍，其余部分有得只是略作分析。 nts卷扬机的结构设计及工作原理 整个卷扬机分为四个部分，电机是属于驱动部分，减速器是减速部分，再是排线器部分，最后是滚筒部分。这四个部分是通过齿轮或者联轴器链接传递扭矩。减速器是使用了二级减速。排线器与齿轮同轴，与滚筒上的齿轮配合，一是减速，二是使排线器轴转动。 nts 动力通过电机输入，再通过联轴器与减速器的输入轴相连，将动力输入到减速器当中，减速器通过两级减速通过输出轴，经过联轴器将动力传递到排线器轴上，轴上的齿轮转动带动滚筒轴上的零件的转动，使滚筒转动。排线器安装在排线轴上，它能使得钢绳均匀分布在滚筒上。 nts卷扬机结构简图 nts减速器中间轴的零件分布图 ntsnts减速器低速轴的零件分布图 ntsnts减速器高速轴的零件分布图 ntsnts 排线器轴上零件分布 ntsnts滚筒轴及轴上零件的分布 ntsnts减速器装配图 ntsProe总装配图 nts致谢 这次毕业设计可以圆满地将近四年的大学学习，让我对农业机械设计与制造方面的知识有了一个系统而又全面的认识。毕业设计是我们学习中最后一个实践性环节，是一个综合性很强的设计任务，它为我们以后从事机械技术设计工作打下了一个良好的基础，在以后的职业生涯打好了基础，对我们掌握所学知识情况进行了全面而又直观的检测。为了能够较好的完成这次毕业设计，我投入了万分的精力作了充分的准备工作。最终艰难的完成。 毕业设计虽已结束，但想想我在其中所学到的知识，所遇到的困难，仍记忆犹新。仿佛是在昨天。 这次毕业设计培养我独立设计思考的和分析解决问题的能力，拓宽 了我的知识面，是一次很好的锻炼机会。 我的指导老师肖丽萍是位认真、负责的好老师。我感谢肖丽萍老师在这 次毕业设计中给我的莫大帮助，在此我忠心的感谢四年来在江西农业大学在我学习和生活中帮助过我的所有的老师和同学。 nts i 本 科 毕 业 设 计 题目 ： 卷扬机的结构设计 学 院： 工学院 姓 名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： 2014 年 5 月 nts ii 摘 要 卷扬机又称绞车。是起重垂直运输机械的重要组成部分，用来提升物料、安装设备等作业，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。垂直提升、水平或倾斜曳引重物的简单起重机械。分手动和电动两种。现在以电动卷扬机为主。本次设计的 10kN 吨电动卷扬机是由电 动机、连轴器、减速器、卷筒、排线器 等组成。 本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手，然后依次对卷扬机的卷筒、 卷筒心轴、电动机、减速器齿轮、减速器轴、联轴器设计与选取。其中卷筒、卷筒轴、 减速器的设计最为主要，本设计重点做了介绍，其余部分有得只是略作分析。 本次设计的卷筒机由于它结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、对作业环境适应能力强等特点，可以应用于冶金起重、 建筑、水利作业等方面，但是此次设计的卷筒机主要运用于用于 10kN 吨桥式吊车起升机构。提升重物是卷扬机的一种主要功能，各类卷扬机的设计都是根据这一要求为依据的。 关键词：卷扬机，卷筒，卷筒轴，减速器 nts iii Abstract Hoist and winch. Is an important part of vertical lifting transport machinery, used to enhance the materials, installation of equipment operations, from human or mechanical power driven drum, winding traction rope to complete the installation work. Vertical, horizontal or inclined simple traction weight lifting machinery.Manual and electric two.Now to the main electric hoist. The design of the 10kN ton electric hoist is composed of motor, coupling, reducer, drum, cable etc. The design procedure is to start from the wire rope, and then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, speed reducer shaft, coupling design and selection. Design of the drum, the drum shaft, most major reducer, the design focus is introduced, the rest is just a brief analysis. The design of the drum machine because of its simple structure, flexible installation, convenient operation and carrying, simple maintenance, to adapt to the working environment ability is strong, can be applied to metallurgical crane, construction, operations and other water conservancy, but the design of the drum machine is mainly used for 10kN ton bridge crane hoisting mechanism. Lifting weights is a main function of hoist, design of various types of winches are according to the requirements for. Keywords: hoist, drum, drum shaft, gear reducer nts iv 目录 摘要 . ii 目录 . iv 1.绪论 . 5 1.1 卷扬机的分类、特性及常见类型 . 5 1.1.1 分类及特性 . 5 1.1.2 卷扬机的常见类型 . 5 1.2 国内卷扬机发展概况 . 5 1.2.1 国内卷扬机发展概况 . 5 2.卷扬机结构设计及工作 原理 . 6 2.1 基本结构 . 6 2.2 卷扬机的工作原理 . 6 3.卷扬机零件设计 . 6 3.1 卷扬机的设计参数 . 6 3.1.1 卷扬机的设计参数 . 6 3.1.2 电机的选择 . 7 3.2 减速器的设计计算 . 7 3.2.1 齿轮的设计 . 8 3.2.2 轴的设计与校核 . 14 3.3 排线器轴及轴上零件设计与校核 . 19 2.3.1 求作用在齿轮上的力 . 19 3.3.2 确定轴的尺寸 . 20 3.3.3 求轴上的载荷 . 20 3.3.4 键的选择与校核 . 20 3.4 滚筒轴及轴上零件的设计与校核 . 20 3.4.1 求作用在齿轮上的力 . 20 3.4.2 确定轴的尺寸 . 21 3.4.3 求轴上的载荷 . 21 3.4.4 按弯扭合成应力校核轴 的强度 . 21 3.4.5 精确校核轴的疲劳强度 . 21 3.4.6 键的选择与校核 . 22 4.卷扬机使用时的注意事项 . 23 5.结 论 . 24 参考文献 . - 1 - 致谢 . - 2 - nts 5 1.绪论 1.1 卷扬机的分类、特性及常见类型 1.1.1 分类及特性 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。 1.1.2 卷扬机的常见类型 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。从是否符合国家标准的角度：卷扬机可分为国标卷扬机、非标卷扬机 。 液压卷扬机优点：相比传统的电动卷扬机（电动绞车），液压卷扬机（液压绞车）有很多优点： A. 过载保护 B.冲击防护 C.防爆性能。国标卷扬机指符合国家标准的卷扬机，非标卷扬机是指厂家自己定义标准的卷扬机 ,通常只有具有生产证的厂商才可以生产国标卷扬机，价格也比非标卷扬机贵一些。注意事项 1.2 国内卷扬机发展概况 1.2.1 国内卷扬机发展概况 我国卷扬机的生产是解放后才开始的。 50年代为满足恢复经济的需要和第一个五年计划建筑的需要，卷扬机的生产被提到了日程上。原沈阳国泰机器厂等成批仿制了两种卷扬机，一种为日本的 JIS8001 型动 力卷扬机，它是一种原动机为电动机，传动形式是开式圆柱齿轮传动，双锥体摩擦离合器，操作为手板脚踩的快速卷扬机；另一种是按苏联图 纸制造的 1011型和 1012型普通蜗杆传动、电控慢速卷扬机。由于当时生产力不高，卷扬机的需求量亦不多，故这段时间国内卷扬机的生产主要是仿制。 随着生产的发展，到了 60年代，卷扬机的生产和使用越 来越多了。为了协调生产，主要卷扬机生产厂家（阜新矿山机械厂、天津卷扬机厂、山西机器厂、宝鸡起重运输机厂等）组成了卷扬机行业组织，隶属于第一机械工业部矿山机械行业下。为了发展卷扬机的生产，行业组织了有关厂家的人员对全国卷扬机的生产和应用情况进行了调查。在调查的基础上，开始自行设计和制造新的卷扬机，先后试制了 0.5t、 1t、 3t 电 动卷扬机，但由于对当时各厂家的生产能力估计不足，无法推广。 nts 6 2.卷扬机 结构设计及工作原理 2.1 基本结构 图 2.1 上图 2.1 是 整个卷扬机分为四个部分，电机是属于驱动部分，减速器是减速部分，再是排线器部分，最后是滚筒部分。这四个部分是通过齿轮或者联轴器链接传递扭矩。减速器是使用了二级减速。排线器与齿轮同轴，与滚筒上的齿轮配合，一是减速，二是使排线器轴转动。 2.2 卷扬机的 工作原理 动力通过电机输入，再通过联轴器与减速器的输入轴相连，将动力输入到减速器当中，减速器通过两级减速通过输出轴，经过联轴器将动力传递到排线器轴上，轴上的齿轮转动带动滚筒轴上的零件的转动，使滚筒转动。排线器安装在排线轴上，它能使得钢绳均匀分布在滚筒上。 3.卷扬机 零件 设计 3.1 卷扬机的设计参数 3.1.1 卷扬机的设计参数 工作 10年， 300天每年，两班制 钢丝绳的最大起重物料选择： F0=10KN 物料提升的速度： V0 =12m/min nts 7 滚筒的直径： D=200mm 下 图 3.1是卷扬机的基本的零件排布结构 图 3.1 3.1.2 电机的选择 提升物料的功率： P0=F0V0=10000*12/60=2KW 输出转速： v0 = Dn01000 所以 n0 = 19.1 r/min 传动效率计算： 0 = 1225334=0.80 1=0.99（齿形联轴器） 2=0.98（滚子轴承） 3=0.97（齿轮精度为 8级） 4=0.99（ 滚筒 ） 电机功率： p输入 = p00= 2.50kw 电机的选择：型号 Y132M-8， 功率 3kW ，转速 710r/min 3.2 减速器的设计计算 按浸油润滑条件考虑取高速级传动比 : i1 = 1.4i2 So: i1 = 4,i2 = 2.8,i3 = 3.3 各轴转速计算 : n1 = n0 = 710r/min; n2 = n0i1= 177.5r/min; n3 = n2i2= 63.4r/min; n4 = n3 = 63.4r/min; n5 = n4i3= 19.2r/min; 所以滚筒的实际转速为 19.2r/min 各轴输入转矩计算 ：电机功率为 3kw T1 = 9549p01n1= 40Nm nts 8 T2 = 9549p0123n2= 151.88Nm T3 = 9549p012232n3 = 404.22Nm T4 = 9549p0122232n4 = 400.2Nm T5 = 9549p0122333n5 = 1256.2Nm 轴编号 功率（ KW） 转速（ r/min) 转矩（ N.m) 1 2.97 710 40 2 2.82 177.5 151.88 3 2.68 63.4 404.22 4 2.66 63.4 400.2 5 2.53 19.2 1256.2 3.2.1 齿轮的设计 高速齿轮设计 齿轮精度选择 8精度，小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45钢（调质），硬度为 240HBS,两者硬度差 40HBS. 计算项目 计算内容 计算结果 1.按齿面接触强度设计 转矩 40Nm 齿宽系数 由资料【 1】表 10-7选取齿宽系数 1d接触疲劳极限 由资料【 1】图 10-21d Hlim1 = 680Mpa Hlim2 = 750Mpa 计算应力循环系数 N1 = 60n1jLh N2 = N1/i1 N1 = 2.04109 N2 = 5.11108 接触疲劳寿命系数 查资料【 1】图 10-19 KHN1 = 0.89 KHN2 = 0.93 失效概率和安全系数 S=1 许用接触应力计算 SKHSKHHNHN2l i m21l i m121 【 H】 1 = 605.2Mpa 【 H】 2 = 697.5Mpa 初选载荷系数 Kt=1.4 材料的弹性影响系数 查资料【 1】表 10-6 MPaZ E 8.189 nts 9 试算小齿轮的分度圆的直径td1取较小的值H d1t = 2.32 KtT1di1i ( ZEH)23 td1 44.14mm 计算圆周速度 V = d1tn1601000 V=1.64m/s 初步齿宽 b td db 1 b=44.14mm 计算齿宽与齿高比 取齿数 1z =24 模数11zdt tm 齿高tmh 25.2mt = 1.84 h = 4.14mm bh = 10.66 z2 = 97 计算载荷系数 查资料【 1】图 10-8取动载荷系数vK1 FH KK 查资料【 1】表 10-2使用系数 AK 查资料【 1】表 10-4 齿向载荷分布系数HK查资料【 1】图 10-13齿向载荷分布系数FK HHVA KKKKK vK=1.12 1 FH KK AK =1 HK=1.5 FK=1.45 K=1.68 校正分度圆直径 311 TKKtdd d1 = 46.91mm 计算模数 11zdm m=1.95 2.按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 3 211 )(2FSaFadYYzKTm根据公式设计数值 弯曲强度极限选择 查资料【 1】图 10-20c 大齿轮 FE1= 620Mpa 小齿轮 FE2= 580Mpa 弯曲疲劳寿命系数 根据其循环次数，查资料【 1】图 10-18 取 的值和21 FNFN KKKFN1 = 0.83 KFN2 = 0.86 计算弯曲疲劳许用应力 安全系数取 s=1.4 SK N lim F1 = 368Mpa F2 = 356Mpa 计算载荷系数 FFVA KKKKK K=1.624 齿形系数 查资料【 1】表 10-5取aFYYFa1 = 2.65 YFa2 = 2.20 应力校正系 查资料【 1】表 10-5取aSYYSa1 = 1.58 YSa2 = 1.78 nts 10 数 计算大小齿轮的 FSaFaYY并加以比较 111 FSaFaYY222 FSaFaYYYFa1YSa1F1 = 0.01138 YFa2YSa2F2 = 0.011 大齿轮的较大 计算模数 m 选用 FSaFaYY较大的代入公式计算 m 1.385 所以 m取 1.5 确定齿数 由齿面的接触疲劳强度计算的模数 m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面的接触疲劳强度所决定的承载能力，仅余于齿轮的直径有关 m = 1.5 d1 = 46.91mm z1 = 31 z2 = 124 计算分度圆直径 mzd mzd2211 d1 = 46.5mm d2 = 186mm 计算中心距 2 21 dda a =138.75mm 计算齿轮宽度 1db dB1 = 52.5mm B2 = 57.5mm 低速齿轮设计 齿轮精度选择 8精度，小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45钢（调质），硬度为 240HBS,两者硬度差 40HBS. 计算项目 计算内容 计算结果 1.按齿面接触强度设计 转矩 151.88Nm 齿宽系数 由资料【 1】表 10-7选取齿宽系数 1d接触疲劳极限 由资料【 1】图 10-21d Hlim1 = 680Mpa Hlim2 = 750Mpa 计算应力循环系数 N1 = 60n1jLh N2 = N1/i1 N1 = 5.11108 N2 = 1.83108 接触疲劳寿命系数 查资料【 1】图 10-19 KHN1 = 0.93 KHN2 = 0.94 失效概率和安全系数 S=1 许用接触应力计算 SKHSKHHNHN2l i m21l i m121 【 H】 1= 632.4Mpa 【 H】 2 = 705Mpa 初选载荷系数 Kt=1.4 材料的弹性影响系数 查资料【 1】表 10-6 MPaZ E 8.189 nts 11 试算小齿轮的分度圆的直径td1取较小的值H d1t = 2.32 KtT1di+1i ( ZEH)23 td1 68.7mm 计算圆周速度 V = d1tn1601000 V=0.638m/s 初步齿宽 b td db 1 b=68.7mm 计算齿宽与齿高比 取齿数 1z =24 模数11zdt tm 齿高tmh 25.2mt = 2.86 h = 6.44mm bh = 10.67 z2 = 69 计算载荷系数 查资料【 1】图 10-8取动载荷系数vK1 FH KK 查资料【 1】表 10-2使用系数 AK 查资料【 1】表 10-4 齿向载荷分布系数HK查资料【 1】图 10-13齿向载荷分布系数FK HHVA KKKKK vK=1.12 1 FH KK AK =1 HK=1.46 FK=1.4 K=1.64 校正分度圆直径 311 TKKtdd d1 = 72.35mm 计算模数 11zdm m=3.01 2.按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 3 211 )(2FSaFadYYzKTm根据公式设计数值 弯曲强度极限选择 查资料【 1】图 10-20c 大齿轮 FE1= 620Mpa 小齿轮 FE2= 580Mpa 弯曲疲劳寿命系数 根据其循环次数，查资料【 1】图 10-18 取 的值和21 FNFN KKKFN1 = 0.86 KFN2 = 0.88 计算弯曲疲劳许用应力 安全系数取 s=1.4 SK N lim F1 = 381Mpa F2 = 365Mpa 计算载荷系数 FFVA KKKKK K=1.568 齿形系数 查资料【 1】表 10-5取aFYYFa1 = 2.65 YFa2 = 2.24 应力校正系 查资料【 1】表 10-5取aSYYSa1 = 1.58 YSa2 = 1.75 nts 12 数 计算大小齿轮的 FSaFaYY并加以比较 111 FSaFaYY222 FSaFaYYYFa1YSa1F1 = 0.01099 YFa2YSa2F2 = 0.01074 大齿轮的较大 计算模数 m 选用 FSaFaYY较大的代入公式计算 m 2.20 所以 m取 2.5 确定齿数 由齿面的接触疲劳强度计算的模数 m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面的接触疲劳强度所决定的承载能力，仅余于齿轮的直径有关 m = 2.5 d1 = 72.35mm z1 = 30 z2 = 85 计算分度圆直径 mzd mzd2211 d1 = 75mm d2 = 212.5mm 计算中心距 2 21 dda a =143.75mm 计算齿轮宽度 1db dB1 = 75mm B2 = 80mm 3 第三级减速齿轮 齿轮精度选择 8精度，小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45钢（调质），硬度为 240HBS,两者硬度差 40HBS. 计算项目 计算内容 计算结果 1.按齿面接触强度设计 转矩 400.2Nm 齿宽系数 由资料【 1】表 10-7选取齿宽系数 1d接触疲劳极限 由资料【 1】图 10-21d Hlim1 = 680Mpa Hlim2 = 750Mpa 计算应力循环系数 N1 = 60n1jLh N2 = N1/i1 N1 = 1.83108 N2 = 5.55107 接触疲劳寿命系数 查资料【 1】图 10-19 KHN1 = 0.94 KHN2 = 0.95 失效概率和安全系数 S=1 许用接触应力计算 SKHSKHHNHN2l i m21l i m121 【 H】 1 = 639Mpa 【 H】 2 = 713Mpa 初选载荷系数 Kt=1.4 材料的弹性影响系数 查资料【 1】表 10-6 MPaZ E 8.189 nts 13 试算小齿轮的分度圆的直径td1取较小的值H d1t = 2.32 KtT1di+1i ( ZEH)23 td1 93.0mm 计算圆周速度 V = d1tn1601000 V=0.309m/s 初步齿宽 b td db 1 b=93.0mm 计算齿宽与齿高比 取齿数 1z =24 模数11zdt tm 齿高tmh 25.2mt = 3.88 h = 8.73mm bh = 10.65 z2 = 81 计算载荷系数 查资料【 1】图 10-8取动载荷系数vK1 FH KK 查资料【 1】表 10-2使用系数 AK 查资料【 1】表 10-4 齿向载荷分布系数HK查资料【 1】图 10-13齿向载荷分布系数FK HHVA KKKKK vK=1.12 1 FH KK AK =1 HK=2.562 FK=2.2 K=2.87 校正分度圆直径 311 TKKtdd d1 = 118.1mm 计算模数 11zdm m=4.92 2.按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 3 211 )(2FSaFadYYzKTm根据公式设计数值 弯曲强度极限选择 查资料【 1】图 10-20c 大齿轮 FE1= 620Mpa 小齿轮 FE2= 580Mpa 弯曲疲劳寿命系数 根据其循环次数，查资料【 1】图 10-18 取 的值和21 FNFN KKKFN1 = 0.88 KFN2 = 0.92 计算弯曲疲劳许用应力 安全系数取 s=1.4 SK N lim F1 = 340Mpa F2 = 381Mpa 计算载荷系数 FFVA KKKKK K=2.464 齿形系数 查资料【 1 】表 10-5 取在此处键入公式。aFYYFa1 = 2.65 YFa2 = 2.24 nts 14 应力校正系数 查资料【 1】表 10-5取aSYYSa1 = 2.22 YSa2 = 1.77 计算大小齿轮的 FSaFaYY并加以比较 111 FSaFaYY222 FSaFaYYYFa1YSa1F1 = 0.0173 YFa2YSa2F2 = 0.0104 大齿轮的较大 计算模数 m 选用 FSaFaYY较大的代入公式计算 m 3.9 所以 m取 4 确定齿数 由齿面的接触疲劳强度计算的模数 m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面的接触疲劳强度所决定的承载能力，仅余于齿轮的直径有关 m = 4 d1 = 118.1mm z1 = 30 z2 = 99 计算分度圆直径 mzd mzd2211 d1 = 120mm d2 = 396mm 计算中心距 2 21 dda a =258mm 计算齿轮宽度 1db dB1 = 120mm B2 = 125mm 3.2.2 轴的设计与校核 初步估计轴的最小直径 轴的材料选用 45 钢，调质处理。根据资料【 1】表 15-3，0A分别取 105,110,115， 120，125；根据公式30min nPAd 求其最小直径为： 高速轴 = 中间轴 = 低速轴 = 排线器轴 = 滚筒轴 = 由于机构几乎不承受轴向载荷，所以选用深沟球轴承 1.中间轴设计 nts 15 图 3.2 图 3.2是轴上零件的分布图 1.求作用在输出齿轮上的力 圆周力： Ft1 = 2Td = 4050N 径向力： Fr1 = Ft2tan = 1834N 2. 求作用在输入齿轮上的力 圆周力： Ft2 = 2Td = 1633N 径向力： Fr2 = Ft2tan = 594N 3.确定轴的尺寸 选取轴的材料为 45钢，调质处理，由于轴上有两个键槽，所以最小直径取 30mm，最小直径安装在轴承上，选择轴承的内径为 30mm，选择 6206型深沟球轴承，定位轴肩高度为 3mm，此处轴径为 38mm，安装齿轮处的轴径为 32mm，轴承位置与箱体内壁的距离取 5mm，箱体内壁与齿轮的距离取 20mm，肩的宽度取 6mm，齿轮的宽度与相同内径轴的宽度相差 3mm。套筒齿轮处的大径与轴肩的高度相同，长度可以计算出来。 4.求轴上的载荷 载荷 水平方向 H 垂直方向 V 支柱反力 FNH1 = 776N,FNH2 = 104N FNV1 = 2130N,FNV2 = 286N 弯矩 MV1 = 55872Nmm MV2 = 6422Nmm MH1 = 153360Nmm MH2 = 17660Nmm 总弯矩 M1 = 163221Nmm M2 = 18791Nmm 扭矩 T = 151.88Nm 5.按弯扭合成应力校核轴的强度 ca = M12 +(T)2W = 33.97Mpa 选用的材料为 45钢，调质处理，查其许用弯曲应力为 60Mpa，满足要求。 6.精确校核轴的疲劳强度 这里只需要校核输入齿轮的右端阶梯截面的左侧就可以了。 抗弯截面系数： W = 0.1d3 = 3276.8mm3 抗扭截面系数： WT = 0.2d3 = 6553.6mm3 弯矩： M=163221Nmm 扭矩： T=151.88Nm 弯矩应力： b = MW =49.95Mpa 扭矩应力： T = TWT=23.18Mpa nts 16 根据轴的材料，查的 B = 640Mpa， 1 = 275Mpa， 1 = 155Mpa 截面轴肩处的倒角 r=2mm，查应力集中系数， = 1.7 = 1.2 轴材料的敏感系数： q = 8.2q = 8.5 求的有效应力集中系数： k = 1+q( 1) = 1.574 k = 1+q( 1) = 1.17 查尺寸系数： = 0.82 查扭转尺寸系数： = 0.9 轴按磨削加工，查的表面质量系数： = = 0.92 轴未经表面强化处理，即 q = 1 求其综合系数： K = k+ 11 = 2.01 K = k+ 11 = 1.39 查碳钢的特征系数： = 0.1， = 0.05 计算安全系数 Sca： S = 1Ka +m= 2.74 S = 1Ka +m= 9.29 Sca = SSS2 +S2= 2.63S = 1.5 所以安全 7.键的选择与校核 根据齿轮的宽度和轴的直径选用 10863与 10850，只需要校核较短的就可以满足，键轴齿轮的材料都是钢，查的许用挤压强度为 100到 120Mpa，计算键的强度： p = 2T103kld = 59.33Mpa 故符合 2.低速轴设计 图 3.3 图 3.3是轴上零件的分布图 1.求作用在齿轮上的力 圆周力： Ft1 = 2Td = 3804 N 径向力： Fr1 = Ft2tan = 1385N 2.确定轴的尺寸 选取轴的材料为 45钢，调质处理，由于轴上有两个键槽，所以最小直径取 45mm，最小直径安装在连轴器上，根据卷扬机的工况系数，计算扭矩，选择 GY型联轴器，孔径选择 45mm，nts 17 长度选择 110，选择轴承的内径为 50mm，选择 6209型深沟球轴承，定位轴肩高度为 3.5mm，齿轮定位轴肩 60mm，安装齿轮处的轴径为 52mm，轴承位置与箱体内壁的距离取 5mm，考虑到与中间轴齿轮的啮合，算出齿轮与箱体内壁的距离，轴肩的宽度取 6mm，套筒齿轮处的大径与轴肩的高度相同，长度可以计算出来。 3.求轴上的载荷 载荷 水平方向 H 垂直 方向 V 支柱反力 FNH1 = 892N FNH2 = 492N FNV1 = 2454N,FNV2 = 1350N 弯矩 MV = 66008Nmm MH = 181300Nmm 总弯矩 M = 192942Nmm 扭矩 T = 404.22Nm 4.按弯扭合成应力校核轴的强度 ca = M2 +(T)2W = 25.62Mpa 选用的材料为 45钢，调质处理，查其许用弯曲应力为 60Mpa，满足要求。 5.精确校核轴的疲劳强度 这里只需要校核齿轮的右端阶梯截面的左侧就可以了。 抗弯截面系数： W = 0.1d3 = 12500mm3 抗扭截面系数： WT = 0.2d3 = 25000mm3 弯矩： M=192942Nmm 扭矩： T=404.22Nm 弯矩应力： b = MW =15.44Mpa 扭矩应力： T = TWT= 16.17Mpa 根据轴的材料，查的 B = 640Mpa， 1 = 275Mpa， 1 = 155Mpa 截面轴肩处的倒角 r=2.5mm，查应力集中系数， = 1.7 = 1.2 轴材料的敏感系数： q = 8.2q = 8.5 求的有效应力集中系数： k = 1+q( 1) = 1.574 k = 1+q( 1) = 1.17 查尺寸系数： = 0.64 查扭转尺寸系数： = 0.73 轴按磨削加工，查的表面质量系数： = = 0.92 轴未经表面强化处理，即 q = 1 求其综合系数： K = k+ 11 = 2.55 K = k+ 11 = 1.69 查碳钢的特征系数： = 0.1， = 0.05 计算安全系数 Sca： S = 1Ka +m= 6.98 S = 1Ka +m= 11.02 Sca = SSS2 +S2= 5.90S = 1.5 所以安全 nts 18 6.键的选择与校核 根据齿轮的宽度和轴的直径选用 149100与 161063，键轴齿轮的材料都是钢，查的许用挤压强度为 100 到 120Mpa，计算键的强度： p1 = 2T103k1l1d1 = 33.08Mpa p2 = 2T103k2l2d2 = 23.48Mpa 故符合 3.高速轴设计 图 3.4 图 3.4是轴上零件的分布图 1.求作用在输出齿轮上的力 圆周力： Ft1 = 2Td = 1720N 径向力： Fr1 = Ft2tan = 626N 2.确定轴的尺寸 选取轴的材料为 45 钢，调质处理，由于轴上有一个键槽，考虑到联轴器的选择，所以最小直径取 20mm，最小直径安装在联轴器上，选择 GY系列联轴器，孔径为 20mm，轴承选择6205 型深沟球轴承，考虑到齿轮较小，所以使用齿轮轴，考虑到齿轮与中间齿轮中间对其，确定齿轮与左右箱体壁的距离，两处定位轴肩高度为 3mm，轴承位置与箱体内壁的距离取 5mm。 3.求轴上的载荷 载荷 水平方向 H 垂直方向 V 支柱反力 FNH1 = 188N FNH2 = 438N FNV1 = 518N FNV2 = 1202N 弯矩 MV = 26743Nmm MH = 73685.5Nmm 总弯矩 M1 = 78388Nmm 扭矩 T = 40000Nmm 4.按弯扭合成应力校核轴的强度 ca = M12 +(T)2W = 28Mpa 选用的材料为 45钢，调质处理，查其许用弯曲应力为 60Mpa，满足要求。 5.精确校核轴的疲劳强度 这里只需要校核输入齿轮的右端截面的右侧就可以了。 抗弯截面系数： W = 0.1d3 = 2979mm3 抗扭截面系数： WT = 0.2d3 = 5958mm3 弯矩： M=78388Nmm 扭矩： T=40Nm 弯矩应力： b = MW =26.31Mpa nts 19 扭矩应力： T = TWT=6.71Mpa 根据轴的材料，查的 B = 640Mpa， 1 = 275Mpa， 1 = 155Mpa 截面轴肩处的倒角 r=2mm，查应力集中系数， = 1.7 = 1.2 轴材料的敏感系数： q = 8.2q = 8.5 求的有效应力集中系数： k = 1+q( 1) = 1.574 k = 1+q( 1) = 1.17 查尺寸系数： = 1.9 查扭转尺寸系数： = 0.88 轴按磨削加工，查的表面质量系数： = = 0.92 轴未经表面强化处理，即 q = 1 求其综合系数： K = k+ 11 = 0.92 K = k+ 11 = 1.42 查碳钢的特征系数： = 0.1， = 0.05 计算安全系数 Sca： S = 1Ka +m= 11.36 S = 1Ka +m= 31.43 Sca = SSS2 +S2= 10.68S = 1.5 所以安全 6.键的选择与校核 根据齿轮的宽度和轴的直径选用 6632，键轴齿轮的材料都是钢，查的许用挤压强度为 100到 120Mpa，计算键的强度： p = 2T103kld = 41.67Mpa 故符合 3.3 排线器 轴及轴上零件 设计 与校核 图 3.5 图 3.5是轴上零件的分布图 2.3.1 求作用在齿轮上的力 圆周力： Ft1 = 2Td = 6670N 径向力： Fr1 = Ft2tan = 2428N nts 20 3.3.2 确定轴的尺寸 选取轴的材料为 45钢，调质处理，由于轴上有两个键槽，由联轴器知道最小直径取 45mm，选择轴承的内径为 50mm，选择 6210型深沟球轴承，齿轮与机架内壁
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