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齿轮式升降机设计说明书齿轮式升降机设计说明书1 目录设计任务书 1传动方案的拟定与分析 2传动方案简图 2电动机的选择与计算3电动机类型与功率的选择3电动机转速与型号的选择3传动装置的运动以及动力参数的选择和计算4传动比的分配 5传动装置的运动与动力参数计算6传动零件的设计计算6齿轮的设计7齿轮的校核8轴的设计计算9轴的设计10轴的校核10键连接的选择以及计算11键的设计12键的校核16滚动轴承的选择以及计算17联轴器的选择18润滑和密封方式的选择，润滑油和牌号的确定19齿轮的润滑19轴承的润滑23箱体以及附件的结构设计和选择，以及装配，拆卸 ，安装时的注意事项25设计小结30小组分工31参考资料322设计任务书通过电动机输出转矩，由中间环节的减速器来实现减速增力，最后通过链轮 减速实现最终的转矩输出。驱动负载上升与下降。其中电动机输出咒语减速器采用联轴器相连，减速器输出轴与 链轮，链轮与负载均采用联轴器相连。3传动方案的拟定与分析动力由电动机提供，电动机选用Y 132M 2-6型，额定功率5.5千瓦 ，同步转速 1000 r/min ,满载转速960 r/min 。系统的总传动比 选定为 36 : 1 ，电动机轴外伸轴颈 38mm ，轴外伸长度 80 mm 。高速及斜齿轮 传动比为 4：1，电动机输出轴通过联轴器与器相连。低速级直齿轮传动比为 3 ：1 ，通过联轴器与链轮相连。链轮传动比为 3:1，之后再通过联轴器 与 起重机滑轮相连。最终升降机的速度为 m/s ，升降机 最大载荷为 N 。传动方案简图4 电动机的选择与计算电动机类型与功率的选择根据升降机的最大载荷为 7000牛 ， 平稳运行速度为 0.5 m/s ，载荷平稳，电源采用 三相交流电 380v 。这里选用最常用的Y系列 三相异步电动机 。工作所需要的有效功率为 为了计算电动机的所需功率，现需要确定从电动机到工作机之间的总效率。设 分别表示 为弹性联轴器，闭式齿轮传动，滚动轴承，开式滚子链传动，滚筒的效率 。通过查表可知， 分别取 0.99 ， 0.97 ， 0.99 , 0.92 , 0.96 则传动的总效率为所以电动机所需功率为kw方案号电动机型号额定功率（kw）同步转速（）满载转速（）总传动比电动机质量/kg 一Y132S1-25.5300029002.91i64二Y132S-45.5150014401.50i68三Y132M2-65.51000960i85根据 电动机 数据表可以选定 额定功率为5.5kw 的电动机。电动机转速与型号的选择转速选用常用的 1000r/min，功率由上面结论可知为 5.5 KW.从价格，总传动比等因素考虑，为了能够合理分配转速比，式结构更紧凑，这里选用 电机型号为 Y 132 M 26 。查表可知，轴的轴外伸轴颈 38mm ，轴外伸长度 80 mm 。5传动装置的运动以及动力参数的选择和计算链轮的传动比可以选为 ，升降机的滑轮直径为 389 mm 再计算升降机滑轮的 转速 则减速器的传动比为 i=960/24.8=38.7传动比的分配 减速器部分的传动比为 i=38.7/3 =12.9减速器高速及斜齿轮的传动比为减速器低速级支持圆柱齿轮的传动比为传动装置的运动与动力参数计算各轴的转速计算各轴的输入功率计算各轴的输入转矩计算 轴名功率（kw） 转矩（）转速（） 传动比 i效率输入 输出 输入 输出 14.4734.92637.185146.24696010.97 24.9264.126146.246442.339234434.0950.96 34.1264.044442.339433.48474.423.1500.99 44.044433.48474.4210.926 传动零件的设计计算齿轮的设计齿轮 1,2 12齿数25102齿宽6050传动比4.0954.095齿数比4.084.08误差0.37%0.37%模数2.752.75实际中心距 180 18014.114.1齿轮3,4 34齿数2579齿宽4538传动比3.153.15齿数比3.163.16误差0.32%0.32%模数4.54.5实际中心距234234按软齿面闭式齿轮传动设计计算路线，分别进行高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算和低速级直齿圆柱齿轮传动的计算。齿轮的校核设计双级圆柱减速器中的高级斜齿圆柱齿轮传动。已知：高速级主动轮输入功率P1=4.5kw,转速n1=960rpmin，齿数比4单向运转，载荷平稳，每天工作16小时。预计寿命5年，可靠性要求一般，轴的刚性较小，电动机驱动。1）要求分析 使用条件分析传动功率 P1=4.5kw主动轮转速 n1=960rpmin齿数比 u=4转矩 T=44.5nm圆周转速 估计v=4m/s属中速、中载，重要性和可靠性一般的齿轮传动。 设计任务确定一种能满足功能要求设计和设计约束的较好的设计方案，包括一组基本参数 m、z1、z2、x1、x2、d主要尺寸 d1、d2、a等2）选择齿轮设计材热处理方式及计算许用应力（1）选择齿轮材料热处理方式按使用条件，属中速、中载，重要性和可靠性一般的齿轮传动。可选用软齿面齿轮，也是可用硬齿面齿轮。这里选用软齿面齿轮，并具体选用 小齿轮 45号钢，调质处理，硬度为230255HBS；大齿轮45钢，正火处理，硬度为190217HBS。 确定许用应力 确定极限应力和齿面硬度 小齿轮按230HBS，大齿轮按190HBS，查表 ，。 计算应力循环次数N，确定寿命系数Zn、Yn N1=60an1t=60*1*960*5*300*16=13.96*10e8 N2=N1/u=3.49*10e8查图得，Zn1=Zn2=1，Yn1=Yn2=1 计算许用应力取Shmin=1，Sfmin=1.4.得=/=580*1/1MPa=580MPa =550MPa =/=314.28Pa =300MPa3）初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸（1）选择齿轮类型根据齿轮传动的工作条件（中速，中载，v=4m/s等），可选择直齿圆柱斜齿轮。（2）选择齿轮精度等级按估计的圆周速度，由表初步确定选用8级精度。（3）初选参数=，Z1=25，Z2=uZ1=102，X1=X2=0,d=0.9（4）初步设计齿轮主要尺寸因电动机驱动，工作机载荷平稳，查表得KA=1；因齿轮速度不高取Kv=1.05；因非对称布置，轴的刚性较小，取=1.13,Ka=1.2,则K=KA*Kv*Kb*Ka=1*1.05*1.13*1.2=1.424。查表，得Ze=189.8；取Z=0.8，Z=0.989。可初步计算出齿轮的分度圆直径d1、m等主要参数和集合尺寸=68.7mm=d1*cos/z1=2.69按表取=2.75，则a=（z1+z2）/2cos=180mm圆整后取：a=180mm修改螺旋角：=14.06d 1=70.8mmv=3.56m/s与估计值相近b=d*d1=63.72mm 取b 1=64mm b 2=70mm 验算齿轮弯曲强度条件。计算当量齿数：Zv1=Z1/=27.39Zv2=111.76查图得YFa1=2.58，YFa2=2.2，Ysa1=1.62，YSa2=1.81。取Y=0.7，Y=0.9计算弯曲应力F1=106MP F2=101MP满足链轮带轮的设计方案一 链轮传动比 i=3 根据经验公式，z1 29-2i ，z1 =23z2=iz1=69根据公式可以求得 r1=46.5mm r2=139.5mm 电机驱动的 升降机 工况系数=1.0所以涉及功率 =P=4.044选用小节距单排链小链轮轴直径 查表得 dk51,节距选取 12.70mm。取dk=20mm初定中心距 链条节数 =46+60+53.60/30-108链条长度 1.37 m计算中心距=12.7（216-23-69）* 0.243=382 mm所以实际中心距 a=381 mm链条速度 0.36 为低速链传动。有效圆周力 Ft=1000P/v=11.233 kN因为是垂直传动，所以 作用在轴上的力 F=1.05 KA*Ft=11.794 kN根据上述计算结果可知，采用人工定是润滑方式。滚子链型号 08A -1 136GB1243.1-83方案2 带轮确定计算功率查课本表得：,式中为工作情况系数， 为传递的额定功率,既电机的额定功率.选择带型号根据，, 选用带型为A型带选取带轮基准直径小带轮基准直径，则大带轮基准直径,式中为带传动的滑动率，通常取（1%2%）， 取。验算带速v 在525m/s范围内，带充分发挥。确定中心距a和带的基准长度由于,所以初步选取中心距a：，初定中心距，所以带长,=.查表选取基准长度得实际中心距取验算小带轮包角，包角合适。确定v带根数z因，带速，传动比,查表，并由内插值法得.查表 得=0.96.查表并由内插值法得=0.96故选Z=5根带。计算预紧力单根普通带张紧后的初拉力为计算作用在轴上的压轴力为了保证稳定的传动比，选取 链轮传动 。7 轴的设计计算轴的设计初算轴的直径 ，根据公式d可以得出轴的经验直径。因为材料选用45钢，取C=106至117之间。对于轴1，因为高速轴转矩较大，C取 117，P=4.473kw，n=960r/mim 。但与电动机伸出轴相差太大，所以按照公式 d=（0.81.2）D,.来估算。所以d1=38mm根据齿轮轴选用标准，因为选用的都是直齿齿轮，所以当 x1.4故安全。8键连接的选择以及计算键的设计键 1 轴1 与 齿轮相连的键 键的截面尺寸bh =14x9 mm键的长度L =40 mm键的有效长度L0 =26.000 mm键的校核 平键连接（静连接）校核计算结果 传递的转矩 T =44.5 Nmm轴的直径 d =45 mm键的类型A型键的截面尺寸bh =14x9 mm键的长度L =40 mm键的有效长度L0 =26.000 mm接触高度k =3.600 mm最弱的材料 钢载荷类型 静载荷许用应力p =135 MPa计算应力p =0.021 MPa 校核计算结果： 满足键的设计键 2 轴1 与 联轴器 相连的键 键的截面尺寸bh =12x8 mm键的长度L =60 mm键的有效长度L0 =51.000 mm键的校核 平键连接（静连接）校核计算结果 传递的转矩 T =44.5 Nmm传递的转矩 T =44.5 Nmm轴的直径 d =35 mm键的类型 A型键的截面尺寸bh =12x8 mm键的长度L =63 mm键的有效长度L0 =51.000 mm接触高度k =3.200 mm最弱的材料 钢载荷类型 静载荷许用应力p =135 MPa计算应力p =0.016 MPa 校核计算结果： 满足 校核计算结果： 满足键的设计键 3 轴2 与 小齿轮相连的键 键的截面尺寸bh =12x8 mm键的长度L =32 mm键的有效长度L0 =20.000 mm键的校核传递的转矩 T =175 Nmm轴的直径 d =45 mm键的类型 A型键的截面尺寸bh =12x8 mm键的长度L =32 mm键的有效长度L0 =20.000 mm接触高度k =3.200 mm最弱的材料 钢载荷类型 静载荷许用应力p =135 MPa计算应力p =0.122 MPa 校核计算结果： 满足键的设计键 4 轴2 与 大齿轮相连的键 键的截面尺寸bh =12x8 mm键的长度L =40 mm键的有效长度L0 =13.000 mm键的校核传递的转矩 T =175 Nmm轴的直径 d =45 mm键的类型 A型键的截面尺寸bh =12x8 mm键的长度L =25 mm键的有效长度L0 =13.000 mm接触高度k =3.200 mm最弱的材料 钢载荷类型 静载荷许用应力p =135 MPa计算应力p =0.187 MPa 校核计算结果： 满足键的设计键 5 轴3 与 齿轮相连的键 键的截面尺寸bh =12x8 mm键的长度L =18 mm键的有效长度L0 =6.000 mm键的校核传递的转矩 T =529 Nmm轴的直径 d =45 mm键的类型 A型键的截面尺寸bh =12x8 mm键的长度L =18 mm键的有效长度L0 =6.000 mm接触高度k =3.200 mm最弱的材料 钢载荷类型 静载荷许用应力p =135 MPa计算应力p =1.225 MPa 校核计算结果： 满足键的设计键 6 轴3 与联轴器相连的键 键的截面尺寸bh =12x8 mm键的长度L =50 mm键的有效长度L0 =38.000 mm键的校核传递的转矩 T =529 Nmm轴的直径 d =35 mm键的类型 A型键的截面尺寸bh =12x8 mm键的长度L =50 mm键的有效长度L0 =38.000 mm接触高度k =3.200 mm最弱的材料 钢载荷类型 静载荷许用应力p =135 MPa计算应力p =0.249 MPa 校核计算结果： 满足键的设计键 7 轴4 与联轴器相连的键 键的截面尺寸bh =12x8 mm键的长度L =50 mm键的有效长度L0 =38.000 mm键的校核传递的转矩 T =519 Nmm轴的直径 d =35 mm键的类型 A型键的截面尺寸bh =12x8 mm键的长度L =50 mm键的有效长度L0 =38.000 mm接触高度k =3.200 mm最弱的材料 钢载荷类型 静载荷许用应力p =135 MPa计算应力p =0.244 MPa 校核计算结果： 满足9滚动轴承的选择以及计算其中，轴1是高速轴，主要是径向载荷，选择深沟球轴承。设计参数径向力 Fr=448 (N)轴向力 Fa=268 (N)轴颈直径 d1=38 (mm)转速 n=960 (r/min)润滑方式 油润滑选 6207轴承 d=35mm B=17mm D=72 Z=9基本额定静载荷 Co=4400 (N)极限转速(油) 13000 (r/min)轴2 的轴承选择 设计参数径向力 Fr=1084 (N)轴向力 Fa=3000 (N)轴颈直径 d1=33 (mm)转速 n=234.43 (r/min)润滑方式 油润滑被选轴承信息轴承类型 深沟球轴承轴承型号 61807轴承内径 d=35 (mm)轴承外径 D=47 (mm)轴承宽度 B=7 (mm)基本额定动载荷 C=4900 (N)基本额定静载荷 Co=4000 (N)极限转速(油) 15000 (r/min)轴3 的轴承选择 设计参数径向力 Fr=1084 (N)轴向力 Fa=3000 (N)轴颈直径 d1=44 (mm)转速 n=74.42 (r/min)润滑方式 油润滑被选轴承信息轴承类型 深沟球轴承轴承型号 61809轴承内径 d=45 (mm)轴承外径 D=58 (mm)轴承宽度 B=7 (mm)基本额定动载荷 C=6400 (N)基本额定静载荷 Co=5600 (N)极限转速(油) 12000 (r/min)为了简化 设计，这里都采用了6207轴承 d=35mm B=17mm D=72 Z=9 。因为轴承寿命 ，强度余量较大，所以不存在问题。10 联轴器的选择电动机轴与减速器高速轴之间的 联轴器采用 具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器，这里采用弹性套柱销联轴器。这样可以减小启动载荷，缓和冲击。根据参数， ，d1=38mm所以选用LT-6,轴孔直径 38mm的联轴器。减速器输出轴与工作机相连的联轴器采用刚性可移动性联轴器，这里采用鼓行齿式联轴器。这样可以承载和高的负载，并且可以补偿较大的轴线偏移量。根据参数，T3=529.47牛米，d3=44mm, d4=42mm，所以选用，YL 10 轴孔直径为 45mm的联轴器。11 润滑和密封方式的选择，润滑油和牌号的确定齿轮的润滑根据齿轮轴的转速球的每个齿轮的转速，线速度，然后可以确定润滑方式。V1 ，v2 ，v3 ，v4 分别表示每个齿轮的线速度。因为每个齿轮速度都满足v 12m/s ，所以都采用油池进油润滑。浸入深度只要在1至2个齿数之间就可以，装配式可以有较大的调整范围，使之适应整体结构。因为齿轮的 硬度 小于280HBS，高速及齿轮速度v=3.45m/s ，低速级齿轮速度 1.38m/s，工作温度为50.度左右，所以查表可得 ，高速级润滑油的粘度取82，因此选用 AN150型润滑油。低速级润滑油的粘度取 118，因此选用L-CKC220型的润滑油。轴承的润滑减速器高速级齿轮圆周速度为低速机齿轮圆周速度为 所以 ，高速级轴承采用润滑油润滑，润滑方式选用 飞溅润滑即可。润滑油牌号为AN150型润滑油。低速级轴承采用润滑脂润滑，需要定期更滑，在轴承内测用挡油板封油。选用ZG 69-2的润滑脂即可。12 箱体以及附件的结构设计和选择，以及装配，拆卸 ，安装时的注意事项 减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.箱体的计算根据公式，可知 箱体壁厚 箱盖壁厚按照小齿轮端面确定距离箱体内壁最小值大齿轮顶圆距离 箱体内壁所以箱体 宽度为 B=10+10+130=150mm 箱体座，箱盖，箱底座凸缘的厚度箱座 b=1.5=13.5mm箱盖 b1=1.5=13.5mm箱底座凸缘 b2=2.5=22.5 mm 箱盖，箱座上的肋板厚度箱座肋板 m= 8mm箱盖肋板 m1= 7 mm轴承旁凸台的高度和半径h =42.5R1=c2 轴承盖的外径采用凸缘式 D2=D+ 5d3=102 地脚螺钉的计算因为a1+a2=4081.2齿轮端面与内机壁距离机盖，机座肋厚轴承端盖外径+（55.5）轴承旁联结螺栓距离13设计小结课程设计是一个非常重要环节，它可以让我们进一步巩固和加深学生所学的理论知识，通过设计把机械设计及其他有关先修课程（如机械制图、理论力学、材料力学、工程材料等）中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，使理论知识和生产实践密切的结合起来，使自己受益匪浅。而且，本次设计是我们学生首次进行完整综合的机械设计，它让自己树立了正确的设计思想，培养了自己对机械工程设计的独立工作能力；让自己具有了初步的机构选型与组合和确定传动方案的能力；为自己今后的设计工作打了良好的基础，同时，也锻炼了自己整体思考问题的思维能力。作出了很好的铺垫作用。通过本