卷筒直径D=480mm,工作转速n=75rmin,运输带的有效拉力F=3200N

1、2014年 12月 20日目录一、设计题目 3二、拟定传动方案 3三、选择电动机 4四、 确定传动装置的总传动比和分配传动比5五、计算传动装置的运动和动力参数 5六、齿轮的设计 7七、轴的设计和键的校核八、输出轴联轴器的选择 18九、减速器的各部位附属零件的设计 18十、润滑方式的确定 19一.设计题目 设计一用于卷扬机传动装置中的两级圆柱齿轮减速器。 轻微震动， 双向运转，在 室内常温下长期连续工作。卷筒直径D=480mm工作转速n=75r/min,运输带的有 效拉力 F=3200N.二 . 拟定传动方案为估计传动装置的总传动比范围， 以便选择合适的传动机构和拟定传动方案。 由先知条件 nw

2、 75 r/min ，计算出传动装置的总传动比为13 或 20（一般选用同步转速为 1000r/min 或 1500r/min 的电动机作为原动机），根据总传动比数值，初步拟定二级传动比 的多种方案。 指导书上已经分析其优缺点。 经过比较， 选用带式运输机的二级展开式圆柱直 齿轮减速器，如下图。a做£力机 j .牡l眾jM舉涵乾卿i骞三选择电动机二1. 选择电动机类型：380V, Y按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭型结构，电压 型。2. 选择电动机的容量输送带速度v D“6o I。pFv/5 76 m s卷筒轴输出功率Pw1000电动机输出功率由电动机到运输带的传动总功

3、率为42123 46滚动轴承的传动效率：0.99% 圆柱齿轮的传动效率：0.97 一弹式联轴器的传动效率：0.96齿式联轴器的传动效率：0.994242则. 12 3 40.990.970.99 0.990.91所以 pd5.76 0.91 了恥由表20.1选取电动机额定功率Ped 7.5kW3. 确定电动机转速为便于选择电动机转速，推算出电动机可选范围。由表2.1查的单级齿轮传动比 范围i=3-6，则电动机转速可选范围为nd nw *675 2700 r min。可见，同步转速为750 r min、1°°°r min、15°°r min的电动

4、机均符合。这里初选1000 r min和1500 r min的电动机比较，如下表:方 案电动机型 号额定功 率kw电动机转速r/min传动装置传动比同步、卄 +、， 满载总传动比高级低级1Y132M-47.51500144019.204.842Y160M-67.510009701343.25由表中数据可以看出两个方案均可行，但方案2传动比小，传动装置结构尺寸较小，因此选方案2,选定电动机型号为丫160M-6.四. 确定传动装置的总传动比和分配传动比:i总传动比：970/75 13分配传动比:i14,则i23.25注：勺为高速级传动比，勺为低速级传动比。五. 计算传动装置的运动和动力参数:电动机

5、轴：转速n°970 r/min输入功率P° Pd 6.59kw6 PjT°9.55 106 64881输出转矩n°N/mm高速轴（1轴）： 转速n1 n°970 r/min输入功率输出转矩T19.55106 旦 63601 N/mm中间轴（2轴）：n2转速ni243 r min输入功率P2Pi26.20KW9.55106 空 6.20N/mm输入转矩n3低速轴（3轴）：转速i275 r. min输入功率P3P25.95kwT3输入转矩9.55106P375763N/mmn3卷筒轴（4轴）：转速n4n375 r minT49.55 106-p47

6、4235 N mm输入功率：n4各轴运动和动力参数表轴号功率kw转矩N/mm转速r/mi n电动机6.59648819701轴6.46636019702轴6.20243662433轴5.9575763754轴5.837423575六、齿轮的设计高速级齿轮设计1. 确定齿轮材料，热处理方式，精度等级和齿数因传动尺寸无严格限制，并且传动效率较小，由表 4-2查得，小齿轮采用40Cr 调质，齿面硬度为（241286） HBW取260HBW大齿轮采用45调质，齿面硬度（197255 HBW取 230HBW精度七级。取 Z仁24,Z2=24*4=962. 确定许用应力查图 4.21-3，得 Flim16

7、00MPa , F lim 450MPaSH min查表4-10，取1.25,uZ2Z18N160 970 5 300 16 13.96 10N2N1u3.49108杳图4.20，得Zn10.995, Zn21.108查得4.22，得Yn10.895,Yn20.913杳图4.23，得YX1Yx2 1H1 H lim1 Z N1 / SH min 642.2MPaH2 H min 2 Z N 2 / SH min 584.2MPaF1 Flim1YN1YX1 / SF min429.6MPaf2F lim 2YN2YX2 /SF min328.7MPa3.齿面接触疲劳强度计算(1 )计算工作转矩

8、：T1=64800N/mm(2) 初步计算小齿轮直径，由式(4.10 )得d1T1 u 1/uA 32V d h2查表4-8,取 Ad=90查表4-7齿宽系数取1，贝Ud1>=55.7,取 d1= 60mm,b=60mm.(3) 按齿面接触疲劳强度计算由式(4.9)得,2kT, u 1 (ZeZhZ)2d131v E Hd u h2因工作有轻微冲击，查表4-4得KA=1.35查图 4.9 取 KV=1.06KAFt/bd1=48.6查表4-5,取K 1.0KKaKvK K 1.55(4) 计算齿面接触应力查图4.14得Zh 2.5查表 4-6 得 Ze 189.8 MPa1.88 3.2

9、（丄 丄）cos 1.713Z1Z2Z 4/30.76则 d1>=45.7，取 d仁50，贝U m=d1/z仁2.08，取 m=2.5 则 d仁mZ1=2.5*25=60mm , b=60mm（4）校核弯曲疲劳强度由图 4.18 查得，Ypa1 2.66,YFa2 216查图4.16得，YSa11.58,Ysa2 1.78所以 Y 0.25 0.75/0.687由式（4.11）得F1 2KT1YFa1YSa1Y /bd1m 64.45MPa F142906MPaF2 2KTMa2Ysa2Y /bd1m 58.96MPa F2 328.7MPa大小齿轮弯曲疲劳强度满足要求。(5) 确定传动

10、主要尺寸d1=60mm, d2=d1i1=60*4=240mmA=d1+d2/2=150mm(6) 绘制轮齿零件工作图(略)低速级齿轮设计1. 确定齿轮材料，热处理方式，精度等级和齿数因传动尺寸无严格限制，并且传动效率较小，由表 4-2查得，小齿轮采用40Cr 调质，齿面硬度为(241286) HBW，取260HBW大齿轮采用45调质，齿面硬度(197255 HBW取 230HBW精度七级。取 Z仁30,Z2=30*3.25=984. 确定许用应力查图 4.21-3，得 Flim1600MPa , F lim 450MPa查表 4-10，取 SH min 1.1, SF min1 .25, u

11、 z2 / Z1325Ni60 243 5 300 16 3.5 1088N2 N1/U 1.110查图4.20，得Zn10.994, ZN2 1.125查得4.22，得Yn10.894, YN20.920查图 4.23，得 YX1 丫X2 1H1 Hlim1 Z N1 / SH min641 5MPaH2 Hlim 2 Z N 2/ Sh min593.1MPaF1 F lim1 YN1 YX1 / SF min429.6MPaF2F lim 2 YN 2 YX 2 / SF min331.2MPa5.齿面接触疲劳强度计算(1 )计算工作转矩： T1=24366N/mm(2) 初步计算小齿轮

12、直径，由式(4.10)得d1T1 u 1/uA 32V d h2查表4-8,取 Ad=90查表4-7齿宽系数取1，贝Ud1>=40.7,取 d1= 50mm,b=50mm.(3) 按齿面接触疲劳强度计算 由式(4.9)得,f2kT, u 1 (ZEZHZ)2d131v E Hd u h2因工作有轻微冲击，查表4-4得KA=1.35设计齿轮精度为7级，Vd1n1/60 1000 °.64m/sKAFt/bd1=26.32查表4-5,取K 1.0K KAKVK K 1.55(4) 计算齿面接触应力查图4.14得Zh25查表 4-6 得 Ze 1898. MPa1.88 3.2（1/

13、z1 1/z2）cos1.741Z 4/30.76则 d1>=32.64mm，取 d仁800 ,则 m=d1/z仁2.67，取 m=3 则 d仁mZ1=3*30=90mm ， b=90mm（4）校核弯曲疲劳强度由图 4.18 查得，Ypa12.6%22.20查图4.16得，YSa11.65,Ysa2 1.78所以 Y 0.25 0.75/0.687由式（4.11）得F1 2KT1YFa1YSa1YX1 /bd1m 26.15MPa F1429.1MPaF2 2KYsa2YFa2Yx2/bd1m 23.86MPa F2331.2MPa大小齿轮弯曲疲劳强度满要求。(5)确定传动主尺寸d1=9

14、0mm，d2=d1i1=90*3.25=294mmA=d1+d2/2=192mm(6)绘制轮齿零件工作图(略)七. 轴的设计和键的校核1. 高速轴的设计材料：选用45号钢调质处理，查表6-1取b640MPa，查表6-3取C=110 各轴段直径的确定:d由,p=6.59,则(0.8 1-2)d ,查手册乐6表7-7,d 110谱9 20.69 ,电动机轴径d 38，且di取 dl =35, Ll =58mm,因为靠轴肩定位，所以取d2=46,L2=30,d3段装配轴承，取d3=50,选用6010轴承，L3 =23，d4段是定位轴承，取d4=56，根据箱体内壁线确定后再确定d5段装配齿轮直径：判断

15、是否做成齿轮轴查手册得t1 =3.3,得e=2.2<25 1-25 3-125,因此做成齿轮轴.此时齿宽为60 d6装配轴承所以d6 = d3=50，L6=342. 校核该轴和轴承：L1 =56，L2=153，L3 =97作用在齿轮上的圆周力为:Ft2Td12 63601/602120N径向力为 Fr Ft tan /cos 772N 求垂直面的支承反力：F1V FrL3/LL3772 97/(153 97)285NF2V Fr Fiv 772 285487N 求水平面的支承反力：由 FiH (l1 l2) F2 得F1HFt L2 /(L1 L2) 2120 153/(56 153)

16、1552NF2H Ft F1H 2120 1552568N 求F在支点产生的反力：F1F FL3/(L1 L2)3200 97 /(56 153)1485NF2FF F1F 3200 1485 4685N 绘制垂直面弯矩图Mav F2vL2488 15374664N / mmM1v F1vL1285 56 15960N / mm 绘制水平面弯矩图MaH F1HL11552 5686912N/mmM 'aH F2H L2780 153119340N/mm 绘制F力产生的弯矩图M2F FL33200 97310400N / mmMaF F1FL11485 5683160N /mm 求合成弯

17、矩图：考虑最不利的情况，把MaF与'Mav MaH直接相加Ma MaF ,(M 2av M2aH) 197739N /mmM a M aF(M av M aH ) 203562 N / mm 求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩 为：(取折合系数 1) 计算危险截面处轴的 直径 因为材料选择45#调质，查课本226页表14-1得b 640MPa，查课本231页表14-3得许用弯曲应力1b 60MPa，则:32.59mm因为d5 d4 da 50mm d，所以该轴是安全的3弯矩及轴的受力分析图如下：根据 d1 35mm，T63601N/mm，由于d仁35在30 :

18、 38范围内，故d1轴段上采用键b h : 10 8 采用A型普通键:键校核.为L1 =58mm综合考虑取丨=45mm2T/bdl18.1MPa p所以取键为b*h*l=10*8*452. 中间轴的设计:材料：选用45号钢调质处理，查表6-1取b640MPa，C=110各轴段直径的确定:d 由,p=6.20,则d 110 檬 3238mm d1段要装配轴承，查表15.5取d 1=35，选用6010轴承，Ll =36,d2装配低速级小齿轮，且d2 d1取d2=56，L2=88，d3段主要是定位高速级大齿轮，取d3=66，L3=10,d4装配高速级大齿轮，取d4=56，L4=51d5段要装配轴承，

19、取d5=50，=36F1VFr3L3 Fr2( L2L3 )L1L2 L3127.8NF 2VF r3F r2F1V250.9N作用在2、3齿轮上的圆周力：Ft2T2/d22 24366/90541.5NFt32T2©2 24366/240203.1N径向力：Fr2Ft2 tan541.5 tan 20197.1NFr3Ft 3 tan 2074N求垂直面的支反力.校核该轴和轴承：L1 =71，L3 =56L2 =82,计算垂直弯矩:M aVmF1VL1127.8719968.州伽M aHn F1V(L| L2) Fr2L24285.8N / mm求水平面的支承力:匚 刘3 Ft2?

20、(l2 I3)11987.5 100 2569.6 210 ,nnncMFh6099.5Nl1 l2 l375 115 95F2H Ft2 Ft3 F1H 2526.6 11987.5 6099.58017.6 N计算、绘制水平面弯矩图：MaHm F1HI131941NgmmM aHn F1H (L1 L2) Ft3L2 40865 N mm求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：(取折合系数 1)M eM 寿(一T2)2 47577 N .mmMe.'Mfm ( T2)2一 319412 243662 40173N.mm计算危险截面处轴的直径：dn-n

21、截面：dm-m截面：30.二3, 47577 :0.1 6019.9mmMe 0.1 1b3：40173' 0.1 6018.8mm由于d2 d4 56mm d，所以该轴是安全的弯矩及轴的受力分析图如下键的设计与校核已知d2 d4 56兀24366Nmm。参考教材表g.1，取b h 16 10查表14.2得100: 120取键长为70.取键长为35,根据挤压强度条件，键的校核为:2T2b dhl2 2436656 10 (70 16)43.4Mpa上 2 24366 45Mpadhl 56 10 (35 16)所以所选键为:b h l 16 10 70b h l 16 10 353.

22、从动轴的设计材料：选用45号钢调质处理，查表6-1取b 640MPa，C=110。确定各轴段直径（d1 C? 3 3110 330.98mmY"3V 75考虑到该轴段上开有键槽，因此取d1 35mm，L1=60。轴承盖段d256230轴承段，选用6010轴承，d350338自由段取d4=56, L4=15轴环段取d5=66, L5=15大齿轮段，取d6 =50, L6 =38轴承段，选用6010轴承,d750,1741 校核该轴和轴承：h=71,12 =138上=97作用在齿轮上的圆周力：Ft2T3d42 75763294515.4 N径向力.Fr Ft tan515.4 tan20

23、 187.6N求垂直面的支反力：187.6 138123.9Nl1 l271138F2VFr F1V 187.6 123.9 63.7N计算垂直弯矩：Mav F2vl263.7 1388790N.mmMav F1vl1123.9 718796N.mm求水平面的支承力。Fl 2F1H515.4 138/(71 138) 340.3Nl1 l2F2H Ft F1H 515.4 340.3175.1N计算、绘制水平面弯矩图。MaHF1Hl1 340.3 71 24161N.mmMaH F2Hl2175.1 13824163N.mm求F在支点产生的反力F1FFI3h I?3200 9771138148

24、5NF2F F1F F 1485 32004685N求F力产生的弯矩图。M2F Fl33200 97310400N.mmMmF F1FI11485 71105449N.mmF在a处产生的弯矩：MmF F1Fl1105449N.mm求合成弯矩图。考虑最不利的情况，把MmF与直接相加Mam MmFM ；v M ；H 105449 Z87902 241612 196503N.mm求危险截面当量弯矩。从图可见,m-m处截面最危(取折合系数Me ：M 2 ( T3)2.1965032 757632 210602N.mm计算危险截面处轴的直径。因为材料选择45#调质，查课本226页表14-1得b 640M

25、Pa，查课本231页表14-3得许用弯曲应力1b 60MPa，则:Me0.13.210602 :0.1 6032.7mmd1=56>d所以该轴是安全的弯矩及轴的受力分析图如下:厂：方R未定)键的设计与校核:16 10，由表14.2得因为d仁56,查表14.1选键为b h100: 1202T2 75763初选键长为56,校核dlh 56 (56 16) 1035Mpa b所以所选键为:b hl 16 10 56装联轴器的轴直径为35,查表14.1选键为bh 10 8，查表14.2得b100:1202T2 7423544.2Mpab初选键长为40,校核dlh 35(40 8) 10所以所选键为:b h l 10 8 40八输出轴联轴器的选择:计算联轴器所需的转矩：Tc 二 KaT 查课本 269 表 17-1 取 Ka= 1.5Tc= Kat3= 1.5? 24983747 Nm，查手册1011页，选用安全销弹性块联轴器KLA4.九