毕业论文电动卷扬机传动装置的设计

1、学生课程设计（论文）题 目：电动卷扬机传动装置的设计学生姓名：学 号：所在院(系)：xxx学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级：xxx机械电子 指导教 师：xxx职称：xxxx年 x 月 x 日xx学院教务处制目录一. 电动机的选择81.1选择电动机的总类、类型和结构形式8选择电动机系列8电动机容量的确定8选择电动机的转速9计算总传动比并分配各级传动比91.2传动比的分配及传动装置的运动和动力参数91.2.1 各轴的转速91.2.2 各轴功率101.2.3 各轴的转距10二. 蜗轮蜗杆的设计计算112.1蜗杆蜗轮参数选择计算11蜗轮蜗杆材料11根据齿面接触疲劳强度计算蜗轮蜗杆11蜗轮

2、参数12蜗杆参数122.2蜗轮蜗杆弯曲疲劳强度校核12三. 直齿圆柱齿轮设计计算133.1齿轮材料精度等级齿数选择13材料选择133.2按齿面接触疲劳强度设计13设计计算13计算循环次数14计算齿宽与齿高之比14计算载荷系数15按实际载荷系数校正所算得分度圆直径153.3 按齿根弯曲疲劳强度设计15确定式中的各计算参数15计算大小齿轮的并加以比较16设计计算163.4几何尺寸计算16四. 轴的设计计算174.1蜗轮轴的设计计算17按扭转强度计算轴的最小直径17确定轴的各段直径和长度17按弯扭合成应力校核轴的强度18判断危险截面19精确校核截面左侧19精确校核截面右侧204.2 蜗杆轴的强度设计

3、计算21蜗杆的设计21确定蜗杆上的作用力22蜗杆结构设计22求蜗杆上的载荷22按弯扭合成应力校核蜗杆的强度244.3 小齿轮轴的设计计算24选用轴的材料及许用应力24按轴的扭转强度确定轴的最小直径24确定轴的各段直径和长度24按弯扭合成应力校核轴的强度25五. 滚动轴承的选择计算和校核265.1 蜗杆轴承的选择计算及校核26作用在轴上的载荷26计算轴承当量载荷27计算轴承寿命275.2 蜗轮轴上轴承校核计算27作用在轴承上的载荷27计算当量载荷28计算寿命28六. 键的联接强度计算286.1电机轴上键的连接强度计算286.2蜗杆轴上键的连接强度计算286.3 蜗轮轴与蜗轮连接键的强度计算296

4、.4蜗轮轴与联轴器相联键的强度计算296.5 小齿轮与联轴器相联的键的强度计算29七. 箱体的设计计算30八. 减速器及轴承的润滑和密封308.1 减速器的润滑308.2减速器的密封308.3 视孔盖及通气塞的选择318.4 轴承的润滑31九. 热平衡校核31参考书目31一. 电动机的选择1.1选择电动机的总类、类型和结构形式选择电动机系列按工作要求选择和条件选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。电动机容量的确定如上图所示，电动机所需要的功率是 式（1.1-1）式中 电动机所需要功率，工作功率，传动总效率。其中，工作机所需要的工作功率： 传动的总效率 式（1.1-2）式中： 联

5、轴器效率0.99双头蜗轮啮合效率0.80，开式齿轮啮合效率0.94，深沟球轴承效率0.99卷筒效率0.96圆锥滚子轴承0.98则传动装置的总效率由式（1.1-2）得所以电动机的功率由式（1.1-1得） 选择电动机的转速 计算滚筒的转速： 由电动机的额定功率，查课程设计书，根据电动机工作制为,每一工作周期为10min,所以取额定功率为4.0kw。选取型号：YZR160M1-6电动机，转速n=944 r/min.计算总传动比并分配各级传动比总的传动比： 各级传动比：取 蜗轮传动比，齿轮传动比；1.2传动比的分配及传动装置的运动和动力参数 各轴的转速 各轴功率 各轴的转距运动和动力参数计算结果整理如

6、下:表1.1轴号功率KW转速（r/min）转矩N·m电动机轴494440.47轴13.9694440.07轴23.0447.2615.73轴32.7747.2562.73轴42.557.963070.47二. 蜗轮蜗杆的设计计算2.1蜗杆蜗轮参数选择计算蜗轮蜗杆材料查表：取蜗杆头数，传动比，蜗杆材料为45钢高频淬火，蜗轮材料为铝青铜。根据齿面接触疲劳强度计算蜗轮蜗杆根据公式： 式（2.1-1）式中：啮合齿面上的法向载荷，N；接触线总长，；载荷系数； 材料弹性影响系数，；查表得； 式（2.1-2）式中：蜗轮上转矩，；接触系数，；根据式2.1-2中心距取160；因为；取；取蜗杆；此时，查

7、表得出故可用；变位系数为；导程角；传动误差为；蜗轮参数蜗轮分度圆直径：；蜗轮喉圆直径：，；蜗轮齿根圆直径：，；节圆直径：；蜗轮宽度：，取；蜗杆参数蜗杆直径：；蜗杆节圆直径：；蜗杆齿顶圆直径：；蜗杆齿根圆直径：；蜗杆齿宽：，取110；蜗杆轴向齿距：；2.2蜗轮蜗杆弯曲疲劳强度校核根据公式： 式（2.2-1）式中：蜗轮齿形系数；螺旋角影响系数；查表得：； 式（2.2-2）查表：铝青铜金属模铸造，；公式：；根据公式（2.2-2） ；根据公式（2.2-1） 弯曲强度满足要求；式中：三. 直齿圆柱齿轮设计计算3.1齿轮材料精度等级齿数选择 由于是开式齿轮，故选用7级精度；材料选择小齿轮选用40Gr，调质

8、，硬度为229269HBW；大齿轮选用45，调质，硬度为217255HBW；由于，故选小齿轮齿数，大齿轮齿数；3.2按齿面接触疲劳强度设计设计计算由设计计算公式： 式（3.2-1）式中： K载荷系数，K=1.2；齿宽系数，取；材料弹性影响系数，取； 式（3.2-2）计算循环次数接触疲劳寿命系数：查表：小齿轮接触疲劳强度极限大齿轮接触疲劳强度极限由公式（3.2-2）：将，中较小的带入式（3.2-1）：其中，查表得；取计算齿宽与齿高之比模数 齿高 计算载荷系数根据，7级精度等级，查表的动载荷系数为直齿轮，；查表得使用系数；查表，用插值法查得7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置是，；故载荷系数为按实际

9、载荷系数校正所算得分度圆直径3.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 式（3.3-1）确定式中的各计算参数查表的小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；齿宽系数；取安全系数；弯曲疲劳许用应力为：载荷系数K取1.2；查取齿形系数： ，；查取应力校正系数：，；计算大小齿轮的并加以比较；小齿轮的数值较大；设计计算根据式（3.3-1）：；故齿轮模数；3.4几何尺寸计算取；四. 轴的设计计算4.1蜗轮轴的设计计算材料选用45钢调质，按扭转强度计算轴的最小直径根据公式： 式（4.1-1）式中：轴的传递功率，；轴的转速，； 取；输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径，为了与联轴器的孔相适应，故选取联轴器型

10、号；联轴器转矩，查表，转矩变化小，故；则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用TL9型弹性联轴器，公称转矩为1000000；半联轴器的孔径；半联轴器的长度；半联轴器与轴配合的孔长；确定轴的各段直径和长度为了满足联轴器，故-A需要一轴肩，故；半联轴器与轴配合，长，故；初步选择轴承，因承受径向力，较小的轴向力，故可选用圆锥滚子轴承，因，故选用30212型圆锥滚子轴承；故，取；安装蜗轮处，蜗轮定位轴环段直径；轴承定位轴环段直径；由于安装联轴器，故，由于安装轴承和套筒，故；由于要小于蜗轮，安装蜗轮轴；蜗轮定位轴环，取；抵紧轴承，取；见图4.1-1；图4.1-1按弯扭合成应力校核轴的强

11、度蜗轮受水平力蜗轮受垂直力；式中；绘制弯矩扭矩图4.1-2：图4.1-2载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩校核轴上最大弯矩和扭矩的截面（C截面）；扭转应力为脉动循环应力，取根据公式： 式（4.1-2）式中： 由式4.1-2得：此轴材料为45钢调质，查表得；故安全；判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度影响来看，截面V和应力最集中。从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面V的应力集中的影响和相近，但截面V不受扭矩作用，同时轴径也比较大，故不必做强度校核。截面C上虽然应力最大，但应力不集中而且这里轴比较大，故C截面也不必校核。故只需校核截面左右两侧即可。精确校核截面左侧抗弯截面系数： 抗

12、扭截面系数： 截面左侧弯矩：截面左侧扭矩：截面左侧弯曲应力：截面左侧扭矩应力：材料为45钢调质，查表得：；截面上轴肩形成的理论应力集中系数；因；查表取由图可得材料的敏感系数为：故有效应力集中系数按式为：查表得：尺寸系数；扭转尺寸系数；轴按磨削加工，查表得表面质量系数为：轴表面未经强化处理，即；综合系数为：碳钢的特性系数：；取；取计算安全系数值，则得：故可知其安全。精确校核截面右侧抗弯截面系数： 抗扭截面系数： 截面右弯矩：截面右侧扭矩：截面右侧弯曲应力：截面右扭矩应力：过盈配合处，用插值法查表求出，并取；于是得： 轴按磨削加工，边面质量系数为：故得综合系数为：所以轴在截面的安全系数为：故该轴在

13、截面右侧强度也是足够的。4.2 蜗杆轴的强度设计计算蜗杆的设计蜗杆的工作条件如下表：输入功率P13.54Kw转速n1960r/min由资料1-370p表15-3取A0=120，由公式： 为蜗杆的最小直径，由装配关系可知，最小处的直径为装联轴器的直径。 查资料1-351p表14-1得则 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，机械设计手册（GB/T5014-2003）,选用TL6型弹性联轴器，轴孔长度为。确定蜗杆上的作用力蜗杆受力情况如下表：切向力1095N轴向力4047N径向力1472N由上表可知，蜗杆受的轴向力较大，故与蜗杆配合的轴承选择圆锥滚子轴承，由于此处轴径为，选择轴承型号为30210

14、，蜗杆结构设计拟定设计方案，如4.2-1图所示：图4.2-1根据定位要求确定个轴段轴径和长度：为了满足联轴器要求，段轴径由联轴器确定为，而用于联轴器轴向定位的轴肩高度为7mm，故2段轴径为，3段是装轴承段，根据载荷去圆锥滚子轴承，型号为30210，故，根据圆锥滚子轴承的轴向定位要求，取4段轴径为。根据联轴器的要求，取，根据安装联轴器的方便，故。由轴承确定。由蜗杆齿宽确定，综合考虑蜗杆与蜗轮的装配关系，即蜗杆旋齿部分处于减速器中间，取。与联轴器配合的键选择类型为半圆键，标记为8×7×45求蜗杆上的载荷首先根据结构简图作出轴的计算简图：图4.2-2简支梁支承跨度： L=273m

15、m根据蜗杆所受载荷作出其受力图和弯矩图如下：图4.2-3支反力F弯矩M总弯矩扭矩T按弯扭合成应力校核蜗杆的强度进行校核时，只需对危险截面进行校核，（即截面C），根据上表中的数据和公式：由于蜗杆的材料前面已选择为45钢，表面高频淬火，4.3 小齿轮轴的设计计算选用轴的材料及许用应力材料选用45钢，；按轴的扭转强度确定轴的最小直径根据公式： 式（4.3-1）式中：轴传递的功率，轴的转速， 取轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径，为了与联轴器的孔相适应，故选取联轴器型号；联轴器转矩，查表，转矩变化小，故；则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用LU10型Y型轮胎联轴器，共称转矩为80

16、0000；半联轴器的孔径；半联轴器的长度；半联轴器与轴配合的孔长；确定轴的各段直径和长度为了满足联轴器，故-A需要一轴肩，故；半联轴器与轴配合，长，故；初步选择轴承，因承受径向力，有很小的轴向力，故选用深沟球轴承，因，故选用6012型深够球轴承；故，由于安装轴承，故；安装蜗轮处，轴环处直径；由于安装联轴器，故，由于安装轴承和套筒，故；安装蜗轮故；抵紧蜗轮故；由于抵紧轴承故；见图4.3-1：图4.3-1按弯扭合成应力校核轴的强度蜗轮受水平力蜗轮受垂直力；式中；绘制弯矩扭矩图4.3-2：图4.3-2载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩校核轴上最大弯矩和扭矩的截面（C截面）；扭转应力为脉动循

17、环应力，取根据公式： 式（4.3-2）式中： 此轴材料为45钢调质，查表得；故安全；五. 滚动轴承的选择计算和校核5.1 蜗杆轴承的选择计算及校核选用轴承型号为30308，查手册得，作用在轴上的载荷图5.1-1轴所受轴向载荷：轴所受径向载荷：两轴承受到的径向载荷两轴承所受的轴向力对于圆锥滚子轴承，派生力；查手册得 ；，；按公式：故取；计算轴承当量载荷因轴承运转中有中等冲击载荷，按表查得，取；计算当量载荷：计算轴承寿命因为，所以按轴承2计算；由以上计算可知所选轴承符合要求。5.2 蜗轮轴上轴承校核计算选用轴承型号6012，查手册得，作用在轴承上的载荷轴承受径向载荷：轴承受轴向载荷：求相对轴承载荷

18、对应的值和值相对轴承载荷为：轴承最小；故取；计算当量载荷根据公式：计算寿命 所选轴承满足寿命要求。六. 键的联接强度计算6.1电机轴上键的连接强度计算型号：材料为铸铁，电机输出轴：扭矩：根据公式： 式（6.1-1）故安全。6.2蜗杆轴上键的连接强度计算型号：材料为铸铁，轴：扭矩：根据公式6.1-1：故安全。6.3 蜗轮轴与蜗轮连接键的强度计算型号：材料为45钢，轴径：扭矩：根据公式6.1-1：故安全。6.4蜗轮轴与联轴器相联键的强度计算型号：材料为45钢，轴径：扭矩：根据公式6.1-1：故安全。6.5 小齿轮与联轴器相联的键的强度计算型号：材料为45钢，轴径：扭矩：根据公式6.1-1：故安全。

19、七. 箱体的设计计算机座壁厚：；机盖壁厚：；机座凸缘厚度：；机盖凸缘厚度：；地脚螺钉直径：地脚螺钉数目：4轴承旁联结螺栓直径：；机盖与机座联接螺栓直径：；联结螺栓的间距：；轴承端盖螺钉直径：；窥视孔盖螺钉直径：；定位销直径：；轴承端盖凸缘厚度：；八. 减速器及轴承的润滑和密封8.1 减速器的润滑齿轮圆周速度V，,采用浸油润滑方式。传动件浸在油中的深度，最少为1个齿高。润滑油的选择：机械油 运动黏度中心值=30，凝点=，闪点=8.2减速器的密封轴伸出端的密封选择O型圈密封，据JB/ZQ4606-1986选用，；。不伸出端的密封则采用防油垫片，按端盖尺寸要求设计大小。8.3 视孔盖及通气塞的选择观

20、察孔盖板长为98宽为69厚为5的型号，通气塞尺寸选用类型（在机械设计课程设计参考书上查取）。8.4 轴承的润滑轴颈径 转速，因其转速较不高，故采用和减速器同样的润滑剂AN22，相关参数同上。九.热平衡校核根据公式： 式（9-1）式中：箱体的表面热传递系数，取；S内表面能被润滑油飞溅到，外表面又为空气所冷却的箱体表面面积；油的工作温度，；周围空气温度，故可用。参 考 书 目1、陆玉 主编. 机械设计课程设计第四版机械工业出半版社，20112、吕宏，王慧 主编. 机械设计第一版 北京大学出版社，20093、西北工业大学机械原理及机械零件教研室编 濮良贵 纪名刚 主编. 机械设计第七版 北京：高等教

21、育出版社，20044、龚溎义 主编. 机械设计课程设计图册 第三版 北京：高等教育出版社，19895、机械设计手册编委会 主编. 机械设计手册新版 第3卷 北京：高等教育出版社，20046、机械设计手册编委会 主编.机械设计手册新版 第4卷 北京：高等教育出版社，2004xx学院本科学生课程设计任务书题目设计电动卷扬机传动装置1、课程设计的目的本课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，自学，查资料，独立实践的机会。将本学期课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼学生实际分析问题和解决问题的能力，提高学生综合运用所学知识的能力，装配图、零件图的设计绘图能力。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据

22、、技术要求、工作要求等）工作条件：间歇工作，每班工作时间不超过15，每次工作时间不超过10min，满载起动，工作有中等振动，两班制工作，小批量生产，钢速度允许误差±5。设计寿命10年。要求：(1)随时复习教科书、听课笔记及习题。(2)及时了解有关资料，做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性。(3)认真计算和制图，保证计算正确和图纸质量。(4)按预定计划循序完成任务。(5)按学校规定格式书写说明书，交电子和纸质文档。3、主要参考文献1所学相关课程的教材2机械设计课程设计3机械设计手册4电动机手册4、课程设计工作进度计划(1)准备阶段（1天）(2)设计计算阶段（3天）(3)减速器

23、的装配图一张（4天）(4)绘零件图三张（3天）(5)编写设计说明书（3天）(6)答辩或考察阶段。(1天)指导教师（签字）日期年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指导教师填写。课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称设计电动卷扬机传动装置评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现

24、与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10