机械设计基础课程设计卷扬机

1、机械设计基础（2）课程设计卷扬机传动装置设计说明书目录一、设计题目31.1设计条件31.2设计任务31.3成果要求3二、系统总体方案42.1方案构思42.2传动方案确定4三、选择电动机类型53.1电动机有关参数确定53.1.1确定电动机功率53.1.2确定电动机转速63.2确定电动机型号6四、设计传动装置74.1分配各级传动比74.2传动装置的运动和动力参数84.3齿轮的设计94.4 V带设计11五、轴的设计135.1有关参数计算135.2轴的结构设计：14六、其他零件的设计176.1联轴器的选择176.2箱体的设计176.3减速器的润滑18参考资料18附件附件一减速器装配图附件二大齿轮零件工

2、作图附件三输出轴零件工作图一、设计题目1.1设计条件卷扬机传动装置简图如F：1卷扬机数据卷扬机牵引力F=12kN» 绳牵引速度v=0.3m/s，卷筒直径D=500mm<>2. 工作条件用于建筑工地提升物料，空载启动，连续运转，三班制工作，工作要求平稳。3. 使用期限工作期限为10年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小时。检修间隔为3年。4. 生产批屋及加工条件小批量生产，无铸钢设备。1.2设计任务41.确定传动方案42.选择电动机型号金3.设计传动装置< 4.选择联轴器1.3成果要求< 1.减速器装配图一张42.零件工作图二张（人齿轮、输出轴）3.设计

3、说明书一份3最终方案确定：釆用二级圆柱齿轮减速器英传动系统为电动机f传动系统二、系统总体方案2.1方案构思* X 图2. 2蜗轮蜗杆减速器图2. 3二级圆柱圆锥减速器2.2传动方案确定比校上述方案，在图2.2中，此方案为整体布局小，传动不平稳，虽然可以实 现较人的传动比，但是传动效率低。图2.1中的方案结构简单，且传动平稳，适合要 求。冈2.3中的方案布局比校小，但是圆锥齿轮加工校困难，特别的是人直径，人模 数的锥轮，所以一般不采用。图2. 4最终方案三、选择电动机类型3.1电动机有关参数确定3.1.1确定电动机功率电动机的速度计算:VX100060x10000.3x1000才 x500输出所

4、需要功率：Pw=FV=12*0. 3/60=3. 6KW（3-1）传动效率计算：“小“抵讥（3_2）注：v带传动效率为=0.96滚动轴承效率（一对）“2 =0.99闭式肉轮传动效率为= 0.97联轴器效率为rj4 = 0.99传动滾筒效率为；75 =0.96得防0. 825pFVPd= » 其中 v（M =-T1000式中：P一一工作机实际需要的电动机输出功率，KW:P.工作机所需输入功率，KW；rj电动机至工作机之间传动装置的总效率。所以Pd = 12xl000 x 03 = 44kw0.825 x1000使电动机的额定功率P°d = （11.3） Pd ,由査表得电动机

5、的额定功率P =5.5KW。3.1.2确定电动机转速60x1000 XV 60x1000x0.3.珥=11.46r / nun计算滚筒工作转速尬兀x500:由推荐的传动比合理范用，v带轮的传动比范闱：=7二级圆柱齿轮减速器的传动比一般 范围:840。（由机械设计设计手册可査得）则总传动比的范围为,f =16-160故电机的可选转速为：nd = i= （16 160）xl 1.46 = 18S36-18336r /min3.2确定电动机型号电动机通常多选用同步转速750r/min. 1000r/min» 1500r/min. 3000r/min综合考虑 电动机和传动装置的情况，同时也要

6、降低电动机的重量和成本，最终町确定同步转速为 100"/min ,根据所需的额定功率及同步转速査表确定电动机的型号为Y132M2-6,满载转 速 960r/mino其主要性能：额定功率：5.5KW,满載转速960r/min,额定转矩2. 0,质量81kg （机械设计 设计手册）。4.1分配各级传动比1. 传动装置的总传动比要求应为I=ru/n式中：n-电动机满载转速总传动比：i =960/11. 46=83. 772. 分配各级传动比查机械手册，取V帯的传动比i°=3,则减速器的传动比i为i083773= 27.92取两级援助齿轮减速器高速级的传动比h = J1.4x 27

7、.92 = 6.252则低速级的传动比为27.926.252=4.466由上知此传动装置的总的传动比等于83. 77人于40,所以在电动机与减速器之间选用带连接。减速器的传动比等于27. 92 A于8.因此选用二级减速器。即传动方案人概如卜:图I. 1传动方案84.2传动装置的运动和动力参数电动机轴PQ = PA= 4.4KWlig = nm = 9601 /minTJj =9550 N *111= 43.77N *111960（高速轴）R =鸟帀=4.4x096=4224KW吗 960 “a .«! = = 320r / mm订3t =95505- = 9550x = 126.06

8、N>hi1I”320II轴（中间轴）p? = Pi x"? x3 = 4.224x0.99x0.97 = 4.06KWn, 320 十，。，n-> = = 51.181/ mini126.252匚=9550 = 9550x = 757.5 8NWn251.18III轴（低速轴）p3 = p? x “J x 3 = 4.06x0.99x0.97 = 3.90KWn. 51.18.n. = = 11.4 6r / mini,34.466T3 =955 = 9550x2 = 3250N.WIV轴（滚筒轴）Pa = P3 x2 x3 = 3.9x0.99x0.97= 3.82KW

9、 n4 = n3 = 11.4 6/m inT,=955 吩= 9550x 鬻= 318333NW运动和动力参数的计算数值整理列表如卜 表4.1各传动轴参数值轴名功率p/kw转矩 T/KN. M,转速n/ (r/min)传动比1效率n输入输出输入输出电动机轴4.443. 779601 轴4.2244. 18126. 06124. 8032030. 962 轴4. 064.02757. 58750. 0051. 186. 2520. 963 轴3. 903.8630503019.511. 164. 4660. 96滚筒轴3. 823.783183. 333151.5011. 1610. 984.

10、3齿轮的设计4.3.1高速级齿轮传动的设计计算 材料：高速级小齿轮选用45"钢调质，齿面破度为241.5HBS。高速级大齿轮选用45”钢 正火.齿面硬度为186. 5HBSo查课本得Sh =1.1, Sy =1.25 o 責课本得：<rHhml =585MPa, <rHljm2 = 375MPa,= 445MPa ,冷？二 310MPa故弄SMPa%二野罟沁09#甩i =爭=冷=356MPa kFE2 = = 248MPd 按齿面接触强度设计：8级精度制造,查机械设计手册得:均匀载荷,载荷系数K=l. 2 （有轻度振动）取齿宽系数：=0.7对于高速级齿轮T = 12606

11、0N.nm= 6.252査表得Zf = 188, Zh = 2.5计算中心距:dd188x2.5mm341#2x1.2x126060 7.06x0.76.252188x2.5mm341 « 97.5 limn#动力传动齿轮m町以取2. 5, 3,4等。 m(Z| + ZJ2Z2取 m=2. 5 时，Zj = 32 , Z3 = 200返算：i = 6.252分度圆直径：dj = mz = 2.5x32 = 80niin, d2 = niz, = 2.5x 200= 50Qnm中心距 a_dl+d2_2go齿宽：b=0.7x98.53 = 6&97mm叮取b, = 70mn ,

12、 q=75mm高速级小齿轮；bi = 75nim . 召=32高速级大齿轮：U = 70niin, Z2 =194通过课本有关公式得：乙二32,耳*严2.55, £i=L64Z2 = 20Qa? =2.19,爲？ =1.8按齿宽b = 56nun计算强度：2KI%迢 12xl.2xl26060x2.25xl.64“r ,crF1 =1 菁“】卡“1 = 99.7MPa crF1lfi bmp56x2.52x32F1XalxY .2.58x1.8r.% aFl=耳"X】= 99.7MPa x= 128.9MPa 甩、2.19x1.64第一对齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根的弯曲疲

13、劳强度满足要求。4.3.2低速级大小齿轮的设计对于低速级齿轮,i. =4.466, T)=75758(N»MM,n, =51.18r/mill按齿面接触强度设计：8级精度制造，杳机械设计于册得：载荷系数K=1.2,取齿宽系数观=0.7计算中心距:Ze = 188, Zh = 2.5ioX12x1.2x757580 5.33 V 07 X 433188x2,5341mm«180.5 8mmm可以取2. 5, 3, 4等。a、= m( Zy + Z-»)2Z2N当取m=4取时，乙=30, 则Z,二134i二4. 466。分度圆直径：q = ng = 4x30 = 12

14、0mm, d2 = mz； =4x134= 536nm中心距a'1 严 328齿宽：q = o.7xl80 = 126mn则可取 b2 = 125nun, bl = 130nun 验算轮齿弯曲强度：Z| 二 30 Xal= 2.55， Xal = 163Z? = 134耳a? = 2.2 h 芯？ = 1.77按最小齿宽k = 125nun2KT浮百_ bnrZj2xl2x734200x255xL63125x42x30= 139.51MPaVbfEiFl = 139.51MPax2.55x1.772.21x1.63= 174.80MPa<%第二对齿轮的齿而接触疲劳强度和齿根的弯曲

15、疲劳强度满足要求。4.4 V带设计4.4.1带的型号和根数确定确定计算功率PCo由表13-8 （机械设计基础第五版）弈得工作情况系数Ka = 1.2;故 Pc = KaP = 1.2 x4.4 = 5.28KW4.4.2V带带型确定根据 Pt=5. 28KW ,砖960 r/min由查机械设计手册知选用A型。确定带轮的基本直径Cid】并验算带速v。4.4.3初选小带轮的基准直径dd】取小带轮的基准直径ddl =150inm：验算带速V叫珂= 3.14x150x960 =7灿讥：60x100060x1000【大I为5m/s<v<30m/s>故带速合适:计算14#带轮的基准直径：

16、计算人带轮的基准直径dd2 =icidl =3x150= 45Qnm.取450mm.确定V带的中心距和基准长度Ld根据式 o7(ddi+ddJsaoS2(ddi+ddJ42O<qo<12OO5X ao二700mm,初定中心距 =700111111。计算V带所需的基准长度=237414111111Lq « 2a0 + -(ddl + d“)+ 4十 dj = 2x700+ (150+ 450)+(450-150) 2"4a024x700选带的基准长度2500mm计算实际中心距a= 700 +进一步得2500-2374.14« 76311111 :ag=

17、a + 0.03J = (763+ 0.03 x 2 5 0Qnmi= 83 Sinn3 = a - 0 015£ = (763- 0 015x250Qnim= 725.5mm得中心距的变化范用为725. 5-838mm.验算小带轮上的包角W 180P -(dd.-ddl)-180P -050-150)-1575° >120P a7634.4.4计算带的根数Z计算单个v带的额定功率R。由=15Qmniflln1 =960r/m 得I=1.78KWo由式(13-9)得传动比i=d2/di(l- &)二450/150X (1-0. 02)二2. 94根据11】=9

18、6Q7min4 = 2.9辆1A型带，查表(机械设械设计基册得 AI=0.11KW由3F157. 5査表13-7(机械设计基础.第五版)得瓦=094表13-2(机械设计基础，第五版)得Kl=1.09,于是V带的根数z=5£8(1.78+0.11)x0.94x1.09=2. 73圆整为3。15#4.4.5计算单根v带初拉力的最小值(Fohn由表13-1(M械设计某础，第五版)得A型带的单位长度质最q二0lKg/iru所以qv =500+ 0.1x7.52 =18787N(2.5-0.94)x5.280.94x3x7.5应使带的初拉力F0>(F0)nun五、轴的设计5-1有关参数计

19、算作用在轴上的压力Fp,压轴力的最小值为：(Fp)nnn = 2z(F0)nunsin = 2x4x187.87x311 = 147290N低速轴的设计：由上知P 3=3. 90KWllj =11 46r/min£=3O5ON m16初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45冈山调质处理，根据课本第245页式14-2,取r=35Mpa> 0113,得:dmnt=110x33,9011.4676.80111111K轴器配介的轴段长17#1 =(1.5D 2)d 取 Li=132mm5.2进行轴的结构设计：5.2.1低速轴设计1）低速轴第一段轴颈配联轴器，取di=76inm. Li=

20、132mm, d：二84mm,金手册得LsMOmm: d» 段装配轴承且d$ >d2,所以査册1収ds=90nnn,选用6018轴承，L,=40mm;第四段主要是定位 轴承,取di=98nm,Li由箱体确定取66mm; Ls段为轴间，用于定位齿轮，区d,=108mm,轴长Ls 取11mm;第六段轴为装齿轮，取&二100mm,取h二128mm：第七段与第三段一样装轴承，去 d：二90mm, Lt=40iuiil图5.1低速轴的结构图2）求作用在轴上的作用力：己知低速级人齿轮的分度圆直径为d2 =520nun 齿轮作用在轴上的水平力即周向力：d22 x 3050520 x1

21、()7= 11730.76N齿轮作用在轴上的铅垂力即径向力:F严 Ft tana = 1173076xtan20° = 426965N由于齿轮和联轴器都对轴有作用力而产生巧矩，故将两者弯矩分别求得再进行介成。 轴的强度校核在垂直面上Ft八伽d2 1173076 左侧 Fnhi = = 5.87KNla2右侧陥2 = Ft -fnhi =1173076-5870=5.86KN 弯矩 Mr = Flfflla/2 = 5.86x218/2N»M =662995NM在水平面上有F 1_F d T X2 pxI 4273.67X143.5-1472.90x260 门 “nsy左侧F

22、nhi = = 0.356KN1 288右侧阳2 =片=4.274 - 0,356 = 3.918KN 弯矩Mr =FNH2la / 2 = 3.918 x 143.5N - m = 421N m总弯矩M =血J + Mj = J63F + 42F = 758N ill扭矩Ftd4211741,81x0,0902= 528Nm18进行校孩时候，通常只是校核轴上承受故人弯矩和扭矩的截面的强度根据式及上面的数据 以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取« = 轴的计算应力=21.04 MPajM，+ (aTF _ J758? +Qx528fW 一 0.1X0.0763查得45刚的 =

23、 60MPao因为 v故安全。5.2.2中间轴的设计fh±JUP2=4. 06KW山=51. ISr/minI； =757. 58N. m初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45刚,调质处理，根据课本第245页式14-2取r = 35Mpa > C=113> 得:dlwn = C= 11OX3/A = 46.77nun.所以最小轴应大于47nuiL第一段轴装轴承，查于册62页表6T取dF50m选用6010轴承.Li=40mm:第二段主要 是定位齿轮,d2 >dx,取d2=58mm, L：略小于前低速齿轮设计的小齿轮宽度b».取128mm; L$段为 轴间，

24、用于定位齿轮，区d产66叭 轴长Ls取12mm;第四段轴为装 齿轮，取d<=58mm,因为L<b （齿轮宽）»取1f68idiu：第五段与第一段一样装轴承'去d$=50mnu L：=40mm.校核同卜八此设计满足要求。图5.2中间轴的结构图5.2.3高速轴的设计由上知 Pf4 221KW11】 =320r/min1=126. 06N m初步估算轴的杲小直径。选取轴的材料为45刚,调质处理根据课本第245页式1H2,取t = 35Mpa C=113» 得:= C3/4 24= 110x3/-_ = 25.99nun320所以最小轴应大于26iniiL进行轴的结构设计第一段轴颈配轴承查手册62页表6-1取dx=35inm,选用6007轴承取L戶10mm第二段轴用 丁定位齿轮取d2=45mm,取L2=72mm.小段根据箱体的JI体情况定为136mnu.所以取d戶10mm.,