机械设计基础课程设计卷扬机

1、目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc326933224 一、设计题目 PAGEREF _Toc326933224 h 3 HYPERLINK l _Toc326933225 设计条件 PAGEREF _Toc326933225 h 3 HYPERLINK l _Toc326933226 设计任务 PAGEREF _Toc326933226 h 3 HYPERLINK l _Toc326933227 成果要求 PAGEREF _Toc326933227 h 3 HYPERLINK l _Toc326933228 二、系统总体方案 PAGEREF _Toc3269

2、33228 h 4 HYPERLINK l _Toc326933229 2.1 方案构思 PAGEREF _Toc326933229 h 4 HYPERLINK l _Toc326933230 传动方案确定 PAGEREF _Toc326933230 h 4 HYPERLINK l _Toc326933231 三、选择电动机类型 PAGEREF _Toc326933231 h 5 HYPERLINK l _Toc326933232 3.1 电动机有关参数确定 PAGEREF _Toc326933232 h 5 HYPERLINK l _Toc326933233 3.1.1 确定电动机功率 PA

3、GEREF _Toc326933233 h 5 HYPERLINK l _Toc326933234 3.1.2 确定电动机转速 PAGEREF _Toc326933234 h 6 HYPERLINK l _Toc326933235 3.2 确定电动机型号 PAGEREF _Toc326933235 h 6 HYPERLINK l _Toc326933236 四、设计传动装置 PAGEREF _Toc326933236 h 7 HYPERLINK l _Toc326933237 分配各级传动比 PAGEREF _Toc326933237 h 7 HYPERLINK l _Toc326933238

4、 传动装置的运动和动力参数 PAGEREF _Toc326933238 h 8 HYPERLINK l _Toc326933239 齿轮的设计 PAGEREF _Toc326933239 h 9 HYPERLINK l _Toc326933242 4.4 V带设计 PAGEREF _Toc326933242 h 11 HYPERLINK l _Toc326933248 五、 轴的设计 PAGEREF _Toc326933248 h 13 HYPERLINK l _Toc326933249 5.1 有关参数计算 PAGEREF _Toc326933249 h 13 HYPERLINK l _To

5、c326933250 5.2 轴的结构设计： PAGEREF _Toc326933250 h 14 HYPERLINK l _Toc326933254 六、其他零件的设计 PAGEREF _Toc326933254 h 17 HYPERLINK l _Toc326933255 6.1 联轴器的选择 PAGEREF _Toc326933255 h 17 HYPERLINK l _Toc326933256 6.2 箱体的设计 PAGEREF _Toc326933256 h 17 HYPERLINK l _Toc326933257 减速器的润滑 PAGEREF _Toc326933257 h 18

6、HYPERLINK l _Toc326933258 参考资料 PAGEREF _Toc326933258 h 18附件附件一 减速器装配图附件二 大齿轮零件工作图附件三输出轴零件工作图一、设计题目设计条件卷扬机传动装置简图如下：1.卷扬机数据卷扬机牵引力F=12kN，吊绳牵引速度，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.生产批量及加工条件小批量生产，无铸钢设备。设计任务1.确定传动方案2.选择电动机型号3.设计传动装置4.选择联轴器成果

7、要求1.减速器装配图一张2.零件工作图二张（大齿轮、输出轴）3.设计说明书一份二、系统总体方案 2.1 方案构思电动机传动装置执行机构，初选三种传动方案，如下：图2.1 二级圆柱齿轮传动图2.2 蜗轮蜗杆减速器图2.3 二级圆柱圆锥减速器传动方案确定比较上述方案，在图2.2中，此方案为整体布局小，传动不平稳，虽然可以实现较大的传动比，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。图2.3中的方案布局比较小，但是圆锥齿轮加工较困难，特别的是大直径，大模数的锥轮，所以一般不采用。最终方案确定：采用二级圆柱齿轮减速器，其传动系统为：电动机传动系统执行机构（如下图）。 图2.4 最终

8、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：输出所需要功率：Pw=FV=12*/60=3.6KW （3-1）传动效率计算： （3-2）注：V带传动效率为滚动轴承效率（一对）闭式齿轮传动效率为联轴器效率为传动滚筒效率为得，其中式中：Pd工作机实际需要的电动机输出功率，KW； Pw工作机所需输入功率，KW； 电动机至工作机之间传动装置的总效率。所以使电动机的额定功率P （11.3）P ，由查表得电动机的额定功率P 5.5KW。 3.1.2 确定电动机转速计算滚筒工作转速： 由推荐的传动比合理范围，v带轮的传动比范围：=7，二级圆柱齿轮减速器的传动比

9、一般范围：840。（由机械设计设计手册可查得）则总传动比的范围为，故电机的可选转速为：3.2 确定电动机型号电动机通常多选用同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1000r/min ，根据所需的额定功率及同步转速查表确定电动机的型号为Y132M2-6，满载转速960r/min。 其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速960r/min，额定转矩2.0，质量84kg（机械设计设计手册）。 四、设计传动装置分配各级传动比 I=nm/nw式中：nm电动机满载转速 总传

10、动比：i查机械手册，取V带的传动比，则减速器的传动比i为i=取两级援助齿轮减速器高速级的传动比则低速级的传动比为由上知此传动装置的总的传动比等于83.77大于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大于8，因此选用二级减速器。即传动方案大概如下：图4.1 传动方案传动装置的运动和动力参数电动机轴 轴（高速轴）轴（中间轴）轴（低速轴）轴（滚筒轴）运动和动力参数的计算数值整理列表如下表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i效率输入输出输入输出电动机轴轴轴轴滚筒轴406305096032031齿轮的设计4.3.1 高速

11、级齿轮传动的设计计算材料：高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为241.5HBS。高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为186.5HBS。查课本得 ,。查课本得： ，故 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=1.2（有轻度振动）取齿宽系数：对于高速级齿轮 查表得, 计算中心距：动力传动齿轮m可以取2.5,3,4等。 ， 取m2.5时，.返算： 分度圆直径：,中心距 a=d1+d22=290齿宽： 可取 ， 高速级小齿轮：， 高速级大齿轮：， 通过课本有关公式得：，, 按齿宽计算强度： 第一对齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度满足要求。 低速级大小齿轮的设计对

12、于低速级齿轮， ，按齿面接触强度设计：8级精度制造，查机械设计手册得：载荷系数，取齿宽系数计算中心距：,m可以取2.5,3,4等。，当取m=4取时，, 则 Z2=134i=4.466。分度圆直径：, 中心距 a=d1+d22=328齿宽: 则可取 , 验算轮齿弯曲强度： ，按最小齿宽第二对齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度满足要求。4.4 V带设计4.4.1 带的型号和根数确定确定计算功率。由表13-8（机械设计基础，第五版）查得工作情况系数;故4.4.2 v带带型确定根据 Pc=5.28KW ， nm=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并验算带速v。4.

13、4.3 初选小带轮的基准直径取小带轮的基准直径；验算带速v；因为5m/svd2,所以查手册1取d3=90mm,选用6018轴承，L3=40mm;第四段主要是定位轴承，取d4=98mm,L4由箱体确定取66mm;L5段为轴间，用于定位齿轮，区d5=108mm,轴长L5取14mm;第六段轴为装 齿轮，取d6=100mm，取l6=128mm:第七段与第三段一样装轴承，去d7=90mm,L7=40mm.图5.1 低速轴的结构图2）求作用在轴上的作用力：已知低速级大齿轮的分度圆直径为 =520 齿轮作用在轴上的水平力即周向力： F=齿轮作用在轴上的铅垂力即径向力：F= F由于齿轮和联轴器都对轴有作用力而

14、产生弯矩，故将两者弯矩分别求得再进行合成。 轴的强度校核在垂直面上在水平面上有总弯矩扭矩进行校核时候，通常只是校核轴上承受最大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，轴的计算应力查得45刚的。因为，故安全。5.2.2 中间轴的设计由上知P2=4.06KW =757.58Nm 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，C=113，得:。所以最小轴应大于47mm.第一段轴装轴承，查手册62页表6-1取d1=50mm,选用6010轴承，L1=40mm;第二段主要是定位齿轮，d2.d1,取d2=58mm,L2

15、略小于前低速齿轮设计的小齿轮宽度b1，取128mm;L3段为轴间，用于定位齿轮，区d3=66mm,轴长L3取12mm;第四段轴为装 齿轮，取d4=58mm，因为Lb(齿轮宽)，取l4=68mm:第五段与第一段一样装轴承，去d5=50mm,L7=40mm.校核同上，此设计满足要求。图5.2中间轴的结构图高速轴的设计由上知P1=4.224KW =320r/min=126.06Nm 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，C=113，得:所以最小轴应大于26mm.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d1=35mm,选用6007轴承取

16、L1=40mm,第二段轴用于定位齿轮取d2=45mm，取L2=72mm;d3段根据箱体的具体情况定为136mm2,所以取d3=40mm,，L3=136mm;第四段配轴承d4=35mm,L4取40mm;L5段用于连接带轮d5=30mm,l5=150mm校核同上，此设计满足要求。六、其他零件的设计 联轴器的选择低速轴端联轴器：根据联轴器的计算公式，查表得，取工作情况系数;则有，（机械设计手册）选用HL7弹性柱销联轴器，其公称转矩为。6.2 箱体的设计表6.1 箱体设计有关参数名 称符号二级圆柱齿轮减速器/mm箱座壁厚11箱盖壁厚10箱座凸缘厚度箱盖凸缘厚度15箱座底凸缘厚度底脚螺栓直径22底脚螺栓数目6轴承旁联接螺栓直径箱盖与箱座联接螺栓直径13联接螺栓的间距160轴承端盖螺钉直径10定位销直径10螺栓扳手空间与凸缘宽度安装螺栓直径M10至外箱壁距离16至凸缘边距离14沉头座直径24轴承旁凸台半径18凸台高度根据扳手操作方便为准外箱壁至轴承座端面距离42大齿轮顶圆与内壁距离13齿轮端面与内壁距离11箱盖、箱座肋厚9、9轴承端盖外径124轴承端盖凸缘厚度12轴承旁联接螺栓距离124