【电动绞车减速器及齿轮设计计算案例5000字】

电动绞车减速器及齿轮设计计算案例此次电动绞车传动装置的设计采用的电动绞车实物如下：图1.1工地实拍图1.1选择电机1.1.1电动机型号的初期认识在此次设计的过程中,有必要依据现场的实际工作情况和运动部件的移位速率、基本参数和传递到空中的功率等因素,为其选定一个适当的电机。电动机的全部类型如下图所示：图1.2电动机主流类型正如上图中所展示的笼型三相异步电动机是目前在工程现场或者装置中应用最广泛的一类电机,因此如果我们是在设计或者装置工程中对电动机没有特别严格的技术要求时,一般会选用Y型笼式三相异步电机。由于这类电机具有性价比优势突出,噪音低,使用效率高、可靠性好等鲜明特点。这种电机在拥有简易的结构和设计的同时能够拥有非常高的利用率,因此无论是从其使用寿命或者造价上来讲,它都被认为是最符合要求的一类电机。电动绞车是一种不需要连续工作的工程机械,每次工作只会持续很短的一段时间,因此在工作时需要多次开机或者停机。在目前工业设计中对于使用率较高的工程机械往往会采用的YZR系列电动机。因此在此次的设计中,初步决定采用的电机型号是为YZR系列电机中的YZR200L-6,这种电机被专门应用于驱动不同类型的起重装置,并且具有相当强的超负荷过载性。1.1.2电动机功率的计算1.电动机总输出功率与工作效率之比等于静态输出功率，电动绞车的静态输出功率使用以下公式计算上式各符号所代表的含义： —电机与滚筒之间功率传递率；—滚筒自身工作率；滚筒的工作率可以由滚筒的滚动速度的积与自身阻力与其效率之间的比值得上式各符号代表的意义： —滚筒的阻力（N）；—滚筒的线速度（m/s）；—滚筒的效率；上式中未知量利用公式可以求得 滚筒轴转速为:滚筒节径要大于与d的乘积上式中各符号代表的意义：，直径（mm）计算mm根据原则使mmmm所以：查表可知：确定Ⅰ级开式齿轮的i=3～7iⅡ级圆柱齿轮减速器综上所述，i总由上述已条件可得电机nd范围区间：故，为满足设计要求，选择YZR250M1-6电机。表1.1YZR250M1-6电机参数电机型号额定功率(kW)转速r/minYZR200L-622964电机是整个传动系统的动力源，电机选完之后，就是传动比的计算。1.2传动系统的各级传动比合理分配同精准计算各级传动比是重要的设计准备工作。1.1.1系统总传动比电机的转速和滚筒转速比为系统的总传动比(取转速近似值960r/min运算)ia=上式各符号代表的意义： n—滚筒转动速率通过各级传动比i01.1.2减速器的i每级确定把i初始设为25.5出于满足减速器传动比设计的目的，则此电动绞车的减速器采用的是二级圆柱齿轮传动方案（展开式），因此根据润滑条件，经查表知则1.3设计计算传动系统中传动件的基本参数在设计和检查传动部件时，首先需要检查每个轴的速度ni和扭矩pi以及每个轴的强度。为了方便执行上述步骤，于是我把传动系统中的电动机输入轴到滚筒的每个轴简化为1、2、3、4轴。1.3.1计算各轴的转速ni1轴23轴4轴n41.3.2计算四根轴的输入功率1、2、3、4轴的输入功率计算：上式各符号所代表的含义： （kW）1.3.3确定各轴的T输入理论中电动机输出转矩Tdmax的计算方法：表1.2各轴计算参数轴/名//扭矩T（N·m）/功率P（kW）/转速（r/min）传动比//传递率输/入输/出输/入输/出电/机轴/216.6721.00960.001.000.971轴216.67210.1721.3420.70960.005.570.952轴1184.281125.0720.2819.28166.964.430.933轴4887.464545.3418.9117.5837.691.840.954轴13194.7112534.9817.817.113.271.4传动部件的设计与校核装置的使用寿命和质量由传动元件的大小、尺寸、强度、质量等等决定的构造是一个装置最重要部分的之一,传动元件的了这个。而绞车的传动转矩又属于比较大,所以每个传动零件都需要按照标准规范来进行设计和操作,我们需要对其进行严格的校验,因为这决定了操作人员的安全。同时绞车设计过程中的尺寸,材料等同时影响整个绞车的使用成本,因为每辆绞车的价格都不是太高,所以我们在考虑到其安全性的情况下也需要综合考虑性价比等方面的问题。本设计中的减速器主要包括直齿轮和轴承型零件。1.4.1第一级齿轮设计及强度校核1)材料的选择因为由于小齿轮的大小和尺寸都比较小,设计制造成齿轮轴不但可以减少制造工艺成本而且还可以提高传动精度：表1.3齿轮的硬度及材料选用元件名材料硬度热处理工艺齿轮轴40Cr301-340HB,取平均320HB淬火+高回大齿轮45钢225—297HB,取平均240HB淬火+高回2)初步计算小齿轮分度圆直径根据分度圆计算公式，从中找取已知条件在机械手册中查表可以得到计算小齿轮的许用接触应力所以将已知条件代入下式得取整数根据公式初步算得3)齿轮的校核eq\o\ac(○,1)的计算:取整得eq\o\ac(○,2)v的计算:eq\o\ac(○,3)齿数z1与z2、端面模数mt、螺旋角端面模数根据机械手册查得（与估计值近似）eq\o\ac(○,4)齿轮传动校核 小齿轮工作载荷：根据机械设计手册查得数据知齿向载荷分布系数为计算载荷系数：已知条件中包括弹性模量ZE，节点面积因数ZH，最小接触安全因数SHlim和接触寿命因数ZN。这些可以通过搜索机械设计手册找到。、综上已知条件可得：检验接触疲劳强度：从结果可知，Ⅰ级齿轮没有达到改进的程度，且接触强度达到设计标准。1.4.2整理设计Ⅱ级齿轮并且检测其强度1）齿材：表1.4齿轮材料选用工件名材料硬度热处理工艺齿轮轴40Cr硬度为301-340HB,平均取320HB淬火+高回大齿轮45钢硬度为225—297HB,平均取240HB淬火+高回计算齿轮轴的许用接触应力2）初步计算齿轮轴分度圆直径根据分度圆计算公式，从中找取已知条件在机械手册中查表可以得到 所以将已知条件代入下式得：取整数得：根据公式初步算得3)检验齿轮eq\o\ac(○,1)设计实际的中心距的计算:据参数范围选取：eq\o\ac(○,2)确定V圆周的实际计算:eq\o\ac(○,3)z1与z2、端面模数mt、螺旋角取查的法面模数（近似于估计值）eq\o\ac(○,4)齿轮传动的校核 齿轮轴工作载荷如下：根据机械设计手册查得数据齿向载荷分布系数计算重合度系：已知条件确定弹性实际系数ZE、确定节点区域实际系数ZH、确定接触最小实际安全系数SHlim和确定接触寿命实际系数ZN都是在文献机械设计手册的参考数值系数得到：、由此可得该组数值：由上述推测儿来触疲劳强度：最终判断其完全满足设计要求，没有可改进的地方。/名称/单位/齿1/齿2/齿3/齿4螺旋角/度模数/法向压力角/度分度圆直径/d齿数/z个齿宽/b表1.5齿轮的主要参数综合数据以继续以下的检测和设计。1.4.3齿轮轴设计与强度校核次减速器共有三个轴，在设计时不需要对每个轴进行受力分析计算，只需对受力最复杂的轴进行分析计算。一旦受力最复杂的轴满足设计需求，那么另外两个轴必满足要求。中间轴是三个轴中受力最复杂的，下列就是中间轴的运算。选择材料：45钢；热处理方式：调质。由表知：中间轴相关参数：；轴转速：。1）齿轮受力计算图1.3中间齿轮轴的弯矩受力图齿轮2所受圆周力、轴向力、径向力分析计算：Ft2：Fr2:Fx2：齿轮3所受圆周力、轴向力、径向力分析计算：Ft3：Fr3:Fx3:2）垂直方向力计算：图1.3为轴弯矩：3）水平方向力计算：支座反力：弯矩力整合：5）应力系数校核：6）当量转矩：7）：大齿轮轴颈中间截面处弯矩：右轴颈中间截面处弯矩：轴颈尺寸校核：通过上述计算及校核中间轴完全符合设计要求，则其他轴也达到设计预期。1.5减速器结构设计所有减速器的结构并不是都是一样的，要求（例如其功能和用途）不同，则其结构通常也会不同。所以减速器具有多种结构，但是所有减速器，无论功能或类型如何，都必然具有三大基本组成。减速器组成一：轴系统轴系零部件包含传动零件，轴与轴承。传动部分分为箱体的内部和外部两部分，由于传动部分决定了减速器的性质和功能，所以基本上减速器名称都是传动件加减速器。轴：用于将传动件单元连接到减速器的轴。传动件通过旋转轴完成运动，并传递扭矩。大多数传动部件和轴都通过键来固定。轴承与配合件（1）轴承（2）轴承端盖轴承端盖用来承受轴向力，固定轴承与调节轴间隙。（3）密封装置必须设计在轴承盖的孔中。减速器组成二：箱体该箱体主要用于支撑和锁定轴零件。润滑性能和密封性能对于确保减速齿轮传动部件的精度非常重要，箱体是保持其润滑性与密封性的关键，其重量约占减速器总重量的50％。减速器可分为两部分：底座和一体式外壳。分开的壳体的表面基本上是水平的，并且与传动轴的轴线完全对齐。大多数变速箱只有一个切割表面，对于大型立式减速机，也可以使用两个切面。这简化了制造工艺并降低了生产成本。箱体选材：灰铸铁。箱体是一个结构复杂，作用力复杂的零件，用于支撑和固定轴部，并确保传动部的啮合精度。为了减少加工困难程度和出于经济方面的考虑，该设计简化了设计，同时确保减速器足够坚固，并具有紧凑的结构。垂直和水平尺寸是根据减速器的垂直和水平方向齿轮计算的。最小抗拉强度为200MPa。灰口铸铁的抗拉强度和塑性较低，但铸造和减震性能更好。适用于箱式铸造。密封装置应安装在轴承盖的孔中，以防止灰尘，水蒸气和其他杂质进入箱体，防止在输入和输出轴的突出部分上造成磨损和腐蚀。两侧应设置加强筋，两侧的连接螺栓应尽量靠近，以有效地提高轴承座端盖的稳定性和刚性。设计铸造箱时，必须严格分开箱子的加工面和非加工面。加工表面应高于未加工表面，并且同一侧的加工表面位于同一平面上，利于一次完成调整加工。轴承端盖选择了密封装置，以使减速器内部的工作环境不会影响轴零件的工作。此设计使用B型内框式旋转轴唇形密封圈，操作机构的轴端采用防尘罩，以防止灰尘进入机壳。由于齿轮箱是分体式的，因此必须考虑密封箱体的剖面的问题，并且必须密封每个剖面。剖口表面应涂密封胶或水玻璃，不要随意使用其他填充剂。不然会造成箱体内的零件磨损和腐蚀。润滑剂的选择和防腐处理在传动系统的二级圆柱齿轮减速器的设计中必须考虑润滑和防腐问题。应考虑以下问题：1.箱体内必须填充工业齿轮油，并且油量必须达到规定的深度。1.组装前定清洁零件，干燥后请用汽油和油脂清洁轴承表面。3.箱体的内表面涂有防腐涂料，外表面涂有银白色涂料。减速器组成三附录减速器要想保持良好状态，需要对其进行加油，排水，通风等操作；还需检查齿轮箱内部以及各零件之间的啮合状况，使其保持操作的准确性。为了使组装减速器并使拆卸变得容易需要将一些设备或备件连接到减速器上。这些设备和其他减速器的相应零件的结构统称为附件。其中包括：光标，观察孔，排气阀，提升装置、定位销。1.6滚动轴承的选择与校核a)滚动轴承选择通过查机械设计手册，最终选择深沟球轴承对中间轴的深沟球轴承进行校核代码6316。从手册中可知其b)滚动轴承校核计算滚动轴承疲劳寿命的基本计算公式为：ε：代表寿命系数p：代表当量载荷c：代表额定载荷轴承受力左端右端，知右端根据表取，通过计算可知左端轴承疲劳寿命右端故由公式得左端右端将所有的标准件整理如图：表1.6设计用标准零件名称数量选材标准件号螺栓键铸钢键铸钢键铸钢键铸钢垫圈HT500垫片深沟球轴承深沟球轴承深沟球轴承6318螺钉螺钉圆柱销1.7减速器的润滑减速器润滑是一个非常重要的环节。所有传动部件（齿轮，轴部件，轴承）都必须经过润滑步骤。否则，摩擦作用将产生热量，这将影响减速器的精度，并经常导致干摩擦。甚至会损坏传动部件并造成严重事故。对于两级圆柱齿轮减速器，通常选择使用润滑油的润滑方法。根据齿轮的圆周速度v决定选择浸油还是注油。如果v≤12m/s，则为油浸模式。这种设计的低速大齿轮的圆周速度小于12m/s，可以满足油浸的要求。当减速器运动时，齿轮的旋转导致润滑油飞散，并且用于齿的润滑油移动到啮合部分，从而完成了减速器的润滑。1.8开式齿轮的设计及其强度校核1）齿轮用材料选择：表1.7材料、硬度与处理方法名称材料硬度热处理法小齿轮40Cr301-340HB,取平均320HB调质大齿轮45钢225—297HB,取平均240HB调质2）初步计算模数根据模数计算公式从中找取已知条件：在机械手册中查表可以得到 计算小齿轮的许用接触应力