慢步卷扬机传动装置设计——毕业设计.doc

本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文） 题目：题目：慢步卷扬机传动装置设计慢步卷扬机传动装置设计 教学单位：教学单位： 机电工程系机电工程系 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学学 号：号： 09120103010912010301 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 2012 年 5 月 i 摘要摘要 卷扬机广泛应用建筑、水利、冶金、起重作业。卷扬机又称绞车，是起重、垂 直运输机械的重要组成部分，配合井架、桅杆、滑轮等辅助设备，用来提升物料、 安装设备。电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安装 在机架上。电动卷扬机又可称为电动葫芦。对于起升高度和装卸量大，工作繁忙的 情况下，要求调速性能好，特别要空钩能快速下降。对安装就位或敏感的物料，要 能以微动速度下降卷扬机包括快速卷扬机和慢速卷扬机，仅能在地上使用，它以电 动机为动力，经弹性联轴节，三级封闭式齿轮减速器，牙嵌式联轴节驱动卷筒，采 用电磁制动。该产品通用性高、结构紧凑、体积小、重量轻、起重大、使用转移方 便，被广泛应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖，还可 作现代化电控自动作业线的配套设备。尽管其应用非常广泛,但在实际应用过程中 目前仍存在着许多急待解决的问题，普遍存在的不足是：体积大、过载能力差、噪 音大、效率低、使用寿命短、工作不够安全可靠等，有些产品还已列入国家淘汰产 品，开展卷扬机机设计、性能分析及应用研究， 具有较大的实用价值和重要的现 实意义，本次通过对漫步卷扬机传动系统的设计，希望能找出现阶段所存在的问题， 并提出解决方案，以此试图对我国卷扬机的开发和改进祈祷借鉴作用。 关键词关键词：卷扬机 ; 设计; 性能分析; 通用性 ii abstract the widely applied in construction, water conservancy, metallurgy, lifting operation. hoist and winch, is an important part of lifting, vertical transport machinery, with the derrick, maist is composed of motor, coupling, brake, gear box and reels, mounted on the frame. electric hoist is also known as electric hoist. for lifting height and loading amount is large, busy with work, request good speed performance, especially to the empty hook to the rapid decline in. the installation or sensitive material, to be able to decrease the speed of fast hoist winch fretting and slow winch, can only be used on the ground, it takes the motor as power, through an elastic coupling, three closed type gear reducer, tooth type coupling drive drum, using electromagnetic brake. this product is high universality, compact structure, small volume, light weight, big, use convenient, it is widely used in construction, water conservancy, forestry, mining, port materials such as lifting or flat mop, ancillary equipment can be automatic line for modern electronic. despite its very wide application, but in the actual application process still exist many urgent problems to be solved, the common problems are: large volume, poor overload capacity, large noise, low efficiency, short service life, work is not safe, some products also has been included in the national phase-out products, carry out analysis and research on application of hoist machine design, performance, and has practical value and important practical significance, this time through the design of a walking drive system, hoping to find the existing problems, and puts forward the solution, in order to develop and to our hoist improved prayer reference keyword：windlass; design; large volume; capacity iii 目录目录 第 1 章 绪论.1 1.1 选题背景 1 1.2 国内外发展概况 1 1.3 传动装置总体设计方案 2 第 2 章 电动机的选择.4 2.1.电动机的类型4 2.2.电动机的容量4 2.3 确定电动机的转速 4 2.4、确定传动装置的总传动比和分配传动比.5 2.4.1 总传动比5 2.4.2 分配传动装置传动比：5 2.5 计算传动装置的运动和动力参数 5 2.5.1 各轴转速5 2.5.2 各轴输入功率5 第 3 章 齿轮的设计7 3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 7 3.2 按齿面接触强度设计 7 3.3 计算 8 3.4.按齿根弯曲强度设计9 3.5 设计计算 .10 3.6.几何尺寸计算.11 第 4 章 蜗杆的设计12 4.1.选择蜗杆传动类型.12 4.2.选择材料.12 4.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 .12 4.4.计算中心距.13 4.5.蜗杆涡轮的主要参数与几何尺寸.13 4.6.校核齿根弯曲疲劳强度.14 4.7.验算效率.15 第 5 章 滚动轴承和传动轴的设计16 5.1.蜗杆轴的设计.16 5.1.1 轴上的功率 .16 5.1.2 求作用在蜗杆上的力 .16 5.1.3 初步确定轴的最小直径 .16 5.1.4 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 .17 5.1.5 求轴上的载荷 .18 5.1.6.按弯扭合成应力校核轴的强度.19 5.1.7.滚动轴承的校核.19 5.2.蜗轮轴的设计.20 iv 5.2.1 轴上的功率 .20 5.2.2 求作用在蜗轮上的力 .20 5.2.3 初步确定轴的最小直径 .20 5.2.4 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 .21 5.2.5 求轴上的载荷 .21 5.2.6.按弯扭合成应力校核轴的强度.22 5.2.7.滚动轴承的校核.22 5.3 小齿轮轴的设计 .22 5.3.1 轴上的功率 .22 5.3.2 初步确定轴的最小直径 .23 5.3.3 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 .23 5.3.4 求轴上的载荷 .23 5.3.5.按弯扭合成应力校核轴的强度.24 5.3.6.滚动轴承的校核.24 5.4.大齿轮轴的设计.24 5.4.1 轴上的功率 .24 5.4.2 求作用在大齿轮轴上的力 .24 5.4.3 初步确定轴的最小直径 .25 5.4.4 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 .25 5.4.5 求轴上的载荷 .25 5.4.6.按弯扭合成应力校核轴的强度.26 5.4.7.滚动轴承的校核.26 第 6 章 联轴器的设计27 6.1.电动机外伸轴与蜗杆轴之间.27 6.2.涡轮轴与小齿轮轴之间.27 第 7 章 箱体结构的设计28 第 8 章 润滑密封设计.29 第 9 章 设计小结30 致谢.31 主要参考资料.32 附录一.33 附录二.38 西京学院本科毕业设计（论文） 1 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 选题背景选题背景 卷扬机广泛应用建筑、水利、冶金、起重作业。卷扬机又称绞车，是起重、垂 直运输机械的重要组成部分，配合井架、桅杆、滑轮等辅助设备，用来提升物料、 安装设备。电动卷扬机由电动 机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安 装在机架上。电动卷扬机又可称为电动葫芦。对于起升高度和装卸量大，工作繁 忙的情况下，要求调速性能好，特别要空钩能快速下降。对安装就位或敏感的物 料，要能以微动速度下降卷扬机包括快速卷扬机和慢速卷扬机，仅能在地上使用， 它以电动机为动力，经弹性联轴节，三级封闭式齿轮减速器，牙嵌式联轴节驱动 卷筒，采用电磁制动。该产品通用性高、结构紧凑、体积小、重量轻、起重大、 使用转移方便，被广泛应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降 或平拖，还可作现代化电控自动作业线的配套设备。尽管其应用非常广泛,但在 实际应用过程中目前仍存在着许多急待解决的问题，普遍存在的不足是：体积大、 过载能力差、噪音大、效率低、使用寿命短、工作不够安全可靠等，有些产品还已 列入国家淘汰产品，开展卷扬机机设计、性能分析及应用研究， 具有较大的实用 价值和重要的现实意义 1.2 国内外发展概况国内外发展概况 目前国内外广泛使用卷扬机，一般均有电机、制动器、独立的减速箱、钢绳卷 筒、底架等组成。它们的减速箱通常采用笨重的齿轮减速箱或蜗轮蜗杆减速箱，电 机与减速箱、钢绳卷筒的安装形式一般有“n 型、 j”型、型等，我国的卷扬机生 产已有近 40 年的历史，而真正定型生产是在 70 年代初的事。80 年代初我国的卷扬 机动技术的研究才活跃起来，但和国外的卷扬机技术相比落生至少 30 年，我国目 前生产使用的卷扬机还是 70 年代定型的产品。在 80 后代以前，我国还没有制定有 关卷扬机的国家标准，也缺少卷扬机的设计、试验、生产、使用规范。全国处于无 标准可循，呈现出放任自流状态，产品规格五花八门，结构与技术基本上维持根据 日本 jis800l 等 40 年代落后标准及按苏联图纸制造的 1011、1012 等落后机型，进 展十分缓慢。 西京学院本科毕业设计（论文） 2 80 年代以后，各种竞争机制的引入，科技是第一生产力的概念逐渐被人们所认 识，所接受。是我国卷扬机设计制造技术发展最快的时期。国家也制定了有关卷扬 机的配套标准、规范。新产品种数近十个，其中最具有代表性的产品有福建省建筑 机械厂的行星传动卷扬机、昆明建筑机械厂的少齿差传动卷扬机、长沙建筑机械研 究所与福州市建筑机械厂联合开发的仿日本 seibu 公司采用立式齿轮传动的电控卷 扬机广州市一建公司机械厂的高速卷扬机适应高层建筑的多功能需要，而江苏海 门第三机械厂引进专利技术开发的系列多排顶杆蠕动传动的卷扬机分为三大系列： 即电控、手控和微机程控三大类，其练台性能优于代表国际先进承平的 seibu 一字 型卷扬机，使我国的卷扬机技术跨人世界先进行列。1991 年 10 月通过的省科委组 织的专家鉴定意见：该产品整机组合合理、结构紧凑、重量轻、过载能力强、工作 安全可靠，与同类产品相比，居国内先进水平，其中传动方式部分的设计构思独特、 新颖，受力均匀、合理，属国内外首创。国内外的卷扬机设计都在致力于缩小体积、 减轻重量，提高承载能力，节省能源，工作安全可靠，但都没有理想的可供选择的 卷筒内藏减速传动装置，而使设计、试制工作遇到困难。stocky 系列卷扬机采用多 排顶杆蠕动减速装置，并将该减速装置直接设置于卷筒内，使设计的卷扬机达到体 积小、重量轻、过载能力大、节省能源、工作安全可靠。它的结构是：由减速装置 内藏于钢绳卷筒内的钢绳卷筒、左右支架、底架及锥形制动电机呈一字型设置，便 于安装运输，力求最佳外型结构形式。 我们应该把握有利时机，瞄准国际先进水平，从宏观上及时修订新的建筑卷扬 机国家标准，以替代 86 标准。技术进步的主要表现是逐步制订一整套先进标准， 用于指导卷扬机的设计生产，使产品质量日益提高，且标准的制订、修改尽量地走 在设计的前头，向世界先进水平靠拢，以促进我国的建筑卷扬机技术不断更新，不 断发展。生产厂家应该及时掌握市场动态，及时引进先进技术。 1.3 传动装置总体设计方案传动装置总体设计方案 设计数据： 卷扬机钢丝绳工作拉力，钢丝绳速度，卷筒直径knf20min/11mv 。mmd350 1）外传动机构为齿轮传动 2）减速器为一级双头蜗杆减速器。 西京学院本科毕业设计（论文） 3 图图 1.11.1 传动系统图传动系统图 3) 方案简图如上图 4）该方案的优缺点：该工作机有轻微振动，价格便宜，标准化程度高，大幅 降低了成本。减速器部分一级双头蜗杆减速，为应用最广泛的一种。原动机部分为 y 系列三相交流 异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适 应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。 西京学院本科毕业设计（论文） 4 第第 2 2 章章 电动机的选择电动机的选择 2.1.电动机的类型电动机的类型 按工作条件和要求，选择 yr 系列饶线转子三相异步电动机。 2.2.电动机的容量电动机的容量 电动机所需工作效率按式 (2.1) 1000 d a fv pkw 由式 (电动机输出功率) 1000 w fv pkw 因此 1000 d a fv pkw （2.2） 由电动机至卷筒轴的传动效率为 54 4 32 2 1 a （2.3） 式中：、分别为联轴器、蜗杆传动、轴承、齿轮传动和卷 1 2 3 4 5 筒的传动效率。取、（滚子轴承） 、（齿轮 1 0.99 2 0.80 3 0.99 4 0.95 精度为 8 级、不包括轴承效率） 、。 5 0.96 67 . 0 96 . 0 95 . 0 99 . 0 80 . 0 99 . 0 42 a 所以： kw fp p aa w d 47 . 5 67 . 0 1000 183 . 0 20000 1000 西京学院本科毕业设计（论文） 5 2.3 确定电动机的转速确定电动机的转速 卷筒轴工作转速为min/986 . 9 350 183 . 0 100060100060 r d n 圆柱齿轮传动闭式传动的传动比为。双头蜗杆也采用闭式传动的传动63 1 i 比为。则总传动比合理范围为。故电动机转速可选范围为4010 2 i24030 d i 符合这一范围的同步转速有：min/64.239658.299986 . 9 )24030(rnin dd 、。750 /minr1000 /minr1500 /minr 根据容量和转速，由机械设计手册 16-68 选 y180l-6 型号电动机，满载转速 ，电动机轴伸直径，长。970 / min m nr48dmm110lmm 2.4、确定传动装置的总传动比和分配传动比、确定传动装置的总传动比和分配传动比 2.4.1 总传动比：总传动比：13.97 986 . 9 970 n n i m a 2.4.2 分配传动装置传动比：分配传动装置传动比： 由式 iiia 0 （2.1） 式中：、 分别为蜗杆传动和齿轮传动的传动比。 0 ii 初步取，则。 0 18i 4 . 5 18 13.97 o a i i i 2.5、计算传动装置的运动和动力参数、计算传动装置的运动和动力参数 2.5.1 各轴转速各轴转速 轴 1 970 / min m nnr 轴 1 2 0 970 53.89 / min 18 n nr i 轴 32 53.89 / minnnr 西京学院本科毕业设计（论文） 6 卷筒轴 min/98 . 9 4 . 5 89.53 3 4 r i n n 2.5.2 各轴输入功率各轴输入功率 轴 kwpp d 42 . 5 99 . 0 47 . 5 11 轴 kwpp29 . 4 99 . 0 8 . 042 . 5 3212 轴 kwpp21 . 4 99 . 0 99 . 0 29 . 4 3123 卷筒轴 kwpp96 . 3 95 . 0 99 . 0 21 . 4 4334 各轴输出功率分别为输入功率乘轴承传动效率。0.98 2.5.3 各轴输入转矩各轴输入转矩 电动机轴输出转矩 mn n p m m d d 85.53 970 47 . 5 95499549 轴 mnmm d 31.5399 . 0 85.53 11 轴 mnimm o 99.7591899 . 0 8 . 031.53 3212 轴 mnmm86.74499 . 0 99 . 0 99.759 3123 卷筒轴 mnimm94.37824 . 595 . 0 99 . 0 86.744 4334 各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘各轴的输入转矩乘轴承传动效率。0.98 运动和动力参数计算结果整理于下表： 表表 1.1 运动及动力参数运动及动力参数 效率/p kw转矩/t n ma 轴名输入输出输入输出 转速 / /minn r传动比i效率 电动机轴8.053.8597010.99 轴5.425.311653.3152.2438970180.78 轴4.294.2042759.99744.79053.8910.97 轴4.214.1258744.86729.96253.89 卷筒轴3.963.88083782.943707.289.9840.95 西京学院本科毕业设计（论文） 7 第第 3 3 章章 齿轮的设计齿轮的设计 已知条件：输入功率，小齿轮转速，齿数比kwp96 . 3 1 1 53.89 / minnr ，由于电动机驱动，工作寿命 10 年（设每年工作 300 天） 。4 . 5 iu 3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1.选用斜齿圆柱齿轮传动(此处参考文献:机械设计高等教育出版社 第八版) 2.材料及热处理：由教材表 10-1 选择小齿轮材料为（调质） ，硬度为40cr ，大齿轮材料为钢（调质） ，硬度为，二者材料硬度差为280hbs45240hbs 。40hbs 3.卷扬机为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度（）1009588gb 4.选小齿轮齿数，大齿轮齿数 1 20z 108204 . 5 2 z 5.选取螺旋角，初选螺旋角14 3.2 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计 (3.1) 3 2 1 1 1 h eh ad t t zz u utk d 1. 确定公式内的各计算数值 1）.试选载荷系数。1.5 t k 2）.由教材图 10-30 选取区域系数。2.433 h z 3）.由图 10-26 查得、，则 。 1 0.75 2 0.82 57 . 1 82 . 0 75 . 0 a 西京学院本科毕业设计（论文） 8 4）计算小齿轮传递的转矩mmn n p t 5 5 1 1 5 1 1001 . 7 89.53 96 . 3 10 5 . 9510 5 . 95 5）由 10-7 选取齿宽系数，由表 10-6 查得材料的弹性影响系数1d 1 2 189.8 e zmp 6）由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大 lim1 600 ha mp 齿轮的接触疲劳强度极限。 lim2 550 ha mp 7）.由计算应力循环次数，其中 n 为齿轮的转速，j 为齿轮每转一圈60 h nnjl 同一齿面啮合的次数，为齿轮的工作寿命（单位为小时） 。 h l 8 11 1032 . 2 2430010189.536060 h jlnn 7 7 1 2 103 . 4 4 . 5 10 2 . 23 i n n 8）.由图 10-19 取接触疲劳寿命系数、。90 . 0 1 hn k95 . 0 2 hn k 9）.计算接触疲劳需用应力。 取失效概率为，安全系数，由式得1%1s limhn h k s a hn h mp s k 5406009 . 0 1lim1 1 a hn h mp s k 5 . 52255095 . 0 2lim2 2 a hh h mp25.531 2 5 . 522540 2 21 3.3 计算计算 1）.试算小齿轮分度圆直径,带入中较小的值. 1t d h mm zz u ukt d h he ad t 5 . 85 5 . 522 443 . 2 8 . 189 4 . 5 4 . 6 57 . 1 1 1001 . 7 5 . 11 3 2 5 3 2 1 1 2）.计算圆周速度 v 西京学院本科毕业设计（论文） 9 sm n /241 . 0 100060 89.5385.5 100060 d 11t 3）.计算齿宽。b mmdb td 5 . 85 5 . 851 1 计算齿宽与齿高数比 h b 模数mm z d m t t 14 . 4 20 14cos 5 . 85cos 1 1 齿高 mmmh t 315 . 9 14 . 4 25 . 2 25 . 2 齿高比18. 9 315 . 9 5 . 85 h b 4）.计算纵向重合度 59 . 1 14tan201318 . 0 tan318 . 0 1 z d 5）.计算载荷系数 根据、7 级精度，由图 10-8 查得动载系数;sm/241 . 0 1.0 v k 直齿轮1 faha kk 由表 10-2 查得使用系数1 a k 由表 10-4 利用插值法查得 7 级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时， ，由、查图 10-13 得，故动载系420 . 1 h k18. 9 315 . 9 5 . 85 h b 420 . 1 h k38 . 1 f k 数42 . 1 142 . 1 11 hhaa kkkkk 6）.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由得3 11 t t k k dd mm k k dd t t 96.83 5 . 1 42 . 1 5 . 85 3 3 11 7）.计算模数。 n m mm z d mn20 . 4 20 96.83 1 1 西京学院本科毕业设计（论文） 10 3.4.按齿根弯曲强度设计按齿根弯曲强度设计 由式 (3.2) 3 2 1 2 1cos 2 f safa ad n yy z kt m 1. 确定计算参数 1）.由图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲 1 500 fea mp 疲劳强度极限。 2 380 fea mp 2）.由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 ,.80. 0 1 fn k90 . 0 2 fn k 3）.计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数,由得1.4s fnfe f kk s a fefn f mp s kk 71.285 4 . 1 5008 . 0 11 1 a fefn f mp s kk 29.244 4 . 1 3809 . 0 22 2 4）.计算载荷系数。 38 . 1 ffava kkkkk 5）.查取齿形系数 由表 10-5 查得 .65 . 2 1 fa y22 . 2 2 fa y 6）.查取应力校正系数 由表 10-5 查得、。 1 1.57 sa y 2 1.75 sa y 7）.计算大小齿轮的并加以比较 fasa f y y 0146 . 0 71.285 57 . 1 65 . 2 1 11 f safay y 0159 . 0 29.244 75 . 1 22 . 2 2 22 f safa yy 大齿轮的数值大。 西京学院本科毕业设计（论文） 11 3.5 设计计算设计计算 mm yy z kt m f safa ad n 586 . 3 0159 . 0 57 . 1 201 14cos1001 . 7 38 . 1 2cos2 3 2 25 3 2 1 2 1 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计 n m 算的法面模数，由于齿轮模数妈的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载力，而齿 面接触疲劳强度所决定的承载力，仅与齿轮直径有关可取由弯曲强度算的的模数 3.586,按接触强度计算的来的分度圆直径于是mm k k dd t t 96.83 5 . 1 42 . 1 5 . 85 3 3 11 有： 23 7 . 22 586 . 3 14cos96.83cos 1 1 m d z 取，则。23 1 z1252 .1244 . 523 12 uzz 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳 强度，并做到了结构紧凑，避免浪费。 3.6.几何尺寸计算几何尺寸计算 1.计算大小齿轮分度圆直径 mm mz d mm mz d n n 11.462 14cos 586 . 3 125 cos 85 14cos 586 . 3 23 cos 2 2 1 1 2.计算中心距 mm mzz a n 57.273 14cos2 586 . 3 )12523( cos2 )( 21 中心距取整为 274mm. 3.按整圆后的中心距修正螺旋角 14 57.2732 586 . 3 )12523( 2 arccos 21 a mzz n 因值不变，故参数、等不必修正。 a k h z 西京学院本科毕业设计（论文） 12 4.计算齿轮宽度 mmdb d 85851 1 第第 4 4 章章 蜗杆的设计蜗杆的设计 已知条件：输入功率，转速，传动比，寿命kwp31 . 5 1 970 / minnr18 o i 。hlh72000 4.1.选择蜗杆传动类型选择蜗杆传动类型 根据的推荐，采用圆柱蜗杆传动渐开线蜗杆（zi 蜗杆） 。/ 10085 1988gb t 4.2.选择材料选择材料 考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆选用钢；因希望效率高些，45 耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为。涡轮用铸锡磷青铜hrc5545 ，金属模制造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯10 1zcusnp 用灰铸铁制造。100ht 4.3 按齿面接触疲劳强度进行设计按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根 弯曲疲劳强度。由下式传动中心距 西京学院本科毕业设计（论文） 13 (4.1) 3 2 2 h ez z kta 1.确定作用在蜗轮上的转矩 2 t 按，估取效率，则 1 2z 0.8 mmn i n p n p t o 752816 18 970 8 . 031 . 5 1055 . 9 1055 . 9 1055 . 9 6 1 6 2 26 2 2.确定载荷系数k 因工作有轻微振动，故取载荷分布不均系数；由表 11-5 选取使用系数1.3k ，由于转速不高，取动载系数;则1.2 a k 1.1 v k 1.2 1.3 1.11.72 av kk k k 3.确定弹性影响系数 e z 因选用的是铸锡磷青铜和钢蜗杆想配，故 1 2 160 ea zmp 4.确定接触系数z 先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值，从图 11-18 中可查 1 da 1 0.35 d a 得。2.9z 5.确定许用接触应力 h 根据涡轮材料为铸锡磷青铜，金属模制造，蜗杆螺旋齿面硬度10 1zcusnp ，可从表 11-7 中查得涡轮的基本许用应力。45hrc 268 ha mp 应力循环次数 8 2 1033 . 2 72000 18 970 16060 h ljnn 寿命系数 674 . 0 1033 . 2 10 8 8 7 hn k 则 ahhnh mpk47.149268674 . 0 / 4.4.计算中心距计算中心距 mm zz kta h e 94.231 47.149 9 . 2160 75281672 . 1 3 2 3 2 2 取中心距。因，从表 11-2 中去模数,蜗杆分度圆直径mma23518i8mmm 西京学院本科毕业设计（论文） 14 。这时，从图 11-18 中可查得接触系数,因为mmd80 1 35 . 0 94.231 80 1 a d 2.74z ，因此以上计算结果可用。 zz 4.5.蜗杆涡轮的主要参数与几何尺寸蜗杆涡轮的主要参数与几何尺寸 1.蜗杆 轴向齿距；直径系数；齿顶圆直径；齿根mmmpa133.2510q 1 96 a dmm 圆直径；分度圆导程角；蜗杆轴向齿厚 1 60.8 f dmm 111836 。 1 12.5664 2 a smmm 2.涡轮 涡轮齿数；变位系数41 2 z5 . 0 2 21 2 m dd m a x 验算传动比，这时传动比误差为，是允 5 . 20 2 41 1 2 z z i%1414. 0 18 18 5 . 20 许的。 涡轮分度圆直径mmmzd328418 22 涡轮喉圆直径mmhdd aa 344823282 222 涡轮齿根圆直径mmhdd ff 8 . 30882 . 123282 222 涡轮咽喉母圆半径mmdar ag 633445 . 0235 2 1 22 4.6.校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度 (4.2) ffaf yy mdd kt 2 21 2 53. 1 当量齿数48.43 31.11cos 41 cos 33 2 2 z zv 根据、，从图 11-19 中可查得齿形系数。5 . 0 2 x48.43 2 v z 2 2.13 fa y 西京学院本科毕业设计（论文） 15 螺旋角系数 11.31 110.9192 140140 y 许用弯曲应力 fnff k 从表 11-8 中查得由制造的涡轮的基本许用弯曲应力。10 1zcusnp 56 fa mp 寿命系数546 . 0 1033 . 2 10 9 8 6 fn k af mp56.30546 . 0 56 asafaf mpyyyy mdb kt 897.249192 . 0 87 . 2 328880 75281672 . 1 53 . 1 53 . 1 22 22 2 弯曲强度时满足的。 4.7.验算效率验算效率 (4.3) v tan tan 96 . 0 95 . 0 已知；与相对滑动速度有关. 11183611.31 arctan vv f v f s v 1 1 80 1421 6.070/ 60 1000cos60 1000cos11.31 s d n vm s 从表 11-18 利用插值法查得，代入式中得。大于0.020 v f 1.168 v 0.86 原估算值，不用重算。 西京学院本科毕业设计（论文） 16 第第 5 5 章章 滚动轴承和传动轴的设计滚动轴承和传动轴的设计 5.1.蜗杆轴的设计蜗杆轴的设计 5.1.1 轴上的功率轴上的功率kwp42 . 5 1 转速 1 970 / minnr 转矩mm53361.856n 970 42 . 5 9550000 1 t 5.1.2 求作用在蜗杆上的力求作用在蜗杆上的力 蜗杆分度圆 1 80dmm 而1334.046n 80 856.533612 2 1 d t ft nff t 55.48520tan046.133420tan 5.1.3 初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢，调制处理。 10 60,102.5 baba mpmp 1 0 0.59 b b 根据机械原理高等教育出版社第八版，表 15-3，取，于是得 0 112a 西京学院本科毕业设计（论文） 17 mm n p ad87.19 970 42 . 5 112 3 3 1 1 0min 输出轴的最小直径显然是安装在联轴器的直径，为了所选轴的直径与联轴器的 孔径相适应，故需要同时选择联轴器的型号。 但根据电动机外伸轴有 ，取。mm48 4 . 38)0 . 18 . 0( min 电机 dd min 48dmm 取， 1.3 a k mmn69370.4128856.533613 . 1 1 tkt aca 查标准或手册，由公称直径为 69370.4128，选用 lt7 型弹性/ 50142003gb t 套柱销联轴器。半联轴器孔径，长度，故取联轴器安装处的直48dmm110lmm 径为 55mm。 5.1.4 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，-轴段右端需要制出一轴肩，故 ,左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径 d=58mm.半联轴器与轴mmd52 32 配合的毂孔长度为 l=110mm. 图图 5.1 轴的结构与装配轴的结构与装配 滚动轴承初步选择 0 基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30211，其 尺寸为。559023dd tmmmmmm 表表 5.15.1 轴的尺寸轴的尺寸 西京学院本科毕业设计（论文） 18 1234567 d48525560966055 l1108023701107023 2)轴上零件的周向定位 半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，由表 6-1 查的平键截面 1220hb 键槽用键槽铣刀加工，长 63mm，同时为了保证与轴由良好的对中性，故选择与 轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键，半 6 7 n h mmmmmm701016 联轴器与轴的配合为。 6 7 k h 3）确定轴上圆角和倒角的尺寸 参考表 15-2，取轴端倒角 2x45,倒圆角 r1.6 5.1.5 求轴上的载荷求轴上的载荷 表表 5.25.2 轴上的载荷轴上的载荷 载荷水平面 h垂直面 v 反力 f 1675n 3327 2 1 nf nh f nf nf nf nv nv 30 1869 2 1 弯矩 m mmnmh 236217 mmnm mmnm v v 4140 132699 2 1 总弯矩 mmnmmmv270928)( 22 11 当量弯矩 mmnm2362534140236217 22 2 扭矩 t mmnt856.53361 1 西京学院本科毕业设计（论文） 19 图图 5.25.2 轴的载荷分析图轴的载荷分析图 5.1.6.按弯扭合成应力校核轴的强度按弯扭合成应力校核轴的强度 aca p w tm 60 701 . 0 )856.533616 . 0(270938)( 1 3 222 3 2 1 安全。 5.1.7.滚动轴承的校核滚动轴承的校核 轴承的预计寿命72000 h l 1.已知，两轴承的径向反力min/970rn 12 181.63 rr ffn 西京学院本科毕业设计（论文） 20 2.轴承寿命计算 ，圆锥滚子轴承，取，则363.25pn 10 3 1 t f19 r c h t h l p cf n l80000)( 60 106 故满足预期寿命。 5.2.蜗轮轴的设计蜗轮轴的设计 5.2.1 轴上的功率轴上的功率kwp29 . 4 2 转速min/89.53 2 rn 转矩mn n p t09.760243 89.53 29 . 4 95500009550000 2 2 2 5.2.2 求作用在蜗轮上的力求作用在蜗轮上的力 蜗轮分度圆 2 328dmm 而n d t ft 7 . 4635 328 09.76024322 2 2 nff t 26.168720tan 7 . 463520tan 5.2.3 初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢，调制处理。 10 60,102.5 baba mpmp 1 0 0.59 b b 根据机械原理表 15-3，取，于是得 0 112a mm n p ad o 88.47 89.53 29 . 4 112 3 3 2 2 min 取， 1.3 a k mmn988316.01709.7602433 . 1 2 tkt aca 西京学院本科毕业设计（论文） 21 查标准或手册，选用 lt6 型弹性套柱销联轴器。半联轴器孔/ 50142003gb t 径，长度。45dmm110lmm 5.2.4 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 图图 5.3 轴的结构图轴的结构图 滚动轴承初步选择 0 基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 32016，其 尺寸为。8012525dd tmmmmmm 表表 5.35.3 轴的长度表轴的长度表 123456 d48120100487245 l29101284940110 5.2.5 求轴上的求轴上的载荷载荷 表表 5.45.4 轴上的轴上的载荷载荷 载荷水平面 h垂直面 v 反力 f 12 1 695.05 2 nhnfr fffn 12 1 1909.64 2 nvnvt fffn 弯矩 m mmnmh43.68462mmnmv54.188099 总弯矩 mmnmmm vh 28.200171 22 1 当量弯矩 mmntmm c 08.420284 2 2 扭矩 t mmnt096.760243 3 西京学院本科毕业设计（论文） 22 5.2.6.按弯扭合成应力校核轴的强度按弯扭合成应力校核轴的强度 aca p w tm 60 701 . 0 )096.7602436 . 0(28.200171)( 1 3 222 3 2 1 安全。 5.2.7.滚动轴承的校核滚动轴承的校核 轴承的预计寿命hlh72000 1.已知，两轴承的径向反力min/89.53rn 12 695.05 rr ffn 2.轴承寿命计算 ，圆锥滚子轴承，取，则695.05pn 10 3 1 t f23 r c h t h l p cf n l80000)( 60 106 故满足预期寿命。 5.3.小齿轮轴的设计小齿轮轴的设计 5.3.1 轴上的功率轴上的功率kwp21 . 4 3 转速min/89.53 3 rn 转矩。7.3.2 求作用在小齿mm746066.06n 89.53 21 . 4 95500009550000 3 3 3 n p t 轮轴上的力 小齿轮分度圆mmd 5 . 85 1 而n d t ft84.17451 85.5 746066.0622 1 3 nff t 95.635120tan 西京学院本科毕业设计（论文） 23 5.3.2 初步确