机械设计课程设计-卷扬机传动装置设计.doc

卷扬机传动装置的设计 目录第一章 序2第二章 机械设计课程设计任务书31、传动装置简图如下所示。32、设计任务3第三章 确定传动方案41、传动方案4第四章 确定电机型号51、传动装置的总效率52、工作机所需的输入功率53、确定电动机转速54、确定电动机型号6第五章 设计传动装置61、计算总传动比及分配各级的传动比62、传动装置的运动和动力参数73、齿轮的设计84、V带设计115、校核:16第六章 联轴器的选择21第七章 键连接的选择及校核计算21第八章 箱体的设计211、箱体212、轴承盖223、轴承密封224、观察孔225、通气器226、油标（油面指示器）226、起吊装置227、制动器的选择238、螺塞和封油圈的设计23第九章 减速器的润滑241、齿轮的润滑242、滚动轴承的润滑24第一章 序卷扬机又称绞车，是起重垂直运输机械的重要组成部分，配合并架，滑轮组等辅助设备，用来提升物料、安装设备的作用。由于它结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、使用成本低对作业环境适应能力强等特点，被广泛应用。卷扬机是一种常见的提升设备，其主要是用电动机作为原动机。由于电动机输出的转速远远大于卷扬机中滚筒的转速，故必须设计减速的传动装置。传动装置的设计有多种多样，如皮带减速器、链条减速器、齿轮减速器、涡轮蜗杆减速器、二级齿轮减速器等等。通过合理的设计传动装置，使的卷扬机能够在特定的工作环境下满足正常的工作要求。第二章 机械设计课程设计任务书 题目：卷扬机的传动装置1、传动装置简图如下所示。（1）卷扬机数据卷扬机绳牵引力F(N)、绳牵引速度v(m/s)及卷筒直径D(mm)见数据表。（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，工作平稳。（3） 使用期限工作期限为十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小时，检修期间隔为三年。（4） 产批量及加工条件 小批量生产，无铸钢设备。2、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。1.3、具体作业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 数据表牵引力F/t12牵引速度v/(m/s)0.3卷筒直径D/mm500第三章 确定传动方案1、传动方案 传动方案一般用机构见图表示。它反映运动和动力传递路线和各部件的组成和连接关系。合理的窗洞方案首先要满足机器的功能要求，例如传递功率的大小，转速和运动形式。此外还要适应工作条件（工作环境、场地、工作制度等），满足工作可靠。结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护便利、经济性合理等要求、要同时满足这些要求是很困难的，因此要通过分析比较多种方案，来选择能保证重点要求的传动方案。（参考机械设计课程设计手册）确定传动方案：传动方案的选择主要考虑 1）在电动机与减速器是用联轴器连接还是用带连接； 2）减速器是选择一级还是二级。电动机与减速器是用联轴器连接还是用带连接主要取决是传动装置的总的传动比，若总的传动比大于等于40，则选择带连接，小于40，则选择联轴器。减速器是选择一级还是二级这主要取决于减速器的传动比，若减速器的传动比大于等于8，则选用二级减速器；小于8，则选择一级减速器。第四章 确定电机型号1、传动装置的总效率查表得各部分效率为：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=0.8252、工作机所需的输入功率 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4.4kw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 5.5KW3、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一般范围：840。（由机械设计课程设计手册 表1-8得）则总传动比的范围为，故电机的可选转速为：4、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（机械设计课程设计手册表12-1）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（机械设计课程设计手册表12-1）。 第五章 设计传动装置1、计算总传动比及分配各级的传动比传动装置的总传动比要求应为 I=nm/nw式中：nm-电动机满载转速 总传动比：i =960/11.46=83.77分配各级传动比查资料，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：2、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4.443.779601 轴4.2244.18126.06124.8032030.962 轴757.58750.0051.186.2523 轴4064.0230503019.511.464.4660.96滚筒轴3.903.823.863.783183.333151.5011.4610.960.983、齿轮的设计高速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。查课本第171页表11-5得 ,。查课本（机械设计基础，第五版）第166页表11-1得： ，故 按齿面接触强度设计：8级精度制造，查课本（机械设计基础 第五版）第169页表11-3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 查表课本(机械设计基础 第五版 ) 171 （11-4）, 计算中心距：由课本(机械设计基础 第五版 )171页式11-3得：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：， 查课本（机械设计基础 第五版）：，（表11-8）, （表11-9）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：对于低速级齿轮， ， 按齿面接触强度设计：8级精度制造，查课本（机械设计基础 第五版）第169页表11-3得：载荷系数，取齿宽系数计算中心距： 由课本第171页式11-3得：查表课本（机械设计基础 第五版）171 （11-4）,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：查课本表11-8，11-9得：，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、V带设计带的型号和根数确实确定计算功率。由表13-8（机械设计基础，第五版）查得工作情况系数;故选取v带带型根据 Pc=5.28KW nm=960 r/min由图13-5(机械设计基础，第五版)选用A型。确定带轮的基本直径并验算带速v。初选小带轮的基准直径由表13-9(机械设计基础，第五版)，取小带轮的基准直径；验算带速v；因为5m/svd2,所以查手册62页表6-1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.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。 轴的强度校核参数计算在垂直面上在水平面上总弯矩扭矩2）中间轴的设计：由上知P2=4.06KW =51.18r/min =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.进行轴的结构设计：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.3）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=150mm6、校核:1高速轴（1轴）的载荷，图5-2：图5-2： 图5-22中间轴（2轴）的载荷计算，图5-3：图5-33低速轴（3）的校荷，图5-4： 图5-4（5）按弯矩合成应力校荷轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度。根据上表及公式得，并取，轴的计算应力根据材料为45钢，调质处理，查表151得。因此，故安全。第六章 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17-1（机械设计基础 第五版），取工作情况系数;则有，查表8-7（机械设计课程设计手册），选用HL7弹性柱销联轴器，其公称转矩为。第七章 键连接的选择及校核计算代号直径（mm）工作长度（mm）工作高度（mm）转矩（Nm）极限应力（MPa）高速轴（单头）25353.539.826.0（单头）4068439.87.32中间轴（单头）4058419141.2低速轴（单头）75606925.268.5（单头）601075.5925.252.4由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为，所以上述键皆安全。第八章 箱体的设计1、箱体减速器箱体是支承轴系部件，保证传动零件正确啮合，良好润滑和密封的基础零件，应具有足够的强度和刚度。箱体结构复杂，多用灰铸铁铸造。首先，为保证减速器支承刚度，箱体轴承座应有足够厚度，并设置加强肋。轴承旁联接螺栓凸台有利于提高轴承座孔的联接刚度，凸台高度由联接螺栓的扳手空间决定。箱座与箱盖联接凸缘要有一定厚度，以保证箱座与箱盖联接刚度，箱体剖分面要加工平整。箱体内的浸油高度为圆锥齿轮（0.51）个齿宽高，为保证润滑及散热，减速器内应有足够的油量，但不能超过锥齿齿宽中点分度圆半径的1/3。2、轴承盖轴承盖用来密封、轴向固定轴承、支撑轴向载荷和调整轴承间隙。由设计要求选用凸缘式轴承盖，铸钢铸造。3、轴承密封对有轴穿出的轴承盖,轴承盖孔与周之间应有密封件，以防止润滑剂外漏及外界灰尘、水分渗入，保证轴承的正常工作。所选轴承再已知工作条件下均采用脂润滑，故选用J形油封，为更好的固定油封在油封外加一个密封盖。4、观察孔减速器安装完毕以后，为检查箱体内传动零件的啮合与润滑情况和向箱体内加入润滑油，须在传动件上方设置观察孔。在允许条件下，观察孔应设计的大些。5、通气器通气器安装在观察孔盖上。采用带有过滤网的通气器，以避免箱体外灰尘、杂物吸入箱内影响润滑。6、油标（油面指示器）选用压配式圆形油标，油位线为油标的中心线。6、起吊装置 为方便拆卸，箱体一定要有起吊装置。本设计在机盖上设计有吊机盖，吊起整机时用机座上的吊钩，且选用在箱体表面直接铸造的方法。7、制动器的选择制动器是用来降低机械运转速度或迫使机械停止运转的装置。8、螺塞和封油圈的设计箱体壁厚为10mm,故选择外六角螺塞。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16.5箱盖凸缘厚度15箱座底凸缘厚度27.5底脚螺栓直径22底脚螺栓数目6轴承旁联接螺栓直径 16.5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