工程科技矿用回柱绞车传动装置设计课程设计

1、设计题目 j. 矿用回柱绞车传动装置设计1.设计条件（1）机器功用 煤矿井下回收支柱用的慢速绞车；（2）工作情况 工作平稳，间歇工作（工作于间歇时间比为1：2），绳筒转向定期变换；（3）运动要求 绞车绳筒转速误差不超过8%；（4）工作能力 储备余量10%；（5）使用寿命 10年；每年365天；每天8小时；（6）检修周期 一年小修，五年大修；（7）生产批量 小批生产；（8）生产厂型 中型机械厂。2.原始数据 题号钢绳牵引力（kn）钢绳最大速度（m/s）绳筒直径（mm）钢绳直径（mm）最大缠绕层数j9560.203001663.设计任务 （1）设计内容 电动机选型；开式齿轮设计；减速器设计；联轴器

2、选择设计；滚筒轴系设计；其他。（2）设计工作量 传动系统安装图1张；减速器装配图1张； 零件图两张（高速轴与低速齿轮）；设计计算说明书1份。4.设计要求 j9蜗杆齿轮减速器（1） 要求蜗杆减速器设计成：阿基米德蜗杆减速器。（2） 第一级开式齿轮与蜗杆传动合并设计成蜗杆齿轮减速器。设计计算依据和过程计算结果一、传动装置的设计1. 分析传动装置的组成和特点，确定传动方案2. 电动机选择（1）电动机输出功率计算若已知工作机上作用力和线速度时： 若已知工作机上的阻力和转速时： 本设计中:已知滚筒上钢绳的牵引力： 钢绳的最大线速度：的计算：查表9-1得卷筒：滚动轴承：（低速）梅花弹性联轴器：（高速）挠性

3、联轴器：卷绳轮：油池内油的飞溅和密封摩擦：8级精度油润滑的齿轮传动：油润滑的双头螺杆：加工齿的开式齿轮传动（脂润滑）：（2）确定电动机型号：电动机所需额定功率和电动机输出功率之间有以下关系：根据工作情况取查表16-2得：综合选用电动机：y180l-4 型额定功率=22kw，满载转速=1470r/min3.传动比分配 总传动比 滚筒最大直径=d+ mm式中： 绳筒直径； 钢绳直径。滚筒的转速=传动比分配 联轴器 蜗轮蜗杆：(za闭式)齿轮传动比：外齿轮：4.传动装置运动参数的计算 减速器传动装置各轴从高速至低速依次编号为：i轴、ii轴、iii轴。（1） 各轴转速计算电动机轴转速 第i轴转速 第i

4、i轴转速 第iii轴转速 第iv轴转速 = （）卷筒轴转速 电动机所需额定功率和电动机输出功率之间有以下关系：根据工作情况取（2）各轴功率的计算电动机轴功率 第i轴功率 第ii轴功率 第iii轴功率 第iv轴功率 卷筒轴功率 式中：卷筒：滚动轴承：（低速）梅花弹性联轴器：（高速）挠性联轴器：卷绳轮：油池内油的飞溅和密封摩擦：8级精度油润滑的齿轮传动：油润滑的双头螺杆：加工齿的开式齿轮传动（脂润滑）：（3）各轴扭矩的计算电动机轴扭矩 第i轴扭矩 第ii轴扭矩 第iii轴扭矩 第iv轴扭矩 卷筒轴扭矩 （4）各轴转速、功率、扭矩列表轴号转速输出功率输出扭矩传动比效率电机轴147019.87129.

5、08i147019.08123.9610.96ii91.8814.281484.26160.75iii30.6313.034062.5730.91iv30.6312.263822.4910.94卷筒轴9.6611.3011171.333.170.92二、传动零件设计计算 1. 减速器蜗杆传动设计计算 选用za闭式，=16已知：蜗杆传递功率:,蜗杆转速：，蜗轮转速：；(1) 材料选择：设滑动速度选择材料：蜗杆：45号钢表面淬火，表面硬度hrc：45-50蜗轮：zcusn10pb1（砂模铸造）（2）许用应力： 蜗轮许用接触应力蜗轮的基本许用接触应力，由机械设计表7.6查得应力循环次数： 接触强度的

6、寿命系数则蜗轮许用接触应力蜗轮的许用弯曲应力：蜗轮的基本许用弯曲应力，由机械设计表7.6查得弯曲强度的疲劳寿命系数则蜗轮的许用弯曲应力(1)齿面接触疲劳强度设计计算 由机械设计式7-8 ：式中：蜗杆头数:蜗轮齿数:蜗轮转矩:载荷系数:查机械设计表7.8，使用系数: 动载系数:齿向载荷分布系数:则有：材料弹性系数：铸锡青铜故查机械设计表7.3得模数:蜗杆分度圆直径:蜗杆导程角:蜗轮分度圆直径:蜗轮圆周速度: （3）齿根弯曲疲劳强度校核计算蜗轮齿根弯曲应力由机械设计式7-10蜗轮齿形系数由机械设计表7.9(4) 热平衡计算由机械设计式7-15可得蜗杆传动所需的散热面积a传动效率:啮合效率:当量摩擦

7、角:由机械设计式7-14滑动速度:由查机械设计表7.10则轴承效率:搅油耗损的效率:则散热系数 按通风良好，取油的工作温度:周围空气温度:故（5）其它主要尺寸计算由机械设计表7.4、表7.5 齿顶高系数蜗杆齿顶圆直径蜗杆齿根圆直径蜗杆螺纹部分长度 （圆整）蜗轮喉圆直径 （圆整）蜗轮根圆直径（圆整）蜗轮外圆直径（圆整）蜗轮宽度 （圆整）2. 直齿圆柱齿轮传动设计计算已知：高速齿轮传递功率小齿轮转速，传动比(1) 选择齿轮材料，确定许用应力由机械设计表6.2选小齿轮材料：40cr调质，大齿轮材料：45钢正火，许用接触应力由机械设计式6-6：接触疲劳极限由机械设计图6-4接触强度寿命系数，应力循环次

8、数由机械设计式6-7由机械设计图6-5得接触强度最小安全系数则许用弯曲应力由机械设计式6-12弯曲疲劳极限由机械设计图6-7弯曲强度寿命系数由机械设计图6-8弯曲强度尺寸系数由机械设计图6-9（设模数）弯曲强度最小安全系数(2) 齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度由机械设计表6.7、表6.8选取小轮分度圆直径由机械设计式6-5得齿宽系数由机械设计表6.9（按齿轮相对轴承为非对称布置）小齿轮齿数由推荐值内取大齿轮齿数齿数比传动比误差小轮转矩载荷系数使用系数由机械设计表6.3动载系数由推荐值齿间载荷分配系数由推荐值齿间载荷分布系数由推荐值载荷系数：材料弹性系数由机械设计表

9、6.4节点区域系数由机械设计图6-3重合度系数由推荐值故：齿轮模数由机械设计表6.6圆整小轮分度圆直径圆周速度标准中心距齿宽大齿轮齿宽小齿轮齿宽（3）齿根弯曲疲劳强度校核计算由机械设计式6-10 齿形系数由机械设计表6.5小轮大轮应力修正系数由机械设计表6.5小轮大轮重合度重合度系数故（4）齿轮其它主要尺寸计算大轮分度圆直径齿根圆直径 齿顶圆直径 3.内啮合齿轮传动设计计算(滚筒齿轮组)已知：高速齿轮传递功率小齿轮转速，传动比小轮转矩（1）选择齿轮材料，确定许用应力由机械设计表6.2选小齿轮材料：40cr调质， 大齿轮材料：45正火， 许用接触应力由机械设计式6-6接触疲劳极限由机械设计图6-

10、4接触强度寿命系数，应力循环次数由机械设计式6-7知：由机械设计图6-5得接触强度最小安全系数则许用弯曲应力由机械设计式6-12弯曲疲劳极限由机械设计图6-7，双向传动乘0.7弯曲强度寿命系数由机械设计图6-8弯曲强度尺寸系数由机械设计图6-9（设模数）弯曲强度最小安全系数则(2) 齿根弯曲疲劳强度校核计算齿轮模数：载荷系数使用系数由机械设计表6.3动载系数由推荐值齿间载荷分配系数由推荐值齿间载荷分布系数由推荐值载荷系数小轮转矩齿宽系数由机械设计表6.9按齿轮相对轴承为非对称布置小齿轮齿数由推荐值中选大齿轮齿数（圆整）齿数比传动比误差齿形系数由机械设计表6.5小轮大轮应力修正系数由机械设计表6

11、.5小轮大轮重合度重合度系数则齿轮模数开式齿轮扩大圆整小齿轮分度圆直径大齿轮分度圆直径标准中心距齿宽 （圆整）大齿轮齿宽小齿轮齿宽由机械设计式6-10 则（3）齿轮其它主要尺寸计算齿根圆直径齿顶圆直径第二阶段一、装配图设计二、传动轴的设计计算1、电机轴的确定电机型号y160l-42、输入端联轴器选择由机械设计课程上机与设计表14-6选用hl4型弹性柱销联轴器转速n=1470 r/min转矩t=129.08 nm轴孔长度l=84 mm3、i轴蜗杆设计已知：传递功率，转速传动比i=16，双向传动，10年，350天/年，8小时/天1）计算作用在蜗杆上的力转矩蜗杆分度圆直径蜗杆头数圆周力轴向力径向力2

12、）初步估算轴的直径选取材料由机械设计式8-2 计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽影响由机械设计表8.6 取a=115则3）i轴蜗杆的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位；左轴承从轴的左端装入，并靠轴肩定位。半联轴器靠轴肩定位，左右轴承均采用轴承端盖，半联轴器靠轴端挡圈得到轴向固定，半联轴器采用普通平键得到轴向固定，采用双列角接触球轴承和弹性柱销联轴器。（2）确定各轴段直径和长度1段：根据圆整（按gb5014-85）选择联轴器型号为hl4型弹性柱销联轴器（j型）比轮毂长度84mm短作为1段长度2段：为使半联轴器定位，轴肩高度孔倒角c取2.5 mm（gb6403.4-8

13、6）且符合标准密封内经（jb/zq4606-86）取端盖宽度40mm，端盖外面与半联轴器右端面距离30 mm则3段：圆螺母、螺纹。螺纹规格取圆螺母，（宽度），长度取20 mm4段：为了便于装拆轴承内圈，且符合标准轴承内经。由机械设计课程上机与设计表13-6暂选角接触球轴承，型号为7014c，其宽度b=20 mm轴承润滑方式选择： ，选择脂润滑两轴间环套宽度，挡油环宽度则5段：取挡油环右端定位轴肩高度h=4.5mm，则轴环直径轴肩宽度取15 mm6段：由箱体内壁不与蜗轮相碰，间隙为，7段：螺纹长度，8段：同6段，9段：同5段，10段：由机械设计课程上机与设计表13-4选择轴承型号为：深沟球轴承1

14、6014内径d=70mm，外径d=110mm，宽b=13 mm，选择脂润滑挡油环宽度则，11段：圆螺母，螺纹规格取圆螺母，（宽度），长度取20mm1） 轴的受力分析4、ii轴蜗轮轴的设计已知：传递功率，转速传动比i=161）确定轴结构方案如下图所示2）初步估算轴直径选取材料由机械设计式8-2 计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽影响由机械设计表8.6 取a=115则3）确定各轴段直径和长度1段：根据圆整（按gb5014-85）取由机械设计课程上机与设计表13-5暂选角接触球轴承型号：7013c内径d=65mm，外径d=100mm，宽b=18mm，选择脂润滑挡油环宽度则 2段：蜗轮宽度， 小齿轮

15、宽度，轴套长度则3段：取挡油环右端定位轴肩高度h=4.5 mm，则轴环直径轴肩宽度取15 mm4段：为了一次镗孔取由机械设计课程上机与设计表13-5暂选角接触球轴承型号：7013c内径d=65mm，外径d=100 mm，宽b=18 mm，选择脂润滑挡油环宽度则 2） 轴受力分析5、iii轴低速轴设计已知：传递功率，转速传动比i=3 ,转矩1）计算作用在齿轮上的力转矩输出轴大轮分度圆直径圆周力径向力2）初步估算轴的直径选取材料由机械设计式8-2 计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽影响由机械设计表8.6 取a=115则3）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案如下图示（2）确定各轴段直径和长度1段：

16、查（gb/t5272-1985）选用梅花弹性联轴器，型号lmd10，jz型轴孔，2段：暂定3段：由机械设计课程上机与设计表13-3(4)暂选深沟球轴承型号：6019内径d=100 mm，外径d=150 mm，宽b=24 mm，挡油环宽度则4段：由整轴长度推算，5段：轴承选深沟球轴承型号：6020内径d=100mm，外径d=150 mm，宽b=24 mm，挡油环宽度大齿轮宽b=119 mm则3） 轴受力分析三、键联接的选择及校核计算1）轴上与联轴器相联处键的校核公称直径，键 b×h×l=12×8×70 单键深度：轴槽深，轮毂槽深挤压强度=125mpa满足设

17、计要求2）轴上键的校核（1）与蜗轮相联处公称直径，键 b×h×l=20×12×100 单键深度：轴槽深，轮毂槽深挤压强度=125 mpa满足设计要求（2）与小齿轮相联处公称直径，键 b×h×l=20×12×100 单键深度：轴槽深，轮毂槽深挤压强度=125 mpa满足设计要求3）轴上键的校核（1）与联轴器相联处公称直径，键 b×h×l=25×14×125 单键深度：轴槽深，轮毂槽深挤压强度=125 mpa满足设计要求（2）与大齿轮相联处公称直径，键 b×h×

18、;l=28×16×130 单键深度：轴槽深，轮毂槽深挤压强度=125 mpa满足设计要求四、轴承的校验 1.蜗杆处轴承查机械设计课程上机与设计表13-4得： 选用7014c型，参数：代号7014c70125247213810970当指向里端轴承时偏于危险 轴承“1”被压紧，“2”被放松。计算轴承所受当量动载荷轴承工作无冲击，工作温度小于，温度系数预期寿命2蜗轮处轴承 选用7213c型轴承参数：代号ddbdadacrcor7213c65120238711858.555.8当指向蜗轮端轴承2时偏于危险 计算轴承所受当量动载荷 轴承工作无冲击， 3二级传动处轴承 选用6220型轴

19、承，参数：代号ddbdadacrcor62201001803410914171.863.2轴承不受轴向力 由径向力4滚筒齿轮组处轴承小齿轮轴与二级齿轮组所用轴承相同，此处不再检验第三阶段设计一、铸件减速器机体结构外形设计1、铸件减速器机体结构尺寸计算表名称符号减速器及其形式关系机座壁厚机盖壁厚机座凸缘厚度机盖凸缘厚度 机座底凸缘厚度地脚螺钉直径地脚螺钉数目n6个轴承旁连接螺栓直径机盖与机座连接螺栓直径连接螺栓的间距轴承端盖螺钉直径检查孔盖螺钉直径定位销直径至外箱壁距离至凸缘边缘距离轴承凸台半径凸台高度外箱壁至轴承座端面距离齿轮顶圆（蜗轮外圆）与内箱壁距离齿轮端面（蜗轮轮毂）与内箱壁距离箱盖肋厚

20、箱座肋厚轴承端盖外径轴承旁联接螺栓距离尽量靠近，和不可干涉2、减速器附件的选择，在草图设计中选择包括：轴承盖，凸台，窥视孔，视孔盖，油标，通气孔，吊孔，螺塞，封油垫，毡圈等。3、润滑与密封(润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择)减速器内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑，这样不仅可以减小摩擦损失，提高传动效率，还可以防止锈蚀、降低噪声。本减速器采用蜗杆下置式，所以蜗杆采用浸油润滑，蜗杆浸油深度h大于等于1个螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承最低滚动中心，减速器滚动轴承采用油脂润滑。参考资料目录1 程志红,唐大放主编. 机械设计课程上机与设计m. 南京：东南大学出版社，2006年10月第1版2 程志红主编. 机械设计m. 南京：东南大学出版社，2006年6月第1版3 王洪欣，冯雪君主编. 机械原理m南京：东南大学出版社，2005年8月第1版4 王洪欣，戴宁主编机械原理课程上机与设计m南京：东南大学出版社，2005年8月第1版5 李爱军，陈国平主编. 画法几何及机械制图m. 徐州：中国矿业大学出版社，2007年1月第1版6 韩正铜,王天煜主编. 几何精度设计与检