设计电动卷扬机的传动装置 课程设计

1、机械设计课程设计任务书班级：机122 姓名：石晓永设计题目：设计电动卷扬机的传动装置原始数据：钢绳拉力：9KN 钢绳速度：20m/min卷筒直径：290mm工作条件：间歇工作，每班工作时间不超过15%，每次工作时间不超过10min，满载起动，工作有中等振动，两班制工作，小批量生产，钢绳速度允许误差±5%。设计寿命10年。设计工作量：1减速器装配图一张2零件工作图2张3设计说明书一份工程4一、电动机的选择41、电动机的容量选择42、传动比的分配53、传动系统各轴的转速、功率和转矩计算5各轴功率、转矩、转速、传动比和效率：6二. 传动系统的总体设计71.开式齿轮的设计计算7主要设计计算结

2、果92.高速级斜齿轮传动的设计计算9主要设计计算结果133.低速级斜齿轮传动的设计计算14主要设计计算结果184.减速器高速级传动轴的计算18轴的结构设计19应力校核205.减速器中间轴的计算22轴的结构设计23应力校核24平安系数法校核276.减速器低速级传动轴的计算29轴的结构设计30应力校核327.轴承的校核34<1>减速器高速轴轴承34<2>减速器中间轴轴承36<3>减速器低速轴轴承378.键的校核38三、减速器润滑方式，润滑剂及密封方式的选择39四、减速器箱体的设计40五、减速器各轴结构图43六、设计总结44工程计算和依据结果和单位一、电动机的选择

3、1、电动机的容量选择<1>工作机所需有效功率Pw<2>各部件的工作效率<3>传动机构的总效率<4>电动机工作功率<5>选择电动机<6>电动机的尺寸参数2、传动比的分配<1>滚筒的转速为<2>传动系统的总传动比<3>定各级系统的传动比1>减速箱的传动比2>高速级传动比3>低速级传动比3、传动系统各轴的转速、功率和转矩计算0轴(电动机轴)1轴减速器高速轴2轴减速器中间轴3轴减速器低速轴4轴开式圆柱齿轮高速轴5轴卷扬机滚筒轴按照设计要求以及工作条件KW由课程设计表12-8查得

4、弹性联轴器效率 闭式圆柱齿轮传动效率 开式圆柱齿轮传动效率 圆锥滚子轴承效率 深沟球轴承效率 输送机卷筒效率 =×=×=×Error! No bookmark name given.=×××=××××由课程设计手册表19-1查得，满足Pw>Pr,转速为1000r/min-1500r/min条件的电动机为Y112M-44.0 KW 1440r/min由课程设计手册表19-3电动机中心高H=132mm轴伸出局部与联轴器相接段直径D=28mm长度E=60mm=21.95r/min由传动简图可知取

5、开式圆柱齿轮传动的传动比 =4由计算可得两级圆柱齿轮传动总传动比为：为便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，考虑齿面接触强度接近相等的条件，故高速级传动：n=1440r/min =1440r/min KWNmm=26434N r/min=1440r/minKW Nmm=25905 r/min =117955=383478 = =368292Nmm r/min KW=1330712 NmmY型三相异步电动机=3.986 KWY112M-4H=112mmD=28mmE=60mmn=21.95r/min=4n=1440r/minKWKW Nmmr/min3.713 KW117955 Nmm 38347

6、8 Nmm 368292 Nmm KW1330712 Nmm各轴功率、转矩、转速、传动比和效率：轴号功率P/kW转矩T/(N·mm)转速传动比i效率电动机轴26434144011轴2590514402轴1179553轴38347814轴36829245轴1330712二. 传动系统的总体设计<1>选定齿轮参数1选定齿轮类型2选定齿轮精度3选定材料及热处理4选取齿数<2>按照齿根弯曲强度设计计算1） 确定公式内各计算数值a查各齿轮弯曲疲劳强度极限b计算应力循环次数c选取弯曲疲劳寿命系数d计算弯曲疲劳许用应力e计算载荷系数Kf查取齿形系数g查取应力校正系数并加以比

7、较i查取齿宽系数2>设计计算3>几何尺寸计算a各分度圆直径c计算齿轮宽度5>校核几何尺寸主要设计计算结果<1>选定齿轮类型、精度等级、材料、齿数1>选定齿轮类型2>精度等级3>材料4>齿数5>初选螺旋角<2>按齿面接触强度计算1>确定公式内的各计算数值2>计算齿轮参数<3>按齿根弯曲强度设计1>确定计算参数e查取应力校正系数的值e比较大小齿轮的2>设计计算<3>几何尺寸计算 1>计算中心距2>按圆整后中心距修正螺旋角3>计算齿轮分度圆直径4>计算齿宽主

8、要设计计算结果<1>选定齿轮类型、精度等级、材料、齿数1>选定齿轮类型2>精度等级3>材料4>齿数5>初选螺旋角<2>按齿面接触强度计算1>确定公式内的各计算数值2>计算齿轮参数<3>按齿根弯曲强度设计1>确定计算参数e查取应力校正系数2>设计计算<3>按齿根弯曲疲劳强度计算1>计算中心距2>按圆整后中心距修正螺旋角3>计算齿轮分度圆直径4>计算齿宽5>计算尺高主要设计计算结果的计算<1>轴上的功率、转速、转矩<2>作用在齿轮上的力<

9、3>初步确定轴的最小直径轴的结构设计1>根据装配方案的要求，选用图示的装配方案2>根据轴向定位的要求确定轴各段长度和直径a. 及的长度d. 的长度e. ，的长度f. 的长度g的长度3>确定轴上圆角和倒角尺寸强度校核a.求该轴垂直面受力及弯矩，并做出受力图和弯矩图轴的载荷分布图疲劳强度精确校核轴肩处综合影响系数材料特性系数综合影响系数，计算平安系数<1>求2轴上的功率、转速、转矩<2>求作用在齿轮上的力<3>初步确定轴的最小直径轴的结构设计1>根据装配方案的要求，选用图示的装配方案a.选取滚动轴承型号 b. 确定各轴段的直径与长度

10、2>轴上零件的周向定位3>确定轴倒角和圆角位置应力校核a.求该轴垂直面受力及弯矩，并做出受力图和弯矩图c.求水平方向所受各力，各弯矩并作出受力图及弯矩 图g.校核截面B C截面B截面C平安系数法校核 求， 求，求，求，求，尺寸系数 ，综合系数 刚特性系数，求 求，求，求外表质量系数，综合系数 求各平安系数 的计算<1>3轴上的功率、转速、转矩<2>作用在齿轮上的力<3>初步确定轴的最小直径轴的结构设计1> 根据装配方案的要求，选用图示的装配方案2>根据轴向定位的要求确定轴各段长度和直径e. ，的长度3>轴上零件的周向定位4>

11、;确定轴倒角和圆角位置应力校核水平面受力及弯矩，并做出受力图和弯矩图垂直方向所受各力轴承的额定寿命为<1>减速器高速轴轴承1>轴承的受力情况2>轴承的轴向力求 求 求两轴承的当量动载荷 ， 计算轴承寿命 <2>减速器中间轴轴承1>轴承的受力情况2>轴承的轴向力求 求 求两轴承的当量动载荷 ， 4>计算轴承寿命 <3>减速器低速轴轴承1>轴承的受力情况2>轴承的轴向力求 求 求两轴承的当量动载荷 ， 计算轴承寿命<1>1轴上联轴器上键的校核许用挤压应力实际挤压应力<2>2轴上两个键的校核许用挤压

12、应力实际挤压应力<3>3轴上两个键的校核许用挤压应力实际挤压应力三、减速器润滑方式，润滑剂及密封方式的选择<1> 齿轮的润滑方式及润滑剂的选择高速级齿轮圆周速度低速级齿轮圆周速度浸油深度齿轮润滑剂的选择<2>滚动轴承的润滑方式和润滑剂的选择滚动轴承润滑方式的选择滚动轴承润滑剂的选择<3>密封方式的选择滚动轴承密封选择四、减速器箱体的设计由工作条件和运动简图可选择由课本表10-1初估小齿轮齿数为=25，由传动比为4可得打大齿轮齿数为=由课本公式10-5由图4-25a查得两齿轮=由图4-26查取取，8级精度，查图4-8得，=1.12；直齿轮；由表4-

13、2查得使用系数,查图4-11得由图4-20查得 由图 4-21查得 =由表4-6=mmmm=100mmmm=400mmmm=250mmmm=100mm与估计值相同,满足中 心 距：模 数：齿 数： 100分度圆径 齿 宽：由工作条件和运动简图可选择初选小齿轮齿数为，大齿轮齿数为初选螺旋角为初选1.88-3.2=1.88-3.2()=取失效概率为1%，平安系数为S=1MPa=540MPaMPa=45mm=1x45mm=45mm mmmm，由v=3.39m/s，8级精度查图4-8得查图4-11得查表4-3得由查图4-32由图4-20查得由图4-21查得，1 由图4-22a查得两齿轮弯曲疲劳极限，2

14、 由图4-26取弯曲疲劳寿命系数，= 由=44mm来计算应有的齿数=44mm=212mm=1x44=44mm圆整后取=50mm =45mm中 心 距：法 面 模 数：齿 数： 分度圆直径： =44mm，齿 宽：=45mm由工作条件和运动简图可选择初选小齿轮齿数为大齿轮齿数为取83初选螺旋角为初选由图4-13查得查资料可得，取齿宽系数由表4-4查得，=由图4-26，取失效概率为1%，平安系数为S=1=570MPa=59mm，=64mm，由v=0.93m/s，8级精度，查得，=2.079,由查图10-28查得,1 由图4-22，4-23查得两齿轮弯曲疲劳极限,2 由图4-26取弯曲疲劳寿命系数，,

15、=比照计算结果斜齿轮要同时满足齿面接触和齿根弯曲疲劳强度，取，并按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数 =圆整后取 齿高中 心 距：法 面 模 数：齿 数： 分度圆直径： 齿 宽：由前面的计算结果可知1440r/min,25905 N·mm初估直径，选取轴的材料为45号钢调质，由式15-3，取，那么=112x输入轴的最小直径为安装联轴器处的直径，为使所选的直径同联轴器孔径相适应，需同时选取联轴器型号，联轴器转矩为，由于转矩变化和冲击强度中等，故，那么，应使小于联轴器的公称转矩，查表17-1课程设计手册选的联轴器为TL4弹性套柱销联轴器。电动机轴为D=28mm，那么半联轴器的孔

16、径为，半联轴器的长度为62mm，半联轴器与轴配合的的毂孔长度为详见附图为满足联轴器的轴向定位要求，6-7轴段左端需制出一轴肩，故5-6段直径为；右端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径，D=35mm；半联轴器与轴配合的毂孔长度为，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器而不压在轴的端面上，故6-7段长度比联轴器长度略短一些，取，另轴段5-6装配有轴承端盖和密封圈，按密封件标准，查手册。选毛毡圈。轴承同时受径向力和轴向力作用，参照工作要求并根据，由轴承产品目录初步选取0根本游隙、标准精度等级的圆锥滚子轴承30207尺寸为右端滚动轴承采用套筒进行定位，由课程设计手册查得30207型轴承的轴向定位，=35x1

17、440=50400mm.r/mm<100000mm.r/mm,选择脂润滑。轴承端盖总宽度为20mm，根据轴承端盖的装拆方便及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面间的距离30mm，取， 取齿轮距箱体内壁距离为16mm,两齿轮间距离为，考虑到误差，在确定滚动轴承的位置时应距箱体内壁一段距离，知轴承宽度，且1轴齿轮宽度为 ,取=40mm，的长度应取mm,齿轮左端用轴肩定位42mm，24mm考虑套筒和滚动轴承的长度，取，齿轮处：A型平键连接=12X8X40；联轴器：=8X7X36;轴端倒角，各轴肩处圆角半径R1。L2=BC=50mm,L3=CD=50mm=289.1x50=

18、14455=156.22x50=7811=32795=30456=25905从轴的弯矩图和扭矩图可看出，截面C是危险截面，取=轴材料为45钢调质，查表7-1，可知许用应力=60MPa，<，满足轴的强度要求=，取配合处，=3.48，=由前计算结果可知300.63 r/min,3.713 KW初估直径，选取轴的材料为45号钢，由表7-2，取，那么详见附图轴承同时受径向力和轴向力作用，参照工作要求并根据，由轴承产品目录初步选取0根本游隙、标准精度等级的圆锥滚子轴承30207，尺寸为，右端滚动轴承采用轴肩进行定位，由课程设计手册查得30207型轴承的轴向定位，因此，取，齿轮与轴承间采用套筒定位，

19、两齿轮轮毂的宽度分别为，取套筒长度为24，且轴头长度，两齿轮间的采用轴肩定位轴肩高度，故取h=4mm，所以，由两齿轮间距15，取同1轴长度相配可知，。安装轴承后，轴肩与轴承间隙用套筒与挡油盘填充，齿轮与轴的周向定位均采用平键。由查表6-1得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长度分别为50mm，35mm。同时为了保证齿轮与轴配合由良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处轴的直径尺寸公差为n6 把数值代入上式可求出弯矩图为受力图为受力图为代入数值可求得各值为弯矩图为 117955 N·mm扭矩为脉动循环，轴材料为45号钢，硬度大于200HBS，

20、B面受到的弯矩与扭矩最大，但2、3、4、5面由于过盈配合引起的应力集中最大，且B面的轴颈也较大，所以只需校核2面左右两侧即可。， 材料为45号钢，查课本表7-1得， ，=140MPa，由课本附表3-2插值得由课本查得，=10=6400=12800查资料，得取轴按精车加工，查资料 因无瞬时大的过载及应力循环不对称性，故可略去静强度校核由前面的计算结果可知=871N初估直径，选取轴的材料为45号钢，由式15-3，取，那么输入轴的最小直径为安装联轴器处的直径，为使所选的直径同联轴器孔径相适应，需同时选取联轴器型号，联轴器转矩为，由于转矩变化和冲击强度中等，故，那么，应使小于联轴器的公称转矩，查表17

21、-2课程设计手册选的联轴器为HL4弹性柱销联轴器。取半联轴器的孔径为，半联轴器的长度为112mm，半联轴器与轴配合的的毂孔长度为详见附图为满足联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右端需制出一轴肩，故6-7段直径为，且轴承端盖总宽度为20mm，根据轴承端盖的装拆方便及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，取；右端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径，D=46mm；半联轴器与轴配合的毂孔长度为，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器而不压在轴的端面上，故1-2段长度比略短一些，取轴承同时受径向力和轴向力作用，参照工作要求并根据，由轴承产品目录初步选取0根本游隙、标准精

22、度等级的圆锥滚子轴承30210，尺寸为，右端滚动轴承采用轴肩进行定位，由课程设计手册查得30210型轴承的轴向定位，因此，取，齿轮左端与左端轴承间采用套筒定位，齿轮轮毂的宽度为54mm，为使套筒端面可靠的接近齿轮，此轴段应略短于轮宽，故取，齿轮的右端采用轴肩定位轴肩高度，故取h=4mm，轴环处直径，轴环宽度，取齿轮4与2轴上的齿轮3相对应，那么两轴的长度应对应相等，由此可得齿轮右侧轴应与1，2轴相对应，所以齿轮、半联轴器与轴的同向定位均采用平键连接，按，由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮与轴配合由良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接选

23、用平键为，配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处轴的直径尺寸公差为m6由表15-2 ·mm=111164·弯矩图为受力图为=244N=1449N=72812N ·mm=27627N ·mm弯矩图为=132887N ·mm=114546N ·mm合成弯矩图为弯矩图为扭矩为脉动循环，轴材料为45号钢，硬度大于200HBS， ，可以求得h由前面的推导可知选取的为滚动球轴承30207由表15-1课程设计手册查得，那么由表15-1得， 轴承二被压紧，轴承一被放松查课本表13-5查出X，Y 查表9-8，得,故按轴承2的寿命计算

24、滚动轴承的为h=10x300x2x8=48000h=2745N=1985N,滚动球轴承30207，由表15-1课程设计手册查得， , =858N=614N=674.2N,向右=858+674.2=1532.2N>轴承二被压紧，轴承一被放松,所以，查表13-5查处X，Y 查表13-6，得=3294N,故按轴承1的寿命计算 滚动轴承的为=2645N =1011N滚动球轴承30210，由表15-1课程设计手册查得， =945N =361N 向右>轴承一被压紧，轴承二被放松=1232N查表13-5查出X，Y 查表13-6，得=1213.2，,故按轴承1的寿命计算 滚动轴承的为轴为45号钢，

25、齿轮为40Cr，半联轴器为灰铸铁，有中等冲击，根据式8-1大齿轮为45号钢，小齿轮为40Cr，有中等冲击=2949MPa轴为45号钢，齿轮为40Cr，半联轴器为灰铸铁，有中等冲击,齿轮采用油润滑。，齿轮采用浸油润滑。查表4-3课程设计手册，高速级大齿轮浸油深度 应为，低速级大齿轮浸油深度应为=10 38.3mm，两齿轮相比较，2齿轮浸油深度应为10mm，将齿轮浸于减速器油池内，当齿轮转动时，将润滑油带到啮合处，同时也将油甩至箱壁上用以散热。由表16-1课程设计手册，齿轮润滑采用中负荷工业齿轮油(GB 5903-1995)，代号为220，运动粘度为：因为两齿轮的速度大于2m/s，故高速轴和中间轴

26、右侧滚动轴承采用油润滑。 而中间轴左侧和低速轴轴承采用脂润滑。由表16-2课程设计手册，轴承和齿轮采用同种润滑油进行润滑，采用中负荷工业齿轮油，代号为220，运动粘度为：，脂润滑采用滚动轴承脂SH 0369-1992滚动轴承采用毡圈油封，由表16-9课程设计手册毡圈尺寸为：高速轴：4561448低速轴3045297低速级中心距箱座壁厚=0.25a+3=8mm 取为8mm箱盖壁厚=mm 取为8mm=12mm箱盖凸缘厚度=12mm箱座底凸缘厚度=20mm地脚螺栓直径=0.036a+10=15.76,取M16地脚螺栓数目n=4轴承旁连接螺栓直径=12，箱盖与箱座联接螺栓直径=0.50.6=89.6，

27、取M10联接螺栓的间距l=200轴承端盖螺钉直径=8mm视孔盖螺钉直径定位销孔直径d=0.70.8=78，取d=8mm、至外箱壁距离=22mm、至凸缘边缘距离 =20mm轴承旁凸台半径=20mm凸台高度h=50mm外箱壁至轴承座端面距离=50mm大齿轮顶圆与内机壁距离，齿轮端面与内机壁距离，箱盖肋厚=6.8 mm，取=7mm箱座肋厚m=6.8mm，取m=7mm轴承端盖外径轴承旁联接螺栓距离s=10mm圆柱直齿轮8级精度小齿轮选用45号钢，硬度为240HBS调制大齿轮选用QT500-5，硬度为210HBS正火=25=100450MPa300MPa大齿轮数值大mm圆整为4mm中 心 距：模 数：齿

28、 数： 100分度圆径 齿 宽：斜齿圆柱齿轮8级精度小齿轮45号钢调质硬度280HBS大齿轮45号钢硬度240HBS，=115初选mmmm5大齿轮的数值大，故按大齿轮的算取经过圆整，22 经过圆整误差很小，不必调整=44mm=45mm =50mmmm=45mm斜齿圆柱齿轮8级精度小齿轮40Cr调质硬度280HBS大齿轮45号钢硬度240HBS(正火)=0.78 =59mm，=64mm大齿轮的数值大，故按大齿轮的计算圆整为经过圆整，经过圆整，经过圆整，a=149mm误差很小，不必调整,，1440 r/min25905 N·mm D=35mm30207型轴承35m24mm取=40mm，42mm半联轴器与轴的配合为1445578113279530456=25905<,=1.300.63 r/min3.713 KW117955 N·mm圆锥滚子轴承30207三齿轮键槽尺寸二齿轮键槽尺寸取轴端处导角为，各轴肩圆角半径R1合格合格， ，=140MPa，合格合格D=46mm圆锥滚子轴承30210齿轮键槽尺寸齿轮轮毂与轴的配合为联轴器键槽尺寸半联轴器与轴的配合为取轴端处导角为，各轴肩导角见图=114546N ·mm此轴平安，所以该轴承平安=858N=614N，所以该轴承平安，所以该轴承平安键设计合格尺寸适宜，键设计合格尺寸适宜，键设