机械原理机械设计

1、电动卷扬机传动装置电动卷扬机传动装置目目 录录 1 1、设计题目、设计题目33 2 2、系统总体方案的确定、系统总体方案的确定33 2.1、 系统总体方案32.2、 系统方案总体评价43 3、传动系统的确定、传动系统的确定444 4、传动装置的运动和动力参数、传动装置的运动和动力参数664.1、 确定传动比分配65 5、齿轮设计、齿轮设计885.1、 高速轴齿轮传动设计85.2、低速级齿轮传动设计165.3、开式齿轮设计21 6 6、 轴的设计计算轴的设计计算2424 6.1、中间轴的设计计算24 6.2、高速轴的设计计算32 6.3、低速轴的设计计算35 7 7、 轴承校核轴承校核3737 7.1、高速轴轴承校核37 7.2、中间轴上轴承校核38 7.3、低速轴上轴承校核38 8 8、键的选择以及校核、键的选择以及校核39399 9、联轴器选择、联轴器选择41411010、润滑油及其润滑方式选择、润滑油及其润滑方式选择4242 1111、箱体设计、箱体设计4343 1212、参考文献、参考文献4444计 算 及 说 明主 要 结 果2计 算 及 说 明主 要 结 果1 1 设计题目设

2、计题目1.1 设计题目 方案 2：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，工作中有中等振动，两班制工作，钢速度允许误差5。小批量生产，设计寿命 10 年。传动简图及设计原始参数如表：数据编号钢拉力 F（KN）钢速度 V（m/s）滚筒直径D（mm）81117240表 1-1 原始数据2 2 系统总体方案的确定系统总体方案的确定2.1 系统总体方案 电动机传动系统执行机构，初选三种传动方案，如下：2.3 二级圆柱圆锥减速器2.2 系统方案总体评价比较上述方案，在图 2.2 中，此方案为整体布局小，传动不平稳，虽然可以实现较大的传动比，但是传动效率低。图 2.1 中的方案结构简单，且传动平稳，适合要求。图 2.3 中的方案布局比较小，但是圆锥齿轮加工较困难，特别的是大直径，大模数的锥轮，所以一般不采用。最终方案确定：采用二级圆柱齿轮减速器，其传动系统为：电动机传动系统执行机构（如下图）图 2-4 选择方案3 传动系统的确定3.1 选择电动机类型3计 算 及 说 明主 要 结 果1.功率计算电动机的速度计算：100017 100011.279min10002

3、40DnvvnrD 工 工输出所需要功率：Pw=FV=3.12KW （3-1）传动效率计算： （3-2）522512342250.990.970.990.950.9 0.75 123450.9980.970.990.950.9弹性联轴器的效率取；闭式齿轮（级精度）的传动效率取；滚动轴承的效率取；开式齿轮传动效率取；卷筒传递效率取。电机所需要的功率：4.16dPKW根据所算的功率查资料2表 9-39 和表 9-40，查的有三种电机可选择：Y132S-4，Y132M2-6 和 Y132M2-8。将它们各个参数比较如下表：型号额定功率（KW）满载转速(r/min)轴伸出段直径(mm)价格总传动比Y132M4-67.51440381300.001500.0066.35Y132S-45,5144038900.001100.0044.23选择方案 111.279minnr0.754计 算 及 说 明主 要 结 果Y132M2-65.5960381300.001500.0033.162、方案比较：由上面图表显示，Y132S-4 价格更便宜，满足所需工作要求，优先选用。方案（二）：按所给设计参数，选用

4、直齿圆柱齿轮传动。查表得直齿圆柱齿轮的传动比的取值范围是 35。转速为 n=1440r/min,传动比为 i=127.67。由于是直齿圆柱齿轮，故传动比可以平均分配 3 123127.675.04iii方案（三）：转速 n=960r/min,功率 P=5.5KW。3 12385.74.41iii故选用方案（二） 。4 传动装置的运动和动力参数4.1.确定传动比分配1、选用电机 Y132S-4，转速 n=1440r/min,功率 P=5.5KW。因是直齿圆柱齿轮传动，传动比可以平均分配为：，3 123127.675.04iii2.各轴转速计算11440 / minnnr211/285.71 / minnnir322/56.69 / minnnir4356.69 / minnnr543/11.25 / minnnir转筒的实际转速为，11.25 / minwnr4.16dPKW5计 算 及 说 明主 要 结 果100%11.27911.25100%0.28%5%11.279wwwnn n传动分配合适。3.各轴输入转矩计算33 11139550 10/9550 105.39/144035.7

5、5 10.TPnN mm33 22239550 10/9550 105.18/ 285.7173.15 10.TPnN mm33 333 39550 10/9550 104.97 /56.69 837.25 10.TPn N mm 33 444 39550 10/9550 104.87 /56.69 820.40 10.TPn N mm 终上，各轴的参数如下表：33 55539550 10/9550 104.58/11.253887.91 10.TPnN mm表 4-1 轴的参数编号功率（KW）转速（r/min)转矩（N.mm)15.39144035.75x10325.18285.7173.5x10334.9756.69837.25x10344.8756.69820.40x10354.5811.253887.91x1035 齿轮设计5.1 高速轴齿轮传动设计1.选定齿轮精度等级材料和齿数1）按给定设计方案，选用直齿圆柱齿轮。2）卷扬机为一般工作机，速度不高，V=17m/min,故选用 8 级精度（GB10095-88） 。3）材料选择由资料1表 101 选择小齿轮材料为 38SiMnM

6、o(调质） ，硬度为 260HBS，大齿轮25.0ii选用方案（二）6计 算 及 说 明主 要 结 果选用 45 钢（调质） ，硬度为 240HBS，二者差为 20HBS。4）选小齿轮的齿数为:Z1=20，则大齿轮的齿数为 ，取220 5.04100.8z Z2=100。齿数比为,取压力角。12/5.0iuzz20由于减速器齿轮传动为闭式传动，可以采用齿面接触疲劳强度设计，按弯曲疲劳强度校核。2.按齿面接触疲劳强度设计按设计计算公式计算（5-1）21312.32()tE t HK TZuddu1)确定公式的各计算值（1）试选载荷系数1.3tK （2）齿轮传递的转矩4 13.575 10TNm（3）由资料1表 10-7 选取齿系数1.1d（4）由资料1表 10-6 查得材料的弹性影响系数。1/2189.8EZMPa（5）从资料1图 1021（d)查得，小齿轮疲劳极限为：，lim1720HMPa大齿轮疲劳极限为： 。lim2490HMPa（6）计算应力循环次数176060 1440 1 (300 2 8 15%)6.22 10hNnjL （5-2）77 26.22 10 /5.041.23

7、 10N （7）查资料1图 1019 得接触疲劳寿命系数为：，121.14,1,16HNHNKK（8）计算接触疲劳许用应力：3 135.75 10.TN mm3 2173.15 10.TN mm3 3837.25 10.TN mm3 4820.40 10.TN mm3 53887.91 10.TN mm8 级精度7计 算 及 说 明主 要 结 果1lim11lim21.14 720820.8,1 1.16490568.41HNH HHNH HKMPas KMPas（5-4）2）计算（1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小值：1dlH（2）计算圆周速度24311.3 3.575 10(5 1)189.82.321.15.04568.441.22tdmm （3）计算齿数1141.22 14403.1060 100060 1000tdnmvs（5-5）11.1 41.2245.34tbd dmm（4）计算齿宽与齿高之比/b h模数： （5-6）1141.22/2.0620ttmdz齿高：2.252.25 2.064.64thm（5-7）45.349.774.64b h（5）计算载荷系数根据 ，8 级精度，查资料1图 108 得，动载荷系数为3.10/vm sKv=1.05 ，因为是直齿轮，假设，有资料1/100/AtK FbNmm表 103 查得，1HFKK由资料1表 102 查得使用系数为 KA=1.50（*中等冲击） ，由资料1包 104查的小齿轮 7 级精度，非对称布置时：由查资料1图 1013 得，故载1.450HK/9.77,1.450Hb hK1.38FK荷系数为1.05 1.50 1.4 1.4503.197VAHHKKKKK材料为 38SiMnMo(调质）4

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