课程设计--卷扬机传动装置的设计.doc

机械设计课程设计说明书 题目：卷扬机传动装置的设计班级：机制11级02班学号：110200218设计者：指导老师：目   录（一）传动方案的拟定2（二）选择电动机3（三）计算总传动比及配合各级的传动比41.计算总传动比42.传动比分配4（四）设计计算传动零件51.高速齿轮组的设计与强度校核52.低速齿轮组的设计与强度校核113.开式齿轮传动的设计16（五）设计计算轴201.低速轴的设计与计算202.中间轴的设计与计算283.高速轴的设计与计算30（六）选择滚动轴承及寿命计算331.高速轴的滚动轴承校核计算332.低速轴滚动轴承的校核计算353.中间轴滚动轴承校核36（七）选择和校核键联接38（八）选择联轴器39（九）选择润滑方式、润滑剂牌号及密封件39（十）设计计算箱体的结构尺寸40（十一）参考书目42（一）传动方案的拟定1．设计题目 ：卷扬机传动装置的设计2.系统总体方案的确定系统总体方案：电动机→传动系统→执行机构；3．原始数据牵引力F= 1.7KN速度v= 0.3m/s,卷筒的直径D= 480mm；4．工作条件用于建筑工地提升物料，空载启动，连续运转，工作平稳作期限为十年，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。

5．设计内容(1) 电动机的选择与运动参数计算；(2)斜齿轮传动设计计算(3) 轴的设计(4) 滚动轴承的选择(5) 键和连轴器的选择与校核；(6) 装配图、零件图的绘制；(7) 设计计算说明书的编写 6．设计任务(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7．设计进度第一阶段：总体计算和传动件参数计算； 第二阶段：轴与轴系零件的设计；第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制； 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写二）选择电动机稳定运转下工件机主轴所需功率：工作机主轴转速为：工作机主轴上的转矩： 初选联轴器为弹性柱销联轴器，滚动轴承为角接触轴承，传动齿轮为闭式软齿面圆柱齿轮和开式直齿轮传动，因其速度不高，选用7级精度(GB10095-88)，则机械传动和摩擦副的效率分别如下：弹性柱销联轴器： 　 = 0.99圆柱齿轮（7级）：　 = 0.98角接触轴承： = 0.99开式齿轮传动 　　 = 0.96 工作机效率： 　　　= 0.98所以，电动机至工件机主轴之间的总效率为：η = 0.99 ×0.98× 0.99×0.96×0.98=0.904所以电动机所需功率为 由【1】表2-1各级传动副传动比的合理范围：I’总=（3~5）×（3~5）×（3~5）=27~125则电动机转速的可选范围是：n=(27~125) ×12.197=329~1525r/min故选取电动机的转速为 n = 1000，查[2]表9-39 ，取电动机型号为Y132M1-6(三)计算总传动比及配合各级的传动比1. 计算总传动比2. 传动比分配初选开式齿轮传动比i=3,则减速器传动比，查资料[2]式（2-8）双级减速器传动总传动比搭配，选高速级传动比i1=4.7,低速级i2=3。

各轴转速：=960r/min960/4.7=204.26r/min66.1r/min各轴的输入功率： =0.411×0.99×0.98²×0.99²=0.383KW=0.411×0.99²×0.98²×0.99³=0.375KW=0.411×0.99²×0.98²××0.96=0.357KW各轴的输入转矩： 　（四）设计计算传动零件1．高速齿轮组的设计与强度校核1．1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，四个齿轮均为斜齿，有利于保障传动的平稳性；②卷扬机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095—88）；③材料选择由表10—1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBW，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBW④初选小齿轮齿数=23，大齿轮齿数为=4.7×=108⑤初选螺旋角β=1．2确定许用应力查【2】图4.19-3，=600MPa；=560MPa查【2】图4.21-3，=610MPa；=470MPa查【2】表4-10， 取=1 =1.25计算寿命：2.07×109同理N2=8.8×108查【2】图4.20， 查【2】图,4.22, 查【2】图4.23,= /=570MPa= /=543.2MPa= /=448.96MPa= /=357.2MPa1．3齿面接触疲劳强度计算已知初步计算小齿轮直径，有式（4.10）得查【2】表4-8,取=90查【2】表4-7,齿宽系数取则齿宽b=取1．4按齿面接触疲劳强度设计：由【2】式（4.21）得 因工作机有中等冲击，查表4－4得， 查【2】图4.9取齿轮对称布置，；查【2】图4.12取查表4－5取计算齿面接触应力：查【2】图4.14，查【2】表4－6,取 = =43.73取取1．5校核轮齿弯曲疲劳强度由【2】图4.18查得，； 查【2】图4.16得，；因得，取，取由【2】式（4.22）得 = =95.07=448.96MPa同理MPa大小轮齿弯曲疲劳强度满足要求1．6确定传动主要尺寸1．7计算齿轮宽度 b==48mm B2=50mm， B1=55mm1．8高速齿轮组的结构设计齿根圆直径：48－2×1.25×2=43mm 齿顶圆直径： =230mm小齿轮1由于直径较小，采用齿轮轴结构;大齿轮2的结构尺寸和后续设计出的轴孔直径计算如下表代号结构尺寸计算公式结果/mm轮毂处直径=1.6d=1.6 4470轮毂轴向长LL=b50倒角尺寸nn=0.51板孔分布圆直径=0.5 140板孔直径=0.2535腹板厚CC=0.3b15腹板最大直径=2102.低速齿轮组的设计与强度校核2.1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，有利于保障传动的平稳性；②卷扬机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095—88）；③材料选择。

由[2]表4—2选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为260HBW，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为230HBW④初选小齿轮齿数=26，大齿轮齿数为=3×=78⑤初选螺旋角β=2.2确定许用应力查【2】图4.19-3，=710MPa；=580MPa查【2】图4.21-3，=600MPa；=450MPa查【2】表4-10， 取=1 =1.25计算寿命： 4.41×108 同理 查【2】图4.20， 查【2】图,4.22, 查【2】图4.23, = /=692.25MPa= /=604.94MPa= /=424.32MPa= /=325.08MPa2.3齿面接触疲劳强度计算已知初步计算小齿轮直径，有式（4.10）得查【2】表4-8,取=90查【2】表4-7,齿宽系数取则齿宽b=取2.4按齿面接触疲劳强度设计：由【2】式（4.21）得 因工作机有中等冲击，查表4－4得， 查【2】图4.9取齿轮对称布置，；查【2】图4.12取查表4－5取计算齿面接触应力：查【2】图4.14，查【2】表4－6,取 = =75.52mm取取2.5校核轮齿弯曲疲劳强度由【2】图4.18查得，； 查【2】图4.16得，；因得，取，取由【2】式（4.22）得 =（）MPa =103.37=424.32MPa同理MPa大小轮齿弯曲疲劳强度满足要求2.6确定传动主要尺寸mm2.7计算齿轮宽度b==81mm B2=85mm， B1=90mm2.8低速齿轮组的结构设计 齿根圆直径： 73.5mm 齿顶圆直径： 小齿轮3由于直径较小，采用齿轮轴结构;大齿轮4的结构尺寸和后续设计出的轴孔直径计算如下表代号结构尺寸计算公式结果/mm轮毂处直径=1.6d=1.6 5690轮毂轴向长LL=b85倒角尺寸nn=0.51.5板孔分布圆直径=0.5 155板孔直径=0.2532腹板厚CC=0.3b26腹板最大直径=2205.3 开式齿轮组的设计与强度校核5.3.1选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数①按传动装置的设计方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。

②卷扬机为一般工作机械，速度不高，由资料[2]得表10-8可知,选用8级精度（G B10095-88）.③材料选择由资料[2]得表10-8可知，选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS选小齿轮齿数=18；由=3.48，大齿轮齿数为= =62.64；取=62由于齿轮传动为开式，按弯曲疲劳强度设计，按接触疲劳强度校核5.3.2按弯曲疲劳强度设计由资料[2]得查得设计计算公式(10-5)计算： （6-12）①确定公式内的各计算值，②初选螺旋角β=14°弯曲疲劳极限，由资料[1]图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳极限=500MPa；大齿轮的弯曲疲劳极限 =380mpaK= KAKVKαKβ=2.765小齿轮传递的转矩 T4 =481.6 ×103N·mm由资料[2]得图10—26查得 =0.75 =0.75 所以 =1.5③ 由资料[2]得表10-7查得，选取齿宽系数=1；由纵向重合度=1.427，查[1]图10-28得螺旋角影响系数=0.88④ 由资料[2]得表10-6查得，得材料的弹性影响系数=189.8 ⑤ 由资料[2]得10-13公式计算应力循环次数：N=60nj=60j=6067.6417200=2.92=/= 2.92/3.1= 9.4⑥ 由资料[2]得图10-18查得，得弯曲疲劳系数：=0.96； =0.98；⑦ 计算弯曲疲劳应力由资料[2]得安全系数S=1.4，有公式：则：==342.857MPa==266MPa =19.12 =65.85⑧ 由资料[2]得表10-5查得齿形系数 YFa5=2.91，YFa6=2.28⑨ 由资料[2]得表10-5查得应力校正系数 YSa5=1.53， YSa6=1.73计算大、小齿轮的并加以比较=0.012986=0.014633大齿轮的数值大。

由资料[2]得公式(10-5)计算 =3.89mm取标准模数mn=4mm =164.90mm =74.20mm。