机械设计课程设计说明书___塔式起重机大车行走机构传动

机械设计课程设计说明书1机械设计课程设计计算说明书设计题目塔式起重机大车行走机构传动置设计材料科学与工程学院设计者：赵鑫学号：14095474指导老师：赵子江2011年7月5日中国矿业大学机械设计课程设计说明书2目录页次1、机械设计课程设计任务书………………………………………………………32、传动装置总体设计方案…………………………………………………………43、电动机的选择计算………………………………………………………………54、传动系统运动学和动力学参数计算……………………………………………75、传动零件的设计计算……………………………………………………………105.1高速级齿轮参数设计计算…………………………………………………………105.2第二级齿轮参数设计计算…………………………………………………………126、轴系零件的设计计算……………………………………………………………167、键的选择与强度验算……………………………………………………………228、轴承的选择与寿命计算…………………………………………………………259、联轴器的选择…………………………………………………………………2610、减速器润滑与密封……………………………………………………………2611、减速器的结构和附件设计……………………………………………………2712、设计小结………………………………………………………………………3113、参考文献………………………………………………………………………33一、机械设计课程设计任务书1、设计条件⑴机器功用对露天物料进行起吊，装卸，安装，搬运等；⑵工作情况间断型工作，正反方向转动，载荷平稳，环境温度不超过40C。；⑶运动要求运动速度误差不超过5%；⑷使用寿命停歇时间与工作时间近似相等，传动零件工作总时数410小时，滚动轴承寿命4000小时；机械设计课程设计说明书3⑸检修周期500小时小修；2000小时大修；2、原始数据大车运行阻力F=5kN；大车运行速度V=25m/min车轮直径400mm；启动系数dk=1.13、设计要求⑴设计内容①电动机选型；②减速器设计；③闭式齿轮传动设计；④传动件设计；⑤联轴器选型设计；⑥车轮及其轴系结构设计。⑵设计工作量①减速器装配图1张；②零件工作图2张（轴和齿轮各1张）；③设计计算说明书1份。4、设计要求在本次机械设计中将减速器中齿轮设计成直齿圆柱轮。二.传动装置总体设计方案1.组成：传动装置由电机、减速器、传动轴、齿轮传动装置、车轮和轨道。2.特点：传动轴过长，故沿径向载荷分布过于集中，要求轴有较大的强度。3.确定传动方案：其传动方案如下：机械设计课程设计说明书4图一:(传动装置总体设计图)1-电动机；2-减速器；3-传动轴；4-齿轮传动；5-车轮；6-轨道初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择同向二级圆柱齿轮减速器（展开式）和直齿轮传动。三、电动机的选择计算1、工作机输入功率的计算已知工作机的阻力wF和速度wv则工作机输入功率wP为wwVFwpkw式中KN5Fw）（minm25Vw机械设计课程设计说明书5电动机所需的输出功率oP计算owdPPk式中机械传动装置的总效率(由电动机至工作机的输入端)241234A．两对闭式齿轮，传动效率1＝0.985，B．一对开式齿轮2=0.950C．四个滚动轴承效率3＝0.9925D．一个弹性联轴器3＝0.9925241234240.9850.950.99250.99250.888把上述值带入后得kw38.3888.060306Pw起动系数1.1kd，所以72.338.31.10wdPkP83.4~72.33.1~10PPm2，电动机转速选择查表得：0.888kw38.3Pw72.30Pmin1440rn机械设计课程设计说明书6Y系列1480r/min电动机的具体牌号为：Y132M-4型，额定功率为7.5kW，满载转速为1440r/min。3，确定电动机型号在此处键入公式。通过上述计算查表得：型号：Y132M-4型额定功率：7.5kW同步转速：1480r/min满载转速：1440r/min轴径：34mm伸出轴长度：80mm轴距地面高度：132mm两脚跨度：265mm两脚中心距210mm整体高度：295mm机身宽度：430mm机体直径：270mm四、传动系统运动学和动力学参数计算机械设计课程设计说明书71、分配传动比（1）总传动比i在上边已确定电动机满载转速为n＝1440r/min，运行速度为v=30m/min，车轮直径为D=400mm，计算车轮转速min87.234.0/30/'rDvn用公式计算总传动比'/inn＝1440/23.87＝60.32（2）分配传动比'''123iiii从减速器的高速轴开始为各轴命名为：1轴、2轴、3轴。1i，——第1轴至第2轴，2i——第2轴至第3轴传动比。3i为开式齿轮的传动比。由于3i是开式传动,不是本设计的重点可取3i=4,所以''12ii=60.32/4=15.08,又知道''121.3~1.4ii,取''121.35ii所以15.08=1.35'22i342.335.108.15'2i32.60'i33i34.32i51.41i123Z1042Z327Z机械设计课程设计说明书8512.435.1'2'1ii121Z/Zi取Z1=23则可取Z2=10452.423/1041i'243/iZZ取Z3=27则可取Z4=9033.327/902i总传动比2.60433.352.4i321iii%19.02.602.6032.60%100ii)-(i=δ'2、传动装置运动参数的计算（1）各轴转速计算第1轴转速r/min14401n第2轴转速n319.29r/mi1440/4.51/in=n112第3轴转速95.60r/min4319.29/3.3/in=n223外面开式齿轮轴min/9.234/60.95/n334rin（2）各轴功率计算kwPP97.39925.04401904Zmin/1440n0rmin/1440n1rmin/29.319n2rmin/60.95n3rmin/9.23n4rkwP40kwP97.31kwP88.32机械设计课程设计说明书9kwPP88.39925.0985.097.33112kwPP79.39925.0985.088.33123kwPP57.395.09925.079.32334（3）各轴扭矩计算mN53.26144049550nP9550=T100mN33.26144097.39550nP9550=T111mN05.11629.31988.39550nP9550=T222mN6.37860.9579.39550nP9550=T333mN5.14269.2357.39550nP9550=T444kwP79.33kwP57.34mN6.532=T0mN6.332=T1mN16.051=T2mN78.63=T3mN5.1426=T4参数轴名电动机轴1轴2轴3轴4轴转速n/(r/min)14401440319.2995.6023.9功率P/kW43.973.883.793.57转矩T/(N·m)26.5326.33116.05378.61426.5传动比i14.513.344效率0.99250.9770.9770.942五．各组传动齿轮设计1、高速级齿轮参数设计机械设计课程设计说明书10（1）选用齿轮材料，确定许用应力由表6.2选小齿轮40MnB调质处理大齿轮40Cr调质处理由课本表11-1查得硬度接触疲劳极限σHlim/MPa弯曲疲劳极限σFE/MPa40MnB调质241~286HBS(260HBS)680~760(720)580~610(585)40Cr调质217~286HBS(250HBS)650~750(700)560~620(590)注：括号内为选取的近似值。许用接触应力H与齿轮材料、热处理方法、齿面硬度、应力循环次数等因素有关。查表11-5取SH=1.0SF=1.25则12730/1.1664700/1.1636HHMPaMPa许用弯曲应力F双向传动乘0.7弯曲强度尺寸系数XY查图6－9弯曲强度最小安全系数FS则126006000.7/1.25336FFPaMPa（2）齿面接触疲劳强度设计计算HBSHBSHBSHBS25026021MPa7201limH2lim2700/HNmm0.1minHS12730/1.1664700/1.1636HHMPaMPalim1600FMPalim2600FMPa126006000.7/1.25336FFPaMPa机械设计课程设计说明书11确定齿轮传动精度等级，查课本表11-6取齿宽系数d0.8查课本表11-3取载荷系数K=1.2T1=193500N*m小轮分度圆直径1d，由式6－5得213112EHHduZZZKTdu故2311882.521.21935005.5656360.84.565d=72.83mm齿轮模数m11/72.83/233.1mdzmm按表6.6圆整4mmm小轮分度圆直径1d1142392mmdmz标准中心距a12()/2423105/2amzz齿宽b10.89273.6dbdmm为保证齿轮强度大轮齿宽2b284b小轮齿宽1b125~10bb取6190mmb（3）齿根弯曲疲劳强度校核计算齿形系数FaY查课本图11-8和图11-9确定小齿轮的d0.81193500TNmm2/188mmNZE2.5HZ172.83dmm4mmm192dmm104amm284bmm190bmm机械设计课程设计说明书12齿形系数8.21FaYSa1Y1.58大齿轮齿形系数Fa22.24Y21.81SaY校验小齿轮弯曲疲劳强度22zFFaSaFKTYYbm故121.21935002.81.58/74162375.4336FMPa大齿轮亦满足（4）齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径2d224105420dmzmm根圆直径fd1129241.25280ffddhmm22242041.252408ffddhmm顶圆直径ad1129224100aaddhmm22242042428aaddhmm2、第二级齿轮参数设计（1）选用齿轮材料，确定许用应力由表6.2选小齿轮40CrMnMo调质处理大齿轮35SiMn调质处理12.8FaYS11.58aYFa22.24Y21.81SaY2175.4/FNmm2420dmm180fdmm2408fdmm1100admm2428admm·26030021HBSHBSHBSHBS21lim/690mmNH2lim2710/HNmm机械设计课程设计说明书13接触强度最小安全系数limHS=1.1则12690/1.1627MPa710/1.1645HHMPa许用弯曲应力F由式6－12，limlimFFNXFYYS弯曲疲劳强度极限limF查图6－7，双向传动乘0.7弯曲强度最小安全系数minFS=1.25则126500.7/1.43645800.7/1.2