桥式起重机大车行走机构传动置设计

1机械设计基础课程设计计算说明书设计题目：桥式起重机大车行走机构装置设计学院：材料科学与工程学院班级：材料科学09-2设计者：赵成林指导教师：赵子江2011年7月4日机械设计课程设计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；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=8kN；大车运行速度V=50m/min车轮直径500mm；启动系数dk=1.23、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：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2()kW式中17wFkN70m/minwv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，加工等级为7级，传动效率1＝0.99，B．一对开式齿轮2=0.95C．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177022.33600.888wPkW起动系数1.3dk，所以1.322.3329.03odwPkPW查表16－2得：Y系列1500r/min电动机的具体牌号为：Y200l-4型，额定功率为30kW，满载转速为1470r/min。0.88822.33wPkW29.03oPkW1470r/minn62、确定电动机型号通过上述计算查表16-2得：型号：Y200l-4型额定功率：30kW同步转速：1500r/min满载转速：1470r/min轴径：48mm伸出轴长度：110mm轴距地面高度：200mm两脚跨度：395mm两脚中心距：318mm整体高度：475mm机身宽度：775mm机体直径：400mm四、传动系统运动学和动力学参数计算1、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＝1470r/min，运行速度为v=70m/min，车轮直径为D=700mm，7计算车轮转速/70/0.731.85/minnvDr用公式5－5计算总传动比'/inn＝1470/31.85＝46.15（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=3.5,所以''12ii=46.15/3=15.38,又知道''121.3~1.4ii,取''121.35ii所以15.38=1.35'22i'215.383.3761.35i'11.353.3764.557i121Z/Zi取Z1=23则可取Z2=1051105/234.565i'46.15i33i23.37i14.565i123Z8'243/iZZ取Z3=27则可取Z4=91291/273.37i2、传动装置运动参数的计算（1）各轴转速计算第1轴转速10/1470/11470(/min)nnir第2轴转速211/1470/4.565322/minnnir第3轴转速322/322/3.3795.55/minnnir外面开式齿轮轴433/95.55/331.85/minnnir(31.85-31.85)/31.85=05%速度误差在允许范围内（2）各轴功率计算14300.992529.78oPPkW211329.7829.11PPkW321329.110.9850.992528.46PPkW433228.460.99250.9526.83PPkW（3）各轴扭矩计算电动机轴20.20TNm2105Z327Z491Z01470minnr11470minnr2322minnr395.55minnr431.85minnr030PkW129.78PkW229.11PkW328.46PkW428.63PkW91119550/955029.78/1470193.5*TPnNm2229550/955029.11/322863.4*TPnNm3339550/955028.46/95.552844.5*TPnNm4449550/955026.83/31.858044.8*TPnNm1193.5TNm2863.4TNm32844.5TNm48044.8TNm将数据列表轴号转速nr/min功率Pkw转矩TN·m传动比i电机轴1470302.2011147029.78193.54.56232229.11863.43.37395.5528.462844.53车轮31.8526.838044.8HBSHBSHBSHBS2402602110MPa7301limH2lim2700/HNmm1minHS.112730/1.1664700/1.1636HHMPaMPalim1600FMPalim2600FMPa126006000.7/1.25336FFPaMPad0.81193500TNmm2/188mmNZE2.5HZ11172.83dmm4mmm192dmm104amm284bmm190bmm12.8FaYS11.58aYFa22.24Y21.81SaY2175.4/FNmm122420dmm180fdmm2408fdmm1100admm2428admm·26030021HBSHBSHBSHBS21lim/690mmNH2lim2710/HNmm1minHS.112690/1.1627MPa710/1.1645HHMPa2lim1650/FNmm2lim2580/FNmmmin1.25FS126500.7/1.43645800.7/1.25325FFMPaMPa132863400TNmm2/188mmNZE2.5HZ5mmm1135dmm295amm2110bmm141116bmm2455dmm1122.5fdmm2442.5fdmm1145admm2465admm1516六、轴系零件的设计计算传动零件设计计算完成后，就可算出作用于轴上载荷的大小，但由于轴支承位置未定，这些载荷相对于轴支承的作用位置也就无法确定，这样，轴的支支反力无法求出，轴弯矩图无法确定。为此，首先要估算出轴的跨度和确定轴上载荷的作用位置。1、I轴（1）联轴器选择193.5*TNm，电机轴直径：48Dmm，所以，选择3()HL钢制型联轴器（2）初步估算轴的直径选取45钢作为轴的材料，调质处理由式14-2·C3nPd计算轴的最小直径并加大9%以考虑键槽的影响查表8.6取外伸轴C=110329.781.09110=32.68mm1470d取dmin=38mm（3）轴的结构设计1）确定轴的结构方案阶梯轴初步分为六段。193.5*TNm48Dmmmin38dmm172）确定各轴段直径和长度[1]段根据mind圆整，并由1T、1n和电动机转轴选择联轴器型号HL3联轴器(501485)GB，电机的轴径和联轴器的长度可取，138dmm,182lmm[2]段为使半联轴器定位，轴肩高度(23)hcmm，孔倒角c取2mm（GB6403.3-86）,212ddh且符合标准密封圈内径。取轴端盖宽度37mm，端盖外端面与半联轴器右端面30mm则258lmm,240dmm[3]段为便于装拆轴承内圈，32dd且符合标准轴承内径。查GB/T283-93，暂选圆柱滚子轴承，新代号为N209E，345dmm,其宽度19Bmm，轴承润滑方式选择：53245147066150/min10/mindnmmrmmr，选择脂润。轴承距箱体内壁距离9.6fmm，则3199.628.6lBfmm。[4]段作为轴向固定齿轮，保证小齿轮在远离电机的一侧，在数据上没什么图书要求。在这里可取550dmm，5709.6145lmm[5]段由于本轴属于齿轮轴，长度为齿轮的轮毂宽度减2mm高级小齿轮宽为90mm。445dmm，488lmm[6]段该轴段直径645dmm，与齿轮之间用轴套隔开轴宽为19mm，加之轴套长度18mm637lmm（4）轴所受的力及受力分析（过程略）130dmm180lmm240dmm258lmm345dmm328.6lmm450dmm4145lmm545dmm588lmm645dmm637lmm182、II轴（1）计算作用在齿轮上的力转矩2863400TNmm21214602.51531ttrrFFNFFN圆周力323/2863400/13512791.1tFTdN径向力33tan12791.1tan204655.6rtnFFN(2)初步估算轴的直径选取45号钢作为轴的材料，调质处理由式8-23CnPd计算轴的最小直径并加大9%以考虑键槽的影响查表8.6取A=115329.111.0911053.80mm322d取min=55dmm(3)轴的结构设