卷扬机动力总成计算说明书

-1-卷扬机设计说明书学院：机械工程学院班级：姓名：学号：2015年月日-2-卷扬机动力总成计算说明书计算及说明结果一、设计的初始条件1、设计题目卷扬机：用卷筒缠绕钢丝绳提升或牵引重物的轻小型起重设备，又称绞车。卷扬机可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。可单独使用，也可作起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应用。主要运用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖。原始设计条件：卷扬机单班制、室内工作，频繁正反转、启动和制动，使用期限10年，大修期3年，动力源来自三相交流电，属单件小批量生产，提升速度容许误差5%以内。原始数据：钢丝绳速：1m/s,载重量：1900N，卷筒直径：350mm,钢丝绳直径：3.5mm2、设计的总体方案确定电动机--传动系统—执行机构传动系统采用带轮、链轮二级传动机构，其设计机构简图如下所示：电动机制动器联轴器带传动轴承支承链传动半联轴器-3-3、电动机类型的选择由于该卷扬机运用于经常启动、制动和反转的场合，应选用起重及冶金用YZR和YZ系列电动机，本次设计采用YZ系列电动机。根据已知条件，卷筒工作所需要的功率为𝑃输出=Fv=1900N*1m/s=1.9KW在传动过程中，各机构的传递效率如下（查阅课程设计参考书）：η联轴器=0.99，η球轴承=0.99，η卷筒=0.96，η𝑉带=0.95，η滚子链=0.96因此，η总=η联轴器2*η轴承3*η卷筒*η𝑉带*η滚子链=0.8326𝑃输入=𝑃输出η总=19000.8326=2282𝑊同一额定功率的电机，一般有同步转速3000rpm,1500rpm,1000rpm,750rpm等，一般来说，同步转速越低，则电机的尺寸、重量以及价格就越高，因此选择同步转速越高越好，但是当工作机转速一定时，电机转速越高，会导致传动系统结构庞大，因此，1500rpm、1000rpm两种电机供应较多，设计时应优先采用。通过查表，选择YZ132M1电机，其满载转速为920r/min，其额定功率为2.5KW二、设置基本参数1、分配传动比min/03.543535.0601)(60rdDvn03.1703.54920输出输入nni传动比的分配根据经验公式，𝑖1=1.3𝑖2由i=𝑖1*𝑖2可得，𝑖1=4.71，𝑖2=3.62注：以上传动比的分配只是初步的，传动装置的实际传动比要由选定的齿轮齿数或带轮基准直径准确计算，故应在各级传动零件的参数确定后计算实际传动比，因而很可能与设定的传动比之间有误差。一般允许工作机实际转速与设定转速之间的相对误差为±（3~5）%。-4-2、轴的转速和扭矩轴0：电动机轴𝑛0=𝑛𝑖=920𝑟/𝑚𝑖𝑛𝑃1=2282𝑤𝑇0=9.55∗𝑃0𝑛0=23.69𝑁∗𝑀轴1:高速轴𝑛1=𝑛0=920𝑟/𝑚𝑖𝑛𝑃1=2282𝑤∗0.99=2259𝑤𝑇1=9.55∗𝑃1𝑛1=23.45𝑁∗𝑀轴2：中间轴𝑛2=𝑛1𝑖1=195.33𝑟/𝑚𝑖𝑛𝑃2=2259𝑤∗0.99∗0.95=2124.6𝑤𝑇2=9.55∗𝑃2𝑛2=103.88𝑁∗𝑀轴3：低速轴𝑛3=𝑛2𝑖2=53.96𝑟/𝑚𝑖𝑛𝑃3=2124.6𝑤∗0.99∗0.96=2019.2𝑤𝑇3=9.55∗𝑃3𝑛3=357.4𝑁∗𝑀三、带传动的设计3.1计算功率查书，可选Ka=1.2𝑃=1.2∗2282=2738𝑊3.2选择带型根据Pca=2738w，n=920r/min查书可选A型3.3根据带轮的基准直径dd并验证带速v1)初选小带轮的基准直径1dd。由表8-6和表8-8，取小带轮基准直径1dd=112mm-5-2)验算带速vsmndvd/40.56000092011210006011因为5m/sv30m/s,故带速合适。3)计算大带轮的基准直径。𝑑𝑑2=4.71*112=527mm圆整为560mm3.4确定V带的中心距a和基准长度dL1）初定中心距mma50002）计算带的基准长度mmmmaddddaLddddd62155004)112560()560112(250024)()(22202122100查书可得基准长度mmLd22401）计算实际中心距a。mmmmLLaadd425)22156-2240500(200中心距的变化范围为466~567mm3.5验算小带轮上的包角90132a3.57)(180121dddd3.6计算带的根数z1）计算单根V带的额定功率rP由min,/920和23111rnmmdd查书得kwP269.00kwP11.0,0-6-kwKKPPPKKLrL595.060.178.0)11.0926.0()(1.06,78.0,002）计算V带的根数zZ=根3因此取,2.87595.02.74rcaPP3.7计算单根V带的初拉力的最小值（Fo）minNNqvzvKPKFca6114.51.04.5378.02.74)87.05.2(500)5.2(500)(22min0NFF611)(min003.8计算压轴力pFNFzFp8822321sin611322sin)(2)(1min0min3.9小带轮的设计选择实心式V带轮，d=42mmB=(z-1)e+2f=(3-1)*15+9=48mm当B1.5d时，L=B=39mm外径𝑑=𝑑𝑑+2ℎ=112+2∗3=118𝑚𝑚3.10大带轮的设计由于小带轮直径2dd大于300mm，故选择轮辐式V带轮d=45B=(z-1)e+2f=(3-1)*15+9=48mm当B1.5d时，L=B=48mm外径𝑑=𝑑𝑑+2ℎ=560+2∗3=566𝑚𝑚-7-四、链传动设计4.1选择链轮齿数取小链轮齿数961962.3ziz大链轮的齿数为,19121z4.2确定计算功率查书wPKKcaza2869212535.10.135.1,0.14.3选择链条型号和节距根据min/195.3n及2.871rkwPca可选12A，链条节距为p=19.05mm4.4计算链节数和中心距初选中心距节912取链节数为12980005.19)21996(2199605.1980028005.952~5.57105.19)50~30(2000pLmmamma查书得中心距计算系数为mmzzLpfafp579)9619(912205.195524.0)(25524.021114.5计算链速v，确定润滑方式smpznv/18.16000005.1919195.310006011由v=1.18m/s和链号12A，查图可知采用滴油润滑-8-4.6计算压轴力pF有效圆周力为：NvPFe243218.187.210001000链轮水平布置时的压轴力系数为NFKKeFpFp2797243215.1F则压轴力为,15.1p4.7滚子链轮的结构和材料选择（1）有关链齿轮的参数查表9-2,9-3,9-4可得轮齿齿形参数：2113111r0.008(180)0.12(2)r0.5050.5050.0699090=-140-zzeidzdzddd齿侧圆弧半径:滚子定位圆弧半径:滚子定位角:120链轮齿的基本参数和尺寸：111112d180sin1.6d11.25d0.8h0.50.6250.5180dcot1.040.76afagpzdpddpdzddppdpdzphz分度圆直径:齿顶圆直径:齿根圆直径:吃高:最大轴凸缘直径:滚子链轴向齿廓尺寸：111p19.0512.7;0.95b=0.13pr=pb1faxfntfbbnpb公称公称齿宽，单排，齿侧倒角:齿侧半径：齿全宽：链轮的结构尺寸：-9-110.01,4.86:2.6h3.3d29.50.016:4d2b0.6250.3940.25c,0.92t12.7R0.0KhKgKhKgrgdhKdKlhdhddhdlhdhdpbfpddgpmm轮毂厚度:这里整体式轮毂长度轮毂直径：轮毂厚度:轮毂长度轮毂直径：齿侧凸缘宽度：腹板式轮缘高度：轮缘到分度圆高度：腹板厚度：圆角半径：4p（2）小链轮参数：采用整体式，材料选40号钢，热处理为淬火、回火。尺寸参数有：h=12.96mm,l=3.1h=40mm,𝑑ℎ=68𝑚𝑚（3）大链轮参数：采用孔板式，材料为普通灰铸铁，热处理为淬火、回火。4.8链传动的布置、张紧、润滑和防护（1）链传动的布置：链轮必须位于铅垂面内，两轮共面。由于传动比较大，两轮中心距较长，查表9-8后，故需要松边在下，紧边在上。（2）张紧：两轮中心在同一水平线上，故可不用张紧轮。（3）链传动的润滑：链传动的润滑十分重要，对高速、重载的链传动更好。好的润滑可以缓和冲击，减轻磨损，延长链条使用寿命。查表9-9得选：-10-滴油润滑。（4）链传动的防护：为了防止工作人员无意间的受伤和灰尘的影响，建议加上防护罩，以维持链传动的正常润滑状态。5.轴的设计5.1轴的功率P、T和n详见2.2轴的基本参数5.2初步确定轴的最小直径轴的材料选用45钢，𝐴0取120，由公式计算得轴的直径：mmnPAdmmnPAdmmnPAd14.4096.530192.212059.263.95125.212019.16920259.2120333303min332202min331101min5.3选择联轴器输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，由查表得𝐾=1.3则：𝑇=𝐾∗𝑇0=1.3∗23690=30800𝑁∗𝑚𝑚根据GB/T5014-2003，选择LXZ2型带制动轮弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250N*m,半联轴器的孔径𝑑1=32𝑚𝑚，𝑑2=38𝑚𝑚,半联轴器长度L=82mm,半联轴器与毂孔长度L1=60mm.6.轴的结构设计(1)轴1的设计与计算1拟定轴上零件的装配方案-11-2.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度(1)为了满足半联轴器的轴向定位，1-2段轴的右端需要设计轴肩（其中d1-2=30mm），；半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm，故取l1-2=58mm。由于此处无轴向力，因此采用深沟球轴承6308，内径为40mm,外径为90mm,轴承的宽度为23mm。l3-4=40mm,V带轮的轮毂宽度为39mm，l取2~3mm，因此l4-5=36mm。轴肩段l5-6=10mm，l6-7=46mm轴的直径d和d1,d3和d4,d4和d5形成的轴肩，直径的变化值要大些，根据经验公式d’=d+（3~4）C1可计算该处的直径差。在d1和d2，d2和d3的直径差取1~3mm即可。因此，轴的直径从左往右依次是d=32mm,d1=38mm,d2=40mm,d3=42mm,d4=48mm,d5=40mm3.轴上零件的周向定位与配合带轮和半联轴器与轴的周向定位均采用普通平键连接。查阅普通平键的参数表可知，半联轴器端平键的截面b*h=10*8，L=56mm,半联轴器与轴的配合为𝐻7𝑠6.带轮轴的平键截面为b*h=12*8，L=32mm.为了保证带轮与轴配合有良好的对中性，故选择带轮轮毂与轴的配合为𝐻7𝑠6.滚动轴承与轴的定位由过度配合来保证的，此处选轴的直径的尺寸公差为m6。4．确定轴上圆角及