电动卷扬机传动装置 减速器

石家庄职业技术学院《机械设计基础》课程说明书设计题目设计电动机卷扬机传动装置班级机械设计及自动化姓名学号指导教师完成日期2012.1.12目录1、设计题目………………………………………………………………32、系统总体方案的确定…………………………………………………32.1、系统总体方案………………………………………………………………32.2、系统方案总体评价…………………………………………………………43、传动系统的确定………………………………………………………44、传动装置的运动和动力参数…………………………………………64.1、确定传动比分配……………………………………………………………65、齿轮设计………………………………………………………………85.1、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………………………………………………………………216、轴的设计计算………………………………………………………246.1、中间轴的设计计算…………………………………………………………246.2、高速轴的设计计算…………………………………………………………326.3、低速轴的设计计算…………………………………………………………357、轴承校核……………………………………………………………377.1、高速轴轴承校核……………………………………………………………377.2、中间轴上轴承校核…………………………………………………………387.3、低速轴上轴承校核…………………………………………………………388、键的选择以及校核……………………………………………………399、联轴器选择……………………………………………………………4110、润滑油及其润滑方式选择…………………………………………4211、箱体设计……………………………………………………………4312、参考文献……………………………………………………………4413、附录设计任务书…………………………………………………443计算及说明主要结果1设计题目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，钢䋲速度允许误差±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：数据编号钢䋲拉力F（KN）钢䋲速度V（m/s）滚筒直径D（mm）41510380表1-1原始数据2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，图2.1二级圆柱齿轮传动3传动系统的确定3.1选择电动机类型1.功率计算4计算及说明主要结果卷扬机的转速计算：108.38/min3801000vnrD输出所需要功率：Pw=FV=15*10/60=2.5025KW传动效率计算:123450.9980.980.990.950.9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。522512342250.990.980.990.950.90.77电机所需要的功率：151010003.2510006010000.77dFvPKW选用电动机功率为4KW，n=1440r/min4传动装的运动和动力参数4.1.确定传动比选用电机，转速n=1440r/min,功率P=4KW。一般情况下直齿开式圆柱齿轮传动比为3-7，这里选定36i且闭式齿轮传动比通常12ii这里确定1235.65.16iii1.各轴转速电动机转速01440/minnr高转速Ⅰ101440/minnnr选择方案15计算及说明主要结果中间轴Ⅱ1211440257.14/min5.6nnri低速轴Ⅲ232257.1450.42/min5.1nnri卷筒4110001000108.38/min3.14380vnri2.各轴功率：电动机额定功率p=4KW高转速Ⅰ101340.980.993.92ppkw中间轴Ⅱ21233.920.980.993.80kwpp低速轴Ⅲ32233.800.980.993.69kwpp卷筒224313453.690.990.990.980.93.16ppkw=3.16KW3.各轴输入转矩计算330003955010/9550104/144026.5310.TPnNmm331113955010/9550103.92/144026.0010.TPnNmm332223955010/9550103.80/257.14114.1310.TPnNmm333333955010/9550103.69/50.42698.9210.TPnNmm卷筒：21.7minvr0.734.11dPKW6计算及说明主要结果334443955010/9550103.16/8.383601.1910.TPnNmm终上，各轴的参数如下表：表4-1轴的参数编号功率（KW）转速（r/min)转矩（N.mm)04144026.53x10313.92144026.00x10323.80257.14141.13x10333.6950.42698.92x10343.168.383601.19x1035齿轮设计四、传动件设计计算Ⅰ斜齿圆柱齿轮计算A．高速级斜齿圆柱齿轮的计算1.选择材料热处理方式和公差等级小齿轮选用40Cr，调质热处理，齿面硬度达到250HBS大齿轮选用45钢，调质热处理，齿面硬度达到220HBS因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行计算，其设计公式为：2131(1)3.2()[]4HKTiddi①齿轮传递转矩为126000TNmm②由《机械设计基础》（122p）可以查出载荷系数，因工作中有中等冲击，故载荷系数1.75k③由《机械设计基础》（123p）表7-8查得0.9d24.0ii选用方案（二）7计算及说明主要结果④由《机械设计基础》（123p）表7-7查得材料弹性系数189.8z⑤初选压力角12o⑥齿数比15.6i⑦初选齿数120Z，则2115.620112ZiZ⑧由《机械设计基础》（119p）图7-3查得lim1680HMpalim2560HMpa⑨许用接触盈利可用以下公式计算lim[]NHHHZ860144013002815%106.210N881216.2101.107105.6NNi由图7-24查得寿命系数11Nz21.14Nz由表7-5去安全系数1.01H1lim111680[]673.261.01nHHHZMpaS2lim121.14560[]632.071.01nHHHZMpaS取2[]632.07HMpa出算小齿轮的分度圆直径1td得:2311.75260005.613.2189.838.03632.075.6tdmm⑩确定模数3153.12210.TNmm32178.54010.TNmm33600.84810.TNmm34582.14910.TNmm351765.2510.TNmm8计算及说明主要结果11cos38.03cos121.8620ndmz由《机械制造基础》（106p）表7-2取2.5mmm2.确定几何尺寸中心距122.520112168.692cos122cos12mzzmm圆整，去168mm则螺旋角121122()2.5(20112)arccosarccos10.85221682.52050.91coscos10.852.5112285.10coscos10.85nnnmzzmmamzdmmmzdmm齿宽10.950.9145.82bdmm取246b12(5~10)bbmm取154bmm3.齿根许用疲劳强度条件为121.6cos21FFSnKTYYbm①11,,nKTm和Z同前②齿宽246bbmm③由《机械设计基础》124()p表7-9查得：齿形系数12.81FY22.16FY应力修正系数为11.56SY21.91SY④由表7-25中可以查出试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限lim1230FMpalim2180FMpa⑤需用弯曲应力lim[]vFFYSF8级精度材料为40Cr45钢Z1=22Z2=72209计算及说明主要结果⑥由图7-26查得寿命系数121vvYY⑦由表7-5可以查出安全系数1.35FS1lim112lim221230[]170.391.351180[]133.331.35NFFfNFFfYMpaSYMpaS1112211.6cos1.61.7526000cos10.852.811.5654.51462.520FFKTbmz=54.51mm1F22212112.161.9154.5151.301.562.81FSFFFFSYYYY在安全范围内，疲劳强度足够4.计算齿轮的几何尺寸端面模数2.52.55coscos10.85tmm齿根高**()1.252.53.125fahhcmmm齿顶高2.5anhmmm分度圆直径：11222.52050.91coscos10.852.5112285.10coscos10.85mdzmmmdzmm齿顶圆直径1122250.9122.555.912285.1022.5290.10aaaaddhmmddhmm1.3tK413.541410TNm1.0d1/2189.8EZMPalim1700HMPalim2490HMPa714.1510N721.1710N120.950.98HNHNKK665,480.2HHMPaMPa10计算及说明主要结果齿根圆直径1122250.9123.12544.662285.1023.125278.85ffffddhmmddhmmB.低速级斜齿圆柱齿轮的计算1.选择材料，热处理方式和公差等级大齿轮选用45钢，正火处理，齿面坚硬度为210HBS小齿轮选用45钢，调制处理，齿面坚硬度为240HBS选用8级精度2.初步计算传动的主要尺寸。因为是软齿面闭式传动，故按齿数面接触疲劳强度计算。其设计公式为21313.2()()[]ETHdZKdi计①小齿轮传递转矩为3698820TNmm②由机械设计基础122()P可以查出载荷系数，因工作中有中等级冲击，故载荷系数1.75k③由机械设计基础123()P表7-7查得0.8d④由机械设计基础123()P表7-7查得材料弹性系数189.8EZ⑤初选压力角为12⑥齿数比25.1i⑦初选齿数125Z则215.125128ziz⑧由机械设计基础119()P查得lim1540HMpalim2590HMpa⑨许用接触应力可用以下公式计算55.70dmm55.70bmm2.53tm5.15h9.79bh1.2HFKKKA=1.5011计算及说明主要结果lim[]NHHHZ86060257.1413002815%101.1210NnjLn=81.1210873421.12102.196105.1NNi由表7-24查得寿命系数31.14NZ41.12NZ表7-5