电动卷扬机传动装置设计

攀枝花学院课程设计1XXX学院学生课程设计（论文）题目：设计电动卷扬机传动装置题目1参数4学生姓名：学号：所在院(系)：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：2006级机制教学四班指导教师：职称：副教授2009年1月9日XXX学院教务处制攀枝花学院课程设计2XXX学院本科学生课程设计任务书题目设计电动卷扬机传动装置1、课程设计的目的1)进一步加深和巩固所学理论知识，并将其在设计实践中加以综合运用，使理论知识和实践结合起来。2）通过设计实践，树立正确的设计思想，培养学生工程设计的独立工作能力，使学生具有初步的机构选型与组合和确定传动方案能力。3）通过设计提高学生的计算和绘图能力；使学生能熟练的应用有关资料、计算图表、手册、图集、规范；熟悉有关国家标准和行业标准，完成一个工程技术人员必备的基本技能训练。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）工作条件：满载工作占5%，3/4负载工作占10%，半载工作占5%，循环周期30min,工作中有中等振动，两班工作，钢绳速度允许误差±5%，小批量生产，设计寿命10年。原始数据如下表：序号钢绳拉力F（KN）钢绳速度V（m/min）滚筒直径D（mm）参数414162403、主要参考文献[1]《机械原理》主编：濮良贵纪名刚高等教育出版社[2]《机械设计》主编：孙桓陈作模高等教育出版社[3]《机械设计课程设计》主编：席伟光扬光李波高等教育出版社[4]《机械设计基础课程设计》主编：李海萍机械工业出版社4、课程设计工作进度计划第一周1～3：设计计算；第一周4～第二周3：画装配图；第二周4～第三周日：画零件图；第三周1～第三周3：撰写设计说明书；第三周4～第三周5：检查修改并上交所有设计资料。指导教师（签字）日期年月日教研室意见：年月日学生（签字）：接受任务时间：年月日注：任务书由指导教师填写。攀枝花学院课程设计3课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名：年月日攀枝花学院课程设计4目录1传动方案的比较及选择……………………………………………………52电动机的选择……………………………………………………………52.1电动机输出功率的确定…………………………………………………62.2电动机转速的确定……………………………………………………63总传动比和传动比的分配…………………………………………………63.1总传动比的计算………………………………………………………63.2传动比的分配…………………………………………………………64动力参数的确定…………………………………………………………64.1各轴的功率计算………………………………………………………74.2各轴转速的计算………………………………………………………74.3各轴输入转矩的计算……………………………………………………75齿轮的设计。………………………………………………………………75.1闭式齿轮传动的设计……………………………………………………75.1.1高速级齿轮传动的设计：………………………………………………75.1.2低速级齿轮传动设计…………………………………………………106轴的设计…………………………………………………………………116.1中间轴设计……………………………………………………………116.2高速轴设计…………………………………………………………146.3低速轴的设计…………………………………………………………157轴承的验算………………………………………………………………167.1中间轴承的校核计算……………………………………………………167.2高速轴的滚动轴承校核计算………………………………………………167.3低速轴承的校核计算……………………………………………………168键的选择与演算…………………………………………………………169润滑……………………………………………………………………1610箱体及其附件的设计选择…………………………………………………16攀枝花学院课程设计51传动方案的比较及选择：方案一方案二方案一采用以级带传动和齿轮传动：该方案外廓尺寸较大，有减振和过载保护的作用，但不适合繁重的工作要求和恶劣的工作环境。方案二采用二级圆柱齿轮减速器，该方案结构尺寸小，传动效率高，适合在较差环境下长期工作。综合考虑，我选择方案二。计算及设计过程2、电动机的选择。2.1电动机输出功率的确定（1）工作机所需功率：Pω=FV/(ηa103)式2.1注：工作机构的有效阻力，v为工作机构的圆周转速，ηa为工作机构的自身的传动效率,取1。Pω=FV/(ηa103)=14000×16/60×1000=3.73KW（2）传动装置与工作机构的总效率，传动装置为串联，总效率等于各级传动效率的和轴承、联轴器效率的连乘积，攀枝花学院课程设计6即=1523324式2.2η=0.96×0.985×0.973×0.992=0.776。注:η1卷筒的传动的效率；η2为一对轴承的效率;η3为齿轮啮合传动效率；η4为弹性联轴器的效率。（3）电动机所需输出的功率为：Pd=Pω/ηa=3.73/0.776=4.81KW式2.3选择电动机的额定功率Ｐ=（1—1.3）Ｐd=4.81—6.25KW2.2电动机转速的确定：卷筒轴工作速度为n=6000V/πd=21.22r/min式2.4查表1推荐的传动比合理范围，取二级圆柱齿轮减速器传动比1i=8～40，一级开式传动比2i=3～7，则总的传动比ai=24～280，故电动机转速的可选范围有750，1000，1500，3000r/min.根据容量和转速，由资料[4]表4.12--1查出4种电动机型号，因此有4种传动比方案。（见表2.1）电动机的数据及总传动比表2.1由上表1-1并综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和齿轮传动比、减速器的传动比，可见方案3比较合理，因此电动机型号为Y132S-4.3、总传动比和传动比的分配3.1总传动比的计算：总传动比为：i=n0/n=1440/21.22=67.9。3.2传动比的分配由于各级传动为串联，总的传动比为：i总=i12×i23=19.4分配传动比:i12=5,i23=3.89,ij=i12×i23=5×3.89=19.4即展开式两级圆柱齿轮减速器的传动比是19.4。4、动力参数的确定。方案号电动机型号额定功率Kw同步转速r/min满载转速r/min总传动比一级开式传动减速器1Y160M2-85.575071033.5311.22Y112M2-65.5100096045.2315.13Y132S-45.51500144067.94174Y132S1-25.530001900136.7434.2攀枝花学院课程设计74.1各轴的功率计算由于带式运输机属通用机械，故应以电动机的额定功率Ｐ作为设计功率，用以计算传动装置中各轴的功率。高速轴1输入功率：P1=Pdη3=4.81×0.99=4.76KW中间轴２的输入功率:21234.760.980.974.52PPkw低速轴3的输入功率:2232234.520.980.974.17PPkw4.2各轴转速的计算高速轴1转速n1=n0=1440r/min中间轴2转速n2=n1/i12=1440/5=288r/min低速轴的3转速n3=n2/i23=288/3.89=73.8r/min4.3各轴输入转矩的计算高速轴1的输入转矩T1=9550P1/n1=9550×4.76/1440=31.6Nm中间轴２的输入转矩T2=9550P2/n2=9550×4.52/288=149.9Nm低速轴3的输入转矩T3=9550P3/n3=9550×4.17/73.8=539.6Nm5、齿轮的设计。5.1闭式齿轮传动的设计5.1.1高速级齿轮传动的设计：（1）选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数（A)按传动装置的设计方案，选用直齿圆柱齿轮传动。（B)运输机为一般工作机械，速度不高，由资料[2]表10--1可知，选用8级精度（GB10095-88）.（C)材料选择。由资料[2]表10--1查得，选择小齿轮材料为40Cr（渗碳后淬火），硬度为280HBS。大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS,硬度差为40HBS。（D）选小齿轮齿数Z1=20；大齿轮齿数为Z2=Z1×i12=20×5=100.由于齿轮传动为闭式，按接触疲劳强度设计，弯曲疲劳强度校核。（2）.按接触疲劳强度设计由设计计算公式（由资料[4]10-9a）计算：选压力角α=20，则：213112.32EtuKTZuddu式5.1注:Z2/Z1=u[1].确定公式内的各计算值攀枝花学院课程设计8(A).试选载荷系数Kt=1.3；(B).计算小齿轮传递的转矩T1=31.6Nm(C).由资料[1]表10-7查得，选取齿宽系数φd=1；(D).由资料[1]表10-6查得，得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa1/2(E).由资料[1]图10-21d查得大,小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600,σHlim2=550MPa。(F).由资料[1]10-13公式计算应力循环次数：N1=60njLh=60×1440×1×(10×360×16)=5.046×109式5.2N2=N1/u=5.046×109/5=10.009×109(G).由资料[1]图10-19查得，得接触疲劳系数：KHN1=0.9;KHN2=0.95(H).计算接触疲劳应力取失效概率为1%.安全系数S=1，有公式(由资料[1]10-12)[σH]=KHNσlim/S式5.3则:[σH1]=KHN1σHlim1/S=0.9×600/1=540MPa[σH2]=KHN2σHlim2/S=0.97×550/1=522.5MPa[2].计算(A)试算小齿轮分度圆直径d1t,代入[σH]中最小的值d1t≥2.32×[(1.3×31.6×103/1)×(6/5)×(189.8/522.5)2]1/3=43.018mm式5.4(B)计算圆周速度vV=π×43.018×1440/(60×103)=3.24m/s式5.5(C).计算齿宽b.b=φdd1t=1×40.712mm=43.018mm式5.6(D).计算齿宽与齿高之比b/h:模数mt=d1t/Z1=40.712/24=2.151mm式5.7齿高h=2.25mt=2.25×1.6967=4.840mm式5.8b/h=40.712/3.82=8.89(E)计算载荷系数根据v=3.24m/s,7精度，由由资料[1]图10