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机械设计课程设计说明书塔式起重机大车行走机构传动.docx
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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2023 年 7 月 5 日中国矿业大学目 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
2、 33一、机械设计课程设计任务书1、设计条件机器功用 对露天物料进行起吊,装卸,安装,搬运等;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40;运动规定 运动速度误差不超过5%;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小时,滚动轴承寿命4 000小时;检修周期 500小时小修;2023小时大修;2、原始数据大车运营阻力 F=5kN; 大车运营速度V= 25 m/min车轮直径 400 mm; 启动系数 = 1.13、设计规定设计内容 电动机选型; 减速器设计;闭式齿轮传动设计;传动件设计;联轴器选型设计; 车轮及其轴系结构设计。设计工作量 减速器装配图1张;零件
3、工作图2张(轴和齿轮各1张);设计计算说明书1份。4、设计规定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,规定轴有较大的强度。3. 拟定传动方案:其传动方案如下: 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-轨道初步拟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和速度则工作机输入功率为式
4、中电动机所需的输出功率计算式中机械传动装置的总效率(由电动机至工作机的输入端)A 两对闭式齿轮,传动效率0.985,B 一对开式齿轮=0.950C 四个滚动轴承效率 0.9925D 一个弹性联轴器0.9925把上述值带入后得 起动系数,所以 2,电动机转速选择 查表得:Y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,拟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
5、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1、分派传动比(1)总传动比i在上边已拟定电动机满载转速为n1440r/min,运营速度为v=30m/min,车轮直径为D=400mm,计算车轮转速用公式计算总传动比1440/23.8760.32(2)分派传动比 从减速器的高速轴开始为各轴命名为:1轴、2轴、3轴。,第1轴至第2轴,第2轴至第3轴传动比。为开式齿轮的传动比。由于是开式传动,不是本设计的重点可取=4,所以=60.32/4=15.08,又知道,取 所以 15.08=1.35取Z1=23 则 可取Z2=10
6、4取Z3=27 则可取Z4=90总传动比2、传动装置运动参数的计算 (1)各轴转速计算第1轴转速第2轴转速 第3轴转速 外面开式齿轮轴 (2)各轴功率计算 (3)各轴扭矩计算 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/(Nm)26.5326.33116.05378.61426.5传动比i14.513.344效率畏0.99250.9770.9770.942五各组传动齿轮设计1、高速级齿轮参数设计(1)选用齿轮材料,拟定许用应力由表6.2选 小齿轮40MnB调质解决 大齿轮40Cr
7、调质解决由课本表11-1查得硬度接触疲劳极限Hlim/MPa弯曲疲劳极限FE/MPa40MnB调质241286HBS(260HBS)680760(720)580610(585)40Cr调质217286HBS(250HBS)650750(700)560620(590)注:括号内为选取的近似值。许用接触应力与齿轮材料、热解决方法、齿面硬度、应力循环次数等因素有关。 查表11-5 取SH=1.0 SF=1.25则 许用弯曲应力 双向传动乘0.7弯曲强度尺寸系数 查图69弯曲强度最小安全系数 则(2)齿面接触疲劳强度设计计算拟定齿轮传动精度等级, 查课本表11-6 取齿宽系数查课本表11-3 取载荷系
8、数K=1.2T1=193500 N*m小轮分度圆直径,由式65得故=72.83mm齿轮模数m 按表6.6圆整 小轮分度圆直径 标准中心距a 齿宽b 为保证齿轮强度大轮齿宽 小轮齿宽 取 6(3)齿根弯曲疲劳强度校核计算齿形系数 查课本图11-8和图11-9拟定小齿轮的齿形系数 大齿轮齿形系数 校验小齿轮弯曲疲劳强度 故 大齿轮亦满足(4)齿轮其他重要尺寸计算大轮分度圆直径 根圆直径 顶圆直径 2、第二级齿轮参数设计(1)选用齿轮材料,拟定许用应力由表6.2选 小齿轮40CrMnMo 调质解决 大齿轮35SiMn 调质解决接触强度最小安全系数=1.1则许用弯曲应力 由式612,弯曲疲劳强度极限
9、查图67,双向传动乘0.7弯曲强度最小安全系数=1.25 则 (2)齿面接触疲劳强度设计计算拟定齿轮传动精度等级,查课本图11-8和图11-9拟定 查课本表11-6 取齿宽系数查课本表11-3 取载荷系数K=1.2小轮分度圆直径,由式65得故小齿轮的齿数为27则m=4.54按表6.6圆整取m=5小轮分度圆直径 标准中心距 齿宽b 大轮齿宽 小轮齿宽 取(3)齿根弯曲疲劳强度校核计算有式610 小齿轮的齿形系数 大齿轮的齿形系数 故 (4)齿轮其他重要尺寸计算大轮分度圆直径 根圆直径 顶圆直径 综上 ,得三组齿轮的相关几何参数高速级齿轮参数第二级齿轮参数459213542045525629580
10、122.5408442.51001454284659011684110.1六、 轴系零件的设计计算传动零件设计计算完毕后,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拟定,这样,轴的支支反力无法求出,轴弯矩图无法拟定。为此,一方面要估算出轴的跨度和拟定轴上载荷的作用位置。1、 I轴(1)联轴器选择,电机轴直径:,所以,选择(2)初步估算轴的直径选取45钢作为轴的材料,调质解决由式14-2 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=110 取dmin =38mm (3)轴的结构设计 1)拟定轴的结构方案 阶梯轴初步分为六段。
11、2)拟定各轴段直径和长度 1段 根据圆整,并由、和电动机转轴选择联轴器型号HL3联轴器,电机的轴径和联轴器的长度可取,,2段 为使半联轴器定位,轴肩高度,孔倒角c取(GB6403.3-86),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,3段 为便于装拆轴承内圈,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,,其宽度,轴承润滑方式选择:,选择脂润。轴承距箱体内壁距离,则。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规定。在这里可取 ,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
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