机械设计课程设计设计一用于卷扬机卷筒的传动装置模板.doc
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1、机械设计课程设计设计一用于卷扬机卷筒的传动装置302020年4月19日文档仅供参考 设计计算说明书学院: 机 械 系 专业: 学号: 姓名: 目 录一、 设计任务书3二、 前言4三、 电动机的选择与传动计算4四、 传动零件的设计计算7五、 轴的设计计算和校核13六、 轴承的选择和校核 24七、 键联接的选择和校核26八、 联轴器的选择和校核28九、 箱体的设计28十、 润滑和密封的选择30十一、 传动装置的附件和说明31十二、 设计小结33十三、 参考资料34一、设计任务书设计一用于卷扬机卷筒的传动装置。原始条件和数据:卷扬机提升的最大重量为Q=10000N,提升的线速度为v=0.5m/s,卷
2、筒的直径D=250mm,钢丝绳直径D=11mm,卷筒长度L=400mm。卷扬机单班制室内工作,经常正反转、起动和制动,使用期限 ,大修期3年。该机动力来源为三相交流电,在中等规模机械厂小批生产,提升速度容许误差为。二、前言由题目知该传动装置载荷平稳,为单班制连续运转,因此选择结构相对比较简单的展开式两级圆柱齿轮减速器,且输入轴和输出轴在两边。三、电动机的选择与传动计算设计内容计算及说明结果1.选择电动机类型2. 计算传动装置的总传动比和分配各级传动比3. 计算传动装置的运动和动力参数(1)选择电动机类型:该工作场合无特殊要求,一般可采用三相异步电动机,可选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三
3、相异步电动机。(2) 确定电动机功率: 工作装置所需功率按公式 计算。式中,,,工作装置的效率取。代入上式得: 电动机的输出功率按公式 kW计算。式中,为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率。按公式计算,查表得,滚动轴承效率,8级精度斜齿轮传动(稀油润滑)效率,联轴器效率,则:故 kW查表8-184中Y系列电动机技术数据,选电动机的额定功率为18.5kW。(3) 确定电动机转速: 卷筒轴作为工作轴,其转速为: r/min 查表得,可选同步转速为750 r/min的Y系列电动机Y225S-8,其满载转速r/min。(1) 传动装置总传动比 (2) 分配传动装置各级传动比(1) 各轴转速:1轴 r/m
4、in2轴 r/min3轴 r/min4 轴 r/min工作轴 r/min(2) 各轴输入功率1轴 kW2轴 kW3轴kW4轴KW 工作轴 kW(3) 各轴输入转矩 1轴 2轴 3轴 4轴 工作轴 电动机轴输出转矩 轴承选滚动轴承输出轴联轴器选滑块联轴器;输入轴联轴器选弹性联轴器齿轮精度等级:8级电动机额定功率电动机选取Y160L-8,同步转速为750 r/min,满载转速r/min各轴转速:r/minr/minr/minr/min各轴输入功率:各轴输入转矩:电动机轴输出转矩:将以上算得的运动和动力参数列表如下:参数轴名电动机轴1轴2轴3轴4轴工作轴转速n(r/min)73073014527.5
5、4.54.5功率P(kW)1615.8415.0614.3113.613.47转矩T()16.420.7100496.7429452858传动比i15.15.26.11四、 传动零件的设计计算(一)高速级设计内容计算及说明结果1.选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数2. 按齿面接触强度设计3. 按齿根弯曲强度设计4. 几何尺寸计算(1) 选齿轮的材料均为45#,经调质及表面淬火处理,齿面硬度为4050HRC,HBS:229286。(2) 精度等级选用8级,选取小齿轮齿数,则大齿轮齿数(1) 确定公式中各参数:1) 载荷综合系数k取1.52) 小齿轮传递的转矩3) 齿宽系数 (表6-9 机械设计P
6、154)4) 弹性系数 (表6-7 机械设计P149)5)6) ,取,则。十四、 计算: 1)计算小齿轮的分度圆直径: 2)计算齿轮的圆周速度: 3)计算齿宽b和模数m: (1)参数选择:1)载荷综合系数k=1.52)小齿轮转矩3)4)5) 复合齿形系数:(图6-30 机械设计P151) (图6-31 机械设计P153) , , ,取大值。(2) 计算: 对比计算结果,由齿面接触强度计算得到的模数m大于由齿根弯曲强度计算得到的m。 取m=2.5mm即可满足弯曲强度,为同时满足接触强度,需按接触疲劳强度计算得到分度圆直径 取 取(1)计算大小齿轮的分度圆直径: (2)计算中心距: (3) 计算齿
7、根圆直径和齿顶圆直径: (4)计算齿宽: 取 齿轮:45#,调质HBS229286m=2.5mm(二)低速级设计内容计算及说明结果1.选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数2.按齿面接触强度设计4. 按齿根弯曲强度校核4.几何尺寸计算(1)取大小齿轮材料为45#,经调质及表面淬火处理,表面硬度为HBS:229286.(2)采用8级精度,取小齿轮齿数,则 取。(1) 参数选择:1)载荷综合系数k取1.52) 小齿轮传递的转矩3) 齿宽系数 (表6-9 机械设计P154)4) 弹性系数 (表6-7 机械设计P149)5) 6) ,取,则。(2)计算:1)计算小齿轮的分度圆直径: 2)计算齿轮的圆周速度
8、:3) 计算齿宽b和模数m:(1)参数选择:1)载荷综合系数k=1.52)小齿轮转矩3)4)5) 复合齿形系数:(图6-30 机械设计P151) (图6-31 机械设计P153) , , ,取大值。2)计算:对比计算结果,由齿面接触强度计算得到的模数m大于由齿根弯曲强度计算得到的m。取m=4mm即可满足弯曲强度,为同时满足接触强度,需按接触疲劳强度计算得到分度圆直径 取 取(1)计算大小齿轮的分度圆直径: (2)计算中心距: (3)计算齿根圆直径和齿顶圆直径: (4)计算齿宽: 取 齿轮:45#,调质HBS229286m=4mm将主要计算结果列入下表高 速 级低 速 级小齿轮1大齿轮2小齿轮3
9、大齿轮4材料材料45#45#热处理调质及淬火调质及淬火硬度4050HRC229286HBS4050HRC229286HBS精度等级8级8级中心距(mm)157.5220模数(mm)2.54齿 数201062288齿宽(mm)55509388分度圆直径(mm)5026588352齿顶圆直径(mm)5528096360齿根圆直径(mm)43.75258.7578342齿宽(mm)55509388全齿高(mm)5.6259五、 轴的设计计算和校核(一)输入轴计算内容计算及说明结果(3) 初步确定轴的最小直径2.轴的结构设计(1)轴的材料选择: 选取最常见的45号钢并正火处理。3. 输入轴上的功率,转
10、速,转矩。(3)查表12-1得,根据表12-2,取C=110,则 计算所得应是最小轴径(即安装联轴器)处的直径。该轴段因有键槽,应加大(3%7%)并圆整,取。(1) 拟定轴上零件的装配方案,如下:(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度:1)电动机型号为Y160L-8,其轴的直径42mm。则选用TL6型(GB/T4323- )弹性套柱销联轴器,孔径,取。为了满足联轴器轴向定位要求,1-2轴右端需制出一轴肩,取轴肩高2mm,则2-3段直径。2)初步选择滚动轴承 因轴承承受径向力而不承受轴向力,故选用深沟球轴承。齿轮两侧对称安装一对6209(GB/T276-1994)深沟球轴承,宽度为19m
11、m。轴承用轴肩定位,轴肩高度取1.5mm。取挡油环厚度1mm,故,。3)4-5段制成轴齿轮,轮毂宽度为55mm,故取。4)轴承端盖的总宽度为20mm,根据轴承端盖的装拆,及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与联轴器的距离25mm。故。 5)取齿轮距箱体内壁之间的距离a=15mm,考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离s,取s=5mm,则 中间轴两齿轮间的距离取20mm,第2对齿轮的主动轮齿宽为77mm,则适当调整,取。(2) 轴上零件周向定位:半联轴器与轴的周向定位采用单圆头普通平键(C型)。d=40mm,L=36mm。取半联轴器与轴的配合为H7/m6。滚动轴
12、承与轴的周向定位是借助过渡配合来保证的,选轴的直径尺寸公差为k6。(3) 确定轴上的圆角和倒角尺寸: 轴端倒角为,有圆角处圆角为均为R2。输入轴材料:45#,正火处理选联轴器:TL6型(GB/T4323- )弹性套柱销联轴器选轴承:6209(GB/T276-1994)深沟球轴承轴总长:342mm联轴器处平键:(二)中间轴设计内容计算及说明结果1.初步确定轴的最小直径2.轴的结构设计(1) 轴的材料选择:材料选择40Cr并调质处理。(2) 中间轴上的功率,转速,转矩(3)查表得,根据表12-2,取C=100,则 中间轴的最小直径显然是轴承处直径,为了使所选的轴直径与轴承的孔径相适应,故需同时选取
13、轴承型号。选取型号为6210(GB/T276-1994)深沟球轴承,宽度为20mm。因此。6) 拟定轴上零件的装配方案,如下:(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度:1)取安装齿轮2处的轴段2-3的直径,齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的长度为50mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮2,此轴段应略短与轮毂长度,故取。齿轮右端采用轴肩定位,轴肩高度h0.07d,故取h=5mm,则轴段3-4处的直径。取。2)5处为非定位轴肩,则取,由于齿轮3的齿宽B=93mm,除去轴向紧固空隙,。 3)确定两端轴承处的轴段长度: 取齿轮距箱体内壁的距离a=13mm,考虑到箱体的制造误差,在确定
14、滚动轴承位置时应距箱体内壁一段距离s,取s=5mm。则至此已初步确定了轴的各段直径和长度。3. 轴上零件的周向定位:齿轮与轴的周向定位均采用圆头普通平键(A型)联接。安装齿轮处直径d=55mm,故查表得平键截面,从动轮处键长L=40mm,主动轮处L=70mm。齿轮轮毂与轴的配合为H7/r6。滚动轴承与轴的周向定位是借助过渡配合来保证的,选轴的直径尺寸公差为k6。4. 确定轴上圆角和倒角尺寸 轴端倒角为,有圆角处圆角为均为R2。材料:40Cr,调质处理选轴承:6210(GB/T276-1994)深沟球轴承轴总长:242mm从动轮处平键:主动轮出平键:(三)输出轴设计内容计算及说明结果1. 初步确
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