卷扬机传动装置设计.docx

1、机械设计基础课程设计1. 前言卷扬机（又叫绞车）是由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。卷扬机分为手动卷扬机和电动卷扬机两种。现在以电动卷扬机为主。电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安装在机架上。对于起升高度和装卸量大工作频繁的情况，调速性能好，能令空钩快速下降。对安装就位或敏感的物料，能用较小速度。 2. 设计题目概述 21设计要求2.1.1工作条件 用于建筑工地提升物料，空载启动，连续运转，三班制工作，工作平稳。2.1.2使用期限 工作期限为十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小时，检修期间隔为三年2.1

2、.3产批量及加工条件 小批量生产，无铸钢设备。2.1.4 动力源为三相交流380/220V，电动机单向运转，载荷较平稳21.5该装置的参考图如下：2.1.6设计数据牵引力F/KN120牵引速度v/(m/s)0.3卷筒直径D/mm5002.2 设计任务1）确定传动方案；2）选择电动机型号；3）设计传动装置；4）选择联轴器；2.3成果要求 1)减速器装配图一张 2）零件工作图二张（大齿轮、输出轴） 3）设计说明书一份3 确定传动方案3.1 传动方案 传动方案一般用机构简图表示。它反映运动和动力传递路线和各部件的组成和连接关系。合理的窗洞方案首先要满足机器的功能要求，例如传递功率的大小，转速和运动形

3、式。此外还要适应工作条件（工作环境、场地、工作制度等），满足工作可靠。结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护便利、经济性合理等要求、要同时满足这些要求是很困难的，因此要通过分析比较多种方案，来选择能保证重点要求的传动方案。（参考机械设计课程设计手册）3.1.3确定传动方案：传动方案的选择主要考虑： 1）在电动机与减速器是用联轴器连接还是用带连接；2）减速器是选择一级还是二级。电动机与减速器是用联轴器连接还是用带连接主要取决是传动装置的总的传动比，若总的传动比大于等于40，则选择带连接，小于40，则选择联轴器。减速器是选择一级还是二级这主要取决于减速器的传动比，若减速器的传动比大于等于8，则选

4、用二级减速器；小于8，则选择一级减速器。4.确定电机型号4.1电机的选择4.11传动装置的总效率查表得各部分效率为：V带传动效率为，滚动轴承效率（一对），闭式齿轮传动效率为，联轴器效率为，传动滚筒效率为得=0.8254.1.2工作机所需的输入功率，其中式中：Pd-工作机实际需要的电动机输出功率，KW； Pw-工作机所需输入功率，KW； -电动机至工作机之间传动装置的总效率。所以44kw使电动机的额定功率P （11.3）P ，由查表得电动机的额定功率P 55KW。 4.1.3确定电动机转速计算滚筒工作转速： 由推荐的传动比合理范围，查阅参考文献1表1-8得v带轮的传动比范围：7，二级圆柱齿轮减速

5、器的传动比一般范围：840。则总传动比的范围为，故电机的可选转速为：4.1.4确定电动机型号电动机通常多选用同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1000r/min ，根据所需的额定功率及同步转速查表参考文献1表12-1确定电动机的型号为Y280M-6，满载转速980r/min。 其主要性能：额定功率：55KW，满载转速980r/min，额定转矩2.0，质量596kg。 5.设计传动装置5.1 计算总传动比和及分配各级的传动比5.1.1传动装置的总传动比要求应为

6、 I=nm/nw式中：nm-电动机满载转速 总传动比：i =980/11.46=85.515.1.2分配各级传动比查资料，取V带的传动比，则减速器的传动比i为i=取两级援助齿轮减速器高速级的传动比则低速级的传动比为由上知此传动装置的总的传动比等于885.51大于40，所以在电动机与减速器之间选用带连接。减速器的传动比等于28.5大于8，因此选用二级减速器。即传动方案大概如下：5.2传动装置的运动和动力参数电动机轴 T0=955044980Nm=428.78Nm轴（高速轴） n1=n0i1=9803=326.67r/min T1=9550P1n1=955042.24326.67=1234.86N

7、m轴（中间轴）轴（低速轴）轴（滚筒轴）运动和动力参数的计算数值整理列表如下轴名功率 p/kw转矩 T/N.M,转速n/(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电动机轴1 轴2 轴3 轴滚筒轴42.2440.63938.24441.840.238.637.812357419.231833.331180.3428.81221.97346.231506.830853.8980326.752.2611.711.736.2524.46610.960.960.960.985.3齿轮的设计5.3.1高速级齿轮传动的设计计算材料：高速级小齿轮选用40Cr钢调质，齿面硬度为251HBS。高速级大齿轮选用40C

8、r钢表面淬火，齿面硬度为51HRC。查参考文献2表11-5得 ,。查参考资料2表11-1得： HliM1=700MPa,FE1=590MPaHliM2=1180MPa,EF2=720MPa 故H1=Hlim1SH=7001.1=636Mpa FE1=FE1SF=5901.25=472MpaH2=Hlim2SH=11801.1=1072Mpa FE2=FE2SF=7201.25=576Mpa按齿面接触强度设计：8级精度制造，查参考文献2表11-3得：均匀载荷，载荷系数K=1.2（有轻度振动）取齿宽系数为0.8 对于高速级齿轮T1=1235860Nmm 查表参考文献2表11-4得, 计算中心距：由

9、参考文献2171页式11-3得： ， 取，返算： 模数: m=16032=5mm 分度圆直径：d1=mz1=2.532=80mm ,d2=mz2=2.5200=500mm中心距 a=d1+d22=290mm齿宽：b=dd1=0.780=56mm 可取b2=56mm b1=60mm高速级小齿轮：b1=90mm，高速级大齿轮：b2=85mm，Z2=200 查参考文献2，（图11-8）, （图11-9）按齿宽b=85mm计算强度：F1=2KT1YFa1YSa1bm2Z1=21.212348602.251.64854232=254.3MpaFE1 第一对齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度满足要

10、求。5.3.2、低速级大小齿轮的设计：对于低速级齿轮， ， 按齿面接触强度设计：8级精度制造，查课本（机械设计基础 第五版）第169页表11-3得：载荷系数，取齿宽系数计算中心距： 由课本第171页式11-3得：查表课本（机械设计基础 第五版）171 （11-4）,m可以取2.5,3,4等。当取m=4取时，, 则 Z2=134i=4.466。分度圆直径：, 中心距 a=d1+d22=328齿宽: 则可取 , 验算轮齿弯曲强度：查课本表11-8，11-9得：，按最小齿宽第二对齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根的弯曲疲劳强度满足要求。5.4V带设计5.41带的型号和根数确实确定计算功率。由表13-8（机

11、械设计基础，第五版）查得工作情况系数;故5.4.2选取v带带型。根据 Pc=5.28KW nm=960 r/min由图13-5(机械设计基础，第五版)选用A型。确定带轮的基本直径并验算带速v。5.4.3初选小带轮的基准直径。由表13-9(机械设计基础，第五版)，取小带轮的基准直径；验算带速v；因为5m/svd2,所以查手册62页表6-1取d3=90mm,选用6018轴承，L3=40mm;第四段主要是定位轴承，取d4=98mm,L4由箱体确定取66mm;L5段为轴间，用于定位齿轮，区d5=108mm,轴长L5取14mm;第六段轴为装 齿轮，取d6=100mm，取l6=128mm:第七段与第三段一

12、样装轴承，去d7=90mm,L7=40mm.2）求作用在轴上的作用力：且已知低速级大齿轮的分度圆直径为 =520 齿轮作用在轴上的水平力即周向力： ，F=齿轮作用在轴上的铅垂力即径向力：F= F 由于齿轮和联轴器都对轴有作用力而产生弯矩，故将两者弯矩分别求得再进行合成。 轴的强度校核在垂直面上在水平面上有总弯矩扭矩进行校核时候，通常只是校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度根据式及上面的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取，轴的计算应力查得45刚的。因为，故安全。2）中间轴的设计：由上知P2=4.06KW =51.18r/min=757.58Nm 初步估算轴的最小直径。选取轴的材

13、料为45刚,调质处理，根据课本第245页式14-2,取，C=113，得:。所以最小轴应大于47mm.进行轴的结构设计：第一段轴装轴承，查手册62页表6-1取d1=50mm,选用6010轴承，L1=40mm;第二段主要是定位齿轮，d2.d1,取d2=58mm,L2略小于前低速齿轮设计的小齿轮宽度b1，取128mm;L3段为轴间，用于定位齿轮，区d3=66mm,轴长L3取12mm;第四段轴为装 齿轮，取d4=58mm，因为Lb(齿轮宽)，取l4=68mm:第五段与第一段一样装轴承，去d5=50mm,L7=40mm.校核同上，此设计满足要求。3）高速轴的设计：由上知P1=4.224KW =320r/

14、min=126.06Nm 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45刚,调质处理，根据课本第245页式14-2,取，C=113，得:所以最小轴应大于26mm.进行轴的结构设计 第一段轴颈配轴承查手册62页表6-1取d1=35mm,选用6007轴承取L1=40mm,第二段轴用于定位齿轮取d2=45mm，取L2=72mm;d3段根据箱体的具体情况定为136mm2,所以取d3=40mm,，L3=136mm;第四段配轴承d4=35mm,L4取40mm;L5段用于连接带轮d5=30mm,l5=150mm校核同上，此设计满足要求。6. 联轴器的选择低速轴端联轴器：根据联轴器的计算公式，查表17-1（机械设计

15、基础 第五版），取工作情况系数;则有，查表8-7（机械设计课程设计手册），选用HL7弹性柱销联轴器，其公称转矩为。7. 箱体的设计名 称符号二级圆柱齿轮减速器/mm箱座壁厚11箱盖壁厚10箱座凸缘厚度16.5箱盖凸缘厚度15箱座底凸缘厚度27.5底脚螺栓直径22底脚螺栓数目6轴承旁联接螺栓直径 16.5箱盖与箱座联接螺栓直径13联接螺栓的间距160轴承端盖螺钉直径10定位销直径10螺栓扳手空间与凸缘宽度安装螺栓直径M10至外箱壁距离16至凸缘边距离14沉头座直径24轴承旁凸台半径18凸台高度根据扳手操作方便为准外箱壁至轴承座端面距离42大齿轮顶圆与内壁距离13齿轮端面与内壁距离11箱盖、箱座肋

16、厚9、9轴承端盖外径124轴承端盖凸缘厚度12轴承旁联接螺栓距离1248制动器的选择制动器是用来降低机械运转速度或迫使机械停止运转的装置。9.减速器的润滑9.1 齿轮的润滑因齿轮的圆周速度很小，所以才用浸油润滑的润滑方式。高速齿轮浸入油里约为0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm），1/6齿轮。9.2 滚动轴承的润滑采用飞溅润滑，即利用齿轮的传动把润滑齿轮的油甩到四周墙壁面上，然后通过适的油槽把油引入轴承中去。10.参考资料目录1机械设计课程设计手册（第二版），高等教育出版社，清华大学 吴忠泽 北京科技大学 罗圣国 主编2机械设计基础（第五版），高等教育出版社， 杨可桢 程光蕴 李仲生 主编；