1011型慢动卷扬机传动系统课程设计.doc

1、目录1 分析讨论机构运动简图2 选择电动机3 传动比分配4 运动参数的计算5 设计计算传动零件6 轴的设计计算7 轴承的选择和设计计算8 键的选择与验算9 联轴器的选择与计算10 涡轮和轴承的润滑剂及润滑装置的选择11 齿轮、蜗轮、联轴器和轴承与轴的配合的选择12 所用参考书籍1. 分析讨论机构运动简图图示为慢动卷扬机用于提升重物，主要由以下几部分组成：电动机、联轴器、普通圆柱蜗杆减速机、开式齿轮和卷筒。其中蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、工作平稳等优点，但其传动效率低，尤其在低速时，其效率更低，且蜗轮尺寸大，成本高。因此，它通常用于中小功率、间歇工作或要求自锁的场合。为了提高传动效率、减小蜗

2、轮结构尺寸，通常将其布置在高速级。2. 选择电动机（1） 电动机类型选择工业上一般采用三相交流电动机，其中Y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等优点，故其应用最广。（2） 电动机容量选择工作机所需的有效功率设： 联轴器效率，=0.99 一对滚动轴承效率，=0.99 双头蜗杆传动效率，=0.78 开式圆柱齿轮传动效率，=0.95 卷扬机卷筒效率，=0.96卷扬机卷筒至钢丝绳间的传动效率， 估算传动系统的总效率：=式中：=0.99 = = =则传动系统总效率：工作时电动机所需的功率为电动机的额定功率因大于所需功率，故由机械设计简明手册知，Y系列三相异步电动机的额定功率取为1

3、1Kw（3） 电动机转速选择由课程设计任务书已知，工作机卷筒的工作转速开式齿轮传动比，又由机械设计简明手册知，闭式蜗杆传动的传动比则总传动比的合理范围为电动机转速的可选范围为初选同步转速为1000r/min和750r/min的两种电动机，由机械设计简明手册知，对应额定功率为11Kw的电动机型号为Y160L-6和Y180L-8，现将两种电动机的有关数据及相应算得的总传动比列于下表：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i外伸轴径D(mm)轴外伸长度E(mm)Y160L-6111000970139.5742110Y180L-811750730105.0

4、448110通过对上述两种方案的比较可知，方案选用的电动机转速高、质量轻、极数低、外廓尺寸低、价格越低，总的传动比为139.57，故选方案较为合适。Y160L-6型三相异步电动机的额定功率=11Kw，满载转速。电动机中心高H=160mm，轴伸出部分用于装联轴器轴段的直径和长度分别为D=42mm和E=110mm。3. 传动比分配慢动卷扬机传动系统的总传动比有传动系统方案知， 开式齿轮传动比则闭式蜗杆传动比4. 运动参数的计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下：0轴（电动机轴）： 1轴（蜗杆轴）： 2轴（蜗轮轴）： 3轴（卷筒轴）：各轴的转速、功率和转矩数据如下：轴号功率P(Kw)转矩T(Nm

5、)转速n(r/min)传动比i效率08.2781.4297010.9918.1980.6397026.321677.4935.9826.960.772235.948162.166.955.1760.94055. 设计计算传动零件A. 开式齿轮传动(1).选择材料及确定许用应力由机械设计基础可查得所选材料：小齿轮 45钢调质 齿面硬度197286HBS 大齿轮 45钢调质 齿面硬度 156217HBS取安全系数 (2).按齿面弯曲强度进行设计计算齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.1 齿宽系数 小齿轮转矩齿数取，则 实际传动比为由图查得齿形系数和齿根修正系数分别为 因故对大齿轮进行弯曲强度计算

6、模数m由于是开式齿轮故应选直齿且对模数m加大10%15%即m=9.359.78由机械设计基础课本可知，取m=10中心距齿轮分度圆直径齿宽 取齿顶圆直径齿根圆直径齿轮的圆周速度6m/s即选8级制造精度是合适的(3).齿轮所受作用力圆周力 径向力法向力B. 蜗杆蜗轮传动(1).选用材料并确定许用力由机械设计基础可查得所选材料：蜗杆 45钢表面淬火 硬度4555HRC蜗轮 铸锡青铜ZCuSn10P1 砂模铸造查表得许用接触应力许用弯曲应力(2).蜗轮蜗杆中心距的确定及接触强度的校核由蜗杆传动比可选择蜗杆头数，则，实际传动比蜗轮转矩由书可得使用系数综合弹性系数假定则由书中图可查得计算蜗轮蜗杆中心距a蜗

7、杆分度圆直径模数由表查得当模数取，中心距a满足蜗杆传动标准系列即有201.14mm 即接触强度满足要求蜗轮分度圆直径导程角(3).校核弯曲强度蜗轮当量齿数蜗轮齿根弯曲应力即弯曲强度足够(4).蜗轮蜗杆的有关参数的确定蜗杆齿顶圆直径 齿根圆直径蜗轮喉圆直径齿根圆直径顶圆直径（外径）轮缘宽度齿宽角轮圈厚度(5).蜗轮蜗杆所受的作用力蜗杆圆周力蜗杆轴向力蜗杆径向力6. 轴的设计计算轴选用45号钢 许用接触应力0轴：1轴：2轴：3轴：考虑到键槽的影响，故对于有键槽的轴轴径应加大5%，即：7. 轴承的选择与设计计算1轴（蜗杆轴）：蜗杆所受径向力 圆周力 轴向力将蜗杆所受径向力与圆周力合成为轴所承受的径向

8、力对蜗杆轴进行受力分析如下图：其中 为轴承载荷，蜗杆处于两轴承的中点处，则由受力平衡得考虑到蜗杆蜗轮所受径向力及轴向力比较大，故选用圆锥滚子轴承，轴的直径为60mm,轴承的型号：圆锥滚子轴承30312 其中Y=1.7 e=0.35 (1).轴承的轴向力轴承的内部轴向力：由知1为压紧端 2为放松端 （2）.计算当量动载荷e e故当量动载荷：机器的寿命为温度系数为，载荷系数为由于，则只要轴承1的基本额定动载荷小于所选轴承的额定动载荷即可故所选轴承满足轴承寿命足够2轴（蜗轮轴）：小齿轮所受径向力 圆周力 将小齿轮所受径向力与圆周力合成为轴所承受的径向力蜗轮所受径向力 圆周力 轴向力将蜗轮所受径向力与

9、圆周力合成为轴所承受的径向力对蜗轮轴进行受力分析如下图：其中 为轴承载荷 由受力平衡可得，联立上式解得 同上选用圆锥滚子轴承，轴的直径为85mm,轴承的型号：圆锥滚子轴承30217 其中Y=1.4 e=0.42 (1).轴承的轴向力轴承的内部轴向力：由上关系式可知1为放松端 2为压紧端（2）.计算当量动载荷e e故当量动载荷：机器的寿命为温度系数为，载荷系数为由于，则只要轴承1的基本额定动载荷小于所选轴承的额定动载荷即可故所选轴承满足轴承寿命足够3轴（卷筒轴）：由于卷筒轴的直径过大，查表以无法满足要求，故推算出轴承型号为 圆锥滚子轴承 30224 即可8. 键的选择和验算轮毂材料为钢时，静载荷

10、许用挤压应力轮毂材料为铸铁时，静载荷许用挤压应力查表可得所选择的各键的数据如下：0轴：轴径d=42mm 联轴器主动端轴孔长L=84mm 键的相关参数 b=12mm h=8mm l=70mm t=5mm 1轴：轴径d=45mm 联轴器从动端轴孔长L=84mm 键的相关参数 b=14mm h=9mm l=70mm t=5.5mm 2轴：与小齿轮相配合的轴径d=75mm 小齿轮宽L=60mm 键的相关参数 b=20mm h=12mm l=54mm t=7.5mm与蜗轮相配合的轴径d=95mm 蜗轮齿宽L=82mm键的相关参数 b=25mm h=14mm l=70mm t=9mm考虑到蜗杆外缘为铸锡青

11、铜，与轴配合的部分为铸铁即挤压应力应小于铸铁的挤压应力 以上所选键的尺寸均满足要求，故选择比较常见的A型圆头普通平键9. 联轴器的选择与运算(1).选择联轴器类型由于与电动机相连的轴转速比较高，为减小起动载荷，故选用弹性套柱销联轴器。(2).计算联轴器的转矩与验算转矩电动机的输出转矩为查表得载荷系数验算转矩为(3).确定联轴器的型号由所选电动机的外伸轴径42mm,查机械设计手册选择联轴器的型号为 公称转矩为500Nm半联轴器材料选择钢 许用转速3000r/min主动端：Z型轴孔 A型键槽 从动端：J型轴孔 A型键槽 10. 蜗轮和轴承润滑剂及润滑装置的选择(1).蜗轮润滑剂及润滑装置的选择蜗轮

12、速度蜗杆速度滑动速度根据润滑速度查机械设计手册得，润滑方法：油池润滑润滑剂：牌号CKE320或CEK/P320(2).轴承润滑剂及润滑装置的选择轴1：d=60mm n=970 dn=58200轴2：d=85mm n=35.98 dn=3058.3查机械设计手册得，采用润滑脂润滑润滑脂：钙基润滑脂11. 齿轮、蜗轮、联轴器和轴承与轴的配合的选择齿轮、蜗轮、联轴器和轴承与轴的配合均采用的公差配合，且均选择8级精度进行设计选择。12. 所用参考书籍机械设计基础（第五版） 杨可桢 程光蕴 李仲生 主编 高等教育出版社机械设计课程设计 银金光 王洪 主编中国林业出版社机械设计简明手册 杨志勤 主编国防工业出版社=0.99=0.99=0.78=0.95=0.96=0.99=0.7722=0.9405=0.9504m=10a=555mm.忽略此处.