电动卷扬机传动装置的设计.docx

电动卷扬机传动装置的设计.docx

《电动卷扬机传动装置的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电动卷扬机传动装置的设计.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电动卷扬机传动装置的设计

课程设计

设计题目6:

设计电动卷扬机传动装置

学生姓名：

黄奕玮学号：

11023132

专

业：

机械电子工程

班

级：

11机械电子1班

指导

教师：

范君艳程志青

电动卷扬机传动装置的设计

机械设计课程设计的计算及说明

备注

任务书

要求设计一个电动卷扬机传动装置。

设计要求如下。

设计要求

一•数据要求

钢拉力：

F=18KN.

钢速度:

v=8m/min.

卷筒直径：

D=310mm.

工作条件要求

间歇工作,每班工作时间不超过15%,每次工作时间不超过10min.满载启动，工作中有中等震动，两班制工作，小批量生产，钢速度允许误差5%.设计寿命10年

机械设计课程设计的计算及说明

备注

一.总体设计

1.1传动方案的选择

本电动卷扬机传动装置由电动机，蜗杆减速器，一级开式齿轮传动装置，卷筒组成.

结果

Pw=2.47KW

其中，蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，适合本系统的间歇工作的场合•由于蜗杆传动布置在高速级，可采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动，这样可以提高承载能力和传动效率.

而开式齿轮传动的工作环境较差，润滑条件不好，磨损严重，寿命较短，布置在低速级.

1.2.选择电动机

因为直流电动机需要直流电，价格较贵，维护不便，所以选用交流电动机•这里我们选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型.

1.2.1选择电动机的容量：

电动机所需的功率，按公式为:

Fv

Pw-1000

其中，Pw是工作机所需的工作功率，KW.

F是工作机的工作阻力，N.v是工作机的卷筒的线速度，m/s.

算得Pw

10000.97

=18°°°>^6°=2..47KW

机械设计课程设计的计算及说明

其中，a=14232

a是电动机至卷筒的总效率.

1是滚子轴承的效率，（每对0.98〜0.99）

这里取0.98.有四对.

2是斜齿轮传动的效率，一级开式.（一对0.94〜0.96）这里取095•有一对.

3是蜗杆传动的效率，一级减速器.这里取

0.73.有一对，是单头.

4是联轴器的效率，这里取0.99.有2对.

算得

a=0.9840.950.730.992=0.63

结果

Pd=3.92KW

249

Pd3.92KW

0.63

1.2.1确定电动机的转速卷筒轴的工作转速为：

结果

n二8r/min

601000v6010008-60n二二8r/min

二320二320

按推荐的传动比合理范围，取传动比：

蜗轮减速器传动比i=10~40•齿轮传动单级传动比常用值，开式1=4〜

6.因为开式齿轮的主动轮比从动轮的直径小，所以，总传动比的合理范围为

ia=40~420

a

所以电动机的转速的可选范围为：

nd=ian=（40~420）8=320~3360r/min

符合这一范围的转速有：

3000r/min,1500r/min,1000r/min,750r/min.

根据容量和转速，查出如下几种合适的电动机型号，见表1:

因为卷扬机的工作环境，灰尘多，土扬水溅.所以选用

Y系列（IP44）封闭式笼型三相异步电动机.

机械设计课程设计的计算及说明

表1

型号

功率

转速

Y132S1-2

5.5kw

2900r/min

Y132S-4

5.5kw

1440r/min

Y132M2-6

5.5kw

960r/min

Y160M2-8

5.5kw

720r/min

其中，Y132S—4型电动最合适本卷扬机的需要，所以选择该型电动机

1.2.1确定传动装置的总传动比和分配传动比:

（1）传动装置的总传动比为：

nm1440

=180

结果

ia=180

i1=4.5

结果

n2=36r/minn3二36r/minn4=8r/min

其中，nm是电动机满载转速.n是工作机主动轴的转速.

（2）确定各级的传动比为：

因为总传动比是各级传动比的乘积，为：

ia=iii2in

由题意知，本系统的传动比分为减速器的传动比和齿轮的传动比.设

减速器的传动比为ii，齿轮的传动比为i2.贝U

ia=iii2

动比为i1=^8^=4.5.

40

1.3.计算传动装置的运动和动力参数.

1.3.1各轴转速

1轴n1=1440r/min

首先初步确定蜗轮减速器的传动比为i2=40,贝U开式齿轮的传

机械设计课程设计的计算及说明

2轴n2==1440=36「/min

i240

3轴n3=n2=36r/min

（卷筒轴）4轴n4=仏=笑=8r/min

h4.5

13.2各轴的输入功率

1轴

P=Pd疋“4=3.92疋0.99=3.88KW

R=3.88KW

2轴

P2=R疋勺江n3=3.88x0.98x0.75=2.85KW

P2=2.85KW

3轴

P3=P2江％沢”4=2.85x0.98x0.99=2.77KW

P3=2.77KW

4轴

P4=P3江7汉n2=2.77x0.98x0.95=2.58KW

P4=2.58KW

1.33各轴的输出功率

1轴

R=Pd小4=3.92x0.98x0.99=3.80KW

P=3.80KW

2轴

P2=P況“：

江n3=3.88x0.982xO.75=2.79KW

P2=2.79KW

3轴

巳=P2汇j2疋―=2.85疋0.982疋0.99=2.71KW

P3=2.71KW

1.3.4各轴的输入转矩

因为电动机的输出转矩为：

P392

Td=9550丄=9550汉汇一=26.00N*m

nm1440

各轴的输入转矩为：

1轴

「=Td汉n4=26.00汉0.99=25.74N*m

「=25.74N

2轴

T2=25.74x0.98x0.75x40=756.76N*m

T2=756.76N

3轴

T3=T2汽1工"4=7576決0.98^0.99=734.21N

T3=734.21N

机械设计课程设计计算及说明

4轴

（卷筒轴）

结果

T4十

汇^2=734.21汇0.98汇0.95汇4.5=3075.97N*m

T4=3075.97N•

1.3.5各轴的输出转矩

输出转矩

1轴

「=26.00江0.99汇0.98=25.23N*m

「=25.23N

2轴

T2=756.76汇0.98=741.62N*m

T2=741.62N

3轴

T3=734.21乂0.98=719.53N*m

T3=719.53N

2.2减速器内传动零件的设计（蜗杆减速器）

1）蜗杆传动，用45纲，故蜗杆齿面要求淬火，硬度为45~55HRC,涡轮用褚锡磷青铜一ZCuSn10P1金属膜制造。

为节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。

2.2.1齿面接触疲劳强度设计

1）

WT

P

9550000

n

0.2d3

■Mt]

T2=756042N•

K=1.21

285

T2=9550*P/nT2二9550P/n二9550756042N*mm

36

确定载荷系数K

因工作载荷较稳定，故可取载荷分布不均系数为=1,由表11-15选取使

用系数Ka=1.15,由于转速不高，冲击不大，可取动载系数Kv=1.05

K=・K1・K：

「=1.1511.05=1.21

ZE=160MPa

Z2=40

确定涡轮齿数Z2Z仁涡轮单头

Z2=i*40=1*40=40

确定许用接触应力【-H】

根据涡轮材料为ZCuSn10P1金属模构造，蜗杆螺旋，齿面硬度＞45HRC，从表11-7

N=1.8*10a7

中查得【-H】=268Pa

应力循环次数

N=60*1*1440/40*10*300*2*8*15%=1.8*10A7

算得Khn=0.929

【：

H】=Khn*268=248.972

m*m*d仁1.21*551.910*0.003593=1551.37

a=200mm

m=8mm

d1=80mm

Yz是蜗杆齿的齿形系数。

查表。

机械设计课程设计计算及说明

4542'38

q=10

根据表11-10,我们初步确定蜗轮和蜗杆之间的中心距为a=191.5mm，

z2/z^40/1，m为6.3，d1为63mm，孑=542‘38"转换成5.43度，，=20。

2）蜗杆

轴向齿距Pa-二m-二6.3=19.79mm

直径系数q=d1/m=63/6.3=10

齿顶圆直径dal=d1+2ha*m=63+2*6.3=75.6mm

齿根圆直径df仁d1-2（ha*m+c）=47.2

分度圆导程角=5.43度

3）涡轮

涡轮分度圆直径d2=m*Z2=8*40=252

涡轮喉圆直径da2=d2+2ha2=252+2*=264.6

涡轮齿根圆直径df2=d2-2hf2=264.6-2*1.2*8=236.88

涡轮咽喉母圆半径Rg2=a-1/2*da2=191.5-0.5*264.6=59.2

1

涡轮齿顶高ha2=—汉（da2_d2）=6.3

2

4）校核齿根弯曲疲劳强度

1.53kT2R

汗YFa2*Y：

［；「F］

d1*d2*m

Z2

当量齿数Zv=Z2/cosZv=二2莎=40.15

cosP

所以可以从11-17中可查得齿形系数YFa2=2.44

螺旋角系数丫」1-543=0.961

140

许用弯曲应力［二F］二［二F］'*kFn

「106

［二F］'=56MPaKfn=9.7=0.725

丫1.8咒107

［汗］二［；「F］'*kFn=56*0.725=40.6MPa

1.53kT2口

TYFa2*Y［二F］

d1*d2*m

1.531.21551910

2.440.961=22.795MPa

63258.363

验算效率：

-（0.95~0.96）

tan

tan（v）

-（0.95~0.96）

tan5.43

tan（5.43v）

da=75.6mm

df1=47.2

=5.43F=5.43

结果

Zv=40.15

Y=0.961

Kfn=0.725

aF=22.795MPa

Vs

二631440

601000COS5.43

=6.06m/s

从表11-8用插值法查得fv=0.0206v=1.11度

=（0.95~0.96）

tan5.43

tan（5.431.11）

=0.815

=0.815

蜗杆轴校核

1）轴的扭转强度条件是

P

9550000

n_

0.2d