二级减速器卷扬机机械设计课程设计.docx

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二级减速器卷扬机机械设计课程设计

目录：

一．设计任务书……………………………………………………….2

设计要求………………………………………………………….2

设计内容………………………………………………………….3

设计目的………………………………………………………….2

二．解题过程………………………………………………………….4

电动机的选择…………………………………………………….5

传动零件的设计计算…………………………………………….6

1．带传动设计…………………………………………………….8

2．减速器齿轮的设计…………………………………………….9

3．轴的设计………………………………………………………14

4．轴承的校核….…………………………………………………19

5.联轴器的选择………………………………………………..….20

6.键的强度校核…………………………………………………...26

7.箱体的设计……………………………………………………...26

8.润滑剂的选择…………………………………………………...27

三．装配图零件图（另附）

四．心得体会………………………………………………………...29

五．参考文献………………………………………………………..30

题目：

卷扬机的机械系统的结构设计

完成任务：

装配图一张零件图两张设计计算说明书一份

时间安排十八～十九两周时间

设计计算3天

草图设计3天

绘装配图2天

绘零件图1天

计算说明书3天

文档整理2天

设计任务书

1设计要求：

、

图1卷扬机的组成部分示意图

卷扬机的组成部分如图1所示：

卷扬机是有电动机驱动，经带轮和齿轮减速装置带动卷筒转动，从而带动钢丝绳提升货物。

原始数据：

P=10.4KW

n=40rmin

使用说明：

㈠单班单向运转，工作平稳

㈡允许工作误差

，室内工作，使用10年

㈢一年一次中修

。

2设计内容：

（1）根据任务说明对卷扬机的机械结构的总体方案的设计，确定加速器系统执行系统，绘制系统方案示意图如图1。

（2）根据设计参数和设计要求采用优化设计使系统运转良好。

（3）选用电动机的型号，分配减速器的各级传动比，并进行传动装置工作能力的计算。

（4）对二级减速器进行结构设计，绘制装配图及相关的关键零件的工作图。

（5）编写课程设计报告说明书

3．设计目的

通过工程设计过程个主要环节的设计的训练，了解机械设计知识在工程中的运用，掌握相关的基本知识基本理论和基本方法的运用能力，现代设计理论和方法的运用能力，观察，提问，分析解决问题的独立设计工作的能力。

解题过程：

一．电动机的选择

⑴选择电动机的类型

按工作要求及条件选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，

电动机所需的工作功率为

Pd＝

KW

式中

为各运动副的效率

对于V带传动效率

滚动轴承每对传动效率

圆柱齿轮的传动效率

齿轮连轴器的传动效率

那么

确定电动机转速

取V带的传动比i1=2～4,圆柱齿轮减速器的传动比为i2＝8～40

则总的传动比的合理范围是ia＝16～160故电动机的转速可选范围

（16～160）×40＝640～6400

可选用的电动机是3000r/min

根据电动机的工作功率P＝12.38kw

由《机械零件手册》查得三种异步电动机型号如下表1.

综合考虑到电动机的传动装置的尺寸、重量和带传动、减速器的传动比，可选用方案2。

即选用Y160M-4。

二、确定传动装置的总传动比和分配传动比。

⑴由选定的电动机满载转速nm和主动轴转速n可得传动装置的总传动比为：

⑵分配传动装置的传动比：

由式

为使V带传动外廓尺寸不应过大，初选i0=2.8则减速器的的传动比为

13.04

⑶分配减速器的各级传动比由高速级传动比

=4.27

则低速级的传动比为

三、计算传动装置的运动和运动参数

为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩各轴高速级到低速级依次为Ⅰ轴、Ⅱ轴……

i0、i1……为相邻两轴间的传动比；

（1）各轴的转速：

（2）各轴的功率如下：

四、传动零件的设计计算

㈠1带传动的设计

P为传递的额定功率

在表8——7中查得Ka=1.1<<机械设计西北工大八版》

2.选择带型

根据图8-11，选普通V带B

3.小带轮基准直径

②验算带的速度根据式

带轮在5-25m/s范围内合适

③基准直径

取

4.确定中心矩a和带的基准长度

由机械设计8-208-22有

查取表8-2取和

通过计算实际中心距

近似计算

5.验算主动轮的包角

6.确定带的根数Z

7.求作用在带轮轴上的压力

由

所以作用在轴上的压力是：

8选择带轮的材料为HT200（高速级）

9带轮宽的计算公式为B=（Z-1）e+2f

查表8-10得e=19f=11.5z为轮槽《机械设计》

㈡减速器齿轮的设计

减速器高速级的设计

⒈⑴对于直齿圆柱齿轮的传动

⑵卷扬机为一般工作机器,速度不高故选用7级精度（GB/0095-88）

⑶材料选择:

由表10-1选择小齿轮的材料为40Cr（调质）硬度280HBS,大齿轮的材料为45（调质）硬度为240HBS《机械设计》

⑷初选小齿轮数为25则大齿轮数为

⒉按齿面接触强度设计

……………《机械设计》203页

⑴确定各计算数值

①试选载荷系数

②小齿轮的传递转矩

③由表10-7选取齿宽系数为Фd=1〈〈西北工业大学七版〉〉

④由表10-6查得材料的弹性影响系数

⑤由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的疲劳强度极限为600mpa

大齿轮的接触疲劳强度极限

〈〈西北工业大学八版〉〉

⑥由式10-31计算应力循环次数

N1=60*njLn=1.5×109

⑦查图10-19查得接触疲劳寿命系数为

⑧计算接触疲劳许用应力,取失效概率1%安全系数s=1

由齿轮许用应力计算式（10-12）〈〈西北工业大学〉〉

⒊计算

⑴计算小齿轮分度圆直径d1t代入

中的较小值

⑵计算圆周速度

⑶计算齿宽b

⑷计算齿宽和齿高之比

模数

齿高

⑸计算载荷系数

根据v=2.11m/s七级精度由图10-8查得动载荷

直齿轮假设

由表10-3查得

由表10-2查得使用系数

由表10-4查7级精度,小齿轮相对支承非对称布置时

由b/h=11.13

查图10-13得

故k

⑹按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径有

⑺计算模数

4.根据齿根弯曲强度校核

由式

………………《机械设计》200页〈〈西北工业大学〉〉

k载荷系数

YFa齿形系数

YSa应力校正系数

⑴确定式中的各系数

Ⅰ由图10-20c查得小齿轮的弯曲强度极限

大齿轮的弯曲疲劳强度极限

Ⅱ由图10-18查得疲劳寿命系数KFN1=0.85KFN2=0.88

Ⅲ计算弯曲许用应力

取弯曲疲劳许用系数为s=1.5由式10-12得

Ⅳ计算载荷系数k

Ⅴ查取齿形系数由表10-5查得YFa1=2.62YFa2=2.20

Ⅵ查取应力校正系数由表10-5YSa1=1.59YSa2=1.78

则对于小齿轮由

据上数据得应该增加齿数降低模数

故选m=2z1=35查表取YFa=2.45YSa=1.65

则计算得到

对于大齿轮Z2=iz1=35*4.27=150mm

计算得到大齿轮的强度足够大

低速级的齿轮设计

1.1）选用直齿圆柱齿轮传动

2）对于其速不高,故选7级精度

3）材料选择,选小齿轮的材料为40Cr硬度为280HBS大齿轮的材料为45（调质）硬度为240HBS

4）选小齿轮的齿数为25则大齿轮的齿数为Z=25*2.55=63.75

2.按齿面接触强度设计

⑴确定式中各参数

1）选定载荷系数Kt=1.3

2）计算小齿轮传递的转矩

3）由表10-7选取齿宽系数

4）由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8Mpa1/2

5）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的疲劳强度极限为600Mpa

大齿轮的接触疲劳极限为

6）由10-13式计算应力循环次数

7）由表10-19查得接触疲劳寿命系数KN1=0.90Kn2=0.92

8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%安全系数S=1.0

由齿轮许用应力计算是10-12

⑵计算

1）计算小齿轮分度圆直径d1带入取小值的

mm

2）计算圆周速度

3）计算齿宽

4）计算齿宽与齿高之比b/h

模数

齿高

则

5）计算载荷系数根据V=0.74m/s7级精度由图10-8查得动载荷系数KV=1.01

直齿轮假设KAFt<100m/s由表10-3查得

由表查得使用系数KA=1.50

由表10-4查得7级精度小齿轮相对支承非对称布置时

由b/h=11.11

《机械设计》

则KK

6）按实际得载荷系数校正所得的分度圆直径由图10-10a

计算模数m=d1/z1=2.4mm

3.根据齿根弯曲强度校核

根据校核式

K载荷系数

YFa齿形系数

YSa应力校正系数

1）确定式中各数值

由图10-20c查得小齿轮弯曲疲劳极限

2）计算弯曲疲劳许用应力

取弯曲疲劳许用系数.s=1.5由式10-12得

3）计算载荷系数

由表10-5查得

则可以适当增大齿数减小模数

故选m=1.5则取Z1=30

4.几何参数选定

1）计算分度圆直径d1=30*1.5=45mm

d2=77*1.5=115.5mm

2）计算中心距

计算齿宽

验算

结果合格

5.关于齿轮的结构设计（见附图）

㈢关于从动轴的设计

1选取材料轴的材料选用40Cr–载荷较大无很大冲击

由表查得3.13-1查得硬度为241-266HBS

抗拉强度750Mpa屈服极限550Mpa扭转疲劳350Mpa

《西北工业大学八版》

2.由表2查得P3=9.59kw

求得低速级大齿轮的分度圆直径d2=138mm其中

轴向力Fa=0

垂直齿轮的接触法向力

计算转矩由表可得-------------------------------《机械设计》

取K=1.4

Tc=1.4*2274.89*10

=3184.864N

根据TC值查GB5014-85<<机械零件简明手册〉〉P80轴孔直径为d=65

轴孔直径为142

3.初选滚动轴的系数按照低速级大齿轮的系数得：

齿轮直径为115.5

长度45

且初选轴承为6308型深沟型轴承：

《