电动卷扬机传动装置的设计.docx

1、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/mi n.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10 mi n.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

2、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3 8 0 V，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:FvPw

3、 - 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 Pw1000 0.97= 186=2.47KW机械设计课程设计的计算及说明其中，a = 14 2 3 2a是电动机至卷筒的总效率.1是滚子轴承的效率，（每对0 .980 .99）这里取0 . 9 8 .有四对.2是斜齿轮传动的效率，一级开式.（一对0 .9 40 .9 6）这里取0 9 5 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 . 9 9 .有2对.算得a =0.984 0.95 0.73 0.992 = 0.6

4、3结果Pd=3.92KW2 49Pd 3.92 KW0.631.2.1确定电动机的转速 卷筒轴的工作转速为：结果n 二 8r /min60 1000 v 60 1000 8 - 60 n 二 二 8 r/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=1040 齿轮传动单级传动比常用值，开式1= 46.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 420a所以电动机的转速的可选范围为：nd =ia n= （40 420） 8 = 320 3360r / min符合这一范围的转速有：3000r/mi n, 1500r/mi

5、n, 1000r/mi n, 750r/mi n.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Y132S1-25.5kw2 9 0 0 r/mi nY132S-45.5 kw1 4 4 0 r/minY132M2-65.5 kw9 6 0 r/minY160M2-85.5 kw7 2 0 r/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：nm 144

6、0= 180结果ia =180i 1 = 4.5结果n2 = 36r / min n3 二 36r / min n 4 = 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 =ii i2 in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Uia =ii i2动比为 i1 = 8 = 4.5 .401.3.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

7、机械设计课程设计的计算及说明2 轴 n2 = = 1440 = 36/ mini2 403轴 n3 = n 2 = 36 r / min（卷筒轴）4轴 n4 =仏=笑=8r/minh 4.513.2各轴的输入功率1轴P =Pd 疋“4 =3.92 疋 0.99 = 3.88KWR =3.88KW2轴P2 = R 疋勺江 n3 = 3.88 x 0.98 x 0.75 = 2.85KWP2 = 2.85KW3轴P3 = P2 江 沢”4 =2.85x0.98x0.99 = 2.77KWP3 = 2.77 KW4轴P4 =P3 江7 汉n2 =2.77x0.98 x 0.95 = 2.58KWP4

8、 = 2.58KW1.33各轴的输出功率1轴R = Pd 小4 =3.92x0.98 x 0.99 = 3.80KWP =3.80KW2轴P2 =P 況“：江n3 = 3.88 x 0.982 xO.75=2.79KWP2 = 2.79KW3轴巳=P2 汇 j2 疋=2.85疋 0.982 疋 0.99 = 2.71KWP3 = 2.71KW1.3.4各轴的输入转矩因为电动机的输出转矩为：P 3 92Td =9550 丄=9550 汉汇一=26.00N *mnm 1440各轴的输入转矩为：1轴=Td 汉n4 =26.00 汉0.99 = 25.74N *m= 25.74N2轴T2 =25.74

9、x0.98x0.75x40 = 756.76N *mT2 =756.76N3轴T3 =T2 汽 1 工4 =7576 決0.980.99 = 734.21NT3 = 734.21 N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 *mT4 =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 = 25.23 N *m= 25.23N2轴T2 =756.76 汇 0.98 =741.62 N *mT2 =741.62N3轴T3 =734.21 乂0.98 =719.53N

10、*mT3 = 719.53N2.2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 4555HRC,涡轮用 褚锡磷青铜一ZCuS n10P1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）WTP9550000 n0.2d3MtT2= 756042 N K=1.212 85T2=9550*P/n T2 二 9550 P/n 二 9550 756042 N * mm36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

11、击不大，可取动载系数 Kv=1.05K= K 1 K：=1.15 1 1.05=1.21ZE =160MPaZ2 =40确定涡轮齿数Z2 Z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11-7N=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=248.972m*m*d 仁1.21*551.910*0.003593=1551.37a=200mmm=8mmd1

12、=80mmYz是蜗杆齿的齿形系数。查表。机械设计课程设计计算及说明4 5 4238q=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 /z40/1，m 为 6.3，d1 为 63mm，孑=5 4238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

13、+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=59.21涡轮齿顶高 ha2 = 汉(da2 _d2)=6.324) 校核齿根弯曲疲劳强度1.53kT2 R汗 YFa2*Y：；Fd1* d2* mZ2当量齿数 Zv=Z2/cosZv =二2莎=40.15cos P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 =0.961140许用弯曲应力二F二二F*kFn106二 F=56MPa Kfn =9. 7 =0.725丫1.

14、8咒107汗二；F*kFn =56*0.725=40.6MPa1.53kT2 口T YFa2*Y 二Fd1* d2* m1.53 1.21 5519102.44 0.961 =22.795MPa63 258.3 63验算效率：-(0.95 0.96)tantan( v)-(0.95 0.96)tan 5.43tan( 5.43 v)d a =75.6mmdf1=47.2=5.43 F =5.43结果Zv=40.15Y =0.961Kfn =0.725aF = 22.795MPaVs二 63 144060 1000 COS5.43=6.06 m/s从表11-8用插值法查得fv=0.0206 v=1.11度=(0.95 0.96)tan 5.43ta n( 5.43 1.11)= 0.815= 0.815蜗杆轴校核1）轴的扭转强度条件是P9550000 n_0.2 d