機械設計基礎課程設計-絞車傳動裝置.doc

金陵科技學院 機械設計基礎課程設計 設計計算說明書題 目：絞車傳動裝置院 系：機電工程學院專 業(yè)：車輛工程姓 名：年 級：指導教師： 二零一一年四月目 錄第一章 簡介 1第二章 減速箱原始數(shù)據(jù)及傳動方案選擇 1第三章 電動機的選擇 3第四章 減速齒輪的設計與校核 5第五章 主動軸的設計 9第六章 從動軸的設計 14第七章 軸承的校核 19第八章 鍵及聯(lián)軸器的選擇 19第九章 箱體及附件的設計 20 第十章 參考文獻 21第1章 簡介【摘要】減速器是一種密封在剛性殼體內(nèi)的齒輪運動、圓柱齒輪傳動所組成的獨立部件，常在動力機與工作機之間的傳動裝置，本次設計的是絞車傳動裝置用的單級圓柱減速器。運用atuocad進行傳動的二位平面設計，完成圓柱齒輪減速器的平面零件圖與裝配圖的繪制，通過設計，理順正確的思想，培養(yǎng)綜合應用機械設計課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實際來分析和解決機械設計問題的能力及學習機械設計的一般方法步驟，掌握機械設計的一般規(guī)律，進行機械設計基本技能的訓練：例如計算、繪圖、查閱資料和手冊、運用標準和規(guī)范，進行計算機輔助設計和繪圖的訓練?！娟P鍵詞】圓柱齒輪 齒輪傳動 減速器第2章 減速箱原始數(shù)據(jù)及傳動方案選擇計算步驟與說明結果2.1 任務分析、傳動方案擬訂任務書中給出的是絞車卷筒,具體參數(shù)如下表1工作參數(shù)表1卷筒圓周力f/n8500卷筒轉速n(r/min)40卷筒直徑d mm350工作間隙每隔2分鐘工作一次，停機5分鐘工作年限10批量大批注:總傳動比誤差為+5%,轉動可逆轉，間歇工作，載荷平穩(wěn)；起動載荷為名義載荷的1.25倍。 1電動機；2聯(lián)軸器； 3圓柱斜齒輪減速器；4開式齒輪；5卷筒第3章 電動機的選擇計算3.1、電動機的選擇選擇電動機的內(nèi)容包括：電動機類型、結構形式、容量和轉速，要確定電動機具體型號。按工作要求和條件，一般選用用途的全封閉自扇冷鼠籠型y系列三相異步電動機。具有高效節(jié)能、起動轉矩大、性能好、噪聲低、振動小、可靠性能好、功率等級安裝尺寸符合iec標準及使用維護方便等優(yōu)點。適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體的場合，以及要求有較好的啟動性能的機械。3.2 確定電動機功率：工作機所需的電動機輸出功率為由電動機至工作機之間的總效率（包括工作機效率）為 =，式中，分別為聯(lián)軸器、齒輪傳動的軸承、齒輪傳動、開式齒輪、卷筒軸承和卷筒的效率。取=0.98，=0.99，=0.97，=0.92，=0.98，=0.96，則=0.81所以。3.3確定電動機轉速按推薦的合理傳動范圍，取單級齒輪傳動比 i=35,總傳動比范圍 故電動機轉速可選范圍 符合這一范圍的同步轉速有 750r/min 1000r/min符合這一范圍的同步轉速有750r/min、1000r/min再根據(jù)計算出的容量，考慮到起動載荷為名義載荷的1.25倍，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量及價格等因素,為使傳動比裝置結構比較好,決定選用同步轉速為750r/min的電動機。由機械設計課程設計指導書選定電動機的主要性能如下表：電動機型號額定功率同步轉速滿載轉速y200l815kw750r/min720r/min=0.81=12.36kw=4501250r/min電動機型號：y200l8=720r/min34分配各級傳動比電動機確定后，根據(jù)電動機的滿載轉速和工作裝置的轉速就可以計算傳動裝置的總傳動比。 i = /=720/50=14.4 根據(jù)分配傳動比的原則，機械設計課程設計手冊可查得，單級減速器的傳動比:35，因此可以分配=3.5，=4.1。 3.5計算傳動裝置及各軸的運動和動力參數(shù)3.5.1各軸的轉速i軸 = =720r/min 軸 =720/3.5=205.7 r/min 軸（輸出軸） =205.7/4.1=50.2r/min 3.5.2各軸的輸入功率 i軸 =12.36*0.98=12.1kwii軸 =12.1*0.99*0.97=11.6kwiii軸（輸出軸） =11.6*0.99*0.92=10.6kw 3.5.3各軸的輸入轉矩電動機的輸出轉距為=9.55=9.5512.36/720=1.64n.mm i軸 =1.640.98=1.61n.mmii軸 =1.610.970.993.5=5.34n.mmiii軸（輸出軸）=5.340.990.924.1=2.02n.mm最后將所計算的結果填入下表：各軸參數(shù)表參 數(shù)軸 名電動機軸軸 軸軸轉 速r/min720720205.750.2功率kw12.3612.111.610.6轉矩nmm1.641.615.342.02i =14.4=3.5=4.1。=720 r/min=205.7r/min=50.2r/min =12.1kw=11.6kw=10.6kw=1.64n.mm=1.61n.mm =5.34n.mm=2.02n.mm第4章 減速齒輪的設計與校核4.1選擇材料、熱處理、齒輪精度等級和齒數(shù)： 由機械設計書表6-3、表6-6，選擇小齒輪材料45鋼調(diào)質，硬度為220250hbs， 大齒輪選用45鋼正火，硬度170210hbs。參考機械設計課本中表6-5可選精度等級為9級，要求表面粗糙度6.3. 。4.2確定設計準則 由于該減速器為閉式軟齒面?zhèn)鲃觝bs350,所以齒面點蝕為主要失效形式，先按齒面接觸疲勞強度進行計算，確定齒輪的你主要參數(shù)和尺寸，然后再按彎曲疲勞強度校核齒根的彎曲疲勞強度。4.3齒面接觸疲勞強度設計:計算公式按式11-36 (1)轉矩=1.64n.mm (2)載荷系數(shù)k 查表11.10，取k=1.1 （3）齒數(shù)，螺旋角，齒寬系數(shù)因=5取=30，= =3.530=105實際傳動比 u=/=105/30= 3.5在傳動比范圍內(nèi)。初選螺旋角=15因單級圓柱齒輪為對稱布置，而齒輪表面又為軟齒面，由表11.19選取=1.（4）彈性系數(shù) 由表11.11查得 =189.8（5）許用接觸應力 由圖11.25查得= 550mpa，=520mpa。 由表11.9查取安全系數(shù)=1 查圖11.28得=1.07，=1.12由式11.15可得： =588.5mpa=582.4mpa 將有關數(shù)據(jù)代入以上公式得: =68.80mm 由表11.3取標準模數(shù) （6）確定中心距a和螺旋角 圓整后取a=151mm 圓整中心距后確定的螺旋角 此值與初選值相差不大，不必重新計算 4.4主要尺寸計算 b=167.11mm=67.11mm 取=67mm； /b=1.3.1.3 4.5按齒根彎曲疲勞強度校核（1） 當量齒數(shù) （2） 齒形系數(shù)查表11.12得 , (3) 應力修正系數(shù) 查表11.13得 ，（3） 許用彎曲應力由圖11.26查得mpa，mpa由表11.9 由圖11.27 =1由式11.16 故 齒根彎曲強度校核合格 4.6驗算齒輪的圓周速度 由表11.21可知 選9級精度是合適的 4.6齒輪幾何尺寸計算 小齒輪：mm 齒根圓只鍵槽底部的距離所以主動軸采用實體式齒輪結構大齒輪： 由于 所以采用腹板式結構第5章 主動軸的設計 5.1 選擇軸的材料，確定許用應力 由已知條件可知，此減速器傳遞的功率屬中小功率，對材料無特殊要求。故選45鋼并經(jīng)調(diào)質處理，由表16.1查得強度極限，再由表16.3得許用彎曲因應力 5.2按扭轉強度估算軸徑 據(jù)表16.2得 c =，又由式16.2得 考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽的存在，故直徑加大，取為28.5031.41mm,由設計手冊取標準值30mm 5.3軸承的初選 由于斜齒輪傳動，軸承初選向心角接觸球軸承7207ac，d=35mm,d=72mm,b=17mm。 5.4設計軸的結構并繪制草圖 由于設計的是單級減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。（1） 確定軸上零件位置和固定方式要確定軸的結構形式，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定形式。齒輪從軸的左端裝入，齒輪的左端用套筒定位，右端用軸肩固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪周向固定采用平鍵連接。軸承對稱安裝=20=100k=1.676=588.5mpa=582.4mpa=75mm=70mm=67.11mm=234.89mm=113.26mpa=107.2mpad=30mm于齒輪兩側，其軸向用軸肩和軸承端蓋固定，周向采用過盈配合固定。（2） 確定各軸段直徑 軸段1直徑最小，d1=30mm；考慮到要對安裝在軸段1上的聯(lián)軸器進行定位，軸段2上應有軸肩，同時為了能很順利地在軸段2上安裝軸承，軸段2必須滿足軸承內(nèi)徑的標準，故軸段2的直徑：d2=35mm；用相同的方法確定軸段3、4的直徑d3、d4分別為：40mm、50mm；為了便于拆卸左軸承，可查7207ac型向心角接觸球軸承的安裝高度為3.5mm，取d5=42mm，d6= d2=35mm。確定各軸段的長度： 齒輪輪轂寬度為80mm，為保證齒輪固定可靠，軸段3的長度應略微短于齒輪輪轂的寬度，卻為78mm；為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應有一段間距，取改間距為15mm；為保證軸承安裝在箱體軸承座孔內(nèi)（軸承寬度17mm），并考慮軸承的潤滑，取軸端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段4長度為20mm，軸承支點距離mm,根據(jù)箱體結構及聯(lián)軸器距軸承蓋要有一段距離的要求，取l=75mm；查閱聯(lián)軸器相關資料取l=70mm；在軸段1、3上分別加工出鍵槽，使兩鍵槽處于軸的同一圓柱母線上，鍵槽的長度比相應的輪轂寬度小約510mm，鍵槽寬度按軸段直徑可查手冊得到。 5.5按彎扭合成強度校核軸徑 （1）畫出軸的受力圖 （2）作水平面內(nèi)的彎矩圖。支點反力為 1截面處彎矩： 1截面處彎矩： （3）作垂直面里的彎矩圖 1截面右側面彎矩為 1截面左側面彎矩為 2截面處彎矩為 （4）作合成彎矩圖 1截面 2截面 （5）作轉矩圖 =9.55=9.5512.36/720=1.64n.mm (6)求當量彎矩 因減速器傳動可逆，故修正系數(shù)=1 1截面 7）確定危險截面及校核強度 由圖可看出，1,2截面所受轉矩相同，但彎 ，且軸上還有鍵槽，故1截面可能為危險截面，但軸徑故也應對2截面校核。 查表得16.3得 ，所以滿足條件，故設計的軸有足夠強度，并有一定裕度。 彎矩圖，受力圖見后頁d1=30mmd2=35mmd3=47mmd4=35mmmm75mm70mm 第6章 從動軸設計 6.1選擇軸的材料，確定許用應力 由已知條件可知，此減速器傳遞的功率屬中小功率，對材料無特殊要求。故選45鋼并經(jīng)調(diào)質處理，由表16.1查得強度極限，再由表16.3得許用彎曲因應力 6.2按扭轉強度估算軸徑 據(jù)表16.2得 c =，又由式16.2得 考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽的存在，故直徑加大，取為42.247.6mm,由設計手冊取標準值45mm 6.3軸承的初選 由于斜齒輪傳動，軸承初選向心角接觸軸承7210ac，d=50mm,d=90mm,b=20mm。 6.4設計軸的結構并繪制草圖 由于設計的是單級減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對稱安裝在齒輪兩側，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。（1） 確定軸上零件位置和固定方式要確定軸的結構形式，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定形式。齒輪從軸的右端裝入，齒輪的右端用套筒定位，左端用軸肩固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪周向固定采用平鍵連接。軸承對稱安裝于齒輪兩側，其軸向用軸肩和軸承端蓋固定，周向采用過盈配合固定。（3） 確定各軸段直徑軸段1直徑最小，d1=45mm；考慮到要對安裝在軸段1上的聯(lián)軸器進行定位，軸段2上應有軸肩，同時為了能很順利地在軸段2上安裝軸承，軸段2必須滿足軸承內(nèi)徑的標準，故軸段2的直徑：d2=50mm；用相同的方法確定軸段3、4的直徑d3、d4分別為：55mm、65mm；為了便于拆卸左軸承，可查7210ac型向心角接觸球軸承的安裝高度為3.5mm，取d5=57mm，d6= d2=50mm。確定各軸段的長度： 齒輪輪轂寬度為70mm，為保證齒輪固定可靠，軸段3的長度應略微短于齒輪輪轂的寬度，卻為68mm；為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應有一段間距，取改間距為15mm；為保證軸承安裝在箱體軸承座孔內(nèi)（軸承寬度20mm），并考慮軸承的潤滑，取軸端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段4長度為20mm，軸承支點距離mm,根據(jù)箱體結構及聯(lián)軸器距軸承蓋要有一段距離的要求，取l=75mm；查閱聯(lián)軸器相關資料取l=75mm；在軸段1、3上分別加工出鍵槽，使兩鍵槽處于軸的同一圓柱母線上，鍵槽的長度比相應的輪轂寬度小約510mm，鍵槽寬度按軸段直徑可查手冊得到。 6.5按彎扭合成強度校核軸徑 （1）畫出軸的受力圖 （2）作水平面內(nèi)的彎矩圖。支點反力為 1截面處彎矩： 1截面處彎矩： （3）作垂直面里的彎矩圖 1截面右側面彎矩為 1截面左側面彎矩為 2截面處彎矩為 （4）作合成彎矩圖 1截面 2截面 （5）作轉矩圖 =9.55=9.5511.6/205.7=5.4n.mm(6)求當量彎矩 因減速器傳動可逆，故修正系數(shù)=1 1截面 7）確定危險截面及校核強度 由圖可看出，1,2截面所受轉矩相同，但彎 ，且軸上還有鍵槽，故1截面可能為危險截面，但軸徑故也應對2截面校核。 查表得16.3得 ，所以滿足條件，故設計的軸有足夠強度，并有一定裕度。 受力圖，彎矩圖見后頁d=45mmd1=45mmd2=50mmd3=55mmd4=65mmd5=57mmmm75mm75mm 第7章 軸承的校核7.1、軸承類型的選擇根據(jù)載荷條件、承載轉速、調(diào)心性能、安裝及拆卸要求、經(jīng)濟性等條件。初步選定角接觸球軸承中的7207ac和7210ac型。計算步驟與說明計算結果 （1）7207ac型校核 查手冊得 軸承的預期壽命 查表17.8 動載荷系數(shù) 所以 當量動載荷 取 所以所選軸承滿足條件 （2）7210ac型校核 因為從動軸上當量動載荷與主動軸上一樣，而且轉速低于主動軸，所以7210ac型定滿足要求。 第8章 鍵及聯(lián)軸器的選擇8.1 鍵的選擇 鍵應該選擇平鍵a型，查表得：主動軸段1鍵槽寬b為8mm，鍵高h為8mm，鍵長l為60mm；主動軸段3鍵槽寬b為12mm，鍵高h為8mm，鍵長l為70mm；從動軸段1鍵槽寬b為14mm，鍵高h為9mm，鍵長l為65mm；從動軸段3鍵槽寬b為16mm，鍵高h為10mm，鍵長l為60mm；8.2 聯(lián)軸器的選擇半聯(lián)軸器的材料常用45、20cr鋼，也可選用zg270500鑄鐵。鏈齒硬度最好為40hrc45hrc。聯(lián)軸器應有罩殼，用鋁合金鑄成。用單排鏈時，滾子和套筒受力，銷軸只起聯(lián)接作用，結構可靠性好；用雙排鏈時：銷軸受剪力，承受沖擊能力較差，銷軸和外鏈板之間的過盈配合容易松動。在高速輕載場合，宜選用較小鏈節(jié)距的鏈條，重量輕，離心力??；在低速重載場合，宜選用較大鏈節(jié)距的鏈條，以便加大承載面積。鏈輪齒數(shù)一般為1222.為避免過渡鏈節(jié)，宜取偶