机械设计课程设计卷扬机传动装置.doc

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1、机械设计课程设计设计说明书姓 名:学 号：学院（系）:专 业:题 目:卷扬机传动装置指导者： 评阅者： 2011年 6 月机械设计基础课程设计成绩综合评定表设计质量机械原理部分1机构运动简图、速度、加速度、力分析图正确程度好 中 差2位移图、速度图正确程度好 中 差3原理图纸图面质量好 中 差4原理部分计算说明书规范性和完整性好 中 差机械设计装配图5减速器装配图总体结构合理性合理 一般 不合理6减速器装配图有无零件定位及结构干涉错误无 较少 有一定数量错误很多7减速器装配图中其它结构不合理错误基本无 少 多8不符合制图规范的制图错误基本无 少 多9尺寸标注、零件明细表和技术要求是否齐全、规范

2、齐全、基本规范 齐全但存在错误不齐全10装配图绘制的图面品质优 良 中 及格 不及格机械设计零件图11轴零件图结构标注的规范性、完整性较规范和完整 标注有少量错漏 标注不齐全，有错误12齿轮零件图标注的规范性、完整性较规范和完整 标注有少量错漏 标注不齐全，有错误13零件图的图纸质量好 中 差机械设计计算说明书14设计计算格式书写规范性、完整性好 中 差设计工作态度15不旷课、不迟到、不早退、积极学习、态度端正好 中 差设计工作能力16独立工作能力强弱，设计进度快慢等好 中 差综合评定成绩优 良 中 及格 不及格评阅老师签字评分标准： 优：带的项目必须达到优、好、合理等，其余评分项为良的不超过

3、3项且没有中及以下的评分项； 良：不够优的标准，各评分项平均达到良好以上（带的项目必须为良），且没有及格及以下的评分项； 中：带的评分项必须达到中及以上，其余各项平均评分为中，且没有不及格的项； 及格：带的项目必须及格及以上，其余各项平均应为及格，且为差，不及格的项目应不多于3项；不及格：达不到及格的标准。运动简图：1电动机 2联轴器 3减速器 4卷筒工作条件：寿命十年，单班制工作时有中度冲击在室外工作原始资料：绳索牵引力F(N)：4150牵引速度V(m/s): 1.05卷筒直径D(mm): 350目 录1 引言52 传动装置设计52.1 传动方案52.2 电动机设计步骤62.3 传动装置总体

4、传动比的确定及各级传动比的分配82.4 确定传动装置的运动和动力参数和各轴转速83 传动零件设计93.1 高速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）93.2 低速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）134 轴的设计174.1轴的设计参数及材料174.2 计算力的大小及轴的弯矩和扭矩195 滚动轴承的选择216 联轴器、键连接的选择226.1 联轴器的选择226.2 键连接的选择227 润滑和密封227.1 润滑227.2 密封228 箱体及其附件的结构设计238.1 箱体设计238.2 附件249 设计小结25参考文献27计 算 内 容计算结果1引言机械设计课程设计是机械系学生的第一次较全面的机械设计训练，

5、其目的是：1、 培养我们综合实际问题的能力，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计步骤和进行方式。进行机械设计设计基本技能训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计数据（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据进行经验估算和数据处理等，为后继课程学习、毕业设计、今后工作奠定扎实的基础。2 传动装置设计2.1 传动方案展开式二级圆柱齿轮减速器，如图1所示。 图1 减速器传动方案 计算内容 2.2 电动机设计步骤 传动装置总体设计方案设计数据：卷扬机工作拉力F = 4150N。牵引速度v= 1.05 , 卷筒直径D=350 mm 。（1） 外传动机构为联轴器传动。（2） 卷筒效率0.96 滚动轴

6、承效率 0.98。3.减速器为二级直齿圆柱齿轮减速器。4.该方案的优缺点：瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，径向尺寸小，结构紧凑，重量轻，节约材料。轴向尺寸大，要求两级传动中心距相同。减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。但减速器轴向尺寸及重量较大；高级齿轮的承载能力不能充分利用；中间轴承润滑困难；中间轴较长，刚度差；仅能有一个输入和输出端，限制了传动布置的灵活性。原动机部分为YZR系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。2.2.1 类型按工作要求和工作条件选用Y132 M2-6系列

7、三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。2.2.2 型号1、 确定电动机容量 工作机所需功率 试中 V=1.05m/s 工作装置的效率考虑胶带卷筒器及其轴承的效率取 代入上试得 电动机的输出功率功率 按下式 式中为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率由试 由表1-7两对齿轮的效率，四对滚动轴承效率，联轴器的效率（8级精度一般齿轮传动）则所以电动机所需工作功率为 因载荷平稳，电动机核定功率Pw只需要稍大于Po即可。按表12-1中Y系列电动机数据，选电动机的核定功率Pw为5.5kw。3.确定电动机转速按表2-3推荐的传动比合理范围，两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比 而工作机卷筒轴的转速为，

8、所以电动机转速的可选范围为 符合这一范围的同步转速有。综合考电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为的Y系列电动机Y132M1-6,其满载转速为,电动机的安装结构形式以及其中心高,外形尺寸,轴的尺寸等都可查表获得。2.3.传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配 1.总传动比为 2.分配传动比 考虑润滑条件等因素，初定 2.4.确定传动装置的运动和动力参数和各轴转速1.各轴的转速 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 2.各轴的输入功率 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 3.各轴的输入转矩 电动机轴 轴 轴 轴 将上述计算结果汇总与下表，以备查用。项目电动机

9、轴轴轴转速（r/min）14401440251.97757.32功率P（kw）5.335.27675.0164.7682转矩T（Nm）53.022434.995190.11794.439传动比i15.71484.396效率0.990.95060.95063传动零件设计 3.1.高速级减速齿轮设计（直齿圆柱齿轮）A.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1.按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，硬齿轮面闭式传动。2.运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度(GB10095-88)。3.材料选择。由机械设计表10-1，选择大小齿轮材料为40Cr（调制处理），硬度为48-55HRC。4.试选

10、小齿轮齿数，则大齿轮齿数取98。 B.按齿面接触疲劳强度设计 公式为： (1)确定公式内的数值 1.因大小齿轮为硬齿面，故选 2.由机械设计图10-21e查得 3.小齿轮的传递扭矩 4.由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数 5.试选载荷系数 6.计算应力循环次数 7.由机械设计图10-19取接触寿命系数 8.计算接触疲劳许用应力（取失效概率1%，安全系数s=1） (2)计算 1.试算小齿轮分度圆直径 2.计算圆周速度 3.计算齿宽b以及模数m 4计算载荷系数K 由，8级精度，由机械设计图10-8查得动载系数 由表10-3得 由表10-4中硬面，非对称布置，8级精度的 由表10-2得 5.

11、按实际的动载荷系数校正分度圆直径 6.计算模数 c. 按齿根弯曲疲劳强度设计 公式为 （1）.确定公式内的各参数值 1.计算载荷系数 由机械设计图10-13得 2.由机械设计图10-20d查得齿轮弯曲疲劳极限 3.由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数 4.计算弯曲疲劳许用应力(s取1.4) 5.查取齿形系数 由机械设计表10-5查得 6.查取应力校正系数 由机械设计表10-5查得 7.计算大小齿轮并比较 小齿轮数值大 （2）设计计算 对比结果，取。分度圆直径 取19 所以大齿轮 取109 D.几何尺寸计算 1.分度圆直径 2.中心距 3.计算齿轮宽度 取3.2、低速级减速齿轮设计（直齿圆柱

12、齿轮）A.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1.按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，硬齿轮面闭式传动。2.运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度(GB10095-88)。3.材料选择。由机械设计表10-1，选择大小齿轮材料为40Cr（调制处理），硬度为48-55HRC。4.试选小齿轮齿数，则大齿轮齿数取75。 B.按齿面接触疲劳强度设计 公式为： (1)确定公式内的数值 1.因大小齿轮为硬齿面，故选 2.由机械设计图10-21e查得 3.小齿轮的传递扭矩 4.由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数 5.试选载荷系数 6.计算应力循环次数 7.由机械设计图10-19取接触寿命

13、系数 8.计算接触疲劳许用应力（取失效概率1%，安全系数s=1） (2)计算 1.试算小齿轮分度圆直径 2.计算圆周速度 3.计算齿宽b以及模数m 4计算载荷系数K 由，8级精度，由机械设计图10-8查得动载系数 由表10-3得 由表10-4中硬面，非对称布置，8级精度的 由表10-2得 5.按实际的动载荷系数校正分度圆直径 6.计算模数 C. 按齿根弯曲疲劳强度设计 公式为 （1）.确定公式内的各参数值 1.计算载荷系数 由机械设计图10-13得 2.由机械设计图10-20d查得齿轮弯曲疲劳极限 3.由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数 4.计算弯曲疲劳许用应力(s取1.4) 5.查取齿

14、形系数 由机械设计表10-5查得 6.查取应力校正系数 由机械设计表10-5查得 7.计算大小齿轮并比较 小齿轮数值大 （2）设计计算 对比结果，取。分度圆直径 取18 所以大齿轮 取80 D.几何尺寸计算 1.分度圆直径 2.中心距 3.计算齿轮宽度 取 校核： 所以满足齿轮参数如表2：名称符号单位高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮中心距amm128171.5传动比i5.71484.396模数mmm23.5压力角2020齿数Z191091880分度圆直径dmm3821863280齿顶圆直径damm4222270287齿根圆直径dfmm3321354.25271.25齿宽bmm3631565

15、1材料40Cr40Cr40Cr40Cr热处理状态调制调制调制调制齿面硬度HRC48554855485548554轴的设计 4.1.轴的设计参数及材料 1.初选轴的最小直径 按机械设计式15-2初步估算轴的最小直径，轴的材料为45钢（调制处理）。 由机械设计表15-3取轴 ，考虑到联轴器的影响。联轴器的计算转矩 ，查机械设计表14-1，取。 查GB5014-1985,选用HL2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000，故选轴的最小直径为20mm，取该段轴长为36mm。考虑到高速级齿轮1的分度圆直径，这里选用齿轮轴，轴承外圈用端盖定位，内圈用套筒定位，套筒一端顶住齿轮。具体尺寸，如下图：=36m

16、m，=39mm。=36mm，=63mm，=36mm，。=20mm,=22mm,=25mm,=31mm,=38mm,=31mm,=25mm。轴 ，取=34mm在该轴上装有两个齿轮，两齿轮中间用轴肩定位，周浦两端装有轴承，轴承与齿轮间用套筒定位，具体的尺寸如下图：=39mm，=54mm。=10mm，=29mm，= 50mm。=40mm,=65mm,=58mm,=46mm,=40mm。轴 ,取=50mm。在这根轴上右端轴承外圈靠端盖定位，内圈靠轴肩定位，左端轴承内圈靠套筒定位，齿轮右侧靠轴肩定位，左侧顶住套筒。具体尺寸如下图：=82mm，=35mm。=42mm，=49mm，=35mm，。=50mm,

17、=53mm,=55mm,=60mm,=72mm,=60mm,=55mm。4.2.计算力的大小及轴的扭矩和弯矩 画轴的受力简图如下：如上图所示为轴2上的受力分析，水平方向为轴向力，竖直方向为径向力。 圆周力 径向力 圆周力 径向力 轴的抗弯截面系数 求垂直支反力 同理 计算垂直弯矩 求水平支反力 计算并绘制水平弯矩图 求合成弯矩 式中取0.6 M： N：5 滚动轴承的选择轴选轴承为7205C 轴选轴承为7208C 轴选轴承为7211C各轴承参数见下表：轴承代号基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定/kNdDBdaDa动载荷Cr静载荷Cor7205C255215314616.510.57208C40

18、8018477336.825.87211C5510021649152.840.56 联轴器、键连接的选择6.1 联轴器的选择 输出轴的最小直径是安装联轴器处的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩,查表14-1.考虑到转矩很小，取。则：按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册，选用LX4弹性柱销型联轴器，其公称转矩为2500Nm。半联轴器的孔径d=50mm。半联轴器长度L=112mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度。同理，输入轴的联轴器选用LX1弹性柱销型联轴器,孔径d=16mm。6.2 键连接的选择轴的直径20466050轴的长度362949

19、82bh6614918111611键长L251836637 润滑与密封7.1.润滑本设计采用油润滑，润滑方式为飞溅润滑，并通过适当的油沟来把油引入各个轴承中。1）.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度小，所以浸油高度约为3050。取为30。2）.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度小，所以宜开设油沟、飞溅润滑。7.2.密封输入输出轴的外伸端，为防止灰尘、水汽及其它杂质的渗入，防止润滑油外泄，必须在端盖轴孔内安装密封件。考虑到减速器转速较低，可采用毛毡式密封。该密封方法结构简单价格低廉，但与轴表面摩擦较大。8箱体及其附件的结构设计8.1.箱体设计名称符号参数设计原则箱体壁厚100.025a+3

20、=8箱盖壁厚1100.02a+3 =8凸缘厚度箱座b151.5箱盖b1151.51底座b2252.5箱座肋厚m200.85地脚螺钉型号dfM200.036a+12数目n4轴承旁联接螺栓直径d1M160.75 df箱座、箱盖联接螺栓直径尺寸d2M10（0.5-0.6）df连接螺栓的间距l150150200轴承盖螺钉直径d3M8（0.4-0.5）df观察孔盖螺钉d4M8（0.3-0.4）df定位销直径d6（0.7-0.8）d2d1,d2至外箱壁距离C126C1=C1mind2至凸缘边缘距离C224C2=C2min箱体外壁至轴承盖座端面的距离l150C1+ C2+(510)轴承端盖外径D292 12

21、0 140轴承旁连接螺栓距离S120 145 180注释：a取低速级中心距，a299.5mm8.2.附件为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。名称规格或参数作用窥视孔视孔盖180140为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔。图中检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。材料为Q235轴承盖凸缘式轴承盖六角螺栓（M16）固定轴系部件的轴向位置并承

22、受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。采用凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的轴承盖是通孔，其中装有密封装置。材料为HT200定位销M624为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。中采用的两个定位圆锥销，安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱体应呈对称布置，以免错装。材料为45号钢油面指示器油标尺M20检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器，选用有气孔的杆式油标油塞M201.5换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油

23、池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，油塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈（耐油橡胶）。材料为Q235起盖螺钉M1030为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出1个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。起吊装置吊耳为了便于搬运，在箱体设置起吊装置，采用箱座吊耳，孔径15。9 设计小结 机械设计课程设计是机械课程当中一个重要环节通过了2周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。通过设计，该展开式

24、二级圆柱齿轮减速器具有以下特点及优点：1）能满足所需的传动比齿轮传动能实现稳定的传动比，。2）选用的齿轮满足强度刚度要求由于系统所受的载荷不大，在设计中齿轮采用了腹板式齿轮不仅能够满足强度及刚度要求，而且节省材料，降低了加工的成本。3）轴具有足够的强度及刚度由于二级展开式齿轮减速器的齿轮相对轴承位置不对称，当其产生弯扭变形时，载荷在齿宽分布不均匀，因此，对轴的设计要求最高，通过了对轴长时间的精心设计，设计的轴具有较大的刚度，保证传动的稳定性。4）箱体设计的得体设计减速器的具有较大尺寸的底面积及箱体轮毂，可以增加抗弯扭的惯性，有利于提高箱体的整体刚性。5）加工工艺性能好设计时考虑到要尽量减少工件

25、与刀具的调整次数，以提高加工的精度和生产率。此外，所设计的减速器还具有形状均匀、美观，使用寿命长等优点，可以完全满足设计的要求。 由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准。 在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其它课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。在通过这次设计之后，我想会对以后自己独立设计打下一个良好的基础。参 考 文 献1 濮良贵，纪名刚.机械设计M.第八版，北京：高等教育出版社，2006.2 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册S.第三版,北京：高等教育出版社，2006.3 徐学林.互换性与测量技术基础M.长沙：湖南大学出版社，2006.4 范元勋，宋梅利，梁医.机械设计课程设计指导书M.南京：南京理工大学，2007. 计算结果 =17