機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)-絞車傳動(dòng)裝置.doc

金陵科技學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書題 目：絞車傳動(dòng)裝置院 系：機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)：車輛工程姓 名：年 級(jí)：指導(dǎo)教師： 二零一一年四月目 錄第一章 簡(jiǎn)介 1第二章 減速箱原始數(shù)據(jù)及傳動(dòng)方案選擇 1第三章 電動(dòng)機(jī)的選擇 3第四章 減速齒輪的設(shè)計(jì)與校核 5第五章 主動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 9第六章 從動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 20 第十章 參考文獻(xiàn) 21第1章 簡(jiǎn)介【摘要】減速器是一種密封在剛性殼體內(nèi)的齒輪運(yùn)動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常在動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置，本次設(shè)計(jì)的是絞車傳動(dòng)裝置用的單級(jí)圓柱減速器。運(yùn)用atuocad進(jìn)行傳動(dòng)的二位平面設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)，理順正確的思想，培養(yǎng)綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實(shí)際來分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)問題的能力及學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法步驟，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練：例如計(jì)算、繪圖、查閱資料和手冊(cè)、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和繪圖的訓(xùn)練?！娟P(guān)鍵詞】圓柱齒輪 齒輪傳動(dòng) 減速器第2章 減速箱原始數(shù)據(jù)及傳動(dòng)方案選擇計(jì)算步驟與說明結(jié)果2.1 任務(wù)分析、傳動(dòng)方案擬訂任務(wù)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(zhuǎn)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(jī)5分鐘工作年限10批量大批注:總傳動(dòng)比誤差為+5%,轉(zhuǎn)動(dòng)可逆轉(zhuǎn)，間歇工作，載荷平穩(wěn)；起動(dòng)載荷為名義載荷的1.25倍。 1電動(dòng)機(jī)；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(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算3.1、電動(dòng)機(jī)的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的內(nèi)容包括：電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，要確定電動(dòng)機(jī)具體型號(hào)。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(dòng)機(jī)。具有高效節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、性能好、噪聲低、振動(dòng)小、可靠性能好、功率等級(jí)安裝尺寸符合iec標(biāo)準(zhǔn)及使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體的場(chǎng)合，以及要求有較好的啟動(dòng)性能的機(jī)械。3.2 確定電動(dòng)機(jī)功率：工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)輸出功率為由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的總效率（包括工作機(jī)效率）為 =，式中，分別為聯(lián)軸器、齒輪傳動(dòng)的軸承、齒輪傳動(dòng)、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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按推薦的合理傳動(dòng)范圍，取單級(jí)齒輪傳動(dòng)比 i=35,總傳動(dòng)比范圍 故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750r/min 1000r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min再根據(jù)計(jì)算出的容量，考慮到起動(dòng)載荷為名義載荷的1.25倍，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量及價(jià)格等因素,為使傳動(dòng)比裝置結(jié)構(gòu)比較好,決定選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動(dòng)機(jī)。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書選定電動(dòng)機(jī)的主要性能如下表：電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速y200l815kw750r/min720r/min=0.81=12.36kw=4501250r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)：y200l8=720r/min34分配各級(jí)傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)確定后，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作裝置的轉(zhuǎn)速就可以計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比。 i = /=720/50=14.4 根據(jù)分配傳動(dòng)比的原則，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得，單級(jí)減速器的傳動(dòng)比:35，因此可以分配=3.5，=4.1。 3.5計(jì)算傳動(dòng)裝置及各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.5.1各軸的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)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(jì)算的結(jié)果填入下表：各軸參數(shù)表參 數(shù)軸 名電動(dòng)機(jī)軸軸 軸軸轉(zhuǎn) 速r/min720720205.750.2功率kw12.3612.111.610.6轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)與校核4.1選擇材料、熱處理、齒輪精度等級(jí)和齒數(shù)： 由機(jī)械設(shè)計(jì)書表6-3、表6-6，選擇小齒輪材料45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220250hbs， 大齒輪選用45鋼正火，硬度170210hbs。參考機(jī)械設(shè)計(jì)課本中表6-5可選精度等級(jí)為9級(jí)，要求表面粗糙度6.3. 。4.2確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 由于該減速器為閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)hbs350,所以齒面點(diǎn)蝕為主要失效形式，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，確定齒輪的你主要參數(shù)和尺寸，然后再按彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度。4.3齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì):計(jì)算公式按式11-36 (1)轉(zhuǎn)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(shí)際傳動(dòng)比 u=/=105/30= 3.5在傳動(dòng)比范圍內(nèi)。初選螺旋角=15因單級(jí)圓柱齒輪為對(duì)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(yīng)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(guān)數(shù)據(jù)代入以上公式得: =68.80mm 由表11.3取標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算 4.4主要尺寸計(jì)算 b=167.11mm=67.11mm 取=67mm； /b=1.3.1.3 4.5按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核（1） 當(dāng)量齒數(shù) （2） 齒形系數(shù)查表11.12得 , (3) 應(yīng)力修正系數(shù) 查表11.13得 ，（3） 許用彎曲應(yīng)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(qiáng)度校核合格 4.6驗(yàn)算齒輪的圓周速度 由表11.21可知 選9級(jí)精度是合適的 4.6齒輪幾何尺寸計(jì)算 小齒輪：mm 齒根圓只鍵槽底部的距離所以主動(dòng)軸采用實(shí)體式齒輪結(jié)構(gòu)大齒輪： 由于 所以采用腹板式結(jié)構(gòu)第5章 主動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 5.1 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 由已知條件可知，此減速器傳遞的功率屬中小功率，對(duì)材料無特殊要求。故選45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表16.1查得強(qiáng)度極限，再由表16.3得許用彎曲因應(yīng)力 5.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)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(huì)有鍵槽的存在，故直徑加大，取為28.5031.41mm,由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)值30mm 5.3軸承的初選 由于斜齒輪傳動(dòng)，軸承初選向心角接觸球軸承7207ac，d=35mm,d=72mm,b=17mm。 5.4設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制草圖 由于設(shè)計(jì)的是單級(jí)減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對(duì)稱安裝在齒輪兩側(cè)，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(jié)構(gòu)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(duì)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(cè)，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(duì)安裝在軸段1上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段2上應(yīng)有軸肩，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)，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(zhǎng)度： 齒輪輪轂寬度為80mm，為保證齒輪固定可靠，軸段3的長(zhǎng)度應(yīng)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(yīng)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(rùn)滑，取軸端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段4長(zhǎng)度為20mm，軸承支點(diǎn)距離mm,根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)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(guān)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(zhǎng)度比相應(yīng)的輪轂寬度小約510mm，鍵槽寬度按軸段直徑可查手冊(cè)得到。 5.5按彎扭合成強(qiáng)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(diǎn)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(cè)面彎矩為 1截面左側(cè)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(zhuǎn)矩圖 =9.55=9.5512.36/720=1.64n.mm (6)求當(dāng)量彎矩 因減速器傳動(dòng)可逆，故修正系數(shù)=1 1截面 7）確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度 由圖可看出，1,2截面所受轉(zhuǎn)矩相同，但彎 ，且軸上還有鍵槽，故1截面可能為危險(xiǎn)截面，但軸徑故也應(yīng)對(duì)2截面校核。 查表得16.3得 ，所以滿足條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠強(qiáng)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(dòng)軸設(shè)計(jì) 6.1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 由已知條件可知，此減速器傳遞的功率屬中小功率，對(duì)材料無特殊要求。故選45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由表16.1查得強(qiáng)度極限，再由表16.3得許用彎曲因應(yīng)力 6.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)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(huì)有鍵槽的存在，故直徑加大，取為42.247.6mm,由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)值45mm 6.3軸承的初選 由于斜齒輪傳動(dòng)，軸承初選向心角接觸軸承7210ac，d=50mm,d=90mm,b=20mm。 6.4設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制草圖 由于設(shè)計(jì)的是單級(jí)減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對(duì)稱安裝在齒輪兩側(cè)，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(jié)構(gòu)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(duì)稱安裝于齒輪兩側(cè)，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(duì)安裝在軸段1上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段2上應(yīng)有軸肩，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)，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(zhǎng)度： 齒輪輪轂寬度為70mm，為保證齒輪固定可靠，軸段3的長(zhǎng)度應(yīng)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(yīng)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(rùn)滑，取軸端面距箱體內(nèi)壁的距離為5mm，所以軸段4長(zhǎng)度為20mm，軸承支點(diǎn)距離mm,根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)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(guān)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(zhǎng)度比相應(yīng)的輪轂寬度小約510mm，鍵槽寬度按軸段直徑可查手冊(cè)得到。 6.5按彎扭合成強(qiáng)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(diǎn)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(cè)面彎矩為 1截面左側(cè)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(zhuǎn)矩圖 =9.55=9.5511.6/205.7=5.4n.mm(6)求當(dāng)量彎矩 因減速器傳動(dòng)可逆，故修正系數(shù)=1 1截面 7）確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度 由圖可看出，1,2截面所受轉(zhuǎn)矩相同，但彎 ，且軸上還有鍵槽，故1截面可能為危險(xiǎn)截面，但軸徑故也應(yīng)對(duì)2截面校核。 查表得16.3得 ，所以滿足條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠強(qiáng)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(zhuǎn)速、調(diào)心性能、安裝及拆卸要求、經(jīng)濟(jì)性等條件。初步選定角接觸球軸承中的7207ac和7210ac型。計(jì)算步驟與說明計(jì)算結(jié)果 （1）7207ac型校核 查手冊(cè)得 軸承的預(yù)期壽命 查表17.8 動(dòng)載荷系數(shù) 所以 當(dāng)量動(dòng)載荷 取 所以所選軸承滿足條件 （2）7210ac型校核 因?yàn)閺膭?dòng)軸上當(dāng)量動(dòng)載荷與主動(dòng)軸上一樣，而且轉(zhuǎn)速低于主動(dòng)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(yīng)該選擇平鍵a型，查表得：主動(dòng)軸段1鍵槽寬b為8mm，鍵高h(yuǎn)為8mm，鍵長(zhǎng)l為60mm；主動(dòng)軸段3鍵槽寬b為12mm，鍵高h(yuǎn)為8mm，鍵長(zhǎng)l為70mm；從動(dòng)軸段1鍵槽寬b為14mm，鍵高h(yuǎn)為9mm，鍵長(zhǎng)l為65mm；從動(dòng)軸段3鍵槽寬b為16mm，鍵高h(yuǎn)為10mm，鍵長(zhǎng)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(yīng)有罩殼，用鋁合金鑄成。用單排鏈時(shí)，滾子和套筒受力，銷軸只起聯(lián)接作用，結(jié)構(gòu)可靠性好；用雙排鏈時(shí)：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(dòng)。在高速輕載場(chǎng)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(chǎng)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