機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計卷揚機

1、目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc326933224 一、設(shè)計題目 PAGEREF _Toc326933224 h 3 HYPERLINK l _Toc326933225 設(shè)計條件 PAGEREF _Toc326933225 h 3 HYPERLINK l _Toc326933226 設(shè)計任務(wù) PAGEREF _Toc326933226 h 3 HYPERLINK l _Toc326933227 成果要求 PAGEREF _Toc326933227 h 3 HYPERLINK l _Toc326933228 二、系統(tǒng)總體方案 PAGEREF _Toc3269

2、33228 h 4 HYPERLINK l _Toc326933229 2.1 方案構(gòu)思 PAGEREF _Toc326933229 h 4 HYPERLINK l _Toc326933230 傳動方案確定 PAGEREF _Toc326933230 h 4 HYPERLINK l _Toc326933231 三、選擇電動機類型 PAGEREF _Toc326933231 h 5 HYPERLINK l _Toc326933232 3.1 電動機有關(guān)參數(shù)確定 PAGEREF _Toc326933232 h 5 HYPERLINK l _Toc326933233 3.1.1 確定電動機功率 PA

3、GEREF _Toc326933233 h 5 HYPERLINK l _Toc326933234 3.1.2 確定電動機轉(zhuǎn)速 PAGEREF _Toc326933234 h 6 HYPERLINK l _Toc326933235 3.2 確定電動機型號 PAGEREF _Toc326933235 h 6 HYPERLINK l _Toc326933236 四、設(shè)計傳動裝置 PAGEREF _Toc326933236 h 7 HYPERLINK l _Toc326933237 分配各級傳動比 PAGEREF _Toc326933237 h 7 HYPERLINK l _Toc326933238

4、 傳動裝置的運動和動力參數(shù) PAGEREF _Toc326933238 h 8 HYPERLINK l _Toc326933239 齒輪的設(shè)計 PAGEREF _Toc326933239 h 9 HYPERLINK l _Toc326933242 4.4 V帶設(shè)計 PAGEREF _Toc326933242 h 11 HYPERLINK l _Toc326933248 五、 軸的設(shè)計 PAGEREF _Toc326933248 h 13 HYPERLINK l _Toc326933249 5.1 有關(guān)參數(shù)計算 PAGEREF _Toc326933249 h 13 HYPERLINK l _To

5、c326933250 5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： PAGEREF _Toc326933250 h 14 HYPERLINK l _Toc326933254 六、其他零件的設(shè)計 PAGEREF _Toc326933254 h 17 HYPERLINK l _Toc326933255 6.1 聯(lián)軸器的選擇 PAGEREF _Toc326933255 h 17 HYPERLINK l _Toc326933256 6.2 箱體的設(shè)計 PAGEREF _Toc326933256 h 17 HYPERLINK l _Toc326933257 減速器的潤滑 PAGEREF _Toc326933257 h 18

6、HYPERLINK l _Toc326933258 參考資料 PAGEREF _Toc326933258 h 18附件附件一 減速器裝配圖附件二 大齒輪零件工作圖附件三輸出軸零件工作圖一、設(shè)計題目設(shè)計條件卷揚機傳動裝置簡圖如下：1.卷揚機數(shù)據(jù)卷揚機牽引力F=12kN，吊繩牽引速度，卷筒直徑D=500mm。2.工作條件用于建筑工地提升物料，空載啟動，連續(xù)運轉(zhuǎn)，三班制工作，工作要求平穩(wěn)。3.使用期限工作期限為10年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小時。檢修間隔為3年。4.生產(chǎn)批量及加工條件小批量生產(chǎn)，無鑄鋼設(shè)備。設(shè)計任務(wù)1.確定傳動方案2.選擇電動機型號3.設(shè)計傳動裝置4.選擇聯(lián)軸器成果

7、要求1.減速器裝配圖一張2.零件工作圖二張（大齒輪、輸出軸）3.設(shè)計說明書一份二、系統(tǒng)總體方案 2.1 方案構(gòu)思電動機傳動裝置執(zhí)行機構(gòu)，初選三種傳動方案，如下：圖2.1 二級圓柱齒輪傳動圖2.2 蝸輪蝸桿減速器圖2.3 二級圓柱圓錐減速器傳動方案確定比較上述方案，在圖2.2中，此方案為整體布局小，傳動不平穩(wěn)，雖然可以實現(xiàn)較大的傳動比，但是傳動效率低。圖2.1中的方案結(jié)構(gòu)簡單，且傳動平穩(wěn)，適合要求。圖2.3中的方案布局比較小，但是圓錐齒輪加工較困難，特別的是大直徑，大模數(shù)的錐輪，所以一般不采用。最終方案確定：采用二級圓柱齒輪減速器，其傳動系統(tǒng)為：電動機傳動系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)（如下圖）。 圖2.4 最終

8、方案三、 選擇電動機類型3.1 電動機有關(guān)參數(shù)確定3.1.1 確定電動機功率電動機的速度計算：輸出所需要功率：Pw=FV=12*/60=3.6KW （3-1）傳動效率計算： （3-2）注：V帶傳動效率為滾動軸承效率（一對）閉式齒輪傳動效率為聯(lián)軸器效率為傳動滾筒效率為得，其中式中：Pd工作機實際需要的電動機輸出功率，KW； Pw工作機所需輸入功率，KW； 電動機至工作機之間傳動裝置的總效率。所以使電動機的額定功率P （11.3）P ，由查表得電動機的額定功率P 5.5KW。 3.1.2 確定電動機轉(zhuǎn)速計算滾筒工作轉(zhuǎn)速： 由推薦的傳動比合理范圍，v帶輪的傳動比范圍：=7，二級圓柱齒輪減速器的傳動比

9、一般范圍：840。（由機械設(shè)計設(shè)計手冊可查得）則總傳動比的范圍為，故電機的可選轉(zhuǎn)速為：3.2 確定電動機型號電動機通常多選用同步轉(zhuǎn)速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min綜合考慮電動機和傳動裝置的情況，同時也要降低電動機的重量和成本，最終可確定同步轉(zhuǎn)速為1000r/min ，根據(jù)所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速查表確定電動機的型號為Y132M2-6，滿載轉(zhuǎn)速960r/min。 其主要性能：額定功率：5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.0，質(zhì)量84kg（機械設(shè)計設(shè)計手冊）。 四、設(shè)計傳動裝置分配各級傳動比 I=nm/nw式中：nm電動機滿載轉(zhuǎn)速 總傳

10、動比：i查機械手冊，取V帶的傳動比，則減速器的傳動比i為i=取兩級援助齒輪減速器高速級的傳動比則低速級的傳動比為由上知此傳動裝置的總的傳動比等于83.77大于40，所以在電動機與減速器之間選用帶連接。減速器的傳動比等于27.92大于8，因此選用二級減速器。即傳動方案大概如下：圖4.1 傳動方案傳動裝置的運動和動力參數(shù)電動機軸 軸（高速軸）軸（中間軸）軸（低速軸）軸（滾筒軸）運動和動力參數(shù)的計算數(shù)值整理列表如下表4.1 各傳動軸參數(shù)值軸名功率 p/kw轉(zhuǎn)矩 T/KN.M,轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電動機軸軸軸軸滾筒軸406305096032031齒輪的設(shè)計4.3.1 高速

11、級齒輪傳動的設(shè)計計算材料：高速級小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241.5HBS。高速級大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為186.5HBS。查課本得 ,。查課本得： ，故 按齒面接觸強度設(shè)計：8級精度制造，查機械設(shè)計手冊得：均勻載荷，載荷系數(shù)K=1.2（有輕度振動）取齒寬系數(shù)：對于高速級齒輪 查表得, 計算中心距：動力傳動齒輪m可以取2.5,3,4等。 ， 取m2.5時，.返算： 分度圓直徑：,中心距 a=d1+d22=290齒寬： 可取 ， 高速級小齒輪：， 高速級大齒輪：， 通過課本有關(guān)公式得：，, 按齒寬計算強度： 第一對齒輪的齒面接觸疲勞強度和齒根的彎曲疲勞強度滿足要求。 低速級大小齒輪的設(shè)計對

12、于低速級齒輪， ，按齒面接觸強度設(shè)計：8級精度制造，查機械設(shè)計手冊得：載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù)計算中心距：,m可以取2.5,3,4等。，當(dāng)取m=4取時，, 則 Z2=134i=4.466。分度圓直徑：, 中心距 a=d1+d22=328齒寬: 則可取 , 驗算輪齒彎曲強度： ，按最小齒寬第二對齒輪的齒面接觸疲勞強度和齒根的彎曲疲勞強度滿足要求。4.4 V帶設(shè)計4.4.1 帶的型號和根數(shù)確定確定計算功率。由表13-8（機械設(shè)計基礎(chǔ)，第五版）查得工作情況系數(shù);故4.4.2 v帶帶型確定根據(jù) Pc=5.28KW ， nm=960 r/min由查機械設(shè)計手冊知選用A型。確定帶輪的基本直徑并驗算帶速v。4.

13、4.3 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑取小帶輪的基準(zhǔn)直徑；驗算帶速v；因為5m/svd2,所以查手冊1取d3=90mm,選用6018軸承，L3=40mm;第四段主要是定位軸承，取d4=98mm,L4由箱體確定取66mm;L5段為軸間，用于定位齒輪，區(qū)d5=108mm,軸長L5取14mm;第六段軸為裝 齒輪，取d6=100mm，取l6=128mm:第七段與第三段一樣裝軸承，去d7=90mm,L7=40mm.圖5.1 低速軸的結(jié)構(gòu)圖2）求作用在軸上的作用力：已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 =520 齒輪作用在軸上的水平力即周向力： F=齒輪作用在軸上的鉛垂力即徑向力：F= F由于齒輪和聯(lián)軸器都對軸有作用力而

14、產(chǎn)生彎矩，故將兩者彎矩分別求得再進(jìn)行合成。 軸的強度校核在垂直面上在水平面上有總彎矩扭矩進(jìn)行校核時候，通常只是校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度根據(jù)式及上面的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力查得45剛的。因為，故安全。5.2.2 中間軸的設(shè)計由上知P2=4.06KW =757.58Nm 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45剛,調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)課本第245頁式14-2,取，C=113，得:。所以最小軸應(yīng)大于47mm.第一段軸裝軸承，查手冊62頁表6-1取d1=50mm,選用6010軸承，L1=40mm;第二段主要是定位齒輪，d2.d1,取d2=58mm,L2

15、略小于前低速齒輪設(shè)計的小齒輪寬度b1，取128mm;L3段為軸間，用于定位齒輪，區(qū)d3=66mm,軸長L3取12mm;第四段軸為裝 齒輪，取d4=58mm，因為Lb(齒輪寬)，取l4=68mm:第五段與第一段一樣裝軸承，去d5=50mm,L7=40mm.校核同上，此設(shè)計滿足要求。圖5.2中間軸的結(jié)構(gòu)圖高速軸的設(shè)計由上知P1=4.224KW =320r/min=126.06Nm 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45剛,調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)課本第245頁式14-2,取，C=113，得:所以最小軸應(yīng)大于26mm.進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 第一段軸頸配軸承查手冊62頁表6-1取d1=35mm,選用6007軸承取

16、L1=40mm,第二段軸用于定位齒輪取d2=45mm，取L2=72mm;d3段根據(jù)箱體的具體情況定為136mm2,所以取d3=40mm,，L3=136mm;第四段配軸承d4=35mm,L4取40mm;L5段用于連接帶輪d5=30mm,l5=150mm校核同上，此設(shè)計滿足要求。六、其他零件的設(shè)計 聯(lián)軸器的選擇低速軸端聯(lián)軸器：根據(jù)聯(lián)軸器的計算公式，查表得，取工作情況系數(shù);則有，（機械設(shè)計手冊）選用HL7彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為。6.2 箱體的設(shè)計表6.1 箱體設(shè)計有關(guān)參數(shù)名 稱符號二級圓柱齒輪減速器/mm箱座壁厚11箱蓋壁厚10箱座凸緣厚度箱蓋凸緣厚度15箱座底凸緣厚度底腳螺栓直徑22底腳螺栓數(shù)目6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑13聯(lián)接螺栓的間距160軸承端蓋螺釘直徑10定位銷直徑10螺栓扳手空間與凸緣寬度安裝螺栓直徑M10至外箱壁距離16至凸緣邊距離14沉頭座直徑24軸承旁凸臺半徑18凸臺高度根據(jù)扳手操作方便為準(zhǔn)外箱壁至軸承座端面距離42大齒輪頂圓與內(nèi)壁距離13齒輪端面與內(nèi)壁距離11箱蓋、箱座肋厚9、9軸承端蓋外徑124軸承端蓋凸緣厚度12軸承旁聯(lián)接螺栓距離124