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1、目录第一章、机械设计课程设计任务书2 第二章、电动机的选择4 第三章、分配传动比6 第四章、齿轮设计9 (一) 高速级直齿圆柱齿轮传动的设计计算8 （二）低速级直齿园柱齿轮传动的设计计算12 （三）开式齿轮17 第五章、减速器轴设计、滚动轴承选择、键连接和联轴器选择18 5.1、轴的设计18 5.2、滚动轴承的选择及计算25 5.3、键连接的选择及校核计算28 第六章、 附件设计29 第七章、 设计小结31 第八章、 参考资料33 机械设计课程设计计算说明书- 2 - 第一章机械设计课程设计任务书题目：卷扬机的传动装置的展开式二级圆柱齿轮减速器1.1 、图 1-1 传动装置简图如下所示。（1）
2、卷扬机数据卷扬机绳牵引力 F(N) 、绳牵引速度 v(m/s) 及卷筒直径 D(mm)见附表。（2）工作条件 用于建筑工地提升物料，空载启动，连续运转，三班制工作，工作平稳。 （3） 使用期限 工作期限为十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4 小时，检修期间隔为 三年。 （4） 产批量及加工条件 小批量生产，无铸钢设备。 1.2 、设计任务 1）确定传动方案； 2）选择电动机型号； 3）设计传动装置； 4）选择联轴器。 1. 3、具体作业 1）减速器装配图一张； 2）零件工作图二张（大齿轮，输出轴） ； 3）设计说明书一份。传动装置卷扬机原动机w联轴器重物机械设计课程设计计算说明书-
3、3 - 1.4 、数据表 1-1 数据编号1 2 3 4 5 牵引力 F/N 12 12 10 8 7 牵引速度v/(m/s) 0.3 0.4 0.5 0.5 0.6 卷筒直径D/mm 500 470 450 430 460 机械设计课程设计计算说明书- 4 - 第二章电动机的选择2.1、选择电动机类型按照工作要求选用Y 系列全封闭式笼型三相异步电动机，电压380V。2.2、选择电动机容量计算各轴运动及动力参数时， 将传动装置中各轴从高速轴到低速轴依次编号，定为 O轴（电动机轴），1 轴，2 轴，相邻两轴间的传动比表示为011223,iii,，相邻两轴间的传动效率为01,12，23，各轴的输入
4、功率为，P1，P2，P3, ，各轴的转速为1n ,2n ,3n ,各轴的输入转矩为1T ，2T ，3T ，。电动机的输出功率、转速的转矩分别为0dPP ，0mnn ，0 0 09550PTn传动装置中各轴的输入功率、转速和转矩分别为01 1001110 0101 011(),(),9550()minnPrPPKWnTT iN min12 2112221 1212 122(),(),9550()minnPrPPKWnTTiN min32 3223332 2323 233(),(),9550()minPnrppkw nTT iN min电动机所需工作效率为w dpP（Pw为工作机所需功率（ kw）
5、,为传动装置各部分效率连乘积）。工作机所需效率为kwsmNFvPW2. 410006.070001000传动装置的总效率为232 12345确定各部分效率： V 带传动效率6.901，滚动轴承效率（一对）20.99，闭式齿轮机械设计课程设计计算说明书- 5 - 传动效率30.97,，联轴器效率9.904, 传动滚筒效率9.905, 代入得：5.80542 34 21所需电动机功率为kwsmNFvPd94.485.010006.070001000因载荷平稳，电动机额定动率edp 略大于dp 即可。查表得Y 系列电动机技术数据，选电动机的额定功率为.5kw5edP。2.3 、确定电动机转速滚筒轴工
6、作速度min76.20100060r Dvnw二级圆住齿轮减速器为840i，则总传动比范围为16160i。故电动机转速可选范围为1616026.67426.724267.2minmindwrri。符合这一范围的同步转速有 750、1000、1500和 3000minr。现以同步转速 1500minr和 1000minr二种方案进行比较。对应额定功率为7.5kw的电动机型号分别为Y132M4 和 Y160M6 型。表 2-1 两电动机有关技术参数及总传动比方案电动机型号额 定 功 率/kw同步转速 /满载转速/minr电 动 机 质量/kg传动比 /aiY132M4 7.5 1500/1400
7、81 53.99 Y160M6 7.5 1000/970 119 36.37 由比较得知：方案、电动机重量轻，转速高，但其传动比太大，传动装置外廓尺寸太大，制造成本高，结构不紧凑，故不可取。方案、电动机转速适中，传动比较小，易实现。故选方案，即选定电动机型号 Y160M6。Y160M6 型三相异步电动机的额定动率7.5kw，满载转速 1000minr，电动机中心高为 160mm， 中机座， 级数为 6。 轴伸出部分用于装联轴器， 轴段直径和长度分别为D=42，E=110。机械设计课程设计计算说明书- 6 - 第三章分配传动比3.1 、总传动比：97036.3726.67m a wnin3.2
8、、分配传动装置各级传动比由传动系统方案可知开式圆柱齿轮传动的传动比0134451,1,4iii由计算得两级圆柱齿轮减速器的总传动比为12 2301 34 4536.679.0924iii ii i i为了便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两级齿轮的配对材料相同，齿面硬度350HBS，齿面宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等条件。取高速级传动比688. 44.112ii取低速级传动比29.31223iii传动系统的各部分传动比分别为01122334451,3.44,2.64,1,4iiiii。3.3、 动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩的计算如下：O 轴（电动机轴）1
9、4.499550min96049.400 000nPTrnnkwPdPm1 轴（减速器高速轴）机械设计课程设计计算说明书- 7 - mNnPTr innkwpp60.1429550min32076.400 1010 101012 轴（减速器中间轴）mNnPTr innpP37.6399550min26.6857.422 2121 212123 轴mNnPTr innkwPPP20209559min75.2039.433 3232 332223234 轴mN nPTr innkwPPP19799550min75.2030.444 4343 44333434机械设计课程设计计算说明书- 8 - 3
10、.4 、图 3-1 由计算所得的传动装置简图如下轴号功率p kw转矩 T N m转速n(minr)传动比 i传动效率电动机0轴4.94 49.14 960 - - 1轴4.76 142.06 320 3 0.96 2轴4.57 639.37 68.26 4.688 0.96 3轴4.39 2020 20.75 3.29 0.96 4轴4.30 1979 20.75 1 0.96 机械设计课程设计计算说明书- 9 - 第四章 齿轮设计（一）高速级直齿圆柱齿轮传动的设计计算4.11、选精度等级、材料及齿数1）材料及热处理按方案选用直齿圆柱齿轮传动2）卷扬机为一般工作机器，速度不高。故选用7 级精度
11、（ GB/1009588） 。3）材料选择： 参考资料得小齿轮选用45 钢，调质240 270HBS。大齿轮选用 45 钢，正火160 190HBS。4）选小齿轮齿数122z，大齿轮齿数212 13.44 2275.68zi z，取276z。5）选取螺旋角：初选螺旋角012o。4.12、按齿面接触强度设计由设计计算公式（ 109a）进行计算，即213112.32t t dHkT uzdu1) 确定公式内各计算数值（1）试选载荷系数1.3tk。（2）计算小齿轮传动的转矩4551 1 15.8295.51095.5 105.73 10970PTN mN mn（3）由表 107 选取齿宽系数1d。（
12、4）由表 106 查得材料的弹性影响系数12189.8EZmpa 。（5）由 图10 21d按 齿 面 硬 度 查 得 小 齿 轮 的 接 触 疲 劳 强 度 极 限l i m 1600Hmpa。大齿轮的接触疲劳强度极限lim2550Hmpa。（6）由式60hNnjL 计算应力循环次数9 116060 970 110 300 3 42.095 10hNn jL99 22.095 100.61 103.44N机械设计课程设计计算说明书- 10 - （7）由表 1019 查得接触疲劳寿命系数10.90HNk：20.95HNK。（8）计算接触疲劳许用应力取失效概率 1%，安全系数1s，由式limNk
13、S得2lim220.95550522.5HNH HKmpaS1lim1 10.9600540HNH HKmpaS4.13、计算（1） 试计算小齿轮分度圆直径1td ，代入H中较小的值。224 1 133111.3 5.73 104.44189.82.322.3254.1213.44522.5E tdHK TZudmmmmu（2）计算圆周速度 v1154.129702.7560100060 1000td nmmvss（3）计算齿宽 b 11 54.1254.12dtbdmm（4）计算齿轮与齿高之比bh模数115 4 . 1 22 . 4 622t tdmmmz齿高2. 2 52. 2 52. 4
14、 65. 5thmm mmm54.129.785.535bh（5）计算载荷系数根据2.75mvs，7 级精度，查图108 得动载荷系数1.05vk：直齿轮，假设100Atk FNbmm。由表 103 查得1.1HFkk由表 102 查得使用系数1Ak，由表 104 查得 7 级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，2231.050.18 10.60.2310Hddkb将数据代入得2231.050.18 10.6 110.23 1054.121.3504Hk由9.78bh，1.3504Hk，查图 1013 得1.28Fk：故载荷系数机械设计课程设计计算说明书- 11 - 1 1.05 1.3504
15、1.281.815AVHHkk k kk（6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由公式311t tkddk得33111.81554.1260.491.3t tkddmmk（7）计算模数 m1160.492.7522dmmmz4.14、按齿根弯曲强度设计由式（ 105）得弯曲强度公式为132 12FSdFY YkTmz1）确定公式内的各计算数值（1） 由图 1020c 查得小齿轮的弯曲疲劳极限1500FEmpa：大齿轮的弯曲疲劳强度极限2380HEmpa（2）由图 1018 查得弯曲疲劳寿命系数120.85,0.88FNFNkk：（3）计算弯曲疲劳强度许用应力取弯曲疲劳安全系数1.4s，由式limNkS得11 10.85500303.571.4FNFE FkmpaS22 20.88380238.861.4FNFE FkmpaS（4）计算载荷系数k11. 0 51. 11. 2 81.AVFFkk k kk（5）查取齿型系数由表 105 可查得122.65;2.226saFaYY。（6）查取应力校正系数由表 105 可查得121.58,1.76
