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1、 机械设计基础课程设 计设 计 计 算 说 明 书题 目：绞车传动装置 院 系：电气学院 专 业：机电一体化 姓 名：保华亮 班 级：机电 1020 班 指导教师：马志诚 二零一一年十二月- 1 -目录前言 一、拟定传动装置的传动方案 二、电动机的选择 三、传动装置运动及动力参数计算 四、轴的计算 五、滚动轴承的选择及设计计算六、键连接的选择和计算 七、联轴器的选择 八、减速器附件的选择 九、润滑和密封 参考文献 - 2 -前言：1、 传动方案简图：1电动机；2联轴器；3斜齿圆柱齿轮减速器；4开式齿轮；5卷筒2、工作情况：间歇工作，载荷平稳，传动可逆转，启动载荷为名义载荷的 1.25 倍。传动
2、比误差为5%。每隔 2min 工作一次，停机5min，工作年限为 10 年，两班制。3、 原始数据：卷筒圆周力 F=12000N，卷筒转速 n=35rmin ，卷筒直径D=400mm- 3 -4、 设计内容：1）拟定传动装置的传动方案2）电动机的选择3）传动装置的运动参数和动力参数的计算4）传动件及轴的设计计算5）轴承、键的选择和校核计算机及减速器润滑和密封的选择6）减速器的结构及附件设计7）绘制减速器装配图、零件图8）编写设计计算说明书5、 设计任务：1）绘制减速器装配图一张；2）零件工作图 1 至 3 张；3）设计计算说明书一份。6、 设计进度：第一阶段：拟定和讨论传动方案；选择电动机；传
3、动装置总传动比的确定及各级传动比的分配；计算各轴的功率、转矩和转速。第二阶段：传动零件及轴的设计计算。第三阶段：设计及绘制减速器装配图。- 4 -第四阶段：零件工作图的绘制。第五阶段：编制设计说明书。一、 拟定传动装置的传动方案：由题目所知传动机构类型变位齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析认证。本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两个齿轮浸油深度可以大体相同，结构较复杂；轴向尺寸大，中间轴较短，刚度好，中间轴承润滑较容易。二、电动机的选择：1、 选择电动机的型号本减速器在常温下连续工作，载荷平稳，对启动无特殊要求，但工作环境灰尘较多，故选用 Y 型三相笼型感应电动机，封闭式结构，电压为
4、 380V。- 5 -2、 确定电动机功率工作机所需的电动机输出功率为：Pd=Pw Pw=Fv1000 w 所以 Pd= Fv1000 w w= 联 齿 3 轴承 卷筒 开齿=0.990.970.99 30.960.95=0.868nw=601000vD v= nwD（601000）=353.14400（601000）=0.73ms所以 Pd= Fv1000 w=120000.73（10000.868）=10.13kw按推荐的合理传动比范围，取开式齿轮传动比 i=35，故电动机转速的可选范围为：nd=idnw=（35） 350rmin=（10501750 ）rmin因载荷平稳，电动机的额定功率
5、 Ped大于 Pd 即可，符合这一范围的同步转速有750rmin、1000r min 、1500rmin、3000 rmin，再根据计算出的容量，由文献 1 附录 8 附表 8.1 查出有四种适用的电动机型号，其技术参数的比较情况见下表： 方案 电动机型 额定功 电动机满载 启动转矩 最大转矩- 6 -号 率（kw）转速（rmin）额定转矩额定转矩1 Y160M1-211 2930 2.0 2.22 Y160L-6 11 970 2.0 2.03 Y160M-4 11 1460 2.2 2.24 Y180L-8 11 730 2.0 2.0综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及开式齿轮传动和
6、减速器的传动比，比较四个方案可知：选定电动机型号为Y160M-4，所选电动机的额定功率 Ped=11kw，满载转速nm=1460rmin ，总传动比适中，传动装置结构比较紧凑。3、计算传动装置的总传动比及分配各级传动比。（1） 、传动装置的总传动比总传动比为：i 总 =nmn w=97035=27.7（2） 、分配各级传动比根据文献 2 表 2.2 推荐传动比的范围，选取开式齿轮传动的传动比 i1=4，则一级斜齿圆柱齿轮减速器的传动比为：i 2=i 总i 1=27.74=6.9253、 计算传动装置的运动参数和动力参数。0 轴电动机轴：P0=Pd=10.13（kw）- 7 -n0=nw=970
7、（rmin）T0=9550 P0n 0=955010.13970=99.73（Nm）1 轴减速器高速轴：P1= P0 1=10.130.99=10.03（kw ）n1=n0i 1=970（rmin）T1=9550 P1n 1=955010.03970=98.74（Nm）2 轴减速器低速轴：P2= P1 1 2=10.030.990.97=9.63（kw）n2= n1i 2=242.5（rmin）T2=9550 P2n 2=95509.63242.5=379.3（Nm）3 轴开式齿轮轴：P3= P2 2 3=9.630.950.99=9.06（kw）n3= n2i 3=60.625（rmin）T
8、3=9550 P3n 3=95509.0660.625=1426.7（Nm）4 轴卷筒轴：- 8 -P4= P3 4 3=9.060.960.99=8.61（kw）n4= n3 =60.625（rmin）T4=9550 P4n 4=95508.6160.625=1356.40（Nm）将计算的运动参数和动力参数列于表 2 中。表 2 计算所得运动参数和动力参数参数轴名 0 轴 1 轴 2 轴 3 轴 4 轴转速（rmin）970 970 242.560.62560.625输入功率（kw）10.1310.039.63 9.06 8.61输入转矩（Nm）99.7398.74379.31426.713
9、56.40传动比 i 6.925 4效率 0.99 0.97 0.99 0.96 0.95三、传动装置运动及动力参数计算（一） 、一级斜齿圆柱齿轮的设计1、 选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用 45 刚调质，硬度为 220250HBS大齿轮选用 45 刚正火，硬度为 170210HBS- 9 -选择齿轮精度为 8 级2、 校核齿根弯曲疲劳强度按斜齿轮传动的设计公式可得：mn1.17KT 1cos2Y FYS（ dZ21 F） 13确定相关参数和系数：（1） 转矩：T1=9550 P0n 0=955010.13970=99.73（Nm）（2） 载荷系数 K：根据查表 4-7，取 K=1.4（3）
10、齿数 Z1、齿宽系数 d和螺旋角 取 Z1=20，则 Z2=IZ1=6.92520=138.5 取圆整Z2=138初选螺旋角 =14 当量齿数 ZV为： ZV1=ZVcos 3=20cos 314=21.8922ZV2=ZVcos 3=138cos 314=151.04151查表得齿形系数 YF1=2.75 YF2=2.16查表得应力修正系数 - 10 -YS1=1.58 YS2=1.84选取 d=0.8（4） 许用弯曲应力 F由图 4-23 查 Flim1，小齿轮按调制刚查取，大齿轮按正火刚查取，得 Flim1=210 MPa Flim2=190 MPa查表得 S F=1.3N1=60njL
11、h=601460181030025%=5.256108N2= N1i =5.25610 84=1.31410 8查图 4-25 得 Y NT1= YNT2=1由公式 F1= YNT1 Flim1S F得 F1= YNT1 Flim1S F=2101.3=162MPa F2= YNT2 Flim1S F=1901.3=146MPaYF1YS1 F1=2.751.58162=0.0268MPa -1YF2YS2 F2=2.161.84146=0.0272MPa -1代入数据，解得 mn1.17a=4（20+138 ）（ 2cos14）=325.77mm取 a=326mm- 11 -（5） 确定螺旋
12、角为：=arccosm 1（Z 1+ Z2）2a=arccos2（20+138）326=148 2此值与初选 值相差不大，故不必重新计算。3、 校核齿面接触疲劳强度 H=3.172E（KT（u+1）bd 2u） 12 H确定相关参数和系数：（1） 分度圆直径 d：d1= mnZ1cos=420cos14 8 2 =82.5mmd2 = mnZ2cos=4138cos14 8 2 =571.3mm（2）齿宽b= dd1=0.882.5=66mm取 b2=70mm，b 1=75mm（3）齿数比 u=I=4（4）许用接触应力 H由图 4-23 查得 Hlim1=560MPa Hlim2=530MPa
13、查图 4-24 得 S H=1查得 Z NT1=1，Z NT2=1.06由公式 H1= ZNT1 Hlim1S H1得： - 12 - H1= ZNT1 Hlim1S H1=1560=560MPa H2= ZNT2 Hlim2S H2=1.06530=561MPa由表 4-8 查得弹性系数 Z E=189.8（MPa） 12故 H=3.172189.8（6） 验算齿轮圆周速度 Vv=d 1 n1（601000）=3.1482.5970（601000）=4.19ms由文献 1 表 10.22 知选 8 级精度是合适的。（二） 、开式齿轮的设计1、选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用 45 刚调质，硬度为 220250HBS大齿轮选用 45 刚正火，硬度为 170210HBS选择齿轮精度为 8 级，要求齿面促成的Ra3.26.3 m2、按齿面接触疲劳强度校核因两齿轮均为钢质齿轮，求出 d1的值，确定相关参数和系数：- 13 -(1) 转矩：T3=9550 P3n 3=95509.0660.625=1426.7（Nm）(2)载荷系数 K，根据查表 4-7，取 K=1.1(3)齿数 Z1 和齿宽系数 d小齿轮齿数 Z1 取为 25，则大齿轮齿
