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1、机械设计课程设计计算说明书机械设计课程设计任务书题目：卷扬机传动装置设计一 工作条件1. 正反转传动。2. 断续工作,有轻微震动。3. 启动载荷为公称载荷的1.4倍。4. 每天工作8小时，寿命为5年，大修期2年，每年按300个工作日计算。二 原始数据运输带工作拉力F（N）： 3300卷筒的直径D（mm）： 380运输带速度V（m/s）： 1.0运输带速度允许误差 5%使用年限（年）： 5工作制度（班/日）： 1生产条件： 中等规模机械厂，可加工7-8级斜齿轮；动力来源： 电力、三相交流380/220伏。三 设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算；2. 带轮的传动设计计算；3. 齿轮传动设计计
2、算；4. 轴的设计；5. 滚动轴承的选择与校核；6. 键和连轴器的选择与校核；7. 装配图、零件图的绘制；8. 设计计算说明书的编写。四 设计任务1. 减速器总装配图一张；2. 齿轮、轴、箱体零件图各一张；3. 设计说明书一份。一、传动方案的拟定及说明1传动方案 （方案已给）一个好的传动方案，除了首先满足机器的功能要求外，还应当工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、成本低廉以及维护方便。要完全满足这些要求是很困难的。在拟订传动方案和对多种传动方案进行比较时，应根据机器的具体情况综合考虑，选择能保证主要要求的较合理的传动方案。该方案工作机有轻微振动，输入轴和输出轴分别用带传动与电机、联轴器和
3、卷扬机相联，构造简单、成本低，可传递较大扭矩，减速器部分采用两级斜齿轮减速，即展开式二级圆柱齿轮传动。因为此方案工作可靠、传动效率高、维护方便、环境适应行好，斜齿圆柱齿轮兼有传动平稳和成本低的特点，同时选用展开式可以有效地减小横向尺寸。示意图如上 1电动机；2带传动；3齿轮传动；4联轴器；5卷筒；6轴承电动机的选择电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转，无特殊要求。所以选用常用的封闭式Y系列三相异步交流的电动机电压380v。其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低等优点。一. 电动机容量的选择1. 工作机所需功率Pw 知F=3300 N V=1.0m/s 所以2
4、. 电动机的输出功率kw3. 确定电动机额定功率因为应等于或稍大于。故选择=4kw的电动机。二. 电动机转速的选择工作机滚筒的转速=60*1000*1.1/（3.14*400）=52.55r/min因为两极传动的总传动比最好不要超过20，故电动机的同步转小于等于*20=1051r/min,同时总传动比应越接近20越好。故选同步转速为1000r/min的电动机。三. 电动机型号的确定根据上面步骤的计算，查表选出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW，满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求。 （1P196表20-1）传动装置的运动和动力参数 (以下公式引用自1P810)一. 总
5、传动比由电动机的满载转速和工作机主动轴转速可确定传动装置应有的总传动比为：/其中 =960r/min52.55r/min故：18.27二. 合理分配各级传动比由于减速箱是展开式布置，所以选 。由=18.27，得=4.873， =3.749三. 传动装置的运动和动力参数计算1. 各轴转速 高速轴：=960r/min 中间轴：=/=960/4.873=197.00r/min 输出轴：=/=197.00/3.749=52.55r/min2. 各轴输入功率计算 =3.07*0.99=3.039kw =3.039*0.99*0.97=2.919kw =2.919*0.99*0.97=2.803kw3.
6、各轴的输入转矩 电动机转矩T=9550/=9550*3.07/960N.m=30.540 N.m =9550/=9550*3.039/960 N.m =30.232 N.m =9550/=9550*2.919/197.00 N.m =141.505 N.m =9550/=9550*2.803/52.55 N.m =509.394 N.m附：各轴转速、输入功率、输入转矩项 目电动机轴高速轴I中间轴II输出轴III鼓 轮转速（r/min）960960197.0052.5552.55功率（kW）43.0392.9192.8032.75转矩（Nm）30.54030.232141.505509.3945
7、10.499传动比114.8733.7491效率10.990.96030.96030.9801传动件的设计计算一. 高速啮合齿轮的设计 （以下公式引用自2第十章）1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1） 按方案（2）所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2） 运输机为一般工作机器，速度不高，故精度等级选用7级精度（GB10095-88）；3） 材料及热处理；选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。4） 试选小齿轮齿数20，大齿轮齿数97；5） 选取螺旋角。 初选螺旋角142 按齿面接触强度设计按式（10
8、21）试算，即 1） 确定公式内的各计算数值（1） 试选Kt1.6（2） 计算小齿轮传递的转矩 =30.232N.m（3） 由图1030选取区域系数 2.433（4） 由表107选取齿宽系数 1（5） 由图1026查得 0.75，0.875， 则 （6） 由表106查得材料的弹性影响系数 189.8（7） 由图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限550MPa；（8） 由式1013计算应力循环次数60j609601（830010）1.382h /1.382/4.873=2.837h（9） 由图1019查得接触疲劳寿命系数0.95；1.07（10）
9、 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1，安全系数S1，由式（1012）得 0.95600MPa570MPa 1.07550MPa588.5MPa ()/2(570+588.5)=579.25MPa2） 计算（1） 试算小齿轮分度圆直径,=mm=35.73mm（2） 计算圆周速度v=1.8m/s（3） 计算齿宽b及模数b=135.73mm=35.73mm=1.73h=2.25=2.251.73mm=3.89mmb/h=35.73/3.89=9.19（4） 计算纵向重合度 （5） 计算载荷系数K 已知载荷平稳，所以取KA=1根据v=1.8m/s,7级精度，由图108查得动载系数=1.07；由表10
10、4查的的计算公式和直齿轮的相同。故 =1.12+0.18(1+0.61)11+0.231035.73=1.586由表1013查得 =1.33由表103查得= =1.4。故载荷系数 K=11.071.421.4=2.13（6） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得 =mm=39.31mm（7） 计算模数 =mm=1.91mm3 按齿根弯曲强度设计由式(1017) 1） 确定计算参数（1） 计算载荷系数K= =11.071.331.4=1.99（2） 根据纵向重合度=0.318120tan14=1.586，从图1028查得螺旋角影响系数 0.88（3） 计算当量齿数 =/co
11、s=20/cos14=21.89 =/cos=97/cos14=103.99（4） 查取齿型系数由表105查得=2.724；=2.175（5） 查取应力校正系数由表105查得=1.569；=1.793（6） 计算由图（10-20C）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500Mpa=380Mpa（7） 由图（10-18）查得弯曲疲劳寿命系数 =0.88=0.91（8） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得：=314.29Mpa=247MPa（9） 计算大、小齿轮的并加以比较=0.01360=0.01579 大齿轮的数值大2） 设计计算 =1.34对比计算结果，由齿面接
12、触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取=1.5，则=23.11取=27，则=274.873=1314 几何尺寸计算1) 计算中心距a=122.13mma圆整后取122mm2) 按圆整后的中心距修正螺旋角=arcos=13.76由于值改变不大，故参数、等不大，不用修正3) 计算大、小齿轮的分度圆直径=41.695mm=202.306mm4) 计算齿轮宽度 b=mm=41.695mm圆整后取=42mm，=47mm5 结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。具体结构略。二. 低速啮合齿轮的设计（以下引用公式均为2第十章）1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1） .试选小齿轮齿数25，大齿轮齿数94；其他参数和上对齿轮一样2 按齿面接触强度设计按式（1021）试算，即 1） 确定公式内的各计算数值（1） 计算小齿轮传递的转矩=141.505N.m（2） 由图1026查得0.778，0.884，则（3） 由式1013计算应力循环次数60j60197.001（830010）2.837h/2.837/3.749=7.
