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1、机械设计课程设计机械设计课程设计计算说明书全套图纸加扣3012250582 题 目 电动机卷扬机传动装置设计 专业班级 机械设计制造及其自动化11级2班学 号 学生姓名 指导教师 石家庄铁道大学2014年7月机械设计课程设计任务书学生姓名： 班级 机1101-2班 学 号题目 ：6-8 电动卷扬机传动装置设计 传动系统图：原始数据：钢绳拉力钢绳速度卷筒直径1112440工作条件：间歇工作，每班工作时间不超过15%，每次工作时间不超过10min。满载启动，工作时有中等振动，设计寿命为10年，小批量生产，两班制工作，钢绳速度允许误差为5%要求完成：1.减速器装配图1张（A1）。2.零件图2张（箱体
2、和蜗杆轴）。3.设计说明书1份。开始日期 2014 年 7 月 1日 完成日期 2014 年 7 月 15 日目录1电动机的选择12选择传动比22.1总传动比22.2减速装置的传动比分配23各轴的参数23.1各轴的转速23.2各轴的输入功率23.3各轴的输出功率33.4各轴的输入转矩33.5各轴的输出转矩33.6各轴的运动参数表44.蜗轮蜗杆的选择44.1选择蜗轮蜗杆的传动类型44.2选择材料44.3按齿面接触疲劳强度计算进行设计44.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸54.5校核齿根弯曲疲劳强度64.6验算效率74.7精度等级公差和表面粗糙度的确定75圆柱齿轮的设计75.1选择齿轮类型、精度等
3、级、材料及齿数75.2按齿面接触强度计算设计75.3按齿根弯曲疲劳强度进行校核95.4几何尺寸计算106 轴的设计计算116.1蜗杆轴116.1.1按扭矩初算轴径116.1.2蜗杆的结构设计116.2蜗轮轴136.2.1输出轴的设计计算136.2.2轴的结构设计146.3蜗杆轴的校核166.3.1求轴上的载荷166.3.2精确校核轴的疲劳强度186.4蜗轮轴的强度校核206.4.1求轴上的载荷206.4.2精确校核轴的疲劳强度227.滚动轴承的选择及校核计算267.1蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算267.2蜗轮轴上的轴承的选择和寿命计算278.键连接的选择及校核计算298.1输入轴与联轴器用平
4、键连接298.2输出轴与联轴器用平键连接298.3输出轴与蜗轮用平键连接299联轴器的选择计算309.1与电机输出轴的配合的联轴器309.2与二级降速齿轮的轴配合的联轴器3010.润滑和密封说明3110.1润滑说明3110.2密封说明3111拆装和调整的说明3112减速箱体的附件说明3213参考文献321 电动机的选择工作机所需输入功率 传递装置总效率 式中：联轴器的效率0.99：蜗杆的传动效率0.7：每对轴承的传动效率0.98：开式直齿圆柱齿轮的传动效率0.97所需电动机的输出功率： 故选电动机的额定功率为4kw符合这一要求的电动机参数比较：方案型号额定功率/kw同步转速/r/min满载转速
5、/r/min重量价格14750720重高241000960中中3Y112M-4415001440轻低综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量及成本，选用Y132M-6型号的电动机。2选择传动比2.1总传动比 2.2减速装置的传动比分配 初选 3各轴的参数将传动装置各轴从高速到低速依次定为I轴 II轴 III轴 IV轴 ；、 、 依次为电动机与I轴 、I轴与II轴 、II轴与III轴、 III轴与IV轴的传动效率，则：3.1各轴的转速 3.2各轴的输入功率 轴 轴 轴 轴 3.3各轴的输出功率 轴 轴 轴 轴 3.4各轴的输入转矩轴 轴 轴 轴 3.5各轴的输出转矩电动机 轴 轴 轴 轴 3.6各轴
6、的运动参数表表3.1 各轴的运动参数表轴号功率转矩(Nm)转速(r/min)传动i效率输入输出输入输出电机轴43.72-370096010.99I轴3.683.6136.6135.9196030II轴2. 522.47752.06737.14320.6861III轴2.442.39728.19713.27320.97023.68IV轴2.322.272546.672494.658.690.95064.蜗轮蜗杆的选择4.1选择蜗轮蜗杆的传动类型根据GB/T100851998的推荐，采用渐开线蜗杆采用渐开线蜗杆（ZI）4.2选择材料考虑到蜗杆传动功率不大，速度中低速，故蜗杆用45钢，表面淬火，硬度
7、4555HRC，蜗轮采用ZCuSn10P1,金属模铸造。为节约有色金属，仅齿圈用青铜铸造，而轮芯采用HT100。4.3按计齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由 由式 （1）确定作用在蜗轮上的转矩（2）确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数，由文献1P253表11-5选取使用系数；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数，则（3）确定弹性影响系数因选用的是45钢的蜗杆和铸锡磷青铜相配，故（4）确定蜗轮齿数 （5）确定许用接触应力根据选用的蜗轮材料为ZCuSn10P1，金属模制造，蜗杆的螺旋齿面硬度45HRC，可从文
8、献1P254表11-7中查蜗轮的基本许用应力应力循环次数 寿命系数则 （6）计算值因=1，故从文献1表11-2中取模数m=8mm,=80mm4.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（1）中心距（2）蜗杆轴向齿距 直径系数q= 10齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆导程角 蜗杆轴向齿厚（3）蜗轮 蜗轮分度圆直径喉圆直径齿根圆直径咽喉母圆半径4.5校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数 根据 从图11-19中可查得齿形系数Y=2.7螺旋角系数：许用弯曲应力：从文献1P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa寿命系数 因此弯曲强度是满足的。4.6验算效率已知；与相对滑动速度有
9、关。 从文献1P264表11-18中用差值法查得：代入式中，得大于原估计值，因此不用重算。4.7精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,从GB/T10089-1988圆柱蜗杆，蜗轮精度选择8级精度，侧隙种类为f，标注为8f GB/T10089-1988。然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度，此处从略。详细情况见零件图。5圆柱齿轮的设计 5.1选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按传动系统图中的方案，选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取20（2）卷扬机为一般工作机器，参考文献1P210表10-8，选用8级精度。（3）材料选择，参考文献1P191表10-1，选择小齿轮
10、材料为40Cr(调质)，齿面硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度为240HBS。（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取。5.2按齿面接触疲劳强度设计（1）计算小齿轮分度圆直径，即：1）确定公式中的各参数试选。计算小齿轮的传递扭矩由文献1P205表10-7选齿宽系数。由文献1P217表10-30查得区域系数 由文献1P201表10-6查的材料的弹性影响系数。计算接触疲劳强度用重合度系数 计算接触疲劳许用应力由文献1P209图10-21d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为，计算应力循环次数：由文献1P207图10-19取接触疲劳寿命系数。取失效概率为1%，安全系数，计算得 2）
11、计算小齿轮的分度圆的直径（2）调整小齿轮分度圆直径 1)计算实际载荷系数前的数据准备计算圆周速度计算齿宽 2）计算实际载荷系数 由文献1P193表10-2查得使用系数根据，8级精度，由文献1P194图10-8查的动载荷系； 齿轮的周向力由文献1P196表10-4用插值法查得8级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时齿向载荷分布系数由此得到实际载荷系数 3）按实际载荷系数计算分度圆直径和模数，取标准模数m=65.3按齿根弯曲疲劳强度进行校核 (1)1)确定公式中的各参数值, 由文献1P195表10-3查得齿间载荷分配系数由结合b/h=7.236查文献1P198图10-13得实际载荷系数计算弯曲疲劳强度
12、用重合度系数 由文献1P200表10-5查得齿形系数 应力修正系数， 由文献1P208图10-20c查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为, 由文献1P206图10-18查得弯曲疲劳寿命系数, 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得： 取2）计算所以m=符合弯曲疲劳强度要求。大齿轮齿数，取73，与互为质数。5.4几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距 ，圆整至（3）计算齿轮宽度 考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽b和节省材料，一般将小齿轮略微加宽(510)mm，即，取，而使。6 轴的设计计算6.1蜗杆轴蜗杆上的功率P转速n和转矩T分别如下：P= 3.68kw n=960r/min T=36.61Nm6.1.1按扭矩初算轴径选用45钢调质，硬度为根据文献1P370表15-3，取考虑到有键槽，将直径增大7%，则：因此选。6.1.2蜗杆的结构设计（1）蜗杆上零件的定位，固定和装配一级蜗杆减速器可将蜗轮安排在箱体中间，两对轴承对称
