机械课程设计-电动卷扬机传动装置讲解

机械设计课程设计
题目：设计电动卷扬机传动装置
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机械设计课程设计任务书
题目：设计电动卷扬机传动装置
传动系统图：
原始数据：
数据编号钢绳拉力
F/KN
钢绳速度
v/(m/min)
卷筒直径
D/mm
2 9 20 290
工作条件：间歇工作，满载启动，工作中有中等振动，两班制工作，小批量生产，钢绳速度允许误差±5%，设计寿命10年。

目录
1.电动机的选择
1.1 功率计算
1.2 确定电动机转速
2.传动系统的运动和动力参数
2.1 计算总传动比
2.2 合理分配各级传动比
2.3 各轴转速、输出功率、出入转矩、转速计算
3.传动零件的设计计算
4.轴的设计及计算
5.键连接的选择和计算
6.滚动轴承的选择和计算
7.联轴器的选择
8.润滑方式、密封形式及润滑油牌号的选择
9.其他技术说明
10.设计小结
11.参考文献
2
13
1d t E H K T u Z u φσ⎛⎫
± ⎪
⎝⎭
cos cos 20cos19.42αβ=︒︒
各个力与主动齿轮1上相应的力大小相等，作用
2）圆周力为23
322116830
3804.3061.42
t T F N d ⨯=== 径向力为33tan tan 203804.301764.63cos cos38.31r t F F N αβ︒
==⨯=︒
轴向力为33tan 3804.30tan 38.313005.53a t F F N β==⨯︒=
法向力为3N33804.30
5149.44cos cos cos 20cos38.31t F F N αβ=
==︒︒
3）齿轮4 的作用
从动齿轮4各个力与主动齿轮3上相应的力大小相等，作用方向相反。

四．轴的设计与计算 （一）中间轴的设计与计算
1．已知条件：中间轴传递的功率P 2==3.67kw ，转速
II 300r/min n =，齿轮分度圆直径2203.58d mm = 379.65d mm =，
齿宽2
38b mm = 380b mm =
2．选择轴的材料
因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用45钢调质
3．初算轴径
查《机械设计基础》表15-2得A 0=103~126，考虑轴端不受转矩，只受少量弯矩，故取较小值A 0=112，则
II 233
min 0
3.6711225.81300
P d A mm n ==⨯= 4．结构设计
1）轴的结构图
30d mm =
130d mm =
530d mm =
2432mm d d ==
240L mm =
470L mm =
33
3135553.441.370.10.132
xb
M M MPa W d σ'''
====⨯ 由表15-1查得45钢调制处理抗拉强度极限650b MPa σ=，
表15-3查得轴的许用弯曲应力1[]60b MPa σ-=
（二）低速轴的设计与计算
1．材料的选择：选用45钢正火处理 2．按扭转强度估算轴径
查《机械设计基础》表15-2得A 0=103~126 又由15-2算得
140d mm =
245d mm =
355d mm =
450d mm = 545d mm =
82l mm '=
度小5~10mm，键槽的宽度按轴段直径取41mm，且轴承内断面距内壁12mm,同时齿轮3与4啮合，故取轴段5为50mm。

选定圆角r3mm
=，倒角为2mm。

4．齿轮传动的作用力
已知条件，低速轴的转矩3·
380.96N m
T=，转速III
n88.24r/min
=，螺旋角38.31
β=︒
圆周力3
t4
4
22380.96
F=1992.83
382.33
T
N
d
⨯
==其方向与作用点圆周速度方向相反
径向力r44
tan tan20
F1992.83924.38
cos cos38.31
t
F N
α
β
︒
==⨯=
︒
轴向力d44
F tan1992.83tan38.311574.41
t
F N
β
==⨯︒=
法向力3
3
3804.3
F5159.44
cos20cos cos20cos38.31
t
n
F
N
β
===
︒︒︒
5.按弯曲强度校核满足强度要求。

在水平面上
在垂直面上
，弯矩: 合成：
：转矩
相当弯矩修正系数，
校核轴：
故满足要求
低速轴受力分析
1
15
d mm
=
2
30
d mm
=
3
35
d mm
=
（三）高速轴的设计与计算 1．材料的选择
因为是齿轮轴，材料与齿轮材料相同，40Cr 调制处理。

2．按扭转强度估算轴径
查《机械设计基础》表15-2得A 0=97~112 又由15-2算得
3
30 3.82(97~112)(13.43~15.50)1440
P d A mm n ≥=⨯= 考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故 将直径加大3%~5%取为（13.832~16.275）mm ，由《机械设计基础课程设计》查得标准直径15d mm = 3．设计轴的结构 ①确定轴上零件的位置和固定方式
要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。

确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩或轴440d mm = 535d mm =
设计合理
115B mm =
440d mm =
高速轴受力分析
五．键的选择及计
1．选择轴键联接类型和尺寸
①轴I （高速轴）上选用一个普通平键：根据轴I 的尺寸查《机械设计基础》查表11-1初选为11128b h mm ⨯=⨯
156L mm =
②轴Ⅱ（中间轴）用于齿轮轴向定位采用普通平键，根据轴Ⅱ的尺寸齿轮3的键初选为331610b h mm ⨯=⨯
370L mm =；齿轮2的键初选为22149b h mm ⨯=⨯ 263L mm =。

2．校核键连接的强度
键、轴、轮毂的材料都为45钢，由《机械设计基础》查 表11-2得许用挤压应力[]100~120p MPa σ= 取平均值[]110p MPa σ=
①轴Ⅰ上用于联接齿轮的键工作长度为 1566502
b
l L mm =-
=-= 键与轮毂键槽的接触高度0.50.584K h mm ==⨯=。