电动卷扬机传动装置的设计(改1)..

应力循环次数
N=60*1*1440/40*10*300*2*8*15%=1.8*10^7
寿命系数
算得Khn=0.929
则【 】= *268=248.972
m^2d1=1.21*551.910*0.003593=1551.37
根据表11-2，我们初步确定蜗轮和蜗杆之间的中心距为a=191.5mm。 ，m为6.3， 为63mm， 转换成5.43度，
3）.初步选择滚动轴承
轴承同时受轴向力和径向力，选用圆锥滚子轴承。代号为32016。
d=80mm,D=125mm.T=29mm,B=29mm.安装尺寸 。所以轴3---4的直径为80mm，长度分为两部分，一部分和轴承相配，为29-2=27mm。另一部分和套筒相配。轴4---5段和蜗轮相配，因为相配的长度和蜗轮的宽度一样，所以为56.7mm。但轴应该要短一些，4---5段的长度取为55mm。直径设计为86mm。.轴5—6段长度设计为12mm,直径为 。轴6---7段是一个过渡轴，直径为87mm。而轴7—8段按轴承的安装尺寸确定为长度27mm。直径为80mm。
（1）蜗杆
轴向尺距
直径系数q= =10
分度圆直径d1=60
齿顶圆直径
齿根圆直径
分度圆导程角 =5.43度
蜗杆轴向齿厚
蜗杆的法向齿厚
（2）蜗轮
蜗轮分度圆直径
喉圆直径
齿根圆直径
咽喉母圆半
涡轮齿顶高
当量齿数Zv=Z2/cos
从图11-9中可查得齿形系数Y =2.44
螺旋角系数：
许用弯曲应力：
从表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力[ ] =56MPa
联轴器的转矩计算公式：
其中， 是工作情况系数因为卷扬机的转矩变化和冲击载荷较大，根据表14-1，选取 =2.3。
因为轴1上的转矩不是很大，所以选用滑块联轴器。因为是非金属弹性元件。 ，所以选用KL7型滑块联轴器。公称转矩 ，许用转速 。
轴孔的 。所以是合用的。
我们初步选取孔径为45mm的KL7型联轴器，所以初步确定轴1的最小直径为45mm。 的长度为84mm。（J型）。所以半联轴器的与轴配合的长度为 84mm。
m=6.3mm
d1=63mm
3.1轴的设计
3.1.1轴的强度校核计算：
（1）按扭转强度条件初步计算
轴的扭转强度条件是
其中， 是扭转切应力，单位MPa。
是轴所受的扭矩.
是轴的抗扭截面系数，圆截面的 约为0.2 。
n是轴的转速，为1440r/min。
P是轴传递的功率，为3.88KW。
d是计算截面的直径，单位为mm。
因选用的是45钢的蜗杆和蜗轮用ZCuSn10P1匹配的缘故，有
确定涡轮齿数Z2 Z1=涡轮单头
（4）确定接触系数
先假设蜗杆分度圆直径 和中心距 的比值 ，从图11-18中可查到
（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11-7中查蜗轮的基本许用应力
机械设计课程设计的计算及说明
结果
Pd=3.92KW
结果
表1
型号
功率
转速
Ｙ１３２Ｓ１－２
5.5kw
２９００r/min
Ｙ１３２Ｓ－４
5.5 kw
１４４０r/min
Ｙ１３２Ｍ２－６
5.5 kw
９６０r/min
Ｙ１６０Ｍ２－８
5.5 kw
７２０r/min
其中，Ｙ１３２Ｓ－４型电动最合适本卷扬机的需要，所以选择该型电动机。
结果
3.1.3 2轴的结构设计
（1）按扭转强度条件初步计算
轴的扭转强度条件是
其中， 是扭转切应力，单位MPa。
是轴所受的扭矩.
是轴的抗扭截面系数，圆截面的 约为0.2 。
n是轴的转速，为36r/min。
P是轴传递的功率，为2.85KW。
d是计算截面的直径，单位为mm。
是许用扭转切应力，单位MPa。因为我们初步选轴的材料为45钢，其 是（25~45）MPa。
1.3．计算传动装置的运动和动力参数．
1.3.1各轴转速
１轴
首先初步确定蜗轮减速器的传动比为 =40，则开式齿轮的传
结果
＝4.5
机械设计课程设计的计算及说明
２轴
３轴
(卷筒轴)４轴
13.2各轴的输入功率
１轴
２轴
３轴
４轴
1.3.3.各轴的输出功率
１轴
２轴
３轴
1.3.4各轴的输入转矩
因为电动机的输出转矩为：
所以，
其中， ，因为材料是45钢，取112。
机械设计课程设计计算及说明
所以
（2）.因为轴上会开键槽，d小于100mm，所以轴径要增大5%~7%，我们取6%。所以初步定d为52mm。
（3）.因为蜗轮分度圆 .
2轴上的转矩为 。
2轴的最小直径就是安装联轴器处的轴的直径。为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径适应，所以需同时选取联轴器型号。
轴孔的 。所以是合用的。
我们初步选取孔径为70mm的UL13型联轴器，所以初步确定轴2的最小直径为70mm。孔的长度为107mm。（J型）。所以半联轴器的与轴配合的长度为 107mm。
3.1.4轴的结构设计
1）装配方案的拟订
1轴上从左到右依次装配的零件为联轴器，端盖1，滚动轴承1，套筒，蜗轮，滚动轴承2，端盖2。
其中，蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，适合本系统的间歇工作的场合．由于蜗杆传动布置在高速级，可采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动，这样可以提高承载能力和传动效率．
而开式齿轮传动的工作环境较差，润滑条件不好，磨损严重，寿命较短，布置在低速级．
1.2.选择电动机
因为直流电动机需要直流电，价格较贵，维护不便，所以选用交流电动机．这里我们选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压３８０Ｖ，Ｙ型．
如图所示。
机械设计课程设计计算及说明
2）.根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度
因为要满足半联轴器的轴向定位要求，轴的1---2段左端要制出一轴肩。取h=0.1d= ，所以2---3段的直径取为77mm。右端用轴端挡圈定位，取80mm。半联轴器的与轴配合的长度为 107mm。为了保证挡圈只压在半联轴器上，1---2段的长度应有所减小，取105mm。
进行设计，再校对齿根弯曲疲劳强度。由式（11-12），传动中心距
由前面的设计知作用在蜗轮上的转矩T2，按Z =1,估取 ，则：
T2=9550*P/n
（2）确定载荷系数K
因工作比较稳定，取载荷分布不均系数 ；由表11-5选取使用系数 ；由于转速不大，工作冲击不大，可取动载系 ；则
（3）确定弹性影响系数
4）.轴上零件的周向定位
半联轴器的周向固定用平键连接。查表得，当d大于44mm，小于50mm时，b=14mm,h=9mm.。键槽用键槽铣刀加工，长取为80mm。联轴器和轴的配合为 。轴承和轴的配合为 。溅油盘也是键来固定。
5பைடு நூலகம்确定轴上圆角和倒角尺寸
根据表得，轴端倒角为2 ，轴肩处的圆角半径详情见图。
各轴的输入转矩为：
１轴
２轴
３轴
机械设计课程设计计算及说明
结果
4轴（卷筒轴）
1.3.5各轴的输出转矩
1轴
2轴
3轴
根据GB/T10085—1998选择ZI
蜗杆选45钢，齿面要求淬火，硬度为45-55HRC.
蜗轮用ZCuSn10P1,金属模制造。
为了节约材料齿圈选青铜，而轮芯用灰铸铁HT100制造
（1）根据闭式蜗杆传动的设计进行计算，先按齿面接触疲劳强度计
寿命系数 =0.725
=56*0.725=40.6MPa
=
可以得到： <
因此弯曲强度是满足的。
已知 ； ； 与相对滑动速度 有关。
从表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。
结果
输出转矩
T2=
K=1.21
=40
Khn=0.929
=248.972
d1=60
a=191.5mm
１.2.1选择电动机的容量：
电动机所需的功率，按公式为：
其中， 是工作机所需的工作功率，ＫＷ．
Ｆ是工作机的工作阻力，Ｎ．
v是工作机的卷筒的线速度，m/s．
算得
则
机械设计课程设计的计算及说明
结果
其中，
是电动机至卷筒的总效率．
是滚子轴承的效率，（每对０.９８～０.９９）
这里取０.９８.有四对．
是斜齿轮传动的效率，一级开式．（一对０.９4～０.９6）这里取０.９５．有一对．
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结果
3）.初步选择滚动轴承
轴承同时受轴向力和径向力，选用圆锥滚子轴承。代号为32310。
d=50mm，D=110mm。T=42.25mm，B=40mm。安装尺寸 。所以轴3---4的直径为50mm，所以一部分长度为38mm。另一部分装一个挡油
盘。轴4---5的直径为60mm。长12mm。轴5—6段是过渡段，轴6—7段蜗杆齿，而蜗杆齿的宽为110mm。齿根圆直径75.6mm。轴7---8段又是过渡段。而8—9段长12mm，直径为60mm。轴9---10段按轴承的安装尺寸确定直径为50mm，同样装一个档油盘。
是许用扭转切应力，单位MPa。因为我们初步选轴的材料为45钢，其 是（25~45）MPa。
所以，
机械设计课程设计计算及说明
其中， ，因为材料是45钢，取112。
所以
（2）.因为轴上会开键槽，d小于100mm，所以轴径要增大5%~7%，我们取6%。所以初步定d最小为17mm。
1轴的最小直径就是安装联轴器处的轴的直径。为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径适应，所以需同时选取联轴器型号。