机械设计课程设计--电动卷扬机传动装置设计

机械设计课程设计--电动卷扬机传动装置设计

题目：设计电动卷扬机传动装置

学生姓名：梁远亮学号： 110208112 所在院(系)：工业中心

专业：机械设计制造及其自动化

班级： 116001

指导教师：职称：

2013年 1 月9日

2

3

目录

1. 传动方案的选择 (4)

2. 电动机的选择 (4)

2.1 电动机输出功率的确定 (4)

2.2 电动机转速的确定 (5)

3 总传动比和传动比的分配 (5)

3.1 总传动比的计算 (5)

3.2 传动比的分配 (5)

4 动力参数的确定 (6)

4.1 各轴的功率计算 (6)

4.2 各轴转速的计算 (6)

4.3 各轴输入转矩的计算 (6)

5 齿轮的设计。 (6)

5.1 闭式齿轮传动的设计 (6)

5.1.1 高速级齿轮传动的设计： (6)

5.1.2 低速级齿轮传动设计 (10)

6 轴的设计 (14)

6.1中间轴设计 (14)

6.2高速轴设计 (15)

6.3低速轴的设计 (16)

7 轴承的验算 (19)

7.1中间轴承的校核计算 (19)

7.2高速轴的滚动轴承校核计算 (19)

7.3低速轴承的校核计算 (19)

8 键的选择与演算 (19)

9 润滑 (20)

10 箱体及其附件的设计选择 (20)

11.参考文献 (21)

1

一、传动方案

1、设计要求：卷筒直径D=300mm卷扬机钢绳拉力F=8.4KN，卷扬机钢绳速度

V=17.7m/min，工作时有中等冲击，使用年限9年，工作班制为2班，即每天16小时，钢绳速度误差允许±5%。

2、减速器采用二级圆柱齿轮减速器

总体布局如图1所示

图1传动方案

2、电动机的选择。

2.1 电动机输出功率的确定

（1）工作机所需功率：

P

ω=FV/(η

a

103) 式2.1

注：F为卷扬机钢绳拉力，，v为卷扬机钢绳速度，η

a

为工作机构的自身的传动效率,取1。

P

ω=FV/(η

a

103)

=8400×17.7/60KW=2.478KW

（2）传动装置与工作机构的总效率η，传动装置为串联，总效率η等于各级传动效率的和轴承、联轴器效率的连乘积，

即η=1η52η33η24η式2.2

η=0.96×0.985×0.973×0.992

=0.776。

注:η1卷筒的传动的效率；η2为一对轴承的效率;η3为齿轮啮合传动效率；η

4

为弹性联轴器的效率。

（3）电动机所需输出的功率为：

P

d =P

ω

/η

a

=2.478/0.776= 3.19 KW 式2.3

选择电动机的额定功率Ｐ=（1—1.3）Ｐd=3.19—4.15 KW

2.2 电动机转速的确定：

卷筒轴工作速度为n=V/πD=17.7/（0.3π）r/min =18.78r/min 式2.4

查表1推荐的传动比合理范围，取二级圆柱齿轮减速器传动比1i=8～40，一级开式传动比2i=3～7，则总的传动比a i=24～280，故电动机转速的可选范围有750，1000，1500，3000r/min.根据容量和转速，由资料[4]表4.12--1查出4种电动机型号，因此有4种传动比方案。（见表2.1）

电动机的数据及总传动比

1

2

表2.1

由上表1-1并综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和齿轮传动比、减速器的

传动比，可见方案3比较合理，因此电动机型号为Y132S-4.

3、总传动比和传动比的分配

3.1 总传动比的计算：

总传动比为：i=n 0/n=1440/18.78=76.7。

3.2 传动比的分配

确定各级的传动比为：

由于各级传动为串联，总传动比是各级传动比的乘积，总的传动比为： 7.76=⨯=外减总i i i

取4=外i 则175.19=减i

即展开式两级圆柱齿轮减速器的传动比是19.4。 2

1i i i ⨯=减

其中=⨯==175.194.14.11减i i 5.18取6

所以23.32

=i

4、动力参数的确定。

4.1 各轴的功率计算

由于带式运输机属通用机械，故应以电动机的额定功率Ｐ作为设计功率，用以计算传动装置中各轴的功率。

高速轴1输入功率：P 1=P d η3=3.19×0.99=3.16 KW

中间轴２的输入功率:kw p p 0.397.098.016.33212=⨯⨯==ηη 低速轴3的输入功率:kw p p 77.297.098.00.32

2

3223=⨯⨯==ηη

4.2 各轴转速的计算

高速轴1转速 n 1=n 0=1440r/min

中间轴2转速 n 2=n 1/i 1=1440/5=288r/min 低速轴的3转速 n 3=n 2/i 23 =288/3.84=75r/min

4.3 各轴输入转矩的计算

高速轴1的输入转矩 T

1=9550P

1

/n

1

=9550×3.16/1440=21.0N•m

中间轴２的输入转矩 T

2=9550P

2

/n

2

=9550 ×3.0/288=99.5N•m

低速轴3的输入转矩 T

3=9550P

3

/n

3

=9550×2.77/75=352.7N•m

5、齿轮的设计。

5.1 闭式齿轮传动的设计

5.1.1 高速级齿轮传动的设计：

（1）选定齿轮的类型、精度等级材料及齿数

（A)按传动装置的设计方案，选用直齿圆柱齿轮传动。

（B)运输机为一般工作机械，速度不高，查机械设计手册可知，选用7级精度（G B10095-88）.

（C)材料选择。由机械设计查得，选择小齿轮材料为40Cr（渗碳后淬火），硬度为280HBS。大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS,硬度差为40 HBS。

（D）选小齿轮齿数Z

1=20；大齿轮齿数为Z

2

=Z

1

×i

12

=20×5=100.

由于齿轮传动为闭式，按接触疲劳强度设计，弯曲疲劳强度校核。（2）.按接触疲劳强度设计

由设计计算公式（机械设计课本公式10-9a）计算：选压力角α= 20︒，则：

式 5.1 注:

Z

2/Z

1

=u

[1].确定公式内的各计算值

(A).试选载荷系数K

t

=1；

(B).计算小齿轮传递的转矩 T

1

=21.0N•m

(C).由机械设计课本表10-7查得，选取齿宽系数φ

d

=1；

(D).由机械设计课本表10-6查得，得材料的弹性影响系数Z

E

=189.8 MPa 1/2 (E).由资料[1]图10-21d查得大,小齿轮的接触疲劳强度极限

σ

Hlim1=600,σ

Hlim2

=550MPa 。

(F).由资料[1]10-13公式计算应力循环次数：

N

1=60njL

h

=60×1440×1×(9×365×16)=4.54×10 9 式5.2

N

2=N

1

/i=4.54×109/5=9.08×8

10

(G).由资料[1]图10-19查得，得接触疲劳系数：

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