电动卷扬机传动装置课程设计论文.doc
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1、电动卷扬机传动装置毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论
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4、速轴的设计计算326.3、低速轴的设计计算357、 轴承校核377.1、高速轴轴承校核377.2、中间轴上轴承校核387.3、低速轴上轴承校核388、键的选择以及校核399、联轴器选择4110、润滑油及其润滑方式选择4211、箱体设计4312、参考文献4413、附录 设计任务书44计 算 及 说 明主 要 结 果1 设计题目1.1设计题目 方案2:间歇工作,每班工作时间不超过15,每次工作时间不超过10min,满载起动,工作中有中等振动,两班制工作,钢速度允许误差5。小批量生产,设计寿命10年。传动简图及设计原始参数如表:数据编号钢拉力 F(KN)钢速度 V(m/s)滚筒直径D(mm)8121
5、5220 表1-1 原始数据2 系统总体方案的确定2.1系统总体方案 电动机传动系统执行机构,初选三种传动方案,如下: 图2.1 二级圆柱齿轮传动 图2.2 蜗轮蜗杆减速器 图2.3 二级圆柱圆锥减速器2.2系统方案总体评价比较上述方案,在图2.2中,此方案为整体布局小,传动不平稳,虽然可以实现较大的传动比,但是传动效率低。图2.1中的方案结构简单,且传动平稳,适合要求。图2.3中的方案布局比较小,但是圆锥齿轮加工较困难,特别的是大直径,大模数的锥轮,所以一般不采用。最终方案确定:采用二级圆柱齿轮减速器,其传动系统为:电动机传动系统执行机构(如下图) 图2-4 选择方案3 传动系统的确定3.1
6、 选择电动机类型1.功率计算电动机的速度计算:输出所需要功率:Pw=FV=12*15/60=3KW (3-1)传动效率计算:(3-2) 电机所需要的功率:根据所算的功率查资料2表9-39和表9-40,查的有三种电机可选择:Y132S-4,Y132M2-6和Y132M2-8。将它们各个参数比较如下表:型号额定功率(KW)满载转速(r/min)轴伸出段直径(mm)价格总传动比Y132S-4 5.5144038900.001100.0066.35Y132M2-6 5.5960381300.001500.0044.23Y132M2-8 5.5720381800.002000.0033.162、方案比较
7、:由上面图表显示,Y132S-4价格更便宜,满足所需工作要求,优先选用。方案(一):按所给设计参数,选用直齿圆柱齿轮传动。查表得直齿圆柱齿轮的传动比的取值范围是35。转速为n=1440r/min,传动比为i=66.35。由于是直齿圆柱齿轮,故传动比可以平均分配 根据经验,双级减速器的齿轮传动比最好不要超过4,以免齿数比太大导致齿轮受破坏程度相差太大。方案(二):转速n=960r/min,功率P=5.5KW。,满足要求。故选用方案(二)。4 传动装置的运动和动力参数4.1.确定传动比分配1、选用电机Y132M2-4,转速n=960r/min,功率P=5.5KW。因是直齿圆柱齿轮传动,传动比可以平
8、均分配为:,2.各轴转速计算转筒的实际转速为,传动分配合适。3.各轴输入转矩计算终上,各轴的参数如下表: 表4-1轴的参数编号功率(KW)转速(r/min)转矩(N.mm)15.3496053.122x10325.07271.19178.540x10334.8276.61600.848x10344.6776.61582.149x1035421.641765.25x1035 齿轮设计5.1高速轴齿轮传动设计1.选定齿轮精度等级材料和齿数1)按给定设计方案,选用直齿圆柱齿轮。2)卷扬机为一般工作机,速度不高,V=15m/min,故选用8级精度(GB10095-88)。3)材料选择由资料1表101选
9、择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为250HBS,大齿轮选用45钢(调质),硬度为220HBS,二者差为30HBS。4)选小齿轮的齿数为:Z1=22,则大齿轮的齿数为,取Z2=72。齿数比为,取压力角。由于减速器齿轮传动为闭式传动,可以采用齿面接触疲劳强度设计,按弯曲疲劳强度校核。2.按齿面接触疲劳强度设计按设计计算公式计算 (5-1)1)确定公式的各计算值(1)试选载荷系数(2)齿轮传递的转矩(3)由资料1表10-7选取齿系数(4)由资料1表10-6查得材料的弹性影响系数。(5)从资料1图1021(d)查得,小齿轮疲劳极限为:, 大齿轮疲劳极限为: 。(6)计算应力循环次数 (5-2)(7
10、)查资料1图1019得接触疲劳寿命系数为:,(8)计算接触疲劳许用应力: (5-4) 2)计算(1)试算小齿轮分度圆直径,代入中较小值: (2)计算圆周速度 (3)计算齿数 (5-5)(4)计算齿宽与齿高之比模数: (5-6)齿高: (5-7)(5)计算载荷系数根据,8级精度,查资料1图108得,载荷系数为,因为是直齿轮,假设,有资料1表103查得,由资料1表102查得使用系数为KA=1.50(*中等冲击),由资料1包104查的小齿轮7级精度,非对称布置时:由查资料1图1013得,故载荷系数为 (6)按设计的实际载荷系数校正所算的的分度圆直径 (5-8) (7) 计算模数m (5-9)3.按弯
11、曲疲劳强度校核由式(1-5)得弯曲强度的设计公式: (5-10)1)确定公式内的各参数值:由资料1图10-20d查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限为: , 大齿轮的的弯曲疲劳极限为:由资料1图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 , 计算弯曲疲劳许用应力:取弯曲疲劳安全系数,由资料1式(10-12)得: (4)计算安全载荷系数:(5)计算齿形系数:查资料1表105得(6)计算齿形校正系数: 查资料1表105得 (7)计算大、小齿轮并加以比较 : (5-12)比较得,大齿轮的数值大。2)设计计算:将中较大值代入公式得: (5-13)对此计算结果,由于按齿面接触疲劳强度计算的模数(m=2.767)大于由齿根弯
12、曲强度计算的模数(m=1.81)。因为齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载力,仅与齿轮直径有关,故可取弯曲强度设计计算所得的模数,并将模数圆整为标准值m=2。按接触强度得的分度圆直径,算出小齿轮齿数: 大齿轮齿数:4、几何尺寸计算:1)计算分度圆直径: (5-14)2)计算中心距: (5-14)3)计算齿轮宽度:5、验算:故尺寸计算合适。高速级齿轮传动的几何尺寸如下表所示:表5-1高速级齿轮传动的几何尺寸名称计算公式数值(单位:mm)模 数m2压 力 角分 度 圆 直 径d162d2214齿 顶 圆 直 径66218齿 根 圆 直 径57209中
13、心 距138齿 宽32577.齿轮结构设计由于小齿轮(齿轮1)直径较小,故采用齿轮轴设计,大齿轮(齿轮2)的结构尺寸和后续设计出的轴孔直径计算如下表: 表5-2齿轮结构设计名称结构尺寸设计数值(单位:mm)轮毂处直径D1轮毂轴长度L倒角尺寸n齿根圆处厚度腹板最大直径D0板孔直径d0腹板厚度C8.高速级齿轮设计草图如下: 图5-1 齿轮的结构设计5.2低速级齿轮传动设计1、选定齿轮类型、精度等级、材料(与齿轮1、2相同)及齿数;直齿圆柱齿轮,8级精度,小齿轮选用40Cr(调质),调质后硬度为250HBS,大齿轮选用45(调质),硬度为220HBS.选小齿轮齿数为,大齿轮齿数2、按齿面接触强度设计
14、: 由设计公式(10-9a)进行计算: (5-15)1)确定公式内的各计算数值:试选载荷系数轴的转矩由资料1表10-7选取齿轮宽系数由资料1表10-6查得材料弹性影响系数为由资料1图10-21d)和图1021c)查得齿面的接触疲劳强度极限 计算应力循环次数: (5-16)(7)由资料1图10-19查得接触疲劳寿命系数, (8)计算接触疲劳许用应力: (5-17)2)计算(1)试算小齿轮分度圆直径,代入中较小值:(2)计算圆周速度(3)计算宽(4)计算齿宽与齿高之比模数:齿高:(5)计算载荷系数根据,8级精度,查资料1图108得,载荷系数为,因为是直齿轮,假设,有资料1表103查得,由资料1表1
15、02查得使用系数为KA=1.50(*中等冲击),由资料1表104查的小齿轮8级精度,非对称布置时:由查资料1图1013得,故载荷系数为 (6)按设计的实际载荷系数校正所算的的分度圆直径 (5-18) (7) 计算模数m3.按弯曲疲劳强度校核由式(1-5)得弯曲强度的设计公式: (5-19) 1)确定公式内的各参数值:由资料1图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限为: , 大齿轮的的弯曲疲劳极限为: 由资料1图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 , 计算弯曲疲劳许用应力:取弯曲疲劳安全系数,由资料1式(10-12)得:(4)计算安全载荷系数:(5)计算齿形系数:查资料1表105得(6)计算齿形校
16、正系数: 查资料1表105得 , 1)计算大、小齿轮并加以比较 : 比较得,大齿轮的数值大。2)设计计算:将中较大值代入公式得: 对此计算结果,由于按齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲强度计算的模数。因为齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载力,仅与齿轮直径有关,故可取弯曲强度设计计算所得的模数,并将模数圆整为标准值m=3。按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数: 大齿轮齿数:4、几何尺寸计算:1)计算分度圆直径: 2)计算中心距:3)计算齿轮宽度:5、验算:故设计的尺寸合理。5.3开式齿轮设计1.选定齿轮类型、精度等级,材料及齿数。1)按
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