机械设计课程设计
计算说明书
设计题目慢动卷扬机传动装置设计
机电工程学院
机械设计制造及其自动化专业
A08机械（2）班
设计者钱鉴鹏 080103120
指导教师胡晓珍史小敏
2010年1月8日
目录
一、设计任务书 (3)
二、传动装置的总体设计 ............................................................... 错误！未定义书签。（一）传动方案的分析和拟定 ........................................................ 错误！未定义书签。（二）电动机的选择 ...................................................................... 错误！未定义书签。（三）传动装置的总传动比的计算和分配： ................................... 错误！未定义书签。（四）传动装置的运动和动力参数计算 .......................................... 错误！未定义书签。
三、传动零件的设计计算 (7)
（一）V型带及带轮的设计计算 (7)
（二）高速级齿轮副的设计计算 (9)
（三）低速级齿轮的设计计算 ........................................................ 错误！未定义书签。
四、轴系零件的设计计算 (17)
（一）轴的设计计算 (17)
1、输入轴的设计计算 (17)
2、中间轴的设计计算 (22)
3、输出轴的设计计算 (26)
（二）滚动轴承的校核 (30)
（三）联轴器和键联接的选用说明和计算 (35)
联轴器的选择与校核 (35)
键连接的选择与校核 (35)
1、低速级轴承键的选择与校核 (35)
2、中间级轴承键的选择与校核 (36)
3、高速级轴承键的选择与校核 (36)
五、减速器的润滑设计 (37)
六、箱体、机架及附件的设计 (37)
（一）、减速器箱体的结构设计 (38)
（二）、减速器箱体的附件设计 (39)
设计小结 (43)
参考资料 (44)
一、设计任务书
１、原始数据
钢绳拉力F（kN）20
钢绳速度V（m/min）20
滚筒直径D（mm）350
２、已知条件
1）钢绳拉力F；
2）钢绳速度V；
3）滚筒直径D；
4）工作情况：单班制，间歇工作，经常正反转，启动和制动，载荷变动小；5）工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度35°C左右，三相交流电；
6）使用折旧期10年，3年大修一次；
7）制造条件及生产批量：专门机械厂制造，小批量生产。
8）提升速度允许误差±5% 。
３、参考传动方案
二、传动装置的总体设计
（一）传动方案的分析和拟定
1、将带传动布置于高速级
将传动能力较小的带传动布置在高速级，有利于整个传动系统结构紧凑，匀称。同时，将带传动布置在高速级有利于发挥其传动平稳，缓冲吸振，减少噪声的特点。2、选用闭式斜齿圆柱齿轮
闭式齿轮传动的润滑及防护条件最好。而在相同的工况下，斜齿轮传动可获得较小
的几何尺寸和较大的承载能力。采用传动较平稳，动载荷较小的斜齿轮传动，使结构简单、紧凑。而且加工只比直齿轮多转过一个角度，工艺不复杂。 3、将传动齿轮布置在距离扭矩输入端较远的地方
由于齿轮相对轴承为不对称布置，使其沿齿宽方向载荷分布不均。固齿轮布置在距
扭矩输入端较远的地方，有利于减少因扭矩引起的载荷分布不均的现象，使轴能获得较大刚度。
综上所述，本方案具有一定的合理性及可行性
（二）电动机的选择
1、选择电动机类型
按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V ，Y 型。 2、选择电动机的容量 电动机工作功率为w
d a
p p η=
kW, 1000
w FV p =
kW
因此 1000d a
FV p η=
Kw
由电动机至运输带的传动效率为242
1234a ηηηηη=
式中：1234ηηηη、、、分别为联轴器、轴承、齿轮传动、卷筒的传动效率。
取10.96η=，20.98η=（滚子轴承），30.97η=（齿轮精度为8级，不包括轴承效率），40.96η=，则
24
2
0.960.980.97
0.960.79
a η=??
?=
所以2010001/38.43100010000.79
d a
FV p kW η??=
=
=?
3、确定电动机转速 卷筒工作转速为6010006010001/318.20/m in 3.14350
v
n r D
π???=
=
=?
按指导书上表1推荐的传动比合理范围，取V 带传动的传动比'
12~4i =，二级圆柱齿轮减速器传动比'28~40i =，则总传动比合理范围为'
16~160a i =，故电动机的转速范围为
''
(16~160)18.2291.2~2912/m in d a n i n r =?=?=
符合这一范围的同步转速有750 /min r 和1500 /min r 。
根据容量和转速，由有关手册查出有二种适用的电动机型号，因此有两种传动比方案， 如表： 方案 电动机型号 额定功率 ed p kW 电动机转速 r/min
传动装置的传动比
同步转速 满载转速 总传动比 V 带传动比
减速器
1 Y132M-8 11 750 730 121.86 3.
2 38.08 2 Y160M-6 11 1500 1460 125.65 3.5 35.90
综合考虑电动机和传动装置的重量、噪声和带传动、减速器的传动比，可见方案1比较适合，因此选定电动机型号为Y132M-8，其主要性能见下表： 型号 额定功率 kW 满载时 堵转电流额定电流
堵转转矩额定转矩
最大转矩
额定转矩
Y132M-8
11
转速 r/min 电流 (380V 时)A
效率 %
功率因数
730 6.5 87
0.78
6.5 2 2
电动机主要外形和安装尺寸列于下表
中心高H
外形尺寸
(/2)L AC AD HD ?+?
底脚安装尺
寸A B ? 地脚螺栓
孔直径 Ｋ 轴伸尺寸
D E ?
装键部位尺寸 F G ? 132 645417.5385?? 254254? 15
42110?
1226?
（三）传动装置的总传动比的计算和分配
1、总传动比730
40.118.2m a n i n ===
2、分配传动装置传动比0a i i i ?=
式中0i i 、分别为带传动和减速器的传动比。
为使V 带传动外廓尺寸不致过大，初步取03i = （实际的传动比要在设计V 带传动时，由
所选大、小带轮的标准直径之比计算），则减速器传动比为：0
40.113.333
a i i i =
=
=
3、分配减速器的各级传动比
展开式布置。考虑润滑条件,为使两级大齿轮直径相近,可由指导书图12展开式曲线查得
1 4.3i =，则21
13.33 3.14.3
i i i =
=
=。
（四）传动装置的运动和动力参数计算 1、各轴转速 Ⅰ轴 0730243/m in 3
m n n r i I =
==
Ⅱ轴 124356.59/m in 4.3
n n r i I II =
=
=
Ⅲ轴 2
56.5918.25/m in 3.1
n n r i II III =
=
=
2、各轴输入功率
Ⅰ轴 0118.430.968.09d d p p p kW ηηI =?=?=?=
Ⅱ轴 12238.090.980.977.69p p p kW ηηηII I I =?=??=??= Ⅲ轴 23237.690.980.977.31p p p kW ηηηIII II II =?=??=??= 卷筒轴 34247.310.980.997.10V p p p kW ηηηI III III =?=??=??= 3、各轴输出功率
Ⅰ轴 '
0.988.090.987.93p p kW I I =?=?=
Ⅱ轴 '
0.987.690.987.54p p kW II II =?=?=
Ⅲ轴 '
0.987.310.987.16p p kW III III =?=?=
卷筒轴 '
0.987.100.98 6.96V V p p kW I I =?=?=
4、各轴输入转矩
电动机轴输出转矩 8.439550
9550
110.28730
d d m
p T N m n ===?
Ⅰ轴 00011110.2830.96317.6d d T T i T i N m ηηI =??=??=??=?
Ⅱ轴 111223317.61 4.30.980.971298.28T T i T i N m ηηηII I I =??=???=???=?
Ⅲ轴 2223231298.28 3.10.980.973825.84T T i T i N m ηηηIII II II =??=???=???=? 卷筒轴 243825.840.980.963711.83V T T N m ηηI III =??=??=? 5、各轴输出转矩
Ⅰ轴 '0.98317.610.98311.26T T N m I I =?=?=? Ⅱ轴 '0.981298.280.981272.31T T N m II II =?=?=?
Ⅲ轴 '
0.983825.840.983749.32T T N m III III =?=?=?
卷筒轴 '0.983711.830.983637.59V V T T N m I I =?=?=?
运动和动力参数计算结果整理于下表： 轴名 效率P
kW
转矩T
N m ?
转速n r/min 传动比 i 输入 输出
输入 输出 电动机轴 8.43 110.28 730 3 4.3 3.1
Ⅰ轴 8.09 7.93 317.61 311.26 243 Ⅱ轴 7.69 7.54 1298.28 1272.31 56.59 Ⅲ轴 7.31 7.16 3825.84 3749.32 18.25 卷筒轴 7.10 6.96 3637.59
3537.59
18.25
三、传动零件的设计计算
（一）V 型带及带轮的设计计算 1、确定计算功率ca p
由书本表8-7查得工作情况系数 1.1A K =，故11 1.112.1ca A p K P kW =?=?= 2、选择V 带的带型
根据12.1730/m in ca m p kW r ==、n ,由书本图8-11选用A 型带。 3、确定带轮的基准直径d d 、实际传动比并验算带速V
1）初选小带轮的基准直径1d d 。由书本表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径1150d d m m =。 2)验算带速V 13.14150730
/5.73/601000
601000
d m
d n v m s m s π??=
=
=?? 因为5m/s 021*******d d d d i m m ==?=，圆整为2450d d m m =。 4、确定V 带的中心距a 和基准长度d L 1）由120120.7()2()d d d d d d a d d +≤≤+得04201200a ≤≤，初定中心距0800a m m =。 2) 计算带所需的基准长度 2 2 2100120 () 300 3.142()160060025702 42 4800 d d d d d d d L a d d m m a π -≈+ ++ =+ ?+ ≈? 由表8-2选带的基准长度2500d L m m =。 3）计算实际中心距a 0 025002570 (800)7652 2 d d L L a a m m m m -- ≈+ =+ = 中心距的变化范围为372.4~1064m m 。 5、验算小带轮上的包角1α 12157.357.3 180() 180300158.5120765 d d d d a α≈--=-? =≥ 6、计算带的根数Z 1）由1150,730/m in d m d m m n r ==，查表8-4a 得0 1.42p kW =。 根据03730/m in,m n r i ==和A 型带，查表8-4b 得00.09p kW ?=。 查表8-5得0.94K α=，表8-2得 1.09L K =,于是 00()(1.420.09)0.94 1.09 1.547r L p p p K K kW α=+???=+??= 2）计算V 带的根数Z 12.17.81.541 ca r p Z p = =≈，取8根。 7、计算单根V 带的初拉力的最小值0m in ()F 由表8-3得A 型带的单位长度质量0.1/q kg m =,所以 2 2 0min (2.5)(2.50.94)12.1()500 [5000.1 5.73]2180.948 5.73 ca K p F qv N K zv αα--?=+=? +?=?? 应使带的实际初拉力00m in ()F F >。 8、计算压轴力p F 1min 0min 158()2()sin 28218sin 34242 2 p F z F N N α=?=???= 9、带传动主要参数汇总表 带型 Ld mm Z d d1 mm d d2 mm a mm F 0 N F P N A 2500 8 150 450 800 218 3424 （二）高速级齿轮副的设计计算 1、选精度等级、材料及齿数 1）材料及热处理 由表10-1选得小齿轮的材料均为40r c （调质），硬度为280HBS ； 大齿轮的材料为45钢（调质），硬度为240HBS ，二者的硬度差为40HBS 。 2）精度等级选用8级,选取小齿轮比为120z =，则大齿轮21120 4.692z z i =?=?=,取 292z =，螺旋角14β= 2、按齿面接触强度设计 由设计公式进行试算，即 2 1 13 11 1( )2H E t d H i t i T k Z Z d α φε σ +≥ ? ???? 1）确定公式内的各计算数值 1>试选载荷系数 1.6t k =。 2>计算小齿轮传递的转矩 11298.T N m m = 3>由表10-7取1d φ=。 4>由表10-6查得材料的弹性影响系数1 2189.8E a z M P =。 5>由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1 600H MPa σ=；大齿轮的接 触疲劳强度极限lim 2 550H MPa σ =。 6>由式60h N n jL I =计算应力循环次数 ()9 1 60602431830010 1.05610h jL N n I ==?????=? 9 8 2 1.0510 2.28104.6 N ?= =? 7>由图10-19查得接触疲劳寿命系数1 1.0H N K =，2 1.06H N K =。 8>计算接触疲劳许用应力(失效概率1%,安全系数S=1) []1 lim 1 11600600H N H M Pa S K σσ==?= []2lim 2 2 1.06550583H N H M Pa S K σσ = =?= 9>许用接触应力[][]()()1 2 600583591.522 H H H M Pa M Pa σσσ ++? ?===?? 。 10>由图10-30选取区域系数 2.433H z =。 11>由图10-26查得1 0.78αε =，2 0.9αε =，则1 2 0.790.89 1.68α ααε ε ε =+=+=。 2）计算 1>试计算小齿轮的分度圆直径1t d ，由计算公式得 3 2 14 4.61 2.433189.8 ( )78.51 1.68 4.6 583 2 1.631.710 t m m m m d +?≥ ? ?=???? 2>计算齿轮的圆周速度 1 3.1478.52430.99601000601000 t d n m v s πI ??===?? 3>计算齿宽b 及模数nt m 1178.578.5d t b d m m m m φ==?= 11 cos 78.5cos14 3.7830 t nt d m m z m β ?= == 2.25 2.25 3.788.505nt h m m m ==?= 78.5 9.28.505 b h == 4>计算纵向重合度β ε 10.318tan 0.318120tan 14 1.586d Z β φβε ==???= 5>计算载荷系数 已知使用系数1A K =，根据0.99m v s =，8级精度，由图10-8查得动载荷系数 1.11 v K =由表10-3查得1.2H F K K αα==,从表10-4查得 1.421 H K β =,由图10-13查得F K β =1.35,故载荷系数 1.1 1.11 1.421 1.2 1.89A V H H K K K K K α β = =???= 6>按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 33 1 1 1.89 78.582.441.6 t t K mm d d K = =?= 7>计算模数n m 1 1 cos14 82.44cos14 3.9920 n mm d m Z ?= = = 3、按齿根弯曲强度设计 由式[] 2 13 2 12cos Fa Sa n F d K T Y Y Y m Z βα βσφε≥ ? 1）确定公式内的各计算数值 1>计算载荷系数 1 1.11 1. 2 1.35 1.798A V F F K K K K K αβ = =???= 2>根据纵向重合度 1.586β ε=,从图10-28查得螺旋角影响系数0.88Y β=。 3>由图10-20d 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1 500FE MPa σ =；大齿轮的弯曲疲劳强度 极限2 380FE MPa σ = 4>由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 1 0.85F N K = 2 0.88 F N K = 5>计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 []1 1 10.85500 303.571.4FN FE F M Pa S K σσ ?=== []2 2 2 0.88380 238.861.4 FN FE F M Pa S K σσ ?= = = 6>查取齿形系数 由表10-5查得 12.74Fa Y = 22.18Fa Y = 7>查取应力校正系数 由表10-5查得 11.56Sa Y = 21.79Sa Y = 8>计算大小齿轮的 [] F a Sa F Y Y σ并加以比较 []11 1 2.74 1.560.0140830 3.57F a Sa F Y Y σ?= = []22 2 2.18 1.790.01634238.86 Fa Sa F Y Y σ?= = 经比较得大齿轮的数值大。 9>计算当量齿数 113 3 2021.89cos cos 14v z z β= = = 2233 92100.71cos cos 14 v z z β === 2) 设计计算 [] 2 42 13 3 2 2 12cos 2 1.79831.7100.88cos 14 0.01634 4.21.68 120 Fa Sa n F d KT Y Y Y m m m Z βα β σφε????≥ ? = ?=?? 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算得法面模数n m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，取 4.5n mm m =，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径182.44mm d =来计算应有的齿数。于是由 11 c o s 82.44c o s 14 184.5 n d Z m β = == ，取118Z =， 则21 18 4.683i Z Z =?=?=，取2 83Z =。 4、几何尺寸计算 1>计算中心距 ()()1 2 1883 1.5 2082cos 2cos14 n m a mm Z Z β + +?= = = 将中心距圆整后取205a m m =。 2>按圆整后的中心距修整螺旋角 ()()1 2 1883 4.5 arccos arccos 14.0622205 n m a Z Z β+ +?===? 因β值改变不大，所以参数αε、K β、H Z 等不必修正。 3>计算大小齿轮的分度圆直径 1 1184.5 74.2c o s c o s 14.06 n d m m m Z β ?= = ≈ 2 283 4.5342cos cos14.06 n d m m m Z β ?= = ≈ 4>计算齿轮宽度 1174.274 .2d b m m d φ==?= 取齿宽 ：2B =75mm, 1B =80mm （三）低速级齿轮的设计计算 1、选精度等级、材料及齿数 1）材料及热处理 由表10-1选得小齿轮的材料均为40r c （调质），硬度为280HBS ； 大齿轮的材料为45钢（调质），硬度为240HBS ，二者的硬度差为40HBS 。 2）精度等级选用8级,选取小齿轮比为120z =，则大齿轮21120 3.162z z i =?=?=,取 262z =，螺旋角14β= 2、按齿面接触强度设计 由设计公式进行试算，即 2 1 13 11 1( )2H E t d H i t i T k Z Z d α φε σ +≥ ? ???? 1）确定公式内的各计算 数值 1>试选载荷系数 1.6t k =。 2>计算小齿轮传递的转矩 6 1195500007.69 9550000 1.2981056.59 p T N m m N m m n I ?== ?=?? 3>由表10-7取1d φ=。 4>由表10-6查得材料的弹性影响系数1 2189.8E a z M P =。 5>由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1 600H MPa σ=； 大齿轮的接触疲劳强度极限lim 2 550H MPa σ =。 6>由式60h N n jL I =计算应力循环次数 ()7 1 606056.5918300108.14910h jL N n I ==?????=? 7 7 2 8.14910 2.6310 3.1 N ?= =? 7>由图10-19查得接触疲劳寿命系数1 1.16H N K =，2 1.22H N K =。 8>计算接触疲劳许用应力(失效概率1%,安全系数S=1) []1 lim 1 1 1.16600696H N H M Pa S K σσ ==?= []2 lim 2 2 1.22550671H N H M Pa S K σσ = =?= 9>许用接触应力[][]()()1 2 696671683.522 H H H M Pa M Pa σσσ ++??===?? 10>由图10-30选取区域系数 2.433H z =。 11>由图10-26查得1 0.79αε=，2 0.85αε =，则1 2 0.790.85 1.64α ααε ε ε =+=+=。 2）计算 1>试计算小齿轮的分度圆直径1t d ，由计算公式得 3 2 16 3.11 2.433189.8 ( )92.11 1.64 3.1 671 2 1.6 1.29810 t m m m m d +?≥ ? ?=???? 2>计算齿轮的圆周速度 1 3.1492.156.590.27601000601000 t d n m v s πI ??===?? 3>计算齿宽b 及模数nt m 1192.192.1d t b d m m m m φ==?= 11 cos 92.1cos14 4.4620 t nt d m m z m β ?= == 2.25 2.25 4.4610.044nt h m m m ==?= 92.1 9.210.044 b h == 4>计算纵向重合度β ε 10.318tan 0.318120tan 14 1.586d Z β φβε ==???= 5>计算载荷系数 已知使用系数 1.1A K =，根据0.27m v s =，8级精度，由图10-8查得动载荷系数 1.05v K =由表10-3查得 1.2H F K K αα==,从表10-4查得 1.421H K β =,由图10-13查 得F K β =1.35,故载荷系数 1 1.05 1.421 1. 2 1.79A V H H K K K K K α β = =???= 6>按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 33 1 1 1.79 92.195.6161.6 t t K mm d d K = =?= 7>计算模数n m 11 cos14 95.616cos14 4.62620 n mm d m Z ?= = = 3、按齿根弯曲强度设计 由式[] 2 13 2 12cos Fa Sa n F d K T Y Y Y m Z βα βσφε≥ ? 1）确定公式内的各计算数值 1>计算载荷系数 1 1.05 1. 2 1.35 1.701A V F F K K K K K αβ = =???= 2>根据纵向重合度 1.903β ε=,从图10-28查得螺旋角影响系数0.88Y β=。 3>由图10-20d 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1 500FE MPa σ =；大齿轮的弯曲疲劳强度 极限2 380FE MPa σ = 4>由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 1 0.92F N K = 2 0.95 F N K = 5>计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1 []1 1 10.92500 328.571.4FN FE F M Pa S K σσ ?=== []2 2 2 0.95380 257.861.4 FN FE F M Pa S K σσ ?= = = 6>查取齿形系数 由表10-5查得 12.74Fa Y = 22.26Fa Y = 7>查取应力校正系数 由表10-5查得 11.56Sa Y = 21.74Sa Y = 8>计算大小齿轮的 [] F a Sa F Y Y σ并加以比较 []11 1 2.74 1.5860.0130328.57F a Sa F Y Y σ?= = []22 2 2.26 1.740.0150257.86 F a Sa F Y Y σ?= = 经比较得大齿轮的数值大。 9>计算当量齿数 113 3 24021.89cos cos 14v z z β= = = 2233 6267.87cos cos 14 v z z β === 2) 设计计算 [] 2 62 13 3 2 2 12cos 2 1.701 1.298100.88cos 14 0.015 4.81.64 120 Fa Sa n F d KT Y Y Y m m m Z βα βσφε????≥ ?=?=?? 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算得法面模数n m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，取5n mm m =，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径195.6mm d =来计算应有的齿数。于是由 11 c o s 95.6 c o s 14 195 n d Z m β ?= = = ，取119Z =， 则21 19 3.159i Z Z =?=?=，取2 115Z =。 4、几何尺寸计算 1>计算中心距 ()()1 2 2159 3.5 5200.92cos 2cos14 n m a mm Z Z β + +?= = = 将中心距圆整后取269a m m =。 2>按圆整后的中心距修整螺旋角 ()()1 2 19595 arccos arccos 14.0722200 n m a Z Z β+ +?===? 因β值改变不大，所以参数αε、K β、H Z 等不必修正。 3>计算大小齿轮的分度圆直径 1 1195 97.9c o s c o s 14.07 n d m m m Z β ?= = ≈ 2 2595304cos cos14.07 n d m m m Z β ?= = ≈ 4>计算齿轮宽度 1197.997.9d b m m d φ==?= 取齿宽 ：2B =98mm, 1B =103mm 高、低速级齿轮参数 名称 高速级 低速级 中心距a(mm) 208 200 法面摸数(mm) 4.5 5 螺旋角 （°） 14.06 14.07 齿顶高系数* a h 1 1 顶隙系数c * 0.25 0.25 压力角α 20 20 齿 数 18 19 81 59 分度圆 直径 （mm ） 74.2 97.9 (mm) 342 304 齿 宽 （mm ） 80 103 （mm ） 75 98 齿轮等级精度 8 8 材料及热处理 40r c 、45，并经调质及表面 淬火，齿轮硬度分别为280HBS 、240HBS 40r c 、45，并经调质及表面 淬火，齿轮硬度分别为280HBS 、240HBS 四、轴系零件的设计计算 1、输入轴的设计计算 1）输入轴上的功率 1 p 、转速1n 及转矩1T 111 8.09,243/min,317KW r N m p n T ===? 2）求作用在齿轮1上的力 因已知齿轮分度圆直径1 =74.2mm d 3 1 1 1 22317 = = =19812.5N 74.2 T 10d t F ?? 1 tan 19812.5tan 20 = = =7434N cos cos14.06 F t n r F β α?? 1 = tg =19812.514.06=4962N F a t tg F β? 3）初步确定轴的最小直径 先按式（15—2）初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15—3，取 =100A ，于是得： 13 3 o m in 1 8.09==100=32m m 243 d A P n ? 4 ）轴的结构设计 1> 拟定轴上零件的装配方案，如图所示 2> 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 <1根据计算的最小直径取轴的直径12d -=32mm 。为了满足带轮得轴向定位要求，1-2轴右端需制出一轴肩，故2-3段得直径d 32-=37mm 。由带轮宽度确定1118m m L =。 <2初步选择滚动轴承。 因轴承同时受到径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求，并根据d 32-=37mm,由轴承产品目录中初步选取单列圆锥滚子轴承，其型号为30208，其尺寸为 408019.75d D T m m ??=??,查得a=17,根据轴肩选 34 78 40mm d d --= =；而 78 3 419.75mm l l --==。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，因此，取67 47mm d -=。 <3取4-5段的直径45 47mm d -=；取安装齿轮处的轴段5-6的直径56 54.4mm d -=，根 据齿轮宽度80mm,取5680mm l -=。 <4轴承端盖的总宽度为32mm ，根据轴承端盖的装拆，及便于对轴承添加润滑脂的要求。取端盖的外端面与带轮右端面间的距离，L=26mm 故取2358mm l -=。 <5取齿轮距箱体内壁之间的距离15a m m =,考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s ，取是8s m m =，则6715823a s mm l -=+=+=。中间轴和低速轴两齿轮的距离20c m m =，第二对齿轮的主动齿轮齿宽为130mm ，则 45 81513020 2.52168mm l -=+++-?=。 致此已初步确定了轴的各段直径和长度。 3> 轴上零件的周向定位 带轮与轴的周向定位采用平键连接，按截面12d -=32mm ，查表查得平键截面 108b h m m ?=?，键长为56mm ，它们之间的配合采用76 H K 。 4> 确定轴上的圆角和倒角尺寸 参考表15-2，取轴端倒角为mm 1.645? ，左段2、3、4处轴肩的倒角为 1.6R mm,右端轴肩角半径R=2mm 。 5）求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图,从上已经知道,对于圆锥滚子轴承30208,由手册中可查得a=17mm,作为简支梁的轴的支承跨距 2 3200.7555.5256.25mm l l +=+=。对轴进 行计算并做出弯矩图和扭矩图。 对水平面进行计算： 122233 19812.5()NH NH t NH t F F F N F F l l l +==?+=??12 550314307.8NH NH F N F N =??=? 1 21251932.5H NH N mm l M F = ?=? 对垂直面进行计算： 122233 7434()NV NV r NV r a F F F N F F l l l M +==?++ =? ?1224394995NV NV F N F N =??=? 1 1 3560970v NV N mm l M F =?=? 22 2437062.5v NV N mm l M F = ?=? 求总的弯矩，即合成弯矩： 22 22 11 (1251932.5)(560970)5750000H V M M N mm M =+=+≈? 2 2 2 2 22 (1251932.5)(437062.5)4570000H V M M N mm M = += +≈? 扭矩239300T N m m =? 载荷 水平面H 垂直面V 支反力F 127434,14307.8NH NH F N F N == 122439,4995N V N V F N F N == 弯矩M 11251932.5H M N m m =? 12560970,437062.5V V M N m M N m =?=? 总弯矩M 125750000,4570000M N m M N m =?=? 扭矩T 317000T N m m =? 6）按弯曲合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，由上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取α=0.6则： () () 2 22 2 1 3 57600000.631700016.270.154.4 ca a T M P W M ασ++?= = =? 前以选定轴的材料为45钢，调质处理，查表的1 σ-? ???＝60Mpa,因此ca σ<1 σ-??? ? ，故安全。 7）精确校核轴的疲劳强度 1>判断危险截面 从受载情况来看，截面c 上的应力最大，截面c 上虽然应力最大，但应力集中不大，而且这 里轴的直径最大，故截面c 也不必校核。因而只需校核截面5左右两侧即可。 2>截面5左侧 抗弯截面系数：3330.10.14710382W d mm ==?= 抗弯截面系数：333 0.20.24720765T W d m m ==?= 截面左侧的弯矩M 为：1 21 2 30472870424121.M N mm l l l l +-=?=+ 截面上的扭矩T 为：T=239300N.mm 截面上的弯曲应力：42412140.4710382 b M M pa W σ== = 截面上的扭转应力：31700016.5220765 T T T M pa W τ= = = 材料45钢，调质处理，查表15-1得640B M pa σ=，1275M pa σ-=，1155M pa τ-=。 截面上由于轴肩形成的理论应力集中系数： 因2 0.0447 r d == 54.41.1647 D d ==查得 1.90σα=， 1.23τα= 由附图3-1得轴材料的敏性系数：0.82q σ=，0.85q τ= 应力集中系数为： 中 北 大 学 毕 业 设 计 开 题 报 告 XX大学 机械设计说明书题目：卷扬机传动装置设计 系别： 班级： 组别： 组员: 指导教师： 目录 1.背景6 1.1机械传动6 1.1.1带传动6 1.1.2齿轮传动6 1.1.3链传动7 1.1.4蜗轮蜗杆传动7 1.1.5螺旋传动7 1.2电力传动8 1.3液压传动8 1.4减速器发展状况8 2.设计任务书9 2.1设计题目9 2.2设计任务10 2.3具体任务10 2.4数据表10 3.方案拟定与论证比较10 3.1方案拟定10 3.2方案论证与定性比较12 4.详细设计与计算13 4.1原动机选择13 4.2计算总传动比并分配各级传动比14 4.3计算各轴的运动学及动力学参数14 4.4 V带设计15 4.5齿轮设计17 4.5.1高速级斜齿圆柱齿轮的设计17 4.5.2低速级直齿圆柱齿轮的设计20 4.6轴的强度与结构设计22 4.6.1齿轮高速轴的设计22 4.6.2齿轮中间轴的设计27 4.6.3齿轮低速轴的设计29 4.6.4轴承的寿命校核31 4.6.5轴的弯扭结合强度校核36 4.7整体结构设计36 4.7.1确定箱体的尺寸与形状36 4.7.2选择材料与毛坯制造方法36 4.7.3箱体的润滑与密封设计36 4.7.4减速器附件结构设计36 卷扬机传动装置的设计 1.背景 一般工程技术中使用的动力传递方式有机械传动、电气传动、液体传动、气压传动以及由它们组合而成的复合传动。 1.1机械传动 机械传动按传力方式分，可分为摩擦传动和啮合传动，摩擦传动又分为摩擦轮传动和带传动等，啮合传动可分为齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、链传动等等；按传动比又可分为定传动比和变传动比传动。 1.1.1带传动 皮带传动是由主动轮、从动轮和紧张在两轮上的皮带所组成。由于张紧，在皮带和皮带轮的接触面间产生了压紧力，当主动轮旋转时，借摩擦力带动从动轮旋转，这样就把主动轴的动力传给从动轴。 皮带传动的特点： 1）可用于两轴中心距离较大的传动。 2）皮带具有弹性、可缓冲和冲击与振动，使传动平稳、噪声小 3）当过载时，皮带在轮上打滑，可防止其它零件损坏。 4）结构简单、维护方便。 5）由于皮带在工作中有滑动，故不能保持精确的传动比。 1.1.2齿轮传动 齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个齿轮相互啮合而成。齿轮传动是应用最多的一种传动形式。 它有如下特点： 1）能保证传动比稳定不变。 2）能传递很大的动力。 3) 结构紧凑、效率高。 4)制造和安装的精度要求较高。 5)当两轴间距较大时，采用齿轮传动就比较笨重 卷扬机传动装置三维设计与分析 1 引言 卷扬机是一种常见的提升设备，其结构简单、操作方便、可靠性高，被广泛应用于各个行业。通常情况下卷扬机都是采用电动机作为原动机，由于电动机输出地转速远远大于卷扬机中滚筒的转速，所以必须设计减速的传动装置。传动装置的种类多种多样，如皮带减速器、链条减速器、齿轮减速器、涡轮蜗杆减速器、二级齿轮减速器等等[1]。通过合理的设计传动装置，使得卷扬机能够在特定的工作环境下满足正常的工作要求。同时通过本设计将所学过的理论知识进行综合应用，做到理论联系实际，进一步掌握传动装置的设计过程。 2 传动装置的总体设计 2.1 拟定传动方案 传动装置的设计方案一般用运动简图表示。它直观的反映了工作机、传动装置和原动机三者之间的运动和力的传递关系。 传动方案首先应满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠。此外，还应结构简单，尺寸简凑、成本低，效率高和便于使用和维护等。要同时满足上述要求，常常是困难的，因此，应根据具体的设计任务侧重地保证主要设计要求，选用比较合理的方案[2]。 本次设计任务对传动装置没有太多要求，只要其在一般工作条件和环境下能够正常工作即可，因此本设计才用展开式二级圆柱直齿轮减速器，减速器与电动机和工作机之间有联轴器联接，传动方案运动简图如图2.1所示； 图2.1 卷扬机传动装置运动简图 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。二级齿轮减速器的传动比一般为8-40，结构简单，应用也最为广泛，而展开式的主要特点是齿轮相对于轴承不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大的刚度[3-5]。 2.2 电动机的选择 原动机的种类，无特殊要求，均选用交流电动机作为原动机。电动机为系列化产品。机械设计中仅需根据工作机的工作情况，合理选择电动机的类型、结构形式、容量和转速，提出具体的电动机型号[6]。 2.2.1 选择电动的功率 所需电动机工作功率为： 式（2-1）式中：—工作机所需功率，指输入工作机轴的功率，kW。 —由电动机至工作机的总效率。 工作机所需功率由工作的工作助力和运动参数计算求得 式（2-2）或 式（2-3） 第八章建筑卷扬机 建筑卷扬机是垂直运输、起重拖曳作业中常用的机械设备，具有结构简单、操作容易、维护方便等特点。它不仅可以独立使用，而且又是各种起重机械的重要组成部分。因此，它被广泛地应用于建筑施工和安装作业中，是建筑施工升降机和物料提升机等垂直运输机械的重要组成部分和必不可少的机械设备。 第一节建筑卷扬机的分类 建筑卷扬机的分类方法较多，一般地，主要有以下五种分类方法： 一、按动力型式分，可分为： 1、手动式卷扬机； 2、电动式卷扬机； 3、液压式卷扬机； 二、按传动型式分，可分为： 1、圆柱齿轮传动电控卷扬机； 2、蜗轮蜗杆传动卷扬机； 3、行星齿轮传动卷扬机； 4、内胀离合器作用于卷筒式卷扬机等。 三、按制动方式分，可分为： 1、电磁制动式卷扬机； 2、人力摩擦式卷扬机等。 四、按照卷筒数量分，可分为： 1、单筒卷扬机； 2、双筒卷扬机等。 五、按照牵引速度分，单筒卷扬机又可分为： 1、快速卷扬机； 2、慢速卷扬机。 快速卷扬机的钢丝绳牵引速度一般为25～50米/分，牵引能力为5～50千牛顿，适用于井字架或龙门架的物料提升。 慢速卷扬机的钢丝绳牵引速度一般为7～13米/分，牵引能力为30～100千牛顿，适用于建筑工程中的安装作业和冷拔钢筋作业等。 双筒卷扬机多为快速卷扬机，牵引速度为30～35米/分，牵引力为13.6～50千牛顿，多用于提升沉重物件或在双线轨道上来回牵引运输斗车。 对于一般的小型建筑工程施工而言，最常用的则是牵引速度为30～35米/分的单筒电动快速卷扬机。 第二节卷扬机的型号 目前，国内生产的卷扬机的一般型号标注采用如下的标 主参数，额定牵引力（千牛顿） 结构代号：D－圆柱齿轮传动 W－蜗轮蜗杆传动 X－行星齿轮传动 Z－内胀离合器传动 系列代号：指牵引速度：K－快速 M－慢速 型式代号：单筒不写，双同为2 类组代号：建筑用卷扬机 卷扬机型号标注示例： JJKD0.5为：牵引力是5千牛顿的单筒快速圆柱齿轮传动的卷扬机。 JJKX－1为：牵引力是10千牛顿的单筒快速行星齿轮传动的卷扬机。 第三节卷扬机的结构和性能 一、行星式卷扬机 行星式卷扬机均为单筒，它采用行星轮系统传动，并且全部传动机构均装在卷筒内腔中，电动机亦半伸入卷筒端部，其外型如图8－1所示。 该卷扬机结构紧凑，重量较轻，移动方便，使用灵活，深受使用单位的欢迎。 卷扬机传动装置的设计 目录 第一章序 (3) 第二章机械设计课程设计任务书 (3) 1、传动装置简图如下所示。 (3) 2、设计任务 (4) 第三章确定传动方案 (4) 1、传动方案 (4) 第四章确定电机型号 (5) 1、传动装置的总效率 (5) 2、工作机所需的输入功率 (5) 3、确定电动机转速 (5) 4、确定电动机型号 (6) 第五章设计传动装置 (6) 1、计算总传动比及分配各级的传动比 (6) 2、传动装置的运动和动力参数 (7) 3、齿轮的设计 (8) 4、V带设计 (11) 5、校核: (16) 第六章联轴器的选择 (21) 第七章键连接的选择及校核计算 (21) 第八章箱体的设计 (21) 1、箱体 (21) 2、轴承盖 (22) 3、轴承密封 (22) 4、观察孔 (22) 5、通气器 (22) 6、油标（油面指示器） (22) 6、起吊装置 (22) 7、制动器的选择 (23) 8、螺塞和封油圈的设计 (23) 第九章减速器的润滑 (24) 1、齿轮的润滑 (24) 2、滚动轴承的润滑 (24) 第一章序 卷扬机又称绞车，是起重垂直运输机械的重要组成部分，配合并架，滑轮组等辅助设备，用来提升物料、安装设备的作用。由于它结构简单、搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、使用成本低对作业环境适应能力强等特点，被广泛应用。卷扬机是一种常见的提升设备，其主要是用电动机作为原动机。由于电动机输出的转速远远大于卷扬机中滚筒的转速，故必须设计减速的传动装置。传动装置的设计有多种多样，如皮带减速器、链条减速器、齿轮减速器、涡轮蜗杆减速器、二级齿轮减速器等等。通过合理的设计传动装置，使的卷扬机能够在特定的工作环境下满足正常的工作要求。 第二章机械设计课程设计任务书 题目：卷扬机的传动装置 1、传动装置简图如下所示。 卷扬机绳牵引力F(N)、绳牵引速度v(m/s)及卷筒直径D(mm)见数据表。 （2）工作条件 用于建筑工地提升物料，空载启动，连续运转，三班制工作，工作平稳。 （3）使用期限 工作期限为十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小时，检修期间隔为三年。 （4）产批量及加工条件 小批量生产，无铸钢设备。 河南职业技术学院 机械设计基础课程设计设计计算说明书 题目：设计绞车传动装置 院系：机电工程系 专业：数控技术 姓名：胡现超 年级：大二 指导教师：邵堃苗志义 二零一四年十二月 目录： 第一章简介 (2) 第二章减速箱原始数据及传动装置选择 (2) 第三章电动机的选择计算 (3) 第四章圆柱齿轮传动设计 (5) 第五章轴的设计 (7) 第六章轴承的选择 (10) 第七章联轴器的选择 (10) 第八章键的选择 (12) 第九章箱体的设计 (12) 第十章减速器附件的设计 (12) 参考文献 (14) 第一章简介 【摘要】减速器是一种密封在刚性壳体内的齿轮运动、圆柱齿轮传动所 组成的独立部件，常在动力机与工作机之间的传动装置，本次设计的是螺旋运输机用的单级圆柱减速器。运用AtuoCAD进行传动的二位平面设计，完成圆柱齿轮减速器的平面零件图与装配图的绘制，通过设计，理顺正确的思想，培养综合应用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际来分析和解决机械设计问题的能力及学习机械设计的一般方法步骤，掌握机械设计的一般规律，进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范，进行计算机辅助设计和绘图的训练。 【关键词】圆柱齿轮齿轮传动减速器 第二章减速箱原始数据及传动方案的选择2.1 原始数据 卷筒圆周力F=5000N,工作转速n=60r/min，卷筒直径D=350mm。 间歇工作，载荷平稳，传动可逆转启动载荷是名义载荷的1.25倍。传动比误差为±5%，每隔2min工作一次，停机5min，工作年限为10年，两班制。 2.2传动方案选择 传动装置总体设计的目的是确定传动方案、选定电动机型号、合理分配传动比以及计算传动装置的运动和动力参数，为计算各级传动件做准备条件。 1—电动机；2—联轴器；3—斜齿圆柱齿轮减速器；4—开齿齿轮；5—卷筒注意点是使用这个船东方案应保证工作可靠，并且结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护便利。 目录 一、电动机选择 (4) 二、传动零件的设计计算 (7) （一）齿轮的设计计算 (7) 1高速级蜗轮蜗杆传动的设计计算……………………………… 2低速级齿轮传动的设计计算 (11) （二）减速器铸造箱体的主要结构尺寸 (15) （三）轴的设计计算 (16) 1高速轴设计计算及校核 (16) 2中间轴设计计算 (17) 3低速轴设计计算 (18) 三、其他附件的选择 (23) 四、密封与润滑 (24) 五、总结与心得 (24) 六、参考文献 (26) 1.设计目的： （1）通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的知识，起到巩固深化，融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的运用，树立正确的设计思想； （2）通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。 （3）通过课程设计，学习运用标准，规范，手册，图册和查阅有关技术资料等，培养学生机械设计的基本技能。 2. 设计方案： 设计1012型慢动卷扬机传动系统。 一、原始数据： 序号项目单位1102型 1 最大牵引力P N 50000 2 卷筒直径D ㎜400 3 卷筒宽度B ㎜840 4 卷筒转速n rpm 6.35 5 钢丝绳最大速度v m/min 9.9 6 开式齿轮传动比i 5.235 7 钢丝绳直径d ㎜24 8 定位尺寸A ㎜370 9 工作条件载荷较平稳 10 使用寿命两班制，8年 注：最大牵引力中已考虑过载 二．运动简图说明 慢动卷扬机用于慢速提升重物，在建筑工地和工厂有普遍应用。图示为1011型、1012型慢动卷扬机机构运动简图。其运动传递关系是：电动机1通过联轴器2（带有制动器），普通蜗杆（圆柱）减速机4，以及开式齿轮传动5驱动卷筒6，绕在卷筒上的钢丝绳再通过滑轮和吊钩即可提升或牵引重物。电磁制动器3用于慢动卷扬机停车制动。 ;. 图（一） 一、电动机的选择 1.选择电动机类型 按工作要求和工作条件选用Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电源额定电压为380V 。 2.选择电动机容量 初步确定传动系统总体方案如图1所示。 蜗杆－圆柱齿轮减速器。传动装置的总效率η a 5423221ηηηηηη=a ＝0.992 ×0.80×0.992 ×0.97×0.98＝0.73； 机械设计课程设计-矿用回柱绞车传动装置设计-二级齿轮蜗轮减速器【全套图纸】 目录 前言 (2) 机械设计课程设计任务书3 题目：矿用回柱绞车传动装置设计 (3) 设计条件 (3) 原始数据 (3) 设计任务 (3) 设计要求 (3) 第一阶段设计错误!未定义书签。 一、总体设计 .................................................................. 错误!未定义书签。 1、传动方案的拟定及说明............................... 错误!未定义书签。 2、电动机选择 (4) 3、计算传动装置的总传动比并分配传动比 (5) 4、计算传动装置的运动和动力参数 (5) 二、传动件的设计计算 (7) 1、直齿圆柱齿轮传动设计计算 (7) 2、蜗轮蜗杆传动设计计算 (12) 3、内啮合齿轮传动设计计算 (15) 第二阶段设计19 一、装配图设计 (19) 二、传动轴的设计计算 (19) 1、I轴设计计算 (19) 2、II轴轴的设计计算 (23) 3、III轴低速轴设计 (27) 4、联轴器的选择 (31) 三、键联接的选择及校核计算 (31) 1、Ⅰ轴上与联轴器相联处键的校核 (31) 2、ⅠⅠ轴上键的校核 (31) 3、ⅠⅠⅠ轴上键的校核 (32) 4、与低速级联轴器相联处键的校核 (32) 四、轴承的校验 (32) 第三阶段设计35 一、铸件减速器机体结构外形设计 (35) 1、铸件减速器机体结构尺寸计算表 (35) 2、减速器附件的选择，在草图设计中选择 (36) 3、润滑与密封(润滑与密封方式的选择、润滑剂的选择) (36) 课程设计小结37 参考资料目录38 攀枝花学院 学生机械设计课程设计（论文） 题目：卷扬机传动装置设计 学生姓名：罗 学号： 所在院系：机电学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 指导老师：职称： 2010年1月7日 攀枝花学院教务处制 目录 一课程设计的目的 二课程设计的内容和要求 三课程设计工作进度计划 四设计过程 1.传动装置总体设计方案 3 2.电动机的选择 3 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 5 4.计算传动装置的运动和动力参数 6 5.齿轮的设计 7 6.蜗杆的设计 10 7.滚动轴承和传动轴的设计 14 8.联轴器设计 24 9.键的设计 25 10.箱体结构的设计 26 11.润滑密封设计 27 五设计小结 六主要参考资料 6。双头蜗杆传动的传动比为40。240。故电动机转速可选范围为(30240)17.78533.44267.2/min n r =?=。符合这一范围的同步转速有：750/min r 、1000/min r 、容量和转速，由机械设计手册16-68选Y180L-6 0118.00.99d P ηη==?121237.92P ηηη==?23213 6.21P ηηη==?34334 6.09P ηηη==?各轴输出功率分别为输入功率乘轴承效率m 01178.760.9977.97d T N m ηη==?= 012102377.97180.800.991111.57i T i N m ηηη==???= 233131111.570.990.991089.45T N m ηηη==??= 343341089.45 3.30.990.953381.27i T i N m ηηη==???= 各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘各轴的输入转矩乘轴承效率0.98。 运动和动力参数计算结果整理于下表： m η输出 78.76 目录 第一章、卷扬机传动装置的设计要求 (2) 第二章、确定传动方案 (3) 第三章、电动机的选择 (4) 第四章、计算总传动比和分配各级传动比 (5) 第五章、计算传动装置的运动和动力参数 (6) 一各轴的转速 (6) 二传动零件的设计计算 (7) 三.齿轮的几何计算 (10) 第六章、轴的尺寸计算 (16) 第七章、滚动轴承的计算和选择 (23) 第八章、键连接的计算和选择 (25) 第九章、箱体的设计 (26) 第十章、参考资料 (29) 第十一章、设计小结与心得体会 (29) 第一章、卷扬机传动装置的设计要求 （2）工作条件 用于建筑工地提升物料，空载启动，连续运转，三班制工作，工作平稳。 （3）使用期限 工作期限为十年，每年工作300天，三班制工作，每班工作4小时，检修期间隔为三年。 （4）产批量及加工条件 小批量生产，无铸钢设备。 1．设计任务 1）确定传动方案； 2）选择电动机型号； 3）设计传动装置； 4）选择联轴器。 2．具体作业 1）减速器装配图一张； 2）零件工作图二张（大齿轮，输出轴）； 3）设计说明书一份。 3．数据表1-1 数据编号 1 2 3 4 5 牵引力F/N 12 12 10 8 7 牵引速度 0.3 0.4 0.5 0.5 0.6 v/(m/s) 500 470 450 430 460 卷筒直径 D/mm 第二章、确定传动方案 总方案如下： 图2-1 1——电动机；2——联轴器；3——蜗杆减速器；4——卷筒；5——传动带； F=1200N; V=1.0m/s; D=500mm；减速器外关如图所示 图2-2 目录 一、设计任务书 (2) 二、传动装置的总体设计 (2) （一）传动方案拟定 (2) （二）电动机的选择 (3) （三）传动装置的总传动比的计算和分配 (5) 三、传动零件的设计计算 (7) （一）V型带及带轮的设计计算 (7) （二）高速级斜齿轮副的设计计算 (9) （三）低速级直齿轮的设计计算 (12) 四、轴系零件的设计计算 (17) （一）、输入轴的设计计算 (17) (二)、中间轴的设计计算 (22) （三）、输出轴的设计计算 (26) （四）滚动轴承的校核 (30) 1、高速轴上轴承的寿命计算 (30) 2、中间轴上轴承的寿命计算 (32) 3、低速轴上轴承的寿命计算 (34) （五）联轴器和键联接的选用说明和计算 (35) 五、减速器的润滑设计 (37) 六、箱体、机架及附件的设计 (38) （一）、减速器箱体的结构设计 (38) （二）、减速器箱体的附件设计 (39) 结束语 (43) 参考书目及文献 (44) 一、设计任务书 １、原始数据 钢绳拉力F（kN）28 钢绳速度V（m/min）20 滚筒直径D（mm）300 ２、已知条件 1）钢绳拉力F； 2）钢绳速度V； 3）滚筒直径D； 4）工作情况：单班制，间歇工作，经常正反转，启动和制动，载荷变动小；5）工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度35°C左右，三相交流电；6）使用折旧期10年，3年大修一次； 7）制造条件及生产批量：专门机械厂制造，小批量生产。 8）提升速度允许误差±5% 。 ３、参考传动方案 二、传动装置的总体设计 （一）传动方案拟定 1、由参考方案可知电动机经联轴器将动力直接传到高速轴上，然后通过二级圆柱齿轮减速器减速。考虑到二级圆柱齿轮减速器的传动比不宜过大，否则会导致减速器尺寸很大。因此在参考方案的基础上添加一个带传动。 2、将带传动布置于高速级 带传动的承载能力小，传递相同转矩时结构尺寸较其他传动形式大，但传动平稳，能缓冲减震，因此宜布置在高速轴。 3、高速级齿轮选用斜齿圆柱齿轮 斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好，常用在高速轴和要求传动平稳的场合。 4、低速级选用直齿圆柱齿轮 考虑到功率较大，低速级受到转矩很大，所以采用直齿圆柱齿轮以减小轴向压力。 综上所述，本方案具有一定的合理性及可行性 （二）电动机的选择 1、选择电动机类型 按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V ，Y 型。 2、选择电动机的容量 电动机工作功率为w d a p p η= kW, 1000 w FV p = kW 因此 1000d a FV p η= kW 由电动机至运输带的传动效率为42 12345a ηηηηηη= 式中：1234ηηηη、、、、5η分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒的传动效率。 取10.95η=，20.98η=，30.97η=，40.99η=，50.95η=。则 420.950.980.970.990.960.78a η=????= 所以2810001/3 11.97100010000.78 d a FV p kW η??= ==? 3、确定电动机转速 卷筒工作转速为1000100020 21.22/min 300 v n r D ππ?= ==? 按指导书上表1推荐的传动比合理范围，取V 带传动的传动比' 12~4i =，二级圆柱齿轮减速器传动比' 28~40i =，则总传动比合理范围为' 16~160a i =，故电动机的转速范围为 '' (16~160)21.22339.52~3395.2/min d a n i n r =?=?= 符合这一范围的同步转速有750 /min r 、1000 /min r 和1500 /min r 。 机械设计课程设计-设计一用于卷扬机卷 筒的传动装置 机械设计课程设计设计计算说明书 学院：机械系 专业： ______________________ 学号： ______________________ 姓名：_________________ 目录 一、设计任务书 (3) —. 、八—■一、刖言 (4) 三、电动机的选择与传动计算 (4) 四、传动零件的设计计算 (7) 五、轴的设计计算和校核 (13) 六、轴承的选择和校核 (24) 七、键联接的选择和校核 (26) 八、联轴器的选择和校核 (28) 九、箱体的设计 (28) 十、润滑和密封的选择 (30) 十二、设计小结 (33) 十三、参考资料 (34) 一、设计任务书 设计一用于卷扬机卷筒的传动装置。 原始条件和数据： 卷扬机提升的最大重量为Q=10000N提升的线速度为v=0.5m/s， 卷筒的直径D=250mmi钢丝绳直径D=11mm卷筒长度L=400mm卷扬 机单班制室内工作，经常正反转、起动和制动，使用期限10年，大修期3年。该机动力来源为三相交流电，在中等规模机械厂小批生产，提升速度容许误差为- 5%。 二、前言 由题目知该传动装置载荷平稳，为单班制连续运转，所以选择 结构相对比较简单的展开式两级圆柱齿轮减速器，且输入轴和输出轴在两边。 三、电动机的选择与传动计算 电动机的输出功率 p 按 公式P 。二巳kW 计算 式中，为电动机轴至卷筒 轴的传动装置总效率。 按公式=「33 计算，查 表得， 滚动轴承效率 1" 98，8 轴承选 (1)选择电动机类型： 该工作场合无特殊要求， 通常可采用三相异步电动机， 可选用Y 系列一般用途的全 封闭自扇冷鼠笼型三相异步 电动机。 (2)确定电动机功率: 工作装置所需功率 P w 按公式卩 ” =Fooo 计算 式中， F = 70000N , v = 10m/s ， 作装置的效率取w= 0.95。代入 上式得： 1.选择 电动机 类型 F V 1000 70000 10 1000 -11.7KW 电动卷扬机传动装置 目录 1、设计题目 (3) 2、系统总体方案的确定 (3) 2.1、系统总体方案 (3) 2.2、系统方案总体评价 (4) 3、传动系统的确定 (4) 4、传动装置的运动和动力参数 (6) 4.1、确定传动比分配 (6) 5、齿轮设计 (8) 5.1、高速轴齿轮传动设计 (8) 5.2、低速级齿轮传动设计 (16) 5.3、开式齿轮设计 (21) 6、轴的设计计算 (24) 6.1、中间轴的设计计算 (24) 6.2、高速轴的设计计算 (32) 6.3、低速轴的设计计算 (35) 7、轴承校核 (37) 7.1、高速轴轴承校核 (37) 7.2、中间轴上轴承校核 (38) 7.3、低速轴上轴承校核 (38) 8、键的选择以及校核 (39) 9、联轴器选择 (41) 10、润滑油及其润滑方式选择 (42) 11、箱体设计 (43) 12、参考文献 (44) 13、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） 8 12 15 220 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） 《机械设计基础》蜗轮蜗杆减速器《机械设计基础》 课程设计说明书 学院: 汽车学院 专业: 汽车服务工程 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 长安大学工程机械学院 1012型慢动卷扬机传动系统 目录 一、设计目的 (2) 二、电动机选择..................................................................3 三、传动零件的设计及计算...................................................6 (一)齿轮的设计计算 (6) 1高速级蜗轮蜗杆传动的设计计算 (6) 2低速级齿轮传动的设计计算.......................................... 10 (二)减速器铸造箱体的主要结构尺寸................................. 12 (三)轴的设计计算 (13) 1 高速轴设计计算及校核................................................ 13 2中间轴设计计算............................................................ 18 3低速轴设计计算 (20) 四、其他附件的选择 (22) 五、密封与润滑 (23) 六、设计总结 (24) 七、参考文献 (26) 1 1012型慢动卷扬机传动系统 一、设计目的: (1)通过课程设计使学生综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的知识，起到巩固深化，融会贯通及扩展有关机械设计方面知识的运用，树立正确的设计思想; (2)通过课程设计的实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能 力，使学生掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的一般设计 方法和步骤。 (3)通过课程设计，学习运用标准，规范，手册，图册和查阅有关技术资料等，培养学生机械设计的基本技能。 1、设计方案: 设计1012型慢动卷扬机传动系统。 一、原始数据: 序号项目单位 1102型 1 最大牵引力P N 50000 2 卷筒直径D ? 400 3 卷筒宽度B ? 840 4 卷筒转速n rpm 6.35 5 钢丝绳最大速度v m/min 9.9 学生课程设计（论文） 题目：电动卷扬机传动装置的设计 学生姓名：学号： 所在院(系)： xxx学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： xxx机械电子 指导教师： xxx 职称：xxx x年x 月x 日 xx学院教务处制 xx学院本科学生课程设计任务书 原始数据： 数据编号 1 2 3 钢?拉力F/KN 10 12 14 钢?速度(v/m/min) 12 12 10 卷筒直径D/mm 450 460 400 工作条件： 间歇工作，每班工作时间不超过15％， 工作有中等振动，，两班制工作，小批量生产，钢?速度允许误差± 目录 一. 电动机的选择 (8) 1.1选择电动机的总类、类型和结构形式 ................................................................................. 8 1.1.1选择电动机系列 .............................................................................................................. 8 1.1.2电动机容量的确定 .......................................................................................................... 8 1.1.3选择电动机的转速 .......................................................................................................... 9 1.1.4计算总传动比并分配各级传动比 .................................................................................. 9 1.2传动比的分配及传动装置的运动和动力参数 ..................................................................... 9 1.2.1 各轴的转速 ..................................................................................................................... 9 1.2.2 各轴功率 ....................................................................................................................... 10 1.2.3 各轴的转距 . (10) 二. 蜗轮蜗杆的设计计算 (11) 2.1蜗杆蜗轮参数选择计算 ....................................................................................................... 11 2.1.1蜗轮蜗杆材料 ................................................................................................................ 11 2.1.2根据齿面接触疲劳强度计算蜗轮蜗杆 ........................................................................ 11 2.1.3蜗轮参数 ........................................................................................................................ 12 2.1.4蜗杆参数 ........................................................................................................................ 12 2.2蜗轮蜗杆弯曲疲劳强度校核 .. (12) 三. 直齿圆柱齿轮设计计算 (13) 3.1齿轮材料精度等级齿数选择 ............................................................................................... 13 3.1.2材料选择 ........................................................................................................................ 13 3.2按齿面接触疲劳强度设计 ................................................................................................... 13 3.2.1设计计算 ........................................................................................................................ 13 3.2.2计算循环次数 ................................................................................................................ 14 3.2.3计算齿宽与齿高之比 h b ............................................................................................... 14 3.2.4计算载荷系数 ................................................................................................................ 15 3.2.5按实际载荷系数校正所算得分度圆直径 .................................................................... 15 3.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 .................................................................................................. 15 3.3.1确定式中的各计算参数 ................................................................................................ 15 3.3.2计算大小齿轮的 [] F Sa Fa Y Y δ并加以比较 (16) 3.3.3设计计算 ........................................................................................................................ 16 3.4几何尺寸计算 .. (16) 四. 轴的设计计算 (17) 4.1蜗轮轴的设计计算 ............................................................................................................... 17 4.1.1按扭转强度计算轴的最小直径 .................................................................................... 17 4.1.2确定轴的各段直径和长度 ............................................................................................ 17 4.1.3按弯扭合成应力校核轴的强度 .................................................................................... 18 4.1.4判断危险截面 ................................................................................................................ 19 4.1.5精确校核截面∏左侧 ................................................................................................... 19 4.1.6精确校核∏截面右侧 (20) 中州大学工程技术学院 11级机制机电专业毕业设计题目 题目一：通用试验机传动装置的设计 题目二：设计一用于卷扬机传动装置中的两级圆柱齿轮减速器 题目三：某零件的机械加工工艺与夹具设计（零件也可自定） 1.CA6140车床的杠杆 2.输出轴零件的加工工艺及铣键槽夹具设计 3.阀体零件的工艺规程及车M20螺纹底孔和Φ36外圆夹具设计 题目四：基于UG的零件仿真加工与编程 题目五：模具设计 1.E形铁卡片的冲压模具设计 2.T型件冲压模具设计 3.充电器后盖塑料模具设计 4.暖色口杯注射模设计 注意： 1.每个题目只供一人选择，以选题时间先后为定。尽量避免选择 题目一和二，题目易，评分低。 2.如从你目前从事的实际工作中选题，请提前告知我你的选题。 3.设计任务书格式附后，请将各自的题目及要求更改后附上。 题目一：通用试验机传动装置的设计 按照所给参数设计传动装置，并绘图，具体要求完成以下内容： 1、设计说明书一封。包括：封面、目录、任务书、正文、参考文献、设计心得。其中，正文部分应按减速器设计说明书格式书写。 2、减速器装配图1张（1：1绘制） 3、主要零件的零件图4-6张（1：1绘制） 特别注意：以上内容必须在2014年4月1日前手工完成，不收打印件、复印件。 题目二：设计一用于卷扬机传动装置中的两级圆柱齿轮减速器 轻微震动，单向运转，在室内常温下长期连续工作。卷筒直径D=500mm,运输带的有 效拉力F=10000N, 卷筒效率 5 η=0.96,运输带速度0.3/v m s =,电源380V ,三相交流. 特别注意：以上内容必须在2014年4月1日前手工完成，不收打印件、复印件。绞车减速器开题报告
毕业设计开题报告
学 生 姓 名： 学 专 院、系： 业： 王会云 学 号： 06020141X39
信息商务学院 机械设计制造及其自动化 绞车减速器设计
设 计 题 目：
指 导 教 师 :
魏秀业副教授
2009 年 3 月 16 日
一．课题背景及目的：
本课题是关于双速绞车减速器的设计，绞车可以单独使用，也可作为起重、筑 路和矿井提升等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应 用。绞车主要技术指标有额定负载、支持负载、绳速、容绳量绞车具有以下特点： 通用性高、结构紧凑、体技校、重量轻、起重大、使用转移方便，被广泛应用于 建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖，还可作现代化电控自 动作业线的配套设备。 而“双速” ，是指该种绞车具有快，慢两种速度，快速用于放绳，慢速牵引力 大，快速牵引力小，因此能够适应各种特殊情况的工作条件，使用范围更广。其 关键技术是采用了两个双联齿轮、一个内齿轮圈和一个滑移齿轮所形成的齿轮传动和 联结传动的传动变换系统，简称为‘齿一联’传动变换系统。该传动系统可实现快速和 慢速很大的速度比，可容易地实现各种工况条件下所要求的双速要求。 本课题的设计目的是了解和掌握现有双速绞车的结构及其工作原理， 对减速器进 行传动方案的设计,对主要零件轴、 齿轮进行结构设计， 对其他零件进行结构和选型设计， 对其关键部件进行强度计算分析和校核，
二．国内外双速绞车现状及发展:
（1）由于历史原因，我国的机械工业发展的很慢，很多的起重，矿井提升都是依 靠大量的基本原始人力实现的。如日本侵华时期大势掠夺我国矿产资源，他们当时投入 很大力气研制出了较先进的绞车等煤矿设备， 所以日本的绞车技术水平至今还比我国高 一个档次。[1]前苏联(包括现在的俄罗斯)因为地大物博，矿产资源丰富，并且长期重 视科学教育工作，他们的绞车技术也很先进，我国解放初期的设备主要是通过仿造苏联 的设备制造的，存在着技术水平落后、工作效率低下、使用寿命短，使用不方便等问题。 随着我国经济和科技的进步，很多大型工程的建设的开展，机械制造技术突飞猛进，我 国的绞车设备已经能够做到自主研发，自主生产。我国综合机械化技术正向高产量、大 功率、重型化的趋势发展，但搬运设备却没有相应地更新开发，延误了综合开采设备搬 运的工期，特别是在端头支架受压的情况下。现在大型液压支架单台重量已达30多吨，卷扬机传动装置设计说明书
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第八章 建筑卷扬机
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