设计推力机传动装置-机械设计基础课程设计.doc

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

题目：设计推力机传动装置
一、 总体布置简图

二、工作情况
单向负载，载荷平稳，间歇工作；
二、 原始数据
圆周力F=10000F/N，卷筒转速V=45 r/min,卷筒直径D=50mm使年用折旧期为10
三、 1、设计说明书1份 2、减速器装配图1张 3、零件工作图1~3 张

（一） 、拟定传动装置的传动方案
由题目所知传动机构类型变位齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析认证。
本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两个齿轮浸油深度可以大致相同，结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较短，刚度好，中间轴承润滑较容易。
（二） 、电动机的选择
1、选择电动机的型号
本减速器在常温下连续工作，载荷平稳，对起动无特殊要求，但工作环境灰尘较多，故选用Y型三相笼型感应电动机，封闭式结构，电压为380V。
2、确定电动机功率
工作机所需功率
电动机的工作功率：
电动机到推力机构的总效率为：
由表11-1查得： 联轴器传动效率： 每对轴承传动效率：
圆柱齿轮的传动效率： 推力丝杆的传动效率：
代入得：
5/0.84kw=5.95kw 查表电动机额定功率为5.95KW。
3、确定电动机转速
推力丝杆的速度为V=0.15m/s,则推力杆的工作转速为：
按表2-3推荐的传动合理范围，取二级圆柱齿轮减速器传动比为，则总传动比合理范围为，电动机转速的可选范围为：
符合这一范围的同步转速有750、1000、1500、3000r/min四种，
综合考虑减轻电动机及传动装置的重量和节约资金，查得电动机型号为Y180L-4，符合要求。
（三） 、传动装置的运动参数和动力参数的计算
I、传动装置的总传动比及其分配
1）计算总传动比
2）分配传动装置传动比
由题目可知，
3）分配减速器的各级传动比
按浸油润滑条件考虑，取高速级传动比，而，所以：
II、计算传动装置各轴的运动和动力参数
1）各轴转速
I轴： II轴：
III轴： 丝杆轴：
2）各轴功率
I轴：
II轴：
III轴：
推力丝杆轴：
3）各轴转矩
I轴：
II轴：
III轴： 推力丝杆轴：
（四）、传动件的设计计算
1）材料及热处理:选择小齿轮材料为45（调质），硬度为220～250HBS，大齿轮材料为45钢（正火），硬度为170～210HBS，二者硬度差为40HBS。
2）精度等级选8级精度
3）初选第一级：小齿轮齿数，大齿轮齿数，第二级：小齿轮，大齿轮
4）选取螺旋角 初选螺旋角

5）确定P200、10.36式公式内的计算数值
（1）试选
（2）由表10-20选取齿宽系数
（3）由P192表10-12查得材料弹性影响系数
（4）由P188图10-24（C）按齿轮面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限
（5）计算应力循环次数

（6）由图10-27查得接触疲劳寿命系数，
（7）计算接触疲劳许用应力 取失效概率1%，安全系数S=1，由式（10-13）得

6）计算
一级圆柱齿轮计算
（1）计算小齿轮分度圆直径
=
取d=45mm
（2）计算模数

（3）计算中心距
取a=160
（4）修正螺旋角

（5）实际中心距

（6）确定最小齿数

取
取 （7）计算标准中心距
（8）计算啮合角
则
（9）高度变位
查图取
（10）中心距变动系数

（11）齿高变动系数
（12）检验中心距
（13）齿轮基本尺寸及其重合度
1）分度圆直径

2）节圆直径

3）齿顶高

4）齿根高

5）齿高

6）齿顶圆直径

7）确定当量齿数及法向变位系

（14）公法线长度计算
1）确定小齿轮跨齿数

取
2）计公法线长度

3）确定大齿轮跨齿数
取
4）计算大齿轮法线长度
（15）计算重合度

B=1.1 取

2、齿根弯曲强度

1）查取P195表10.13齿型系数

2）查取P195表10.14应力齿正系数

3）计算
查P189图10.25得

3、齿面接触疲劳强度
齿面接触疲劳强度校核合格
4、验算齿轮圆周速度V

由表10.22 得，取8级精度是合格的。
第二级齿轮设计计算
1）按接触疲劳寿命系数计算
2）查图12.27，得
3）安全系数查表10-10，得

取 （1）计算小齿轮分度圆直径
=
取d=43mm
（2）计算模数
取
（3）计算中心距
取a=115mm
（4）修正螺旋角
（5）实际中心距
（6）确定最小齿轮

取
（7）计算标准中心距
（8）计算啮合角
则
（9）选择两齿轮变位系数 查图取，
（10）中心距变动系数

（11）齿高变动系数
（12）检验中心距
（13）齿轮基本尺寸及其重合度
1）分度圆直径 2）节圆直径

3）齿顶高

4）齿根高

5）齿高

6）齿顶圆直径

7）确定当量齿数及法向变位系
取
取
（14）公法线长度计算
1）确定小齿轮跨齿数
取
2）计算公法线长度
3）确定大齿轮跨齿数 取
4）计算大齿轮法线长度
（15）计算重合度

B=1.1 取

2、齿根弯曲强度
1）查取P195表10.13齿型系数
2）查取P195表10.14应力齿正系数
3）计算
查P189图10.25得

3、齿面接触疲劳强度
齿面接触疲劳强度校核合格
4、验算齿轮圆周速度V

由表10.22 得，取8级精度是合格的。
（五）、轴的设计计算
拟定输入轴齿轮为左旋
1）选择轴的材料，确定许用应力
减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并调质处理，由表14-4查得强度极限，再由表14-2得许用应力
2）I轴的结构设计

考虑键槽所以取d=25mm
2）轴键的选择及计算:A型
查手册得：L=bh=87=56mm I=L-8=48mm

3) 轴的结构设计

设计转矩（如图d所示）

4） 求轴上的载荷
根据图a所示

计算水平面内弯矩（如图b）

设计垂直面内的弯矩（如图c所示）

5)作合成弯矩图设计转矩（如图d所示）
I-I截面：
6）作转矩图

7）求当量弯矩
因减速器单向运转，故转矩为脉冲循环变化修正系数a为0.6
I-I截面：
8)校核强度
查表14.2得［］=60MPa所以轴的强度完全满足要求。
9）轴承的选取
初选深沟球轴承。根据工作条件，传动有轻微冲击

查表得：
温度不超过100度
根据表15.13暂取, 则e=0.22

查表15.13得X=0.56, Y=1.99
则
轴承的预期寿命
计算所需的径向额定动载荷值

而d=30mm
且轴承宽度b=16mm，所以适用6206轴承。
II轴的结构设计
1、初步确定的最小直径

考虑键槽所以取d=30mm
2、轴键的选择及计算：A型
查手册得：

满足要求。
II轴强度的校核
根据和I轴的作用力与反作用力的关系：

3)轴的结构设计

4）求轴上的载荷
根据图a所示
计算水平面内弯矩（如图b）

设计垂直面内的弯矩（如图c所示）

设计转矩（如图d所示）

5） 作合成弯矩图
I-I截面

6） 作转矩图 T=9.55×
7）求当量弯矩
因减速器单向运转，故可认为转矩为脉冲循环变化修正系数a为0.6
I-I截面：

8） 校核强度

查表得[]=60Mpa所以轴的强度完全满足要求。
9） 轴承的选择
初选深沟球的轴承。根据工作条件，伟动有轻微冲击
P= 查表得：
温度不超过100度 根据表暂取，e =0.22
<e 查表得X=0.56， Y=2.30
则P=
轴承的预期寿命
计算所需的径向额定动载社会荷值
C 而d = 35mm
且轴承宽度b = 16mm , 所以选用6307轴承。
III轴的结构设计
1、 初步确定的最小直径
考虑健槽所以取d = 50 mm <
初选弹性柱销联轴器 HL4连轴器
2、 轴键的选择及计算：A型
3、 查手册得：

满足要求
III轴强度的校核

根据和II轴的作用力与反作用力的关系：

求轴上的载荷

根据图a所示
计算水平面内弯矩（如图b）
即：

设计垂直面内的弯矩（如图C所示）

设计转矩（如图d所示）

5）作合成弯矩图设计转矩（如图d所示）
I-I截面：

6)作转矩图

7)求当量弯矩
因为减速器单向运转，故可认为转矩为脉冲循环变化修正系数a为0.6
I-I截面

8）校核强度

查表14.2得［］=60MPa所以轴的强度完全满足要求。
9）轴承的选取
初选深沟球轴承。根据工作条件，传动有轻微冲击

查表得： 温度不超过100度
根据表15.13暂取，则e=0.44

查表15.13得X=0.56,Y=1
则=1.2×（0.56×2180+1×1321）=3050N
轴承的预期寿命
计算所需的径向额定动载荷值

而d=30mm
且轴承宽度b=16mm,所以选用6206轴承
（四） 、减速器箱体及其附件的设计
I、箱体结构的设计
减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构，为了保证齿轮皆合质量， 大端盖分机采用配合。
（1）机体有足够的刚度.在箱体外加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。
（2）考虑到机体内零件的润滑，密封散热。 因其传动件速度小开12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm. 为保证机盖与机座连接密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精确，其表面粗糙度为6.3。
．类型选择：选择一级铸铁圆柱齿轮减速器。
．箱体主要结构尺寸：（mm）
名 称
箱座壁厚δ
箱盖壁厚δ1
箱盖凸缘厚度b1
尺 寸/mm
8
8
12
箱座凸缘厚度b
箱底凸缘厚度b2
地脚螺钉直径df
地脚螺钉数目n
轴承旁连接螺栓直径d1
12
20
16
4
12
盖与座连接螺栓直径d2
连接螺栓d2的间距l
轴承端盖螺钉直径d3
检查孔盖螺钉直径d4
定位销直径d
10
150
8
6
8
df、d1、d2至外箱壁直径C1
df、d2至凸缘边缘距离C2
轴承旁凸台半径R1
凸台高度h
外箱壁至轴承座端盖的距离l1
16
14
16
40
40
齿顶圆与内箱避间的距离△1
齿轮端面与内箱避间的距离△2
箱盖、箱座肋厚m1、m2
轴承端盖外径D2
轴承旁连接螺栓距离S
12
12
6.8、6.8
102
125
II、减速器附件的设计
包括窥视孔和窥视盖，放油螺塞，油标，通气器，启盖螺钉，定位销、调整垫片，环首螺钉、吊环和吊钩，密封装置等。
（五） 、减速器的润滑
齿轮采用浸油润滑。参考[1]P245。当齿轮圆周速度时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离。参考[1]P310。轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的，采用稠度较小润滑脂