课程设计：电动绞车传动装置设计

课程设计报告课程名称:机械设计课程设计设计题目： 电动绞车传动装置设计 系 别： 专 业： 班 级： 学生姓名: 学 号: 起止日期: 指导教师: 教研室主任： 40指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日成绩评定项 目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总 成 绩 教研室审核意见：教研室主任签字： 年 月 日教学系审核意见： 主任签字： 年 月 日 摘 要这篇课程设计主要阐述的是一套系统的关于电动绞车传动装置的设计方法。里面，阐述了电动机的选择，传动比的分配，开式齿轮的设计，圆锥齿轮减速器的设计原理和理论计算。然后按照设计准则和设计理论设计了圆锥齿轮减速器和其他传动零件。接着对减速器的部件组成和开式齿轮进行了尺寸计算和校核。最后对装置的润滑进行了选择，以及联轴器的选择，减速器箱体的设计。在设计的同时，对齿轮，轴以及减速器的装配进行了零件图和装配图的画图工作。该设计代表了电动绞车传动装置设计的一般过程。对其他的传动装置设计工作也有一定的价值。 在这次设计中进一步培养了工程设计的独立能力，树立正确的设计思想掌握常用的机械零件，机械传动装置和简单机械设计的方法和步骤，要求综合的考虑使用经济工艺等方面的要求。 关键字：机械设计、电动绞车传动装置、单级减速器、齿轮传动、 目 录 1 设计任务书2 前言3 传动方案的分析和拟定（附传动方案简图）4 电动机的选择4.1 电动机功率选择4.2 电动机转速选择4.3 总传动比计算和分配各级传动比5 传动装置运动和动力参数计算5.1 各轴转速的计算5.2 各轴功率的计算5.3 各轴输入转矩T的计算6 传动零件的设计计算6.1 开式齿轮1传动的设计计算6.2 开式齿轮2传动的设计计算6.3 闭式锥齿轮的设计计算7 轴的设计计算7.1高速轴最小轴径计算7.2低速轴的设计计算7.2.1低速轴的结构设计7.2.2低速轴的弯扭组合强度校核8 滚动轴承的选择和计算 8.1低速轴上的滚动轴承9 联轴器的选择 10 键联接的选择和计算10.1高速轴和高速齿轮上的键联接的选择和计算10.2 低速轴和低速齿轮上的键联接的选择和计算11润滑方式、润滑剂牌号及密封装置的选择11.1 润滑方式11.2 润滑油牌号12 减速器附件的选择13 心得体会与致谢 前言1.设计目的机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是：（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。 （2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。 （3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件的工作能力，确定尺寸及掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。 （4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册、运用标准和规范等。3、 传动方案的分析和拟定（附传动方案简图）1电动机 2联轴器 3减速器 4,5开式齿轮传动6卷筒 此装置通过电动机带动单级圆锥齿轮减速器，以及两对开式齿轮完成了电动绞车的传动。 原始数据：参数卷筒圆周力F/N卷筒转速 n/(r/min)卷筒直径D/mm数据 2600 75 450工作条件：轻微冲击；单向传动；室外工作。使用期限：20年；两班制。生产批量：单件。工作机速度允许误差:0.5%设计工作量：1，减速器装配图1张;2，零件工作图两张3，设计说明书1份。 4、电动机的选择 4.1 电动机功率选择 (1)电动机的输出功率 由参考文献1 (2-3) (2-2)公式所以电动机的输出功率为： 其中为从电动机主工作机主动轴之间的总效率，即联轴器锥齿开式齿轮传动轴承滚筒查表得：(2) 确定电动机额定功率因为有轻微冲击，所以额定功率略大于，查表20.5选=7.5kw4.2 电动机转速选择：查表20.1得，符合要求的为同步转速电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y132M-4 7.5 1440 2.2 2.34.3 总传动比计算和分配各级传动比： 传动比： 5 传动装置运动和动力参数计算5.1 各轴转速的计算5.2 各轴功率的计算各轴输入功率为：5.3 各轴输入转矩T的计算6 传动零件的设计计算6.1 开式齿轮1传动的设计计算(1) 选材：开式齿轮1传动设计 (2) 等级：选精度等级八级（按照参考文献表8-1）大齿选45钢正火 硬度为162-217HBS小齿选45钢调质 硬度为217-286HBS根据表8-5选圆周速度(3) 选齿数 齿宽系数 初选载荷系数初选齿数大轮齿数 取圆整61初选载荷系数齿宽系数：=0.3 取 螺旋角： 初选(4) 按齿根弯曲强度设计主要尺寸 由 小齿轮转矩 （5） 许用应力一般取 由表8-9知失效概率低于 取应力循环次数由图8-19(c) 8-21(b)知 由图8-20查得 取 由图8-17可知 由图8-16 可知 增大（6） 计算主要几何参数：初选向上圆整取传动比误差：精确计算螺旋角 由校核齿面接触疲劳强度 分度圆直径：齿宽：齿数比：许用接触应力： 由表8-9选取 由表8-8查取弹性系数ZE=139.8mPa 合格验算齿轮圆周速度v：6.2 开式齿轮2传动的设计计算：1、 选材等级： 小齿选40调质 硬度 大齿选45钢调质 硬度由图8-19(d)和图8-21(d)可知 由表8-4根据应用场合选用8级精度2、 选齿数、齿宽系数、载荷系数： 初选 3、 按齿根弯曲疲劳强度设计主要尺寸 小齿轮转矩 取 应力循环次数： 由图8-20查得 4、计算主要几何参数： 5、精确计算螺旋角： (1)分度圆直径 (2)齿宽 (3)齿数比i=u=3 （4）许用接触应力 6.3 闭式锥齿轮的设计计算6.3闭式锥齿轮的设计与计算1、选材： 大齿：20Cr 渗碳淬火 表面硬度7级 (58-62)HRC 小齿：20Cr 渗碳淬火2、按齿面接触疲劳强度设计尺寸 2、校核齿面接触疲劳强度(1) 齿面接触疲劳应力(2) 强度校核： （1） 齿根弯曲疲劳许用应力：（2） 齿根弯曲疲劳应力 （3）强度校核： 7 轴的设计计算7.1高速轴 （1）选材；确定许用应力 已知减速器传递的是中小功率，由此选45钢调质处理，由表12-1查得强度极限（1）（2）（3） 轴2 45钢（4） 轴3 45钢（5） 轴4 45钢（6） 轴5 45钢 （2）按扭转强度估算轴径 据表12-2得 c=126-103 t=25-45mPa 又由式12-2得 按手册取标准值 由于轴2的最小直径处要安装联轴器，会有键槽的存在，故直径加大3%-5%,取为d=20mm 含轴承的初选，轴的结构设计 轴2 考虑到轴向零件的定位，固定及装拆，如： 左起第一段，由于安装带轮，属于联轴径20mm，为了便于安装，轴端进行倒角 左起第二段，直径取22mm，根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加3间滑脂的要求和箱体的厚度，取第二段的长度为34mm左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆 滚子轴承，取轴径25mm、长度为39mm左起第四段，仅为轴段过渡，取23mm，长取50mm滚动轴承段，对轴承右端进行定位，取轴径33mm，长度取8mm初选轴承为323057.2低速轴：转轴材料：45钢（性能查表12-1）粗估直径：最小d=25，由于该轴有两个键槽，轴径将增加7%-10%，即d=27轴的结构设计：1.装配方案：右端：右到左装配：齿轮 套筒 右端轴承 右端轴承端盖 传动齿轮 依次从轴的右端往左端安装 左端：左端轴承 左端轴承端盖 依次从左端开始安装轴承端盖 轴承25 齿轮35 套筒15 轴承25 轴承端盖 传动齿轮2.轴段直径和长度的确定：圆锥滚子轴承：32308（内径40 外径）7.2.2低速轴的弯扭组合强度校核 求圆周力，径向力 （a） 为轴的受力简图（b） 为垂直面弯矩图（c） 水平面弯矩图（d） 合弯矩图（e） 扭矩图 如下图：8 滚动轴承的选择和计算 8.1低速轴上的滚动轴承 轴承的选择与校核： 主动轴32305一对，从动轴32308一对 根据要求对从动轴上的轴承进行校核，由手册查得， 计算派生轴向力： 滚动轴承的配置为面对面，派生轴向力的方向相对。计算轴承的轴向载荷 可以判断轴承1被“压紧”，轴承2被“放松” 计算轴承的当量动载荷 计算轴承寿命 由表13-4和13-5查得， 由式（13-3） 故所选轴承符合要求。9联轴器的选择 选用LX3型弹性柱销联轴器10 键联接的选择和计算10.1高速轴和高速齿轮上的键联接的选择和计算 键的选择及校核：40Cr调质高速轴与小齿轮选用键： b*h*L=8750 校核：查表得， 则， 可用。 10.2 低速轴和低速齿轮上的键联接的选择和计算 低速轴与小齿轮选用键： b*h*L=8752 校核： 键与轮毂键槽的接触高度 k=0.5h=0.57=3.5 圆头手键的工作长度 l=L-b=50-8=42 轴直径 d=40mm 查表得 可用。11润滑方式、润滑剂牌号及密封装置的选择11.1 润滑方式 齿轮的润滑 因齿轮的圆周速度6m/s，所以采用浸油润滑的润滑方式。 高速齿轮浸入油里约0.7个齿高，但不小于10mm，低速齿轮浸入油高 速约为一个齿高,也不小于10mm。 滚动轴承的润滑 因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度1.5-2m/s,所以采用飞溅 润滑，通过箱壁的油槽传输 11.2 润滑油牌号 润滑油采用L-CKC100 12 减速器附件的选择减速器箱体材料及结构尺寸： 材料HT200箱体壁厚： 箱体凸缘厚度： 箱 座： 箱 盖： 箱底座： 加强肋厚度： 箱 座： 箱 盖： 地脚螺钉直径： 取地脚螺钉数目： n=8轴承旁连接螺栓直径：箱盖箱座联结螺栓直径：观察孔盖螺钉直径： 轴承旁凸台半径：箱体外壁至轴承端面距离：13 心得体会与致谢这次课程设计历时两个星期左右，通过这两个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验的不足，理论联系实际的能力还急需提高。 这次课程设计任务下来以后，我一直冥思苦想，我知道最主要的是要先找出一个方案，然后理清思绪，知道总的方向才会得心应手。我们以前从没有搞过这样 的课程设计，我也知道这次的课程设计真的很难的，但到今天终于还是完成了。在课程设计中，我遇到了很多问题，有些呢在老师后来的辅导课中得到了解决 ，有的就自己查阅的相关资料、书籍，我发现以前学得东西好多都已经忘记了，庆幸的是 CAD还没忘完 ，勉强画了下去 ，只是效率还比较低，这也又一次让我“明白温故而知新”的道理，学习强调的是一个反复的过程。参考文献【1】机械设计 主编：张翠华 杨文敏 杨培胜 芦书荣 西北工业大学出版社【2】机械设计课程设计 主编：芦书荣 张翠华 徐学忠 江晓明 西南交通大学出 版社【3】机械设计（第八版） 主编：濮良贵 纪名钢 北京高等教育出版社【4】机械设计手册（第三卷） 主编 ：王文斌 机械工业出版社【5】机械工程图学 主编:侯洪生 北京科学出版社