【正文】 1 / 36 機械設計課程設計 說明書 設計項目： 電動絞車傳動裝置 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 2 / 36 目錄 ㈠ 電動機的選擇……………………………………………………… 3 ㈡ 傳動裝置的總傳動比及其分配…………………………………… 4 ㈢ 計算傳動裝置的運動和動力參數………………………………… 5 ㈣ 齒輪零件的設計計算……………………………………………… 6 ⒈ 開式齒輪傳動 ........................................ 6 ⒉ 高速級齒輪傳動 ......................................10 ⒊ 低速級齒輪傳動………………………………………………… 15 ㈤ 軸的設計…………………………………………………………… 19 ⒉ 高速軸的設計……………………………………………………………… 20 ⒉ 中速軸的設計……………………………………………………………… 23 ⒊ 低速軸的設計……………………………………………………………… 27 ㈥ 鍵的校核…………………………………………………………… 29 ㈦ 軸承壽命的驗算…………………………………… ……………… 31 ㈧ 潤滑與密封………………………………………………………… 35 ㈨ 設計小結………………………………………………………… 3 / 36 36 ㈩ 參考文獻………………………………………………………… 36 二、電動機的選擇 （ 1）選擇電動機類型 按工作要求用 Y型全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，電壓為380V。 （ 2）選擇電動機容量 電動機所需工作功率，按參考文獻 [1]的（ 21）為 awd PP ?? 由式（ 21）得 w ? kw 傳動裝置的總效率 絞盤開閉軸承聯 ?????? 252?a 查參考文獻 [1]第 10 章中表 102 機械傳動和摩擦副的效率概略值，確定各部分效率為：聯軸器效率 ?聯? ，滾動軸承傳動效率（一對） ?軸承? 開式齒輪傳動效率 ?開? ,減速器內閉式齒輪傳動?閉? 絞盤 ?絞盤? 代入得 252 ??????? 所需電動機功率為 kwkwVFP ww 0 0 0 4 0 0 01 0 0 0. ???? ? ??awd PP ? 因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率 cdP 略大于 dP 即可，由參考文獻[1]第 19 章所示 Y型三相異步電動機的技術參數，選電動機的額 4 / 36 定功率 cdP 為 。 （ 3）確定電動機轉速 卷筒軸工作轉速為 m i i n240 0 0 0601 0 0 060 rrD vn ?? ?????? ?? 由參考文獻 [1]表 22可知，兩級圓柱齒輪減速器一般傳動比范圍為 8~40，則總傳動比合理范圍為 40~8??ai ,開式齒輪傳動傳動比為 7~3??bi 故電動機轉速的可選范圍為 m i n6 0 2 0~5 1 6m i )2 8 0~24( rrnin d ?????? 符合這一范圍的同步轉速有 1500 minr 和 3000 minr 兩種方案進行比較。由參考文獻 [1]表 191 查得電動機數據及計算出的總傳動比列于表 1中 表 1 電動機數據及總傳動比 方案 電動機型 號 額定功率kwPcd/ 電動機轉速n/( minr ) 同 步 轉 速 滿 載 轉 速 1 Y132M4 1500 1400 2 Y132S4 1500 1400 表 1中，方案 1的電動機重量輕，價格便宜，但總傳動比大，傳動裝置外廓尺寸大，結構不緊湊，制造成本高，故不可取。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，重量，價格以及總傳動比，選用方案 2 較好，即選定電動機型號為 Y132S4。 三． 傳動裝置的總傳動比及其分配 計算總傳動比： 根據電動機滿載轉速 mn 及工作機轉速 n ，可得傳動裝置所要求的總傳動比為 5 / 36 3 ???????閉開閉開則取 iiiiinniama 合理分配各級傳動比： 對于兩級展開式圓柱齒輪減速器，當兩級齒輪的材料的材質相同，齒寬系數相同時，為使各級大齒輪浸油深度大致相近（即兩個大齒輪分度園直徑接近），且低速級大齒直徑略大，傳動比可按下式分配，即 ii )~(1 ? 式中： — 高速級傳動比 i — 減速器傳動比 又因為圓柱齒輪傳動比的單級傳動比常用值為 3～ 5，所以選 ?i , ?i 。 四． 計算傳動裝置的運動和動力參數 傳動裝置運動和動力參數的計算 （ 1）各軸轉速 mi n1 44 011 44 0 rinn om ???Ⅰ 14 4010 ???? iinn mⅡ mi 1 44 02102riii ninn m ?????＝Ⅲ （ 2）各軸輸入功率 kwPP kwPP d ????? ????? ??? ?? kwPP ????? ? ?Ⅲ 工作機軸 kwPP ??????? ??Ⅲ （ 3）各軸輸入轉距 mNPT mdd . ????? ? mNiiTT d . ??????? 選電動機型號為Y132S4 6 / 36 mNiiTT . ??????? ?? mNiiTT . 5 7 1232 ???????? ?Ⅲ 工 作機軸mNiiTT . 7 8 5 8344 ?????????? Ⅲ 表 2 運動和動力參數 軸號 功率P/kw 轉距T/() 轉 速 n/(r/min) 傳動比i 效率 ? 電動機軸 1440 1 高速軸Ⅰ 1440 中速軸Ⅱ 低速軸Ⅲ 3 工作機軸 五．齒輪零件的設計計算 （一） 開式齒輪傳動 設計參數： 3m . 3 93?????irnmmNTkwP 1．選定 齒輪的類型、精度等級、材料及齒數。 1） 選用直齒輪圓柱齒輪傳動。 2）運輸機為一般工作機器，轉速不高，故選用 7 級精度（ GB1009588） 3）材料及熱處理： 選擇參考文獻 [2]表 101 小齒輪材料為 40Cr（調質），硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調質），硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 4 ）試選小齒輪齒數 171?Z ，大齒輪齒數5117312 ????? ZiZ ， 2．按齒面接觸強度設計 傳 動 比 分 配 為, 21 ?? ii 7 / 36 按參考文獻 [2]式（ 109a）進行試算，即 3 211 ][ ????????????? HEdt ZuuKTd ? （ 1）確定公式內的各計算數值 1）試選 Kt= 2）由參考文獻 [2]表 107 選取齒寬系數 Φd=1 3）小齒輪傳遞的轉距 mmNTT . 41 ??? ? 4）由參考文獻 [2]表 106 查得材料的彈性影響系數12EZ aMp? 5）由參考文獻 [2]圖 1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 lim 1 600HaMP? ? ；大齒輪的接觸疲勞強度極限5552lim ?H? 6）由參考文獻 [2]式（ 1019）計算應力循環(huán)次數 811 104 8 )83 0 082( ?????????? hjLnN 882 104 9 103 8 ????N 7 ）由參 考文獻 [2] 圖 1019 查 得接觸 疲勞壽 命系 21 ?? HNHN KK ， ； 8）計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%，安全系數 S=1，由參考文獻 [2]式（ 1012）得 M P aM P aSK HNH 5 7 06 0 ][ 1l i m11 ????? ?? M P aM P aSK HNH ][ 2l i m22 ????? ?? （ 2） 計算 1）試計算小齒輪分度圓直徑 1td ，有計算公式得 3211 ][ ?????????????HEdtZuuKTd ? 3 24 ??????????? 8 / 36 2）計算圓周速度 smsmndv t 3 9 8 0 0 060 1 0 0 060 1 ?? ???? ??? ?? 3) 計算齒寬 b mmdb td ????? 4)計算齒寬與齒高之比 hb 模數 mmmmZdm tt ??? 齒高 mmmmmh t ???? ??hb 5)計算載荷系數 K 已知載荷平穩(wěn)， 由參考文獻 [2]表 102 選取使用系數取 1AK? ； 根據 smv ? ， 7 級精度，由參考文獻 [2]圖 108 查得動載系數 ?vK ； 直齒輪， 1?? ?? FH KK ； 由參考文獻 [2]圖 104 用插值法查得 7 級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時， ??HK ； 由 ?hb ， ??HK 查參考文 獻 [2] 圖 1013 得??FK ，故載荷系數 4 4 3 ?????? ?? HHvA KKKKK 6）按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由參考文獻式（ 1010a） 得 mmmmKKddtt 3311 ???? 7）計算模數 mmmmZdm ??? 9 / 36 3. 按齒根彎曲強度設計 由 參考文獻 [2]式（ 105） 3 211 ][2 ??????????FSaFadYYZKTm ? （ 1）計算公式內的各計算數值 1）由參考文獻 [2]中圖 1020c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限MPaFE 5001 ?? ，大齒輪的彎曲疲勞極限 MPaFE 3802 ?? ； 2）由參考文獻 [2]圖 1018，查得彎曲疲勞壽命系數 ?FNK ， ?FNK ； 3）計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞許用應力 S=，由參考文獻 [2]式（ 1012）得 M P aM P aSKM P aM P aSKFEFN