裝配圖二級(jí)-卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置（3）,裝配,二級(jí),卷揚(yáng)機(jī),傳動(dòng),裝置 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器 姓 名：楊藝斌 學(xué) 院：物理與機(jī)電工程學(xué)院 系 別：機(jī)電工程系 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí)：2003 學(xué) 號(hào)：03150117 指導(dǎo)教師：馮永健 2006年6月29日 一.設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)一用于卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置中的兩級(jí)圓柱齒輪減速器。輕微震動(dòng)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，在室內(nèi)常溫下長(zhǎng)期連續(xù)工作。 卷筒直徑D=500mm, 運(yùn)輸帶的有效拉力F=10000N, 卷筒效率=0.96, 運(yùn)輸帶速度, 電源380V,三相交流. 二.傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)： 1. 組成：傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。 2. 特點(diǎn)：齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。 3. 確定傳動(dòng)方案：考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)功率大，將V帶設(shè)置在高速級(jí)。 其傳動(dòng)方案如下： 三．選擇電動(dòng)機(jī) 1.選擇電動(dòng)機(jī)類型： 按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉型結(jié)果，電壓380V，Y型。 2.選擇電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)所需的功率為： KW KW 所以 KW 由電動(dòng)機(jī)到運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總功率為 —帶傳動(dòng)效率：0.96 —每對(duì)軸承的傳動(dòng)效率：0.99 —圓柱齒輪的傳動(dòng)效率：0.96 —聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.99 —卷筒的傳動(dòng)效率：0.96 則： 所以 KW 3.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒的工作轉(zhuǎn)速為 r/min 查指導(dǎo)書第7頁表1：取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比；二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比，所以總傳動(dòng)比合理范圍為，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍是： r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000和1500r/min。 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有四種傳動(dòng)比方案如下： 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 KW 同步轉(zhuǎn)速 r/min 額定轉(zhuǎn)速 r/min 重量 N 總傳動(dòng)比 1 Y112M-2 4 1500 1440 470 125.65 2 Y132M1-6 4 1000 960 730 83.77 3 Y160M1-8 4 750 720 1180 62.83 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見第二方案比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6，其主要參數(shù)如下； 四.確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比： 總傳動(dòng)比： 分配傳動(dòng)比：取，則，，取，經(jīng)計(jì)算=4.47 注：為帶傳動(dòng)比，為高速級(jí)傳動(dòng)比，為低速級(jí)傳動(dòng)比。 五.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)： 將傳動(dòng)裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸、4軸； ，，，—依次為電機(jī)與軸1，軸1與軸2，軸2與軸3，軸3與軸4之間的傳動(dòng)效率。 1.各軸轉(zhuǎn)速：r/min r/min r/min == r/min 2.各軸輸入功率：KW KW KW KW 3.各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 1-3軸的輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承傳動(dòng)效率0.99。 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表： 軸名 功率P KW 轉(zhuǎn)鉅T N.m 轉(zhuǎn)速r/min 輸入 輸出 輸入 輸出 電動(dòng)機(jī)軸 3.8 37.80 960 1軸 3.65 3.58 101.61 99.58 342.86 2軸 3.47 3.40 671.30 657.87 49.33 3軸 3.30 3.23 2750.37 2695.36 11.45 4軸 3.20 3.14 2668.41 2615.04 11.45 六.設(shè)V計(jì)帶和帶輪： 1.設(shè)計(jì)V帶 ①確定V帶型號(hào) 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課本表 13-6得：=1.3，則 KW，又=960r/min,由圖13-15確定選取A型普通V帶，取=125，，取=0.02，標(biāo)準(zhǔn)化得=375 ②驗(yàn)算帶速：m/s ③確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 取=1.2（+）=1.2（125+375）=600 mm,由表13-2選取=2000 ④確定實(shí)際中心距a mm ⑤驗(yàn)算小帶輪包角 ⑥計(jì)算V帶的根數(shù)Z： 由表13-3查得KW，由表13-5查得=0.95，由表13-2查得=1.03 由表13-4查得=0.11KW，則V帶的根數(shù) 因此取Z=3 ⑦計(jì)算作用在帶輪軸上的載荷 由表13-1查得A型V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1Kg/m,所以單根V帶張緊力 故作用在軸上載荷 七.齒輪的設(shè)計(jì)： 1.高速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì) 1）選擇齒輪材料：大小齒輪都選用45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，硬度230，大齒輪正火處理，硬度210。 2）確定許用應(yīng)力： a.許用接觸應(yīng)力： 查精密機(jī)械設(shè)計(jì)課本表11-7得 =570， 。 故應(yīng)按接觸極限應(yīng)力較低的計(jì)算，即只需求出。 對(duì)于調(diào)質(zhì)處理的齒輪，=1.1 b.許用彎曲應(yīng)力： 由表11-10知 =190 取=1.4， 所以 3）根據(jù)接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：9級(jí)精度制造，載荷系數(shù)K=1.2，取齒寬系數(shù)，測(cè)中心距 選定=30, b==119.5mm 4）驗(yàn)算彎曲應(yīng)力 由圖8-44查得,x=0 =30，=2.60 =209，=2.14 ,故應(yīng)計(jì)算大齒輪的彎曲應(yīng)力， ，彎曲強(qiáng)度足夠。 2.低速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)： ①齒輪材料的選擇：小齒輪選用35MnB調(diào)質(zhì)，硬度260HBS， 大齒輪選用SiMn調(diào)質(zhì)，硬度225HBS。 ②確定許用應(yīng)力： a.許用接觸應(yīng)力： 查表8-10得 =700 故應(yīng)按接觸極限應(yīng)力較低的計(jì)算，即只需求出。 對(duì)于調(diào)質(zhì)處理的齒輪，=1.1 b.許用彎曲應(yīng)力： 由表8-11知 =240 取=1.3 所以 ③根據(jù)接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 取K=1.2，齒寬 取=,，故實(shí)際傳動(dòng)比i= 模數(shù) =298mm B=mm 取 ④驗(yàn)算彎曲應(yīng)力： 由圖8-44查得,x=0 =2.63 =2.16 〈 〈 彎曲強(qiáng)度足夠。 八．減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸如下： 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 結(jié)果 機(jī)座厚度 δ 9 機(jī)蓋厚度 8 機(jī)蓋凸緣厚度 12 機(jī)座凸緣厚度 14 機(jī)座底凸緣厚度 23 地腳螺釘直徑 M24 地腳螺釘數(shù)目 6 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑 M12 蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑 =（0.5 0.6） M10 軸承端蓋螺釘直徑 =（0.40.5） 10 視孔蓋螺釘直徑 =（0.30.4） 8 定位銷直徑 =（0.70.8） 8 ，，至外箱壁的距離 查手冊(cè)表11—2 34 22 18 ，至凸緣邊緣距離 查手冊(cè)表11—2 28 16 外箱壁至軸承端面距離 =++（510） 50 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 >1.2 15 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 > 10 箱蓋，箱座肋厚 8 9 軸承端蓋外徑 軸承孔直徑+（5—5.5） 120（I 軸） 125（II 軸） 150（III軸） 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離 120（I 軸） 125（II 軸） 150（III軸） 九．軸的設(shè)計(jì)： 1．高速軸的設(shè)計(jì)： ①材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查表10-2取=35，C=100 ②各軸段直徑的確定： 由，p=3.65,則 ，因?yàn)檠b小帶輪的電動(dòng)機(jī)軸徑，又因?yàn)楦咚佥S第一段軸徑裝配大帶輪，且，查手冊(cè)表7-7，取=36,=60mm, 因?yàn)榇髱л喛枯S肩定位，所以取=40,=58， 段裝配軸承，取=45，選用6309軸承，=28， 段是定位軸承，取=50，根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后再確定。 段裝配齒輪直徑：判斷是否做成齒輪軸 查手冊(cè)得=3.3，得e=2.2<,因此做成齒輪軸. 此時(shí)齒寬為30。 裝配軸承所以==45，==28 2.校核該軸和軸承：=75，=215，=100 作用在齒輪上的圓周力為： 徑向力為 作用在軸1帶輪上的外力： ①求垂直面的支承反力： ②求水平面的支承反力： 由得 N N ③求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力： ④繪制垂直面彎矩圖 ⑤繪制水平面彎矩圖 ⑥繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖 ⑦求合成彎矩圖： 考慮最不利的情況，把與直接相加 ⑧求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩： 從圖可見，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)） ⑨計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑 因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，查課本226頁表14-1得，查課本231頁表14-3得許用彎曲應(yīng)力，則： 因?yàn)?，所以該軸是安全的。 3彎矩及軸的受力分析圖如下： 4鍵的設(shè)計(jì)與校核: 根據(jù)，確定V帶輪選鑄鐵HT200，參考教材表10-9,由于在范圍內(nèi)，故軸段上采用鍵：, 采用A型普通鍵: 鍵校核.為=60mm綜合考慮取=50mm。查課本155頁表10-10，，所選鍵為：強(qiáng)度合格。 中間軸的設(shè)計(jì)： ①材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查表14-2取=35，C=100 ②各軸段直徑的確定： 由, p=3.47,則 , 段要裝配軸承，查課本11-15取=40，選用6309軸承，=40， 裝配低速級(jí)小齒輪，且取=45，=128， 段主要是定位高速級(jí)大齒輪，取=60，=10， 裝配高速級(jí)大齒輪，取=45，=82 段要裝配軸承，取=40，=43 ③ .校核該軸和軸承：=75，=115，=95 作用在2、3齒輪上的圓周力： N 徑向力： 求垂直面的支反力 計(jì)算垂直彎矩： 求水平面的支承力： 計(jì)算、繪制水平面彎矩圖： 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩： 從圖可見，m-m,n-n處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑： n-n截面: m-m截面: 由于，所以該軸是安全的。 ④彎矩及軸的受力分析圖如下 ⑤鍵的設(shè)計(jì)與校核 已知參考教材表10-11，由于所以取 查課本155頁表10-10得 取鍵長(zhǎng)為120.取鍵長(zhǎng)為80， 根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件，鍵的校核為： 所以所選鍵為: 從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)： ①材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，查表10-2取=34，C=112 ②確定各軸段直徑 考慮到該軸段上開有鍵槽，因此取，=150。 裝配軸承，選用6212軸承,取=80,查手冊(cè)第85表7-2，此尺寸符合軸承蓋和密封圈標(biāo)準(zhǔn)。 靠軸定位,取=85,=45 取=90,=90 取=110,=13 裝配軸承, 選用60114軸承,取=90,=125 向心滾子軸承,去=85,=46 ③校核該軸和軸承:=98,=210,=115 作用在齒輪上的圓周力： 徑向力： 求垂直面的支反力： 計(jì)算垂直彎矩： .m 求水平面的支承力。 計(jì)算、繪制水平面彎矩圖。 求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 求F力產(chǎn)生的彎矩圖。 F在a處產(chǎn)生的彎矩： 求合成彎矩圖。 考慮最不利的情況，把與直接相加。 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩。 從圖可見，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑。 因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，查課本226頁表14-1得，查課本231頁表14-3得許用彎曲應(yīng)力，則： =75>d,所以該軸是安全的。 ④彎矩及軸的受力分析圖如下： ⑥鍵的設(shè)計(jì)與校核： 因?yàn)閐1=75,查課本153頁表10-9選鍵為查課本155頁表10-10得 初選鍵長(zhǎng)為130,校核所以所選鍵為: 裝聯(lián)軸器的軸直徑為70, 查課本153頁表10-9選鍵為查課本155頁表10-10得 初選鍵長(zhǎng)為100,校核所以所選鍵為: 十.輸出軸聯(lián)軸器的選擇： 計(jì)算聯(lián)軸器所需的轉(zhuǎn)矩： 查課本269表17-1取 ,查手冊(cè)1011頁,選用安全銷彈性塊聯(lián)軸器 KLA4. 十一. 減速器的各部位附屬零件的設(shè)計(jì). (1)窺視孔蓋與窺視孔： 在減速器上部可以看到傳動(dòng)零件嚙合處要開窺視孔, 大小只要夠手伸進(jìn)操作可。 以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和齒側(cè)間隙,了解嚙合情況.潤(rùn)滑油也由此注入機(jī)體內(nèi). (2)放油螺塞 放油孔的位置設(shè)在油池最低處，并安排在不與其它部件靠近的一側(cè)，以便于放 油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加強(qiáng)密封。 (3)油標(biāo) 油標(biāo)用來檢查油面高度，以保證有正常的油量.因此要安裝于便于觀察油面及油面穩(wěn)定之處即低速級(jí)傳動(dòng)件附近；用帶有螺紋部分的油尺，油尺上的油面刻度線應(yīng)按傳動(dòng)件浸入深度確定。 (4)通氣器 減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱,機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤(rùn)滑油從縫隙向外滲漏,所以在機(jī)蓋頂部或窺視孔上裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱空氣自由逸處，保證機(jī)體內(nèi)外壓力均衡，提高機(jī)體有縫隙處的密封性，通氣器用帶空螺釘制成. (5)啟蓋螺釘 為了便于啟蓋，在機(jī)蓋側(cè)邊的邊緣上裝一至二個(gè)啟蓋螺釘。在啟蓋時(shí)，可先擰動(dòng)此螺釘頂起機(jī)蓋；螺釘上的長(zhǎng)度要大于凸緣厚度，釘桿端部要做成圓柱形伙半圓形，以免頂壞螺紋；螺釘直徑與凸緣連接螺栓相同。 在軸承端蓋上也可以安裝取蓋螺釘,便于拆卸端蓋.對(duì)于需作軸向調(diào)整的套環(huán),裝上二個(gè)螺釘,便于調(diào)整. 6）定位銷 為了保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)接凸緣的長(zhǎng)度方向兩端各安置一個(gè)圓錐定位銷。兩銷相距盡量遠(yuǎn)些，以提高定位精度。如機(jī)體是對(duì)稱的,銷孔位置不應(yīng)對(duì)稱布置. (7)環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤 為了拆卸及搬運(yùn)，應(yīng)在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊鉤、吊環(huán)，并在機(jī)座上鑄出吊鉤。 (8)調(diào)整墊片 用于調(diào)整軸承間隙,有的起到調(diào)整傳動(dòng)零件軸向位置的作用. (9)密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙,必須安裝密封件,以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi). 十二. 潤(rùn)滑方式的確定 因?yàn)閭鲃?dòng)裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，所以采用脂潤(rùn)滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號(hào)潤(rùn)滑，裝至規(guī)定高度。