機械設計課程設計-設計一用于卷揚機卷筒的傳動裝置設計計算說明書學院：機械系專業：學號：姓名：目錄設計任務書····································3前言··········································4電動機的選擇與傳動計算························4傳動零件的設計計算····························7軸的設計計算和校核···························13軸承的選擇和校核····························24鍵聯接的選擇和校核···························26聯軸器的選擇和校核···························28箱體的設計···································28潤滑和密封的選擇·····························30將以上算得的運動和動力參數列表如下：參數軸名電動機軸1軸2軸3軸4軸工作軸轉速n（r/min）73073014527.54.54.5功率P（kW）1615.8415.0614.3113.613.47轉矩T()16.420.7100496.7429452858傳動比i15.15.26.11傳動零件的設計計算（一）高速級設計內容計算及說明結果1.選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數按齒面接觸強度設計按齒根彎曲強度設計幾何尺寸計算選齒輪的材料均為45#，經調質及表面淬火處理，齒面硬度為40~50HRC，HBS：229~286。精度等級選用8級，選取小齒輪齒數,則大齒輪齒數確定公式中各參數：載荷綜合系數k取1.5小齒輪傳遞的轉矩齒寬系數（表6-9機械設計P154）彈性系數（表6-7機械設計P149），取，，則。計算：1）計算小齒輪的分度圓直徑：2）計算齒輪的圓周速度：3）計算齒寬b和模數m：（1）參數選擇：1）載荷綜合系數k=1.52）小齒輪轉矩3）4）復合齒形系數：（圖6-30機械設計P151）（圖6-31機械設計P153）,，，取大值。計算：對比計算結果，由齒面接觸強度計算得到的模數m大于由齒根彎曲強度計算得到的m。取m=2.5mm即可滿足彎曲強度，為同時滿足接觸強度，需按接觸疲勞強度計算得到分度圓直徑取取（1）計算大小齒輪的分度圓直徑：（2）計算中心距：計算齒根圓直徑和齒頂圓直徑：（4）計算齒寬：取齒輪：45#，調質HBS229~286m=2.5mm（二）低速級設計內容計算及說明結果1.選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數2.按齒面接觸強度設計按齒根彎曲強度校核4.幾何尺寸計算（1）取大小齒輪材料為45#，經調質及表面淬火處理，表面硬度為HBS：229~286.（2）采用8級精度，取小齒輪齒數,則取。參數選擇：1）載荷綜合系數k取1.52)小齒輪傳遞的轉矩3)齒寬系數（表6-9機械設計P154）4)彈性系數（表6-7機械設計P149）5)6)，取，，則。（2）計算：1）計算小齒輪的分度圓直徑：2）計算齒輪的圓周速度：計算齒寬b和模數m：（1）參數選擇：1）載荷綜合系數k=1.52）小齒輪轉矩3）4）復合齒形系數：（圖6-30機械設計P151）（圖6-31機械設計P153）,，，取大值。2）計算：對比計算結果，由齒面接觸強度計算得到的模數m大于由齒根彎曲強度計算得到的m。取m=4mm即可滿足彎曲強度，為同時滿足接觸強度，需按接觸疲勞強度計算得到分度圓直徑取?。?）計算大小齒輪的分度圓直徑：（2）計算中心距：（3）計算齒根圓直徑和齒頂圓直徑：（4）計算齒寬：取齒輪：45#，調質HBS229~286m=4mm將主要計算結果列入下表高速級低速級小齒輪1大齒輪2小齒輪3大齒輪4材料材料45#45#熱處理調質及淬火調質及淬火硬度40~50HRC229~286HBS40~50HRC229~286HBS精度等級8級8級中心距（mm）157.5220模數（mm）2.54齒數201062288齒寬（mm）55509388分度圓直徑（mm）5026588352齒頂圓直徑（mm）5528096360齒根圓直徑（mm）43.75258.7578342齒寬（mm）55509388全齒高（mm）5.6259軸的設計計算和校核（一）輸入軸計算內容計算及說明結果初步確定軸的最小直徑2.軸的結構設計（1）軸的材料選擇：選取最常用的45號鋼并正火處理。輸入軸上的功率，轉速，轉矩。（3）查表12-1得，根據表12-2，取C=110，則計算所得應是最小軸徑（即安裝聯軸器）處的直徑。該軸段因有鍵槽，應加大（3%~7%）并圓整，取。擬定軸上零件的裝配方案，如下：（2）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：1）電動機型號為Y160L-8，其軸的直徑42mm。則選用TL6型（GB/T4323-2002）彈性套柱銷聯軸器，孔徑，取。為了滿足聯軸器軸向定位要求,1-2軸右端需制出一軸肩，取軸肩高2mm,則2-3段直徑。2）初步選擇滾動軸承因軸承承受徑向力而不承受軸向力，故選用深溝球軸承。齒輪兩側對稱安裝一對6209（GB/T276-1994）深溝球軸承，寬度為19mm。。軸承用軸肩定位，軸肩高度取1.5mm。取擋油環厚度1mm，故，，，。3）4-5段制成軸齒輪，輪轂寬度為55mm，故取。4）軸承端蓋的總寬度為20mm,根據軸承端蓋的裝拆，及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與聯軸器的距離25mm。故。5）取齒輪距箱體內壁之間的距離a=15mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離s，取s=5mm，則中間軸兩齒輪間的距離取20mm,第2對齒輪的主動輪齒寬為77mm，則適當調整，取。軸上零件周向定位：半聯軸器與軸的周向定位采用單圓頭普通平鍵（C型）。d=40mm，，L=36mm。取半聯軸器與軸的配合為H7/m6。滾動軸承與軸的周向定位是借助過渡配合來保證的，選軸的直徑尺寸公差為k6。確定軸上的圓角和倒角尺寸：軸端倒角為，有圓角處圓角為均為R2。輸入軸材料：45#，正火處理選聯軸器：TL6型（GB/T4323-2002）彈性套柱銷聯軸器選軸承：6209（GB/T276-1994）深溝球軸承軸總長：342mm聯軸器處平鍵：（二）中間軸設計內容計算及說明結果1.初步確定軸的最小直徑2.軸的結構設計軸的材料選擇：材料選擇40Cr并調質處理。中間軸上的功率，轉速，轉矩（3）查表得，根據表12-2，取C=100，則中間軸的最小直徑顯然是軸承處直徑，為了使所選的軸直徑與軸承的孔徑相適應，故需同時選取軸承型號。選取型號為6210（GB/T276-1994）深溝球軸承，寬度為20mm。所以。擬定軸上零件的裝配方案，如下：（2）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：1）取安裝齒輪2處的軸段2-3的直徑，齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的長度為50mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪2，此軸段應略短與輪轂長度，故取。齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d，故取h=5mm，則軸段3-4處的直徑。取。2）5處為非定位軸肩，則取，由于齒輪3的齒寬B=93mm，除去軸向緊固空隙，。3）確定兩端軸承處的軸段長度：取齒輪距箱體內壁的距離a=13mm，考慮到箱體的制造誤差，在確定滾動軸承位置時應距箱體內壁一段距離s，取s=5mm。則至此已初步確定了軸的各段直徑和長度。軸上零件的周向定位：齒輪與軸的周向定位均采用圓頭普通平鍵（A型）聯接。安裝齒輪處直徑d=55mm，故查表得平鍵截面，從動輪處鍵長L=40mm，主動輪處L=70mm。齒輪輪轂與軸的配合為H7/r6。滾動軸承與軸的周向定位是借助過渡配合來保證的，選軸的直徑尺寸公差為k6。確定軸上圓角和倒角尺寸軸端倒角為，有圓角處圓角為均為R2。材料：40Cr，調質處理選軸承：6210（GB/T276-1994）深溝球軸承軸總長：242mm從動輪處平鍵：主動輪出平鍵：（三）輸出軸設計內容計算及說明結果初步確定軸的最小直徑2.軸的結構設計（1）軸的材料選擇：材料選擇40Cr并調質處理。輸出軸上的功率，轉速，轉矩。（3）查表得，根據表12-2，取C=100，則輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑和聯軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯軸器型號。查教材得，選取直徑d=65mm，L=275mm，的滑塊聯軸器。故。擬定軸上的零件的裝配方案，如下：（2）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：1）為了滿足半聯軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端需制出一軸肩，故2-3段直徑。取。2）初步選擇滾動軸承：因軸承主要受到徑向力的作用，故選用深溝球軸承。選用型號為6214，其尺寸為，故取。3）取安裝齒輪處的軸段的直徑，齒輪右端與右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂寬度為88mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，取。齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d，故取h=5mm，則直徑。左端軸承用套筒定位。4）軸承端蓋的總寬度為20mm,根據軸承端蓋的裝拆，及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與聯軸器的距離25mm。故。取齒輪距箱體內壁的距離a=16mm，考慮到箱體的制造誤差，在確定滾動軸承位置時應距箱體內壁一段距離s，取s=5mm。則由于跟中間軸在同一水平面上有一對齒輪嚙合，故取。至此已初步確定了軸的各段直徑和長度。軸上零件的周向定位：齒輪與軸的周向定位采用圓頭普通平鍵（A型）聯接，安裝齒輪處直徑d=75mm，查表得平鍵截面，取鍵長L=80mm。半聯軸器與軸的周向定位采用單圓頭普通平鍵（C型）聯接，安裝半聯軸器處直徑d=65mm，查表得平鍵截面，取鍵長L=90mm。齒輪輪轂與軸的配合為H7/r6，半聯軸器與軸的配合為H7/m6。滾動軸承與軸的周向定位是借助過渡配合來保證的，選軸的直徑尺寸公差為k6。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸軸端倒角為，有圓角處圓角為均為R2。材料：40Cr，調質處理選軸承：6214深溝球軸承軸總長：386mm齒輪處平鍵：聯軸器處平鍵：（四）軸的校核設計內容計算及說明結果輸入軸的校核中間軸的校核3.輸出軸的校核（1）求作用在齒輪上的力：轉矩齒輪分度圓直徑圓周力徑向力受力分析：（3）求軸上的載荷：1）對水平面進行計算：代入數據得：，2）對垂直面進行計算：代入數據得：，3）合成彎矩：4）扭矩可畫出彎矩圖：軸的強度校核進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。查表得，。則，計算得前已選定軸的材料為45號鋼正火處理，查表得。因此，故安全。求作用在齒輪上的力：轉矩圓周力徑向力齒輪3分度圓直徑受力分析：求軸上的載荷：1）對水平面進行計算：代入數據得：2）對垂直面進行計算：代入數據得：，3）合成彎矩：扭矩可畫出彎矩圖：軸的強度校核進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。查表得，，則，計算得對于截面1：，安全。對于截面2：，安全。（1）求作用在齒輪上的力：圓周力徑向力受力分析：求軸上的載荷：1）對水平面進行計算：代入數據得：，2）對垂直面進行計算：代入數據得：，3）合成彎矩：4）扭矩可畫出彎矩圖：軸的強度校核：進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。查表得，，則，計算得，安全。輸入軸校核符合要求中間軸校核符合要求輸出軸校核符合要求六、軸承的選擇和校核設計內容計算及說明結果輸入軸上軸承的校核中間軸上軸承的校核3.輸出軸上軸承的校核6209（GB/T276-1994）深溝球軸承?；绢~定動載荷Cr=31.5kN。1）由前面數據合成支反力：取，則2）校核軸承強度：，按B軸承計算。由于是單班制，大修期為3年，故壽命應大于3年（8760h）。軸承壽命符合要求。6210（GB/T276-1994）深溝球軸承。基本額定動載荷Cr=35.0kN。1）由前面數據合成支反力：取，則2）校核軸承強度：，按B軸承計算。由于是單班制，大修期為3年，故壽命應大于3年（8760h）。軸承壽命符合要求。6214（GB/T276-1994）深溝球軸承。基本額定動載荷Cr=60.8kN。1）由前面數據合成支反力：取，則2）校核軸承強度：，按B軸承計算。由于是單班制，大修期為3年，故壽命應大于3年（8760h）。軸承壽命符合要求。輸入軸上軸承壽命符合要求中間軸上軸承壽命符合要求輸出軸上軸承壽命符合要求七、鍵聯接的選擇和校核設計內容計算及說明結果輸入軸上鍵的校核中間軸上鍵的校核3.輸出軸上鍵的校核由前面已知，選擇單圓頭普通平鍵（C型）d=40mm，，L=36mm，強度校核：鍵和軸的材料為鋼，聯軸器也是鋼，存在輕微沖擊，，則符合要求。由前面已知：1）與從動輪相連。選擇A型普通平鍵。d=55mm，，L=45mm，強度校核：符合要求。2）與主動輪相連。選擇A型普通平鍵。d=55mm，，L=70mm，強度校核：符合要求。由前面已知：1）與齒輪相連。選擇A型普通平鍵。d=75mm，，L=80mm，強度校核：符合要求。2）與聯軸器相連。選擇單圓頭普通平鍵（C型）。d=65mm，，L=90mm，強度校核：符合要求。輸入軸上鍵強度符合要求中間軸上鍵強度符合要求輸出軸上鍵強度符合要求八、聯軸器的選擇和校核設計內容計算及說明結果輸入軸上聯軸器的校核2.輸出軸上聯軸器的校核TL6型（GB/T4323-2002）彈性套柱銷聯軸器，取符合要求?；瑝K聯軸器，d=65mm，計用轉短為2000N·m，最高轉速為250r/min。n=38.20r/min<250r/min符合要求。所選聯軸器強度符合要求所選聯軸器強度符合要求九、箱體的設計設計內容計算及說明結果箱體的結構型式箱體的內腔結構尺寸箱體的主要結構尺寸4.箱體的整體結構尺寸根據機械設計課程設計P74內容進行箱體的設計選擇箱體為灰鑄鐵HT200制造。沒有特殊要求，為了裝拆和調整的方便，選用剖分式箱體。結合面通過三根軸的中心線。根據齒輪和軸的尺寸，取箱體內腔長度為670mm，箱體內腔寬度為188mm，箱體內腔高度411mm，上箱蓋內腔高度191mm，底座內腔高度220mm。中心距：高速級：157.5mm低速級：220mm參照機械設計課程設計P80表4-6箱座（體）壁厚：，箱蓋壁厚：箱座凸緣厚度：箱蓋凸緣厚度：箱座底凸緣厚度：由于，選擇地腳螺栓直徑及數目：，取n=6軸承旁聯接螺栓直徑：箱蓋、箱座聯接螺栓直徑：由于輸入軸、中間軸、輸出軸的軸承外圈直徑分別是85mm，90mm，125mm，選擇軸承端蓋螺栓直徑：輸入軸、中間軸：輸出軸：。雙級減速器，檢查孔蓋螺栓直徑：。由螺栓直徑M12，取箱外壁至軸承座端面距離取。軸承座外徑取3個軸承座外徑分別為：135mm，140mm，185mm軸承旁凸臺半徑：箱座筋厚：大齒輪頂圓和箱內壁間距離：齒輪端面與箱體內壁距離：箱體長度為688mm，箱體寬度為206mm，箱體高度443mm，上箱蓋高度200mm，底座高度243mm。十、潤滑和密封的選擇設計內容計算及說明結果齒輪的潤滑軸承的潤滑減速器的密封箱蓋和箱座接合面的密封5.其他密封情況參考機械設計課程設計P65-P71內容進行潤滑和密封的選擇。經計算高速級圓周速度為2.077m/s，因為齒輪的轉速v<12m/s，可選擇浸油潤滑。由機械設計課程設計P310，表8－167可查得齒輪傳動潤滑油粘度薦用值為150cSt（40度），齒輪潤滑油選用工業閉式齒輪油（GB/T5903－1995）（合格品）L－CKC150。軸承潤滑采用脂潤滑，在裝配時伸入軸承室，其裝配室不超過軸承室空間的1/3～1/2，以后每年添加1～2次。裝置時拆去軸承蓋。由P312表8－168選用鈉基潤滑脂（GB/T492－1989）以適應中等載荷。在軸承與內壁之間設置封油環，以使軸承室與箱體內部隔開，防止油脂漏進箱內及箱內潤滑油濺入軸承室而稀釋和帶走油脂。選擇氈圈式密封，利用矩形截面的毛氈圈嵌入梯形槽中所產生的對軸的壓緊作用，獲得防止潤滑油漏出和外界雜質、灰塵等侵入軸承室的密封效果。密封的形式和尺寸根據P314表8-173，根據軸I和軸III的尺寸氈圈分別選為：氈圈35JB/ZQ4606－1997氈圈65JB/ZQ4606－1997在箱蓋和箱座結合面上涂密封膠密封。檢查孔蓋板、排油螺塞與箱體的結合面間均采用石棉橡膠紙材料的封油墊片密封，軸承端蓋與箱體之間需加密封墊片。十一、傳動裝置的附件和說明設計內容計算及說明結果軸承蓋的設計油標排油孔螺塞檢查孔蓋板通氣器起吊裝置起蓋螺釘調整墊片組9.定位銷全部采用螺釘連接式軸承蓋；其中，兩個透蓋，四個悶蓋。材料選用HT150。輸入軸兩端的軸承蓋尺寸（一透蓋，一悶蓋）：根據機械設計課程設計P81表4-7設計尺寸m的值根據結構調整為21mm。中間軸兩端的軸承蓋尺寸（悶蓋）：m的值根據結構調整為20mm。輸出軸兩端的軸承蓋尺寸（一透蓋，一悶蓋）：m的值根據結構調整為18mm。根據機械設計課程設計P82選擇桿式油標，油標上有按最高和最低油面確定的刻度線，觀察時拔出桿式油標，由油標上面的油痕判斷油面高度是否適當。尺寸計算參照表4-10，選用M16的規格，其長度L＝110mm。材料采用Q235，封油墊材料用1mm厚的石棉橡膠紙。尺寸選用[1]表4-13中的M20×1.5。D1取21mm，H取3mm。蓋板材料為Q235，蓋板和箱蓋凸臺接合面加裝防漏的石棉橡膠紙封油墊片。其尺寸根據表4-14確定：選A＝150mm，A1=190mm,A2=170mmB1=168mm,B=128mmB2=148mm螺釘直徑選用M8×10h＝10mm油封墊片為1mm的石棉橡膠紙。參照P83選擇材料Q235，通過螺紋聯接在檢查孔蓋板上。選用（a）型通氣器。（1）在箱蓋上直接鑄造出吊耳環。尺寸按照表4-16計算。吊耳環：d=20mm，R=24mm，e=20mm（2）在箱座上直接鑄造出吊鉤：由表4-16K取34mm，H=27mm，h=12mmr=6mm，b=20mm由P88取,注意螺釘桿端部制成直徑較細的圓柱端或錐端，以免經常擰動時損壞桿端螺紋，材料為35號鋼并通過熱處理使硬度達HRC2