裝配圖二級-卷揚機傳動裝置（3）
裝配圖二級-卷揚機傳動裝置（3）,裝配,二級,卷揚機,傳動,裝置
課程設計報告
二級展開式圓柱齒輪減速器
姓 名：楊藝斌
學 院：物理與機電工程學院
系 別：機電工程系
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
年 級：2003
學 號：03150117
指導教師：馮永健
2006年6月29日
一.設計題目
設計一用于卷揚機傳動裝置中的兩級圓柱齒輪減速器。輕微震動，單向運轉，在室內常溫下長期連續(xù)工作。
卷筒直徑D=500mm,
運輸帶的有效拉力F=10000N,
卷筒效率=0.96,
運輸帶速度,
電源380V,三相交流.
二.傳動裝置總體設計：
1. 組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。
2. 特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。
3. 確定傳動方案：考慮到電機轉速高，傳動功率大，將V帶設置在高速級。 其傳動方案如下：
三．選擇電動機
1.選擇電動機類型：
按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機，封閉型結果，電壓380V，Y型。
2.選擇電動機的容量
電動機所需的功率為： KW
KW
所以 KW
由電動機到運輸帶的傳動總功率為
—帶傳動效率：0.96
—每對軸承的傳動效率：0.99
—圓柱齒輪的傳動效率：0.96
—聯軸器的傳動效率：0.99
—卷筒的傳動效率：0.96
則：
所以 KW
3.確定電動機轉速
卷筒的工作轉速為
r/min
查指導書第7頁表1：取V帶傳動的傳動比；二級圓柱齒輪減速器傳動比，所以總傳動比合理范圍為，故電動機轉速的可選范圍是：
r/min
符合這一范圍的同步轉速有750、1000和1500r/min。
根據容量和轉速，由有關手冊查出有三種適用的電動機型號，因此有四種傳動比方案如下：
方案
電動機型號
額定功率
KW
同步轉速
r/min
額定轉速
r/min
重量
N
總傳動比
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
綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量和帶傳動、減速器的傳動比，可見第二方案比較適合。因此選定電動機型號為Y132M1-6，其主要參數如下；
四.確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比：
總傳動比：
分配傳動比：取，則，，取，經計算=4.47
注：為帶傳動比，為高速級傳動比，為低速級傳動比。
五.計算傳動裝置的運動和動力參數：
將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸、4軸；
，，，—依次為電機與軸1，軸1與軸2，軸2與軸3，軸3與軸4之間的傳動效率。
1.各軸轉速：r/min
r/min
r/min
== r/min
2.各軸輸入功率：KW
KW
KW
KW
3.各軸輸入轉矩：
1-3軸的輸出功率、輸出轉矩分別為各軸的輸入功率、輸入轉矩乘軸承傳動效率0.99。
運動和動力參數結果如下表：
軸名
功率P KW
轉鉅T N.m
轉速r/min
輸入
輸出
輸入
輸出
電動機軸
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V計帶和帶輪：
1.設計V帶
①確定V帶型號
查機械設計基礎課本表 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，標準化得=375
②驗算帶速：m/s
③確定帶的基準長度：
取=1.2（+）=1.2（125+375）=600
mm,由表13-2選取=2000
④確定實際中心距a
mm
⑤驗算小帶輪包角
⑥計算V帶的根數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
因此取Z=3
⑦計算作用在帶輪軸上的載荷
由表13-1查得A型V帶單位長度質量q=0.1Kg/m,所以單根V帶張緊力
故作用在軸上載荷
七.齒輪的設計：
1.高速級大小齒輪的設計
1）選擇齒輪材料：大小齒輪都選用45鋼，小齒輪調質處理，硬度230，大齒輪正火處理，硬度210。
2）確定許用應力：
a.許用接觸應力：
查精密機械設計課本表11-7得
=570，
。
故應按接觸極限應力較低的計算，即只需求出。
對于調質處理的齒輪，=1.1
b.許用彎曲應力：
由表11-10知
=190
取=1.4，
所以
3）根據接觸強度設計：9級精度制造，載荷系數K=1.2，取齒寬系數，測中心距
選定=30,
b==119.5mm
4）驗算彎曲應力
由圖8-44查得,x=0
=30，=2.60
=209，=2.14
,故應計算大齒輪的彎曲應力，
，彎曲強度足夠。
2.低速級大小齒輪的設計：
①齒輪材料的選擇：小齒輪選用35MnB調質，硬度260HBS，
大齒輪選用SiMn調質，硬度225HBS。
②確定許用應力：
a.許用接觸應力：
查表8-10得
=700
故應按接觸極限應力較低的計算，即只需求出。
對于調質處理的齒輪，=1.1
b.許用彎曲應力：
由表8-11知
=240
取=1.3
所以
③根據接觸強度設計：
取K=1.2，齒寬
取=,，故實際傳動比i=
模數
=298mm
B=mm 取
④驗算彎曲應力：
由圖8-44查得,x=0
=2.63
=2.16
〈
〈
彎曲強度足夠。
八．減速器機體結構尺寸如下：
名稱
符號
計算公式
結果
機座厚度
δ
9
機蓋厚度
8
機蓋凸緣厚度
12
機座凸緣厚度
14
機座底凸緣厚度
23
地腳螺釘直徑
M24
地腳螺釘數目
6
軸承旁聯結螺栓直徑
M12
蓋與座聯結螺栓直徑
=（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
查手冊表11—2
34
22
18
，至凸緣邊緣距離
查手冊表11—2
28
16
外箱壁至軸承端面距離
=++（510）
50
大齒輪頂圓與內箱壁距離
>1.2
15
齒輪端面與內箱壁距離
>
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）
軸承旁聯結螺栓距離
120（I 軸）
125（II 軸）
150（III軸）
九．軸的設計：
1．高速軸的設計：
①材料：選用45號鋼調質處理，查表10-2取=35，C=100
②各軸段直徑的確定：
由，p=3.65,則
，因為裝小帶輪的電動機軸徑，又因為高速軸第一段軸徑裝配大帶輪，且，查手冊表7-7，取=36,=60mm,
因為大帶輪靠軸肩定位，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，根據箱體內壁線確定后再確定。
段裝配齒輪直徑：判斷是否做成齒輪軸
查手冊得=3.3，得e=2.2<,因此做成齒輪軸. 此時齒寬為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在支點產生的反力：
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求危險截面當量彎矩：
從圖可見，m-m處截面最危險，其當量彎矩為：（取折合系數）
⑨計算危險截面處軸的直徑
因為材料選擇調質，查課本226頁表14-1得，查課本231頁表14-3得許用彎曲應力，則：
因為，所以該軸是安全的。
3彎矩及軸的受力分析圖如下：
4鍵的設計與校核:
根據，確定V帶輪選鑄鐵HT200，參考教材表10-9,由于在范圍內，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：強度合格。
中間軸的設計：
①材料：選用45號鋼調質處理，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，
裝配低速級小齒輪，且取=45，=128，
段主要是定位高速級大齒輪，取=60，=10，
裝配高速級大齒輪，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
計算垂直彎矩：
求水平面的支承力：
計算、繪制水平面彎矩圖：
求危險截面當量彎矩：
從圖可見，m-m,n-n處截面最危險，其當量彎矩為：（取折合系數）
計算危險截面處軸的直徑：
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鍵的設計與校核
已知參考教材表10-11，由于所以取
查課本155頁表10-10得
取鍵長為120.取鍵長為80，
根據擠壓強度條件，鍵的校核為：
所以所選鍵為:
從動軸的設計：
①材料：選用45號鋼調質處理，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,查手冊第85表7-2，此尺寸符合軸承蓋和密封圈標準。
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：
計算垂直彎矩：
.m
求水平面的支承力。
計算、繪制水平面彎矩圖。
求F在支點產生的反力
求F力產生的彎矩圖。
F在a處產生的彎矩：
求合成彎矩圖。
考慮最不利的情況，把與直接相加。
求危險截面當量彎矩。
從圖可見，m-m處截面最危險，其當量彎矩為：（取折合系數）
計算危險截面處軸的直徑。
因為材料選擇調質，查課本226頁表14-1得，查課本231頁表14-3得許用彎曲應力，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鍵的設計與校核：
因為d1=75,查課本153頁表10-9選鍵為查課本155頁表10-10得
初選鍵長為130,校核所以所選鍵為:
裝聯軸器的軸直徑為70, 查課本153頁表10-9選鍵為查課本155頁表10-10得
初選鍵長為100,校核所以所選鍵為:
十.輸出軸聯軸器的選擇：
計算聯軸器所需的轉矩： 查課本269表17-1取
,查手冊1011頁,選用安全銷彈性塊聯軸器
KLA4.
十一. 減速器的各部位附屬零件的設計.
(1)窺視孔蓋與窺視孔：
在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔, 大小只要夠手伸進操作可。
以便檢查齒面接觸斑點和齒側間隙,了解嚙合情況.潤滑油也由此注入機體內.
(2)放油螺塞
放油孔的位置設在油池最低處，并安排在不與其它部件靠近的一側，以便于放
油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加強密封。
(3)油標
油標用來檢查油面高度，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)定之處即低速級傳動件附近；用帶有螺紋部分的油尺，油尺上的油面刻度線應按傳動件浸入深度確定。
(4)通氣器
減速器運轉時，由于摩擦發(fā)熱,機體內溫度升高，氣壓增大，導致潤滑油從縫隙向外滲漏,所以在機蓋頂部或窺視孔上裝通氣器，使機體內熱空氣自由逸處，保證機體內外壓力均衡，提高機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，在機蓋側邊的邊緣上裝一至二個啟蓋螺釘。在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機蓋；螺釘上的長度要大于凸緣厚度，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.對于需作軸向調整的套環(huán),裝上二個螺釘,便于調整.
6）定位銷
為了保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯接凸緣的長度方向兩端各安置一個圓錐定位銷。兩銷相距盡量遠些，以提高定位精度。如機體是對稱的,銷孔位置不應對稱布置.
(7)環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤
為了拆卸及搬運，應在機蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊鉤、吊環(huán)，并在機座上鑄出吊鉤。
(8)調整墊片
用于調整軸承間隙,有的起到調整傳動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入機體內.
十二. 潤滑方式的確定
因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠遠小于，所以采用脂潤滑，箱體內選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度。
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