机械设计基础课程设计设计计算说明书题目：绞车传动装置院系：电气学院专业：机电一体化姓名：保华亮班级：机电1020班指导教师：马志诚二零一一年十二月目录前言…………………………………………………………一、拟定传动装置的传动方案………………………………二、电动机的选择……………………………………………三、传动装置运动及动力参数计算…………………………四、轴的计算…………………………………………………五、滚动轴承的选择及设计计算……………………………六、键连接的选择和计算…………………………………七、联轴器的选择…………………………………………八、减速器附件的选择……………………………………九、润滑和密封……………………………………………参考文献…………………………………………………前言：1、传动方案简图：1——电动机；2——联轴器；3——斜齿圆柱齿轮减速器；4——开式齿轮；5——卷筒2、工作情况：间歇工作，载荷平稳，传动可逆转，启动载荷为名义载荷的倍。
传动比误差为±5%。
每隔2min工作一次，停机5min，工作年限为10年，两班制。
3、原始数据：卷筒圆周力F=12000N，卷筒转速n=35r／min，卷筒直径D=400mm4、设计内容：1）拟定传动装置的传动方案2）电动机的选择3）传动装置的运动参数和动力参数的计算4）传动件及轴的设计计算5）轴承、键的选择和校核计算机及减速器润滑和密封的选择6）减速器的结构及附件设计7）绘制减速器装配图、零件图8）编写设计计算说明书5、设计任务：1）绘制减速器装配图一张；2）零件工作图1至3张；3）设计计算说明书一份。
6、设计进度：第一阶段：拟定和讨论传动方案；选择电动机；传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配；计算各轴的功率、转矩和转速。
第二阶段：传动零件及轴的设计计算。
第三阶段：设计及绘制减速器装配图。
第四阶段：零件工作图的绘制。
第五阶段：编制设计说明书。
一、拟定传动装置的传动方案：由题目所知传动机构类型变位齿轮减速器。
故只要对本传动机构进行分析认证。
本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两个齿轮浸油深度可以大体相同，结构较复杂；轴向尺寸大，中间轴较短，刚度好，中间轴承润滑较容易。
二、电动机的选择：1、选择电动机的型号本减速器在常温下连续工作，载荷平稳，对启动无特殊要求，但工作环境灰尘较多，故选用Y型三相笼型感应电动机，封闭式结构，电压为380V。
2、确定电动机功率工作机所需的电动机输出功率为：Pd=Pw∕ηP w=Fv∕1000ηw所以P d= Fv∕1000η·ηwη·ηw=η联·η齿·η3轴承·η卷筒·η开齿=хххх=n w=60х1000v∕πDv= n w·πD∕（60х1000）=35хх400∕（60х1000）=0.73m∕s所以P d= Fv∕1000ηηw=12000х∕（1000х）=按推荐的合理传动比范围，取开式齿轮传动比i=3~5，故电动机转速的可选范围为：n´d=i´d·n w=（3~5）х350r∕min=（1050~1750）r∕min 因载荷平稳，电动机的额定功率P ed大于P d即可，符合这一范围的同步转速有750r∕min、1000r∕min、1500r∕min、3000r ∕min，再根据计算出的容量，由文献1附录8附表查出有四种适用的电动机型号，其技术参数的比较情况见下表：综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及开式齿轮传动和减速器的传动比，比较四个方案可知：选定电动机型号为Y160M-4，所选电动机的额定功率P ed=11kw，满载转速n m=1460r ∕min，总传动比适中，传动装置结构比较紧凑。
3、计算传动装置的总传动比及分配各级传动比。
（1）、传动装置的总传动比总传动比为：i总=n m╱n w=970╱35=（2）、分配各级传动比根据文献2表推荐传动比的范围，选取开式齿轮传动的传动比i1=4，则一级斜齿圆柱齿轮减速器的传动比为：i2=i总╱i1=╱4=3、计算传动装置的运动参数和动力参数。
0轴——电动机轴：P0=P d=（kw）n0=n w=970（r╱min）T0=9550 P0╱n0=9550×╱970=（N·m）1轴——减速器高速轴：P1= P0·η1=×=（kw）n1=n0╱i1=970（r╱min）T1=9550 P1╱n1=9550×╱970=（N·m）2轴——减速器低速轴：P2= P1·η1·η2=××=（kw）n2= n1╱i2=（r╱min）T2=9550 P2╱n2=9550×╱=（N·m）3轴——开式齿轮轴：P3= P2·η2·η3=××=（kw）n3= n2╱i3=（r╱min）T3=9550 P3╱n3=9550×╱=（N·m）4轴——卷筒轴：P4= P3·η4·η3=××=（kw）n4= n3 =（r╱min）T4=9550 P4╱n4=9550×╱=（N·m）将计算的运动参数和动力参数列于表2中。
表2 计算所得运动参数和动力参数三、传动装置运动及动力参数计算（一）、一级斜齿圆柱齿轮的设计1、选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45刚调质，硬度为220~250HBS大齿轮选用45刚正火，硬度为170~210HBS选择齿轮精度为8级2、校核齿根弯曲疲劳强度按斜齿轮传动的设计公式可得：m n≥[KT1cos2βY F Y S╱（Φd Z21[σF]）]1╱3确定相关参数和系数：（1）转矩：T1=9550 P0╱n0=9550×╱970=（N·m）（2）载荷系数K：根据查表4-7，取K=（3）齿数Z1、齿宽系数Φd和螺旋角β取Z1=20，则Z2=I·Z1=×20= 取圆整Z2=138初选螺旋角β=14º当量齿数Z V为：Z V1=Z V╱cos3β=20╱cos314=≈22 Z V2=Z V╱cos3β=138╱cos314=≈151查表得齿形系数Y F1= Y F2=查表得应力修正系数Y S1= Y S2=选取Φd=（4）许用弯曲应力[σF]由图4-23查σFlim1，小齿轮按调制刚查取，大齿轮按正火刚查取，得σFlim1=210 MPa σFlim2=190 MPa查表得 S F=N1=60njL h=60×1460×1×8×10×300×25%=×108 N2= N1╱i =×108╱4=×108查图4-25得 Y NT1= Y NT2=1由公式[σF]1= Y NT1·σFlim1╱S F得[σF]1= Y NT1·σFlim1╱S F=210╱=162MPa[σF]2= Y NT2·σFlim1╱S F=190╱=146MPaY F1·Y S1╱[σF]1=×╱162=Y F2·Y S2╱[σF]2=×╱146=代入数据，解得m n≥a=4（20+138）╱（2×cos14）=325.77mm取a=326mm（5）确定螺旋角为：β=arccosm1（Z1+ Z2）╱2a=arccos2×（20+138）╱326=14º8ˊ2ˊˊ此值与初选β值相差不大，故不必重新计算。
3、校核齿面接触疲劳强度σH=（KT（u+1）╱bd2u）1╱2≤[σH]确定相关参数和系数：（1）分度圆直径d：d1= m n·Z1╱cosβ=4×20╱cos14º8ˊ2ˊˊ=82.5mmd2= m n·Z2╱cosβ=4×138╱cos14º8ˊ2ˊˊ=571.3mm （2）齿宽b=Φd·d1=×=66mm取b2=70mm，b1=75mm（3）齿数比 u=I=4（4）许用接触应力[σH]由图4-23查得σHlim1=560MPa σHlim2=530MPa查图4-24得 S H=1查得 Z NT1=1，Z NT2=由公式[σH]1= Z NT1·σHlim1╱S H1得：[σH]1= Z NT1·σHlim1╱S H1=1×560=560MPa [σH]2= Z NT2·σHlim2╱S H2=×530=561MPa 由表4-8查得弹性系数 Z E=（MPa）1╱2故σH==×（6）验算齿轮圆周速度Vv=πd1n1╱（60×1000）=××970╱（60×1000）=4.19m ╱s由文献1表知选8级精度是合适的。
（二）、开式齿轮的设计1、选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45刚调质，硬度为220~250HBS大齿轮选用45刚正火，硬度为170~210HBS选择齿轮精度为8级，要求齿面促成的Ra≤~μm2、按齿面接触疲劳强度校核因两齿轮均为钢质齿轮，求出d1的值，确定相关参数和系数：(1)转矩：T3=9550 P3╱n3=9550×╱=（N·m）(2)载荷系数K，根据查表4-7，取K=(3)齿数Z1和齿宽系数Φd小齿轮齿数Z1取为25，则大齿轮齿数为100.因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，选取Φd=1.（4）许用接触应力[σH]由图4-22查得σHlim1=560MPa σHlim2=530MPa S H=1N1=60njL h=60×1460×1×8×10×300×25%=×108N2= N1╱i =×108╱4=×108由图4-24查得 Z NT1=1，Z NT2=由公式[σH]1= Z NT1·σHlim1╱S H1得：[σH]1= Z NT1·σHlim1╱S H1=1×560=560MPa[σH]2= Z NT2·σHlim2╱S H2=×530=562MPa故 d1≥[KT1（ u+1）╱Φd u[σH]2]1╱3=×[×105×5╱（1×4×5602）=58.3mmm= d1╱Z1=╱25=2.33mm由表4-2取标准模数 m=2.5mm3、计算主要尺寸：d1= m Z1=×25=62.5mmd2= m Z2=×100=250mmb=Φd·d1=62.5mm经圆整后取 b2=65mm ，b1= b2+5=70mma=1/2×m（Z1+ Z2）=156.25mm4、按齿根弯曲疲劳强度校核：由4-10得出σF，如σF≤[σF]，则校核合格。