哈尔滨工业大学（卷扬机动力总成设计计算说明书）院系专业年级设计者学号指导教师成绩2013年1月5日设计题目：设计卷扬机动力总成：见附录设计条件：1.载重=1600N；2.钢丝绳速=1.5m/s；3.卷筒直径=300mm；4.钢丝直径=3.5mm设计工作量：绘制出总装配图一张，标注有关尺寸，填写标题栏及零件明细表；编写设计计算说明书一份。
1.前期计算1.1输出功率：PW=F×V=1600×1.2÷1000=1.92 KW1.2求输入功率：经过查表得到各部件的传动效率：联轴器： 0.99带轮： 0.96链轮： 0.97球轴承： 0.99滚子轴承： 0.99卷筒： 0.97 这样可以算出总效率是η=0.994×0.992×0.97×0.96×0.97=0.850所以P（输入）=PW/η=2.26 KWP 需要 = K A P （输入）=2.94 KW1.3选电机经过查机械设计手册，选取合适的电机，选取的电机是型号为Y132S-6 的三相异步电机。
n 输出 =60v/（2πr ）=60×1.2/2π(150+1.75)×103=75.5r/min所以i 总 =960/75.5=12.7根据i 总 =i 低×i 而i 低和i 高 都在3~7之间， 取i 低=3 则i 高=4.232.带传动设计：带型选择表带轮直径选择表型号 额定功 率满载时 轴径 转动惯 量转速 电流 效率Y132S-63kw960r/mi n3.65A 79%380.0021kg.m 22.1确定直径：取小带轮是d1=100 mm，大带轮是d2=423 mm。
由上表圆整为450mm2.2 确定中心距：一般情况下 0.7（dd1+dd2）≤a0≤2(dd1+dd2)所以 385mm≤a0≤1100mm取a=500mm2.3计算带长：Ld0 ≈2a+π/2(d1+d2)+(d2-d1)2/4a得出Ld0≈1925mm 由教材表8-2取 Ld0=2000mm2.4计算实际中心矩a及变动范围：a=a0+（Ld-Ld0）/2=537.5mm考虑到带轮的制造的误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要，常给出的中心矩的变动范围：amin=a-0.015Ld=507.5mmamax=a+0.03Ld=597.5mm2.5验算小带轮的包角α1：小带轮上的包角α1小于大带轮的包角α2.小带轮上的摩擦力相应地小于大带轮上的摩擦力。
因此，打滑只可能在小带轮上发生。
为了提高带传动的工作能力，应使2.6确定带的根数：确定带的根数Z：Z=Pca /Pr=Pca/kαKL（P+△P）由教材表8-46得△P0=0.1116 由教材表8-2得KL=1.03 由教材表8-4a得P=0.96而Pca =KAP=1.3×3=3.9KW Pr=kαKL（P+△P）=0.99KW；所以求得Z=3.9 为了使各根V带受力均匀，但的根数不宜过多，一般小于6根，这里取Z=4。
2.7计算带的初拉力：计算公式：其中q的是经机械设计书表8-3表得出为0.1kg/m,而v=πd1n电机\(60 ×1000）=5.02。
所以 F0（min）=175N 实际情况下应使实际初拉力F＞F0（min）。
2.8计算压轴力 FP压轴力的最小值为：3.链传动设计3.1选择链轮齿数：由于在链轮的最少齿数zmin =9，一般z1≥17，所以我这里的小齿数目为17，而且在选用链轮齿数方面优先选用：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114。
取Z1=19，则Z2=i低×19=57 。
3.2确定计算功率P ca。
P ca=K A K Z P=1.0×1.52×3=4.56KW其中K A由下表可知为1.0；K Z由教材图9-13可知为1.52；3.3选择链条型号和节距根据Pca=4.56KW及n1=960/4.32=227r/min,查教材图9-11，可选12A。
查表9-1，链条节距p=19.05mm3.4计算链节数和中心距初选中心矩a=（30~50）p=（30~50）×19.5=571.5~952.5mm，取a0=800mm。
按下列计算链节数Lp0：对其进行圆整，因为链节数要取偶数，所以取链节为122节。
查教材表9-7得中心距计算系数f1=0.24735；则链传动的最大中心距为：3.5计算链速v ，确定润滑方式由v=1.37m/s 和链号12A ，查图9-14可知应采用滴油润滑。
3.6计算压轴力Fp有效圆周力为：Fe=1000P/v=1000×3/1.37≈2190N链轮水平布置时的压轴力系数K FP =1.15，所以压轴力为FP ≈K FP × Fe=2519N 。
4.轴的设计4.1传动系统的动力，运动参数计算：轴1：P1=P 需要×η1=2.91KW ，mkN n P T d ⋅=⨯⨯=29100055.91满轴2：P2=P1η2η5=2.77KW , min/22232.49602r i n n I ===高mkN n P T ⋅=⨯⨯=119221055.923轴3：P3=2.66KW轴名 功率P/kW转速r/min转矩T/kN·mm轴12.9196029轴2 2.77 222 119轴32.6674343min /7423r i n n ==低m kN n P T ⋅=⨯⨯=343331055.933各轴动力和运动参数4.2轴1设计选用45号钢，调质处理。
根据教材表15-3，取A0=110，于是得：dmin=A033n 3P =110×37466.2mm=20mmY132S-6的伸出轴轴径d=38mm ，为了使轴1与电机轴相适应，选 择联轴器GY5联轴器的计算转矩T 0=50.33N.m ；半联轴器轴孔长度 L=82mm ，半联轴器与轴配合的毂孔长度L 1=60mm ，取最小直径 dmin=25mm ；4.2.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位，1-2段轴的右端需要设计轴肩（其 中d 1-2=30mm ）；半联轴器与轴配合的毂孔长度L 1=62mm ，故取 l 1-2=60mm 。
初步选择带高中心立式座外球面球轴承UCPH207，所以 d 2-3=35mm ，小带轮轮毂宽取70mm ，孔径d 3-4=40mm ，故取d 3-4=40mm ， l 3-4=68mm 。
右端轴承采用轴肩进行轴向定位。
取带轮处的轴肩4-5的直径d 4-5=45mm ，轴肩5-6处为轴承UCPH207， d5-6=45mm ，带轮的左端与左轴承轴肩定位，设置跨距93， 轴 肩高度h=0.07d （d=40）故取h=6mm ，后两段55mm ，45mm 。
4.2.2轴上零件的周向定位与配合带轮和半联轴器与轴的周向定位均采用普通平键连接。
按d=40mm3-4=67mm，选择平键bhl=12 8 56。
为了保证带轮与轴配合有良和l3-4好的对中性，故选择带轮轮毂与轴的配合为；半联轴器与轴的连接选用平键8 7 36，半联轴器与轴的配合为。
滚动轴承与轴的定位由过度配合来保证的，此处选轴的直径的尺寸公差为m6。
4.2.3确定轴上圆角和倒角尺寸参考书本表15-2，取轴段倒角为245°各轴肩处的圆角半径r=2mm，轮毂处圆角为r=1mm。
4.2.4求轴上的载荷根据轴的结构图做出轴的计算简图。
对于深沟球轴承UCPH207的支点在中心，因此作为简支梁的轴的支撑跨距L=220mm。
根据轴1的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。
从轴的结构图以及弯矩图扭矩图可以看出截面A是轴的危险截面，截面A计算值如下表4.2.5轴承寿命UCPH207球轴承基本额定动载荷C=19.8KN ，轴承只受径向力Fr=1000N ，载 荷系数fp=1.8，故当量动载荷P=fpFr=1=1.8KN,球轴承ε=3 轴承寿命L h ==23108h4.3轴2设计选用45号钢，调质处理。
根据教材表15-3，取A0=110，于是得：mm n P A d 06.3111977.2110233202min ≈==选择UCPH208滚动轴承，故取d 1-2=35mm ，与带轮配合处d 2-3=45mm ，轴肩d 3-4=50mm ，带轮轮毂宽60mm ，故取l 2-3=58mm ，与链轮配合处d 4-5=45mm ，算出链轮轮毂宽50mm ，故取l 4-5=45mm ，轴承处d 5-6=40mm ，使轴承到带轮链轮中心距离和带轮链轮距离尽量相等，所以取带轮套筒长40mm ，链轮套筒15mm ，厚度均为10mm ，l 3-4=15mm ，所以l 1-2=35mm ， 轴上零件的周向定位与配合带轮和链轮与轴的周向定位均采用平键连接。
按d 2-3=45mm 和l 2-3=58mm ，选择平键bhl=14 9 50。
为了保证带轮与轴配合有良好的对中性 ，故选择带轮轮毂与轴的配合为；链轮与轴的连接选用平键bhl=10 8 56，链轮与轴的配合为。
滚动轴承与轴的定位由过度配合来保证的，此处选轴的直径的尺寸公差为m6。
4.3.1确定轴上圆角和倒角尺寸参考书本表15-2，取轴段倒角为245°各轴肩处的圆角半径r=2mm 。
4.3.2求轴上的载荷根据轴的结构图做出轴的计算简图。
对于深沟球轴承6208的支点在中心，因此作为简支梁的轴的支撑跨距L=200mm。
根据轴2的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。
从轴的结构图以及弯矩图扭矩图可以看出截面B是轴的危险截面，截面B计算值如下表支反力FN2左=333N；FN2右=1333N弯矩M2=145300N.mm扭矩T2=119000N.mm4.3.3轴承寿命UCP208深沟球轴承基本额定动载荷C=22.8KN，轴承只受径向力Fr=1.333KN，载荷系数fp=1.8，故当量动载荷P=fpFr=1.333=2.4KN,球轴承ε=3轴承寿命Lh==535204.4轴3设计选择UCPH209深沟球轴承，链轮在中心。
d1-2=40mm，d2-3=45mm，轴肩d3-4=50mm,链轮与轴配合处d4-5=45mm，l2-3=10mm，则l1-2=49.2mm，l3-4=58mm,装滚动轴承处d 5-6=40mm，套筒28.8mm,厚度=10mm，所以l5-6=28.8+3+49.2=81mm与联轴器配合考虑选取GY6联轴器，故d6-7=40mm。
l4-5=45mm。
根据转矩选择联轴器GY6-J1。
4.4.1确定轴上圆角和倒角尺寸参考书本表15-2，取轴段倒角为245°各轴肩处的圆角半径r=2mm。