机械设计课程设计-设计一用于卷扬机卷筒的传动装置机械设计课程设计设计计算说明书学院：机械系专业： ______________________学号： ______________________姓名：_________________目录一、设计任务书 (3)—. 、八—■一、刖言 (4)三、电动机的选择与传动计算 (4)四、传动零件的设计计算 (7)五、轴的设计计算和校核 (13)六、轴承的选择和校核 (24)七、键联接的选择和校核 (26)八、联轴器的选择和校核 (28)九、箱体的设计 (28)十、润滑和密封的选择 (30)十二、设计小结 (33)十三、参考资料 (34)一、设计任务书设计一用于卷扬机卷筒的传动装置。

原始条件和数据：卷扬机提升的最大重量为Q=10000N提升的线速度为v=0.5m/s，卷筒的直径D=250mmi钢丝绳直径D=11mm卷筒长度L=400mm卷扬机单班制室内工作，经常正反转、起动和制动，使用期限10年，大修期3年。

该机动力来源为三相交流电，在中等规模机械厂小批生产，提升速度容许误差为- 5%。

二、前言由题目知该传动装置载荷平稳，为单班制连续运转，所以选择结构相对比较简单的展开式两级圆柱齿轮减速器，且输入轴和输出轴在两边。

三、电动机的选择与传动计算电动机的输出功率 p按公式P 。

二巳kW 计算式中，为电动机轴至卷筒 轴的传动装置总效率。

按公式=「33计算，查 表得，滚动轴承效率1"98，8轴承选(1)选择电动机类型： 该工作场合无特殊要求， 通常可采用三相异步电动机， 可选用Y 系列一般用途的全 封闭自扇冷鼠笼型三相异步 电动机。

(2)确定电动机功率:工作装置所需功率P w按公式卩”=Fooo 计算式中， F = 70000N , v = 10m/s ， 作装置的效率取w=0.95。

代入上式得：1.选择 电动机 类型F V 1000 70000 101000-11.7KW级精度斜齿轮传动（稀油润 滑）效率—=0.97，联轴器效率 3=0.99，则：733=0.987 0.973 0.99^0.73故 P 。

』J 1*7=16 kW□ 0.73查表8-184中Y 系列电动 机技术数据，选电动机的额定 功率P m为18.5kW 。

n w =nD 兀汉700查表得，可选同步转速为750 r/min 的Y 系列电动机 Y225S-8，其满载转速 nw=730 r/min 。

（1）传动装置总传动比n m _ 730（3）确定电动机转速： 卷筒轴作为工作轴, 转速为：V 10=4.5 r/min滚动轴 承 输出轴 联轴器 选滑块 联轴器；输入轴 联轴器选弹性 联轴器 齿轮精 度等级： 8级P o =16kW 电动机 额定功 率參n w 4.5(2)分配传动装置各级传动比i1 : i2: i3 =5.1:5.2: 6.1(1)各轴转速：1 轴n i=n w=73o r/min电动机2 轴n2=ni=^3^=i43 r/min选取i1 5.1Y160L-3 车由n3=n2=1^^=27.5 r/mini2 5.2 8，同步n3 “4 轴n4W4.5r/min转速为2.计算750传动装工作轴n w=n4=4.5 r/min r/min，置的总满载转传动比(2)各轴输入功率速和分配 1 轴n^ 730 r/各级传P1 = P o E 3 = 16 汉0.99 = 15 .84 kW min动比 2 轴i =162h = 5.1p2 HP]—“2 =15.845.98汉0.97=15.06 kW i2 =5.2i3 = 6.1 3轴卩 3 =卩2叫—14.31 kW4 轴P4 =P3 小円 2 =13.6 KW工作轴P w = P4 兀=13.47 kW各轴转(3)各轴输入转矩速：1轴n, = 730 r/P 4人=9550丄=20.7X104N m nminn? = 1432 轴T2 =9550旦=100X104N mr/minn23.计算 3 轴T3 =9550空=496.7"04N m n3=27.5n3传动装4 轴T4= 9550^=2945 “04N mn4 r/min置的运n w = 4.5动和动工作车由T w = 9550^ = 2858 N mnr/min力参数 1 iw电动机轴输出转矩T° =9550邑=16.4D04N m%各轴输入功率：R =15.84kWP2 = 15.06kWP3 = 14.31kWP4 = 13.6kWP w =13.47 kW各轴输 入转矩：4T i =20.7 104N m T 2=100 104N mT 3 =496.7 104N m4T^ 2945 10 N m4% =2858 10 N m电动机 轴输出 转矩：4T 0 =16.4 10四、传动零件的设计计算（一）高速级度等HBS: 229~286。

级，材料及齿（2）精度等级选用8级，选数取小齿轮齿数Z i =21，则大齿轮齿数Z2 =\1乙=5.23x21 =107I Z E Z H、2 i i +1 2kT|d i即吋）T yr（mm）（i）确定公式中各参数：1）载荷综合系数k取1.52）小齿轮传递的转矩4T1 = 20.7 10 N mm HBS229 ~2862.按齿面接触强度设计3）齿宽系数d "o （表6-9机械设计P154）4）弹性系数Z E =1898 MPa（表6-7机械设计P149）5）Z H =2.56）［二H］」S Hlim，取二Hiim=1200MPa，SH limS Hlim =1，贝V L-H］ =1200MPa。

（2）计算:1）计算小齿轮的分度圆 直径:‘ 、a ：/189.8x2.5\25.23 +1 2x1.5x76400 d i -3( ): 1200 5.23 = 34.95( mm)2）计算齿轮的圆周速度:— am 」14 34.95 720 “32(m/s ) 60 1000 60 10003）计算齿宽b 和模数m :b = d 6 =1.0 34.95 = 34.95( mm ) m 』=34.95=1.75乙 20h =2.25m =2.25 1.75 =3.94(mm) b ，4.95=8.87 h 3.94m 启 3 亍…；(~^)(mm) ；d Z 12丘F ](1) 参数选择： 1) 载荷综合系数k=1.5 2) 小齿轮转矩— 7.640 104N mm3)“1.01.0.2kT 1 ，丫FS4)Z j =20, Z2 =1055）复合齿形系数： 丫尸引=4.37*2 =3.95 （图6-30机械设 计P151）二Fliml= ；丁Flim2 =5°°MPa （ |图6-31机械设计P153）(2) 计算:m ，2「5 76400 0.00874 "71（ mm ）V 1E202对比计算结果，由齿面接触 强度计算得到的模数m 大于 由齿根弯曲强度计算得到的 m 。

取m=2・5mm 即可满足弯 曲强度，为同时满足接触强 度，需按接触疲劳强度计算得 到分度圆直径d1=34.95(mm)=1,［二FFlim SFlimm =1.75SF lim［"］4.37 50° = 0.00874 ,［：：：］=5°°>0079，取大值3.按齿 根弯曲 强度设 计Z 2 詔 i f =20 5.23 = 104.6取Z 2 =106(1) 计算大小齿轮的分度圆 直径：d^i =m Z^i =2.5 20 =50(mm) d 2 = m Z 2 = 2.5 106 =265(mm)(2) 计算中心距：a = d1P = 50+265 二恸帥口)2 2(3) 计算齿根圆直径和齿顶 圆直径：d f1 諮-2h f =50 -2 (1.25 2.5) =43.75(mm) d f2 =d 2 -2h f =265 -2 (1.25 2.5) =258.75(mm)討 2ha=50 2 2.5 =55(mm)d a2 =d 2 2h a =265 2 2.5 = 270(mm)d i m 34.952= 17.5 取乙=20(4)计算齿宽：b = d d i = 1.0 50 = 50(mm)^取 b i =55(mm) b^ 50(mm)m=2 ・5mmZb 20Z2 =106d^i = 50mmd2 = 265mma =157.5mm4.几何尺寸计d f1 = 43.75mmd f2二258.75mmd ai = 55mm d a2 =270mmb i 二55mmb2= 50mm （二）低速级（1） 参数选择：1） 载荷综合系数k 取1.52） 小齿轮传递的转矩T 2 =3.8569 105N mm3） 齿宽系数\=i.o （表6-9 机械设计P154）4） 弹性系数 Z E=189.8 MPa（表6-7机械设计P149） 5） Z H=2.56）迥，取Sm=1200MPa ,SH limS H lim =1，贝y [6] =1200MPa 。

（2） 计算：1）计算小齿轮的分度圆直 径：d却(189.87.5)2 述迪^ v 1200 3.61= 61.36(mm)2) 计算齿轮的圆周速度：兀 d 1n 3.14汉61.36X37.67v =60 1000 60 10002.按齿 面接触 强度设 计2 1.5 3856901.00.442( m/s)3)计算齿宽b和模数m:b = d g =1.0 61.36 =61.36（ mm）m」」1.3J2.56Z, 24h=2.25m=2.25 2.56 =5.76（mm）b®36 =10.65h 5.76I2kT2 Y F s w、心芦（而）（吶（1）参数选择：1）载荷综合系数k=1.52 ）小齿轮转矩T2 =3.8569 105N mm3） d =1.04）乙=24, Z2 =875）复合齿形系数：Y FS1=4.18,Y FS2 =4.0 （图6-30 机械设计P151）匚Flim1 =；：「Flim2 =600 MPa （ |冬|6-31机械设计P153）cr cl.S Flim -1 ,SFlim[；「F1 ] 4.18 =0.00697600m = 2.56丫Fs2 4.00.00667[；「F2] 6002)计算:m 討^1^385690 沢 O .OO 697 =2.41(mm)\1.0 汇 24对比计算结果，由齿面接触 强度计算得到的模数m 大于 由齿根弯曲强度计算得到的 m 。

取m=4mm 即可满足弯 曲强度，为同时满足接触强 度，需按接触疲劳强度计算得 到分度圆直径d^61.36(mm)Z 2 二 Z i i s =22 3.61 =79.42Z 2 =88(1)计算大小齿轮的分度圆 直径：取大3.按齿 根弯曲 强度校 核61.364= 15.34 取乙=22 md^i = m Z^i = 4 22 =88(mm)d2 = m Z2 = 4 88 = 352(mm)(2)计算中心距：d1 d288 352a--1- -220(mm)2 2(3)计算齿根圆直径和齿顶圆直径：d f1—2h f =88 -2 (1.25 4)=78(mm)d f2二d2 -2h f =352 -2 (1.25 4)=342(mm) d ai =di 2h a =88 2 4 =96(mm)d a^d2 2h a =352 2 4 = 360(mm)(4)计算齿宽：b =阵d1=1.0 88 =88(mm) ^取 0 = 93(mm) b2 = 88(mm)m=4mm Z^22Z二88d? = 352mma = 220mm4.几何尺寸计d f1 = 78mm d f2= 342mmd a1 = 96mmd a2 = 360mmbl = 93mmb2二88mm 将主要计算结果列入下表五、轴的设计计算和校核（一）输入轴计算及说明结果计算内容1.初步（1）轴的材料选择：输入轴确定轴选取最常用的45号钢材料：的最小并正火处理。