課程設計-電動卷揚機傳動裝置的設計

PAGE學生課程設計（論文）題目：電動卷揚機傳動裝置的設計學生姓名：學號：所在院(系)：xxx學院專業(yè)：機械設計制造及其自動化班級：xxx機械電子指導教師：xxx職稱：xxxx年x月x日xx學院教務處制xx學院本科學生課程設計任務書題目設計電動卷揚機傳動裝置1、課程設計的目的本課程設計為學生提供了一個既動手又動腦，自學，查資料，獨立實踐的機會。將本學期課本上的理論知識和實際有機的結合起來，鍛煉學生實際分析問題和解決問題的能力，提高學生綜合運用所學知識的能力，裝配圖、零件圖的設計繪圖能力。2、課程設計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）工作條件：間歇工作，每班工作時間不超過15％，每次工作時間不超過10min，滿載起動，工作有中等振動，，兩班制工作，小批量生產(chǎn)，鋼?速度允許誤差±5％。設計壽命10年。要求：(1)隨時復習教科書、聽課筆記及習題。(2)及時了解有關資料，做好準備工作，充分發(fā)揮自己的主觀能動性和創(chuàng)造性。(3)認真計算和制圖，保證計算正確和圖紙質(zhì)量。(4)按預定計劃循序完成任務。(5)按學校規(guī)定格式書寫說明書，交電子和紙質(zhì)文檔。3、主要參考文獻[1]所學相關課程的教材[2]《機械設計課程設計》[3]《機械設計手冊》[4]《電動機手冊》4、課程設計工作進度計劃(1)準備階段（1天）(2)設計計算階段（3天）(3)減速器的裝配圖一張（4天）(4)繪零件圖三張（3天）(5)編寫設計說明書（3天）(6)答辯或考察階段。(1天)指導教師（簽字）日期年月日教研室意見：年月日學生（簽字）：接受任務時間：年月日注：任務書由指導教師填寫。xxx學院機械設計課程設計（論文）成績評定表課程設計（論文）指導教師成績評定表題目名稱設計電動卷揚機傳動裝置評分項目分值得分評價內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學習態(tài)度6遵守各項紀律，工作刻苦努力，具有良好的科學工作態(tài)度。02科學實踐、調(diào)研7通過實驗、試驗、查閱文獻、深入生產(chǎn)實踐等渠道獲取與課程設計有關的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運用知識的能力10能運用所學知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實際問題，能正確處理實驗數(shù)據(jù)，能對課題進行理論分析，得出有價值的結論。05應用文獻的能力5能獨立查閱相關文獻和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設計（實驗）能力，方案的設計能力5能正確設計實驗方案，獨立進行裝置安裝、調(diào)試、操作等實驗工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計算及計算機應用能力5具有較強的數(shù)據(jù)運算與處理能力；能運用計算機進行資料搜集、加工、處理和輔助設計等。08對計算或實驗結果的分析能力（綜合分析能力、技術經(jīng)濟分析能力）10具有較強的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設計（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設計說明書（論文）質(zhì)量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學。11創(chuàng)新10對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。成績指導教師評語指導教師簽名：年月日xx學院機械設計課程設計（論文）題目xxx學院本科學生課程設計任務書題目6設計電動卷揚機傳動裝置1、課程設計的目的本課程設計為學生提供了一個既動手又動腦，自學，查資料，獨立實踐的機會。將本學期課本上的理論知識和實際有機的結合起來，鍛煉學生實際分析問題和解決問題的能力，提高學生綜合運用所學知識的能力，裝配圖、零件圖的設計繪圖能力。2、課程設計的內(nèi)容和要求（包括：傳動裝置簡圖、原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）傳動裝置簡圖：原始數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)編號12345678910鋼?拉力F/KN10121415161820111317鋼?速度(v/m/min)12121010108812128卷筒直徑D/mm450460400380390310320440480330工作條件：間歇工作，每班工作時間不超過15％，每次工作時間不超過10min，滿載起動，工作有中等振動，，兩班制工作，小批量生產(chǎn)，鋼?速度允許誤差±5％。設計壽命10年。要求：(1)隨時復習教科書、聽課筆記及習題。(2)及時了解有關資料，做好準備工作，充分發(fā)揮自己的主觀能動性和創(chuàng)造性。(3)認真計算和制圖，保證計算正確和圖紙質(zhì)量。(4)按預定計劃循序完成任務。(5)按學校規(guī)定格式書寫說明書，交電子和紙質(zhì)文檔。3、主要參考文獻[1]所學相關課程的教材[2]《機械設計課程設計》[3]《機械設計手冊》[4]《電動機手冊》4、課程設計工作進度計劃(1)準備階段（1天）(2)設計計算階段（3天）(3)減速器的裝配圖一張（4天）(4)繪零件圖三張（3天）(5)編寫設計說明書（3天）(6)答辯或考察階段。(1天)指導教師（簽字）日期年月日教研室意見：年月日學生（簽字）：接受任務時間：年月日注：任務書由指導教師填寫。xx學院機械設計課程設計（論文）目錄目錄一.電動機的選擇 81.1選擇電動機的總類、類型和結構形式 81.1.1選擇電動機系列 81.1.2電動機容量的確定 81.1.3選擇電動機的轉速 91.1.4計算總傳動比并分配各級傳動比 91.2傳動比的分配及傳動裝置的運動和動力參數(shù) 91.2.1各軸的轉速 91.2.2各軸功率 101.2.3各軸的轉距 10二.蝸輪蝸桿的設計計算 112.1蝸桿蝸輪參數(shù)選擇計算 112.1.1蝸輪蝸桿材料 112.1.2根據(jù)齒面接觸疲勞強度計算蝸輪蝸桿 112.1.3蝸輪參數(shù) 122.1.4蝸桿參數(shù) 122.2蝸輪蝸桿彎曲疲勞強度校核 12三.直齒圓柱齒輪設計計算 133.1齒輪材料精度等級齒數(shù)選擇 133.1.2材料選擇 133.2按齒面接觸疲勞強度設計 133.2.1設計計算 133.2.2計算循環(huán)次數(shù) 143.2.3計算齒寬與齒高之比 143.2.4計算載荷系數(shù) 153.2.5按實際載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑 153.3按齒根彎曲疲勞強度設計 153.3.1確定式中的各計算參數(shù) 153.3.2計算大小齒輪的并加以比較 163.3.3設計計算 163.4幾何尺寸計算 16四.軸的設計計算 174.1蝸輪軸的設計計算 174.1.1按扭轉強度計算軸的最小直徑 174.1.2確定軸的各段直徑和長度 174.1.3按彎扭合成應力校核軸的強度 184.1.4判斷危險截面 194.1.5精確校核截面左側 194.1.6精確校核截面右側 204.2蝸桿軸的強度設計計算 214.2.1蝸桿的設計 214.2.3確定蝸桿上的作用力 224.2.4蝸桿結構設計 224.2.5求蝸桿上的載荷 224.2.6按彎扭合成應力校核蝸桿的強度 244.3小齒輪軸的設計計算 244.3.1選用軸的材料及許用應力 244.3.2按軸的扭轉強度確定軸的最小直徑 244.3.3確定軸的各段直徑和長度 244.3.4按彎扭合成應力校核軸的強度 25五.滾動軸承的選擇計算和校核 265.1蝸桿軸承的選擇計算及校核 265.1.1作用在軸上的載荷 265.1.2計算軸承當量載荷 275.1.5計算軸承壽命 275.2蝸輪軸上軸承校核計算 275.2.1作用在軸承上的載荷 275.2.3計算當量載荷 285.2.4計算壽命 28六.鍵的聯(lián)接強度計算 286.1電機軸上鍵的連接強度計算 286.2蝸桿軸上鍵的連接強度計算 286.3蝸輪軸與蝸輪連接鍵的強度計算 296.4蝸輪軸與聯(lián)軸器相聯(lián)鍵的強度計算 296.5小齒輪與聯(lián)軸器相聯(lián)的鍵的強度計算 29七.箱體的設計計算 30八.減速器及軸承的潤滑和密封 308.1減速器的潤滑 308.2減速器的密封 308.3視孔蓋及通氣塞的選擇 318.4軸承的潤滑 31九.熱平衡校核 31參考書目 31x學院機械設計課程設計（論文）軸的設計計算一.電動機的選擇1.1選擇電動機的總類、類型和結構形式1.1.1選擇電動機系列按工作要求選擇和條件選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。1.1.2電動機容量的確定如上圖所示，電動機所需要的功率是式（1.1-1）式中—電動機所需要功率，—工作功率，—傳動總效率。其中，工作機所需要的工作功率：傳動的總效率式（1.1-2）式中：—聯(lián)軸器效率0.99—雙頭蝸輪嚙合效率0.80，—開式齒輪嚙合效率0.94，—深溝球軸承效率0.99—卷筒效率0.96—圓錐滾子軸承0.98則傳動裝置的總效率由式（1.1-2）得所以電動機的功率由式（1.1-1得）1.1.3選擇電動機的轉速計算滾筒的轉速：由電動機的額定功率，查課程設計書，根據(jù)電動機工作制為,每一工作周期為10min,所以取額定功率為4.0kw。選取型號：YZR160M1-6電動機，轉速n=944r/min.1.1.4計算總傳動比并分配各級傳動比總的傳動比：各級傳動比：取蝸輪傳動比，齒輪傳動比；1.2傳動比的分配及傳動裝置的運動和動力參數(shù)1.2.1各軸的轉速1.2.2各軸功率1.2.3各軸的轉距運動和動力參數(shù)計算結果整理如下:表1.1軸號功率KW轉速（r/min）轉矩N·m電動機軸494440.47軸13.9694440.07軸23.0447.2615.73軸32.7747.2562.73軸42.557.963070.47二.蝸輪蝸桿的設計計算2.1蝸桿蝸輪參數(shù)選擇計算2.1.1蝸輪蝸桿材料查表：取蝸桿頭數(shù)，傳動比，蝸桿材料為45鋼高頻淬火，，蝸輪材料為鋁青銅。2.1.2根據(jù)齒面接觸疲勞強度計算蝸輪蝸桿根據(jù)公式：式（2.1-1）式中：—嚙合齒面上的法向載荷，N；—接觸線總長，；—載荷系數(shù)；—材料彈性影響系數(shù)，；查表得；式（2.1-2）式中：—蝸輪上轉矩，；—接觸系數(shù)，；根據(jù)式2.1-2中心距取160；因為；??；取蝸桿；此時，查表得出故可用；變位系數(shù)為；導程角；；；；傳動誤差為；2.1.3蝸輪參數(shù)蝸輪分度圓直徑：；蝸輪喉圓直徑：，；蝸輪齒根圓直徑：，；節(jié)圓直徑：；蝸輪寬度：，??；2.1.4蝸桿參數(shù)蝸桿直徑：；蝸桿節(jié)圓直徑：；蝸桿齒頂圓直徑：；蝸桿齒根圓直徑：；蝸桿齒寬：，取110；蝸桿軸向齒距：；2.2蝸輪蝸桿彎曲疲勞強度校核根據(jù)公式：式（2.2-1）式中：—蝸輪齒形系數(shù)；—螺旋角影響系數(shù)；；；查表得：；；式（2.2-2）查表：鋁青銅金屬模鑄造，；公式：；；根據(jù)公式（2.2-2）；根據(jù)公式（2.2-1）彎曲強度滿足要求；式中：三.直齒圓柱齒輪設計計算3.1齒輪材料精度等級齒數(shù)選擇由于是開式齒輪，故選用7級精度；3.1.2材料選擇小齒輪選用40Gr，調(diào)質(zhì)，硬度為229—269HBW；大齒輪選用45，調(diào)質(zhì)，硬度為217—255HBW；由于，故選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)；3.2按齒面接觸疲勞強度設計3.2.1設計計算由設計計算公式：式（3.2-1）式中：K—載荷系數(shù)，K=1.2；—齒寬系數(shù)，?。弧牧蠌椥杂绊懴禂?shù)，?。皇剑?.2-2）3.2.2計算循環(huán)次數(shù)接觸疲勞壽命系數(shù)：查表：小齒輪接觸疲勞強度極限大齒輪接觸疲勞強度極限由公式（3.2-2）：將，中較小的帶入式（3.2-1）：其中，查表得；取3.2.3計算齒寬與齒高之比模數(shù)齒高3.2.4計算載荷系數(shù)根據(jù)，7級精度等級，查表的動載荷系數(shù)為直齒輪，；查表得使用系數(shù)；查表，用插值法查得7級精度，小齒輪相對支撐非對稱布置是，；故載荷系數(shù)為3.2.5按實際載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑3.3按齒根彎曲疲勞強度設計式（3.3-1）3.3.1確定式中的各計算參數(shù)查表的小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限；齒寬系數(shù)；取安全系數(shù)；彎曲疲勞許用應力為：載荷系數(shù)K取1.2；查取齒形系數(shù)：，；查取應力校正系數(shù)：，；3.3.2計算大小齒輪的并加以比較；；小齒輪的數(shù)值較大；3.3.3設計計算根據(jù)式（3.3-1）：；故齒輪模數(shù)；；3.4幾何尺寸計算??；四.軸的設計計算4.1蝸輪軸的設計計算材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，4.1.1按扭轉強度計算軸的最小直徑根據(jù)公式：式（4.1-1）式中：—軸的傳遞功率，；—軸的轉速，；??；輸出軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了與聯(lián)軸器的孔相適應，故選取聯(lián)軸器型號；聯(lián)軸器轉矩，查表，轉矩變化小，故；則：按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查手冊，選用TL9型彈性聯(lián)軸器，公稱轉矩為1000000；半聯(lián)軸器的孔徑；半聯(lián)軸器的長度；半聯(lián)軸器與軸配合的孔長；4.1.2確定軸的各段直徑和長度為了滿足聯(lián)軸器，故-A需要一軸肩，故；半聯(lián)軸器與軸配合，長，故；初步選擇軸承，因承受徑向力，較小的軸向力，故可選用圓錐滾子軸承，因，故選用30212型圓錐滾子軸承；故，，??；安裝蝸輪處，蝸輪定位軸環(huán)段直徑；軸承定位軸環(huán)段直徑；由于安裝聯(lián)軸器，故，由于安裝軸承和套筒，故；由于要小于蝸輪，安裝蝸輪軸；蝸輪定位軸環(huán)，?。坏志o軸承，，??；見圖4.1-1；圖4.1-14.1.3按彎扭合成應力校核軸的強度蝸輪受水平力蝸輪受垂直力；式中；繪制彎矩扭矩圖4.1-2：圖4.1-2載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩校核軸上最大彎矩和扭矩的截面（C截面）；扭轉應力為脈動循環(huán)應力，取根據(jù)公式：式（4.1-2）式中：由式4.1-2得：此軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查表得；故安全；4.1.4判斷危險截面從應力集中對軸的疲勞強度影響來看，截面V和應力最集中。從受載的情況來看，截面C上的應力最大。截面V的應力集中的影響和相近，但截面V不受扭矩作用，同時軸徑也比較大，故不必做強度校核。截面C上雖然應力最大，但應力不集中而且這里軸比較大，故C截面也不必校核。故只需校核截面左右兩側即可。4.1.5精確校核截面左側抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：截面左側彎矩：截面左側扭矩：截面左側彎曲應力：截面左側扭矩應力：材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查表得：；；截面上軸肩形成的理論應力集中系數(shù)；因；查表取由圖可得材料的敏感系數(shù)為：故有效應力集中系數(shù)按式為：查表得：尺寸系數(shù)；扭轉尺寸系數(shù)；

軸按磨削加工，查表得表面質(zhì)量系數(shù)為：軸表面未經(jīng)強化處理，即；綜合系數(shù)為：碳鋼的特性系數(shù)：；?。蝗∮嬎惆踩禂?shù)值，則得：故可知其安全。4.1.6精確校核截面右側抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：截面右彎矩：截面右側扭矩：截面右側彎曲應力：截面右扭矩應力：過盈配合處，用插值法查表求出，并取；于是得：軸按磨削加工，邊面質(zhì)量系數(shù)為：故得綜合系數(shù)為：所以軸在截面的安全系數(shù)為：故該軸在截面右側強度也是足夠的。4.2蝸桿軸的強度設計計算4.2.1蝸桿的設計蝸桿的工作條件如下表：輸入功率P13.54Kw轉速n1960r/min由資料1-370p表15-3取A0=120，由公式：為蝸桿的最小直徑，由裝配關系可知，最小處的直徑為裝聯(lián)軸器的直徑。查資料1-351p表14-1得則按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，機械設計手冊（GB/T5014-2003）,選用TL6型彈性聯(lián)軸器，軸孔長度為。4.2.3確定蝸桿上的作用力蝸桿受力情況如下表：切向力1095N軸向力4047N徑向力1472N由上表可知，蝸桿受的軸向力較大，故與蝸桿配合的軸承選擇圓錐滾子軸承，由于此處軸徑為，選擇軸承型號為30210，4.2.4蝸桿結構設計擬定設計方案，如4.2-1圖所示：圖4.2-1根據(jù)定位要求確定個軸段軸徑和長度：為了滿足聯(lián)軸器要求，１段軸徑由聯(lián)軸器確定為，而用于聯(lián)軸器軸向定位的軸肩高度為7mm，故2段軸徑為，3段是裝軸承段，根據(jù)載荷去圓錐滾子軸承，型號為30210，故，根據(jù)圓錐滾子軸承的軸向定位要求，取4段軸徑為。根據(jù)聯(lián)軸器的要求，取，根據(jù)安裝聯(lián)軸器的方便，故。由軸承確定。由蝸桿齒寬確定，綜合考慮蝸桿與蝸輪的裝配關系，即蝸桿旋齒部分處于減速器中間，取。與聯(lián)軸器配合的鍵選擇類型為半圓鍵，標記為8×7×454.2.5求蝸桿上的載荷首先根據(jù)結構簡圖作出軸的計算簡圖：圖4.2-2簡支梁支承跨度：L=273mm根據(jù)蝸桿所受載荷作出其受力圖和彎矩圖如下：圖4.2-3支反力F彎矩M總彎矩扭矩T4.2.6按彎扭合成應力校核蝸桿的強度進行校核時，只需對危險截面進行校核，（即截面C），根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)和公式： 由于蝸桿的材料前面已選擇為45鋼，表面高頻淬火，4.3小齒輪軸的設計計算4.3.1選用軸的材料及許用應力材料選用45鋼，；4.3.2按軸的扭轉強度確定軸的最小直徑根據(jù)公式：式（4.3-1）式中：—軸傳遞的功率，—軸的轉速，取軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了與聯(lián)軸器的孔相適應，故選取聯(lián)軸器型號；聯(lián)軸器轉矩，查表，轉矩變化小，故；則：按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查手冊，選用LU10型Y型輪胎聯(lián)軸器，共稱轉矩為800000；半聯(lián)軸器的孔徑；半聯(lián)軸器的長度；半聯(lián)軸器與軸配合的孔長；4.3.3確定軸的各段直徑和長度為了滿足聯(lián)軸器，故-A需要一軸肩，故；半聯(lián)軸器與軸配合，長，故；初步選擇軸承，因承受徑向力，有很小的軸向力，故選用深溝球軸承，因，故選用6012型深夠球軸承；故，，由于安裝軸承，故；安裝蝸輪處，軸環(huán)處直徑；由于安裝聯(lián)軸器，故，由于安裝軸承和套筒，故；安裝蝸輪故；抵緊蝸輪故；由于抵緊軸承故；見圖4.3-1：圖4.3-14.3.4按彎扭合成應力校核軸的強度蝸輪受水平力蝸輪受垂直力；式中；繪制彎矩扭矩圖4.3-2：圖4.3-2載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩校核軸上最大彎矩和扭矩的截面（C截面）；扭轉應力為脈動循環(huán)應力，取根據(jù)公式：式（4.3-2）式中：此軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查表得；故安全；五.滾動軸承的選擇計算和校核5.1蝸桿軸承的選擇計算及校核選用軸承型號為30308，查手冊得，5.1.1作用在軸上的載荷圖5.1-1軸所受軸向載荷：軸所受徑向載荷：兩軸承受到的徑向載荷兩軸承所受的軸向力對于圓錐滾子軸承，派生力；查手冊得；，；；按公式：故??；5.1.2計算軸承當量載荷因軸承運轉中有中等沖擊載荷，按表查得，?。挥嬎惝斄枯d荷：5.1.5計算軸承壽命因為，所以按軸承2計算；由以上計算可知所選軸承符合