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卷筒拉力2.8kn 繩速1.4m/s 卷筒直徑350mm 卷筒寬450mm
工作條件 礦山卷筒絞車 三班制 工作%40 使用10年 中等沖擊 允許速度誤差%5
機械設計基礎課程設計
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目錄
1確定傳動方案 5
2機械傳動裝置的總體設計 5
2.1 選擇電動機 5
2.1.1 選擇電動機類型 5
3.1.2 電動機容量的選擇 5
3.1.3 電動機轉速的選擇 6
2.2 傳動比的分配 6
2.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 7
2.3.1各軸的轉速： 7
2.3.2各軸的輸入功率： 7
2.3.3各軸的輸入轉矩： 7
2.3.4整理列表 8
3齒輪的設計 8
3.1低速級齒輪傳動設計 8
3.1.1 齒輪的類型 8
3.1.2尺面接觸強度較合 10
3.1.3按輪齒彎曲強度設計計算 10
3.1.4 驗算齒面接觸強度 12
3.1.5驗算齒面彎曲強度 12
3.2高速級齒輪傳動設計 13
3.2.1 齒輪的類型 13
3.2.2尺面接觸強度較合 14
3.2.3按輪齒彎曲強度設計計算 15
3.2.4 驗算齒面接觸強度 17
3.2.5驗算齒面彎曲強度 17
4軸的設計 17
4.1求作用在齒輪上的力 18
4.2選取材料 18
4.2.1軸最小直徑的確定 19
4.2.2根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度 19
4.3鍵的選擇 19
4.4求兩軸所受的垂直支反力和水平支反力 19
4.4.1受力圖分析 19
4.4.2垂直支反力求解 20
4.4.3水平支反力求解 21
4.5剪力圖和彎矩圖 22
4.5.1垂直方向剪力圖 22
4.5.2垂直方向彎矩圖 22
4.5.3水平方向剪力圖 23
4.5.4水平方向彎矩圖 23
4.6扭矩圖 24
4.7 按彎扭合成應力校核軸的強度 25
5減速器附件的選擇 25
5.1.檢查孔與檢查孔蓋 25
5.2.通氣器 26
5.3.油塞 26
5.4.油標 26
5.5吊環(huán)螺釘?shù)倪x擇 26
5.6定位銷 26
5.7啟蓋螺釘 26
6減速器潤滑與密封 27
6.1 潤滑方式 27
6.1.1 齒輪潤滑方式 27
6.1.2 齒輪潤滑方式 27
6.2 潤滑方式 27
6.2.1齒輪潤滑油牌號及用量 27
6.2.2軸承潤滑油牌號及用量 27
6.3密封方式 27
28
1確定傳動方案
根據(jù)工作要求和工作環(huán)境，選擇展開式二級圓柱斜齒輪減速器傳動方案。此方案工作可靠、傳遞效率高、使用維護方便、環(huán)境適用性好，但齒輪相對軸承的位置不對稱，因此軸應具有較大剛度。此外，總體寬度較大。
2機械傳動裝置的總體設計
2.1 選擇電動機
2.1.1 選擇電動機類型
電動機是標準部件。因為工作環(huán)境清潔，運動載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。
2.1.2 電動機容量的選擇
1、工作機所需要的功率為：
其中：，，
=0.99——球軸承的效率。
——為聯(lián)軸器的效率。 =0.99
——為8級齒輪傳動的效率。 =0.97
——輸送機滾筒效率。 =0.96
傳動系統(tǒng)的總效率：
得
因載荷平穩(wěn) ，電動機額定功率只需略大于即可，查表，選取電動機額定功率為。
2.1.3 電動機轉速的選擇
根據(jù)已知條件由計算得知輸送機滾筒的工作轉速
展開式減速器的傳動比為：
所以電動機實際轉速的推薦值為：
符合這一范圍的同步轉速為750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min。
按工作要求及工作條件選用三相異步電動機,封閉式結構，電壓380V，Y系列，選擇同步轉速為1000r/min。所以選擇Y132M2-6型三相異步電動機。
Y132M2-6型三相異步電動機額定功率為5.5kw，滿載轉速為960r/min,電動機中心高H=160mm，軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器。
2.2 傳動比的分配
1、總傳動比為
2、分配傳動比
考慮兩級齒輪潤滑問題，兩級大齒輪應該有相近的浸油深度。則兩級齒輪的高速級與低速級傳動比的值取為1.4，取
則
；
。
2.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
2.3.1各軸的轉速：
1軸：；
2軸：；
3軸：。
2.3.2各軸的輸入功率：
1軸：；
2軸：；
3軸：；
卷筒軸：。
2.3.3各軸的輸入轉矩：
發(fā)動機軸：；
1軸：
2軸：；
3軸：；
滾筒軸：。
2.3.4整理列表
軸名
功率
轉矩
轉速
電機軸
5.5
54.71
960
1
5.45
54.22
960
2
5.23
217.99
229.12
3
5.02
627.25
76.43
滾筒軸
4.78
627.25
76.43
3齒輪的設計
3.1高速級齒輪傳動設計
3.1.1 齒輪的類型
1、依照傳動方案，本設計選用二級展開式斜齒圓柱齒輪傳動。
2、礦山卷筒絞車為一般工作機器，運轉速度不高，查表，選用8級精度。
3、材料選擇：小齒輪材料為40Cr滲碳淬火，齒面硬度為 55HRC，接觸疲勞強度極限 ，
彎曲疲勞強度極限；大齒輪材料為45鋼
表面淬火，齒面硬度為55HRC,接觸疲勞強度極限,
彎曲疲勞強度極限。
設每年工作時間按300天計算
查得接觸疲勞壽命系數(shù)
取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1。
查表，取，。查表11-4，取區(qū)域系數(shù)，彈性系數(shù)（鍛鋼-鍛鋼）。
有===1200MPa
===1140MPa
===576MPa
===560MPa
4、螺旋角：8°<β<20°,初選β=14°
5、齒數(shù)：初選小齒輪齒數(shù)：；
大齒輪齒數(shù)：，取。
故實際傳動比，則：
5%
3.1.2尺面接觸強度較合
1、
（1）取載荷
（2）
（3）， ，
2、計算模數(shù)
，查表取
3、,取整b=22mm。
4、計算齒輪圓周速度
3.1.3按輪齒彎曲強度設計計算
因為所選材料硬大度于350HBS,所以為硬齒面。
1、法向模數(shù)
2、查《機械設計基礎》表11-3，得載荷系數(shù)k=1.3
3、查《機械設計基礎》表11-6，得齒寬系數(shù)
4、小齒輪上的轉矩
5、齒形系數(shù)
查《機械設計基礎》圖11-8得：，
查《機械設計基礎》圖11-9得：，
因為和比較
所以對小齒輪進行彎曲強度計算。
6、法向模數(shù)
取
7、中心距
8、確定齒輪的分度圓直徑：
9、齒輪寬度：
圓整為25 mm，??；。
10、重合度確定
，查表得
所以
3.1.4 驗算齒面接觸強度
可知是安全的
校核安全。
3.1.5驗算齒面彎曲強度
校核安全。
3.2低速級齒輪傳動設計
3.2.1 齒輪的類型
1、依照傳動方案，本設計選用二級展開式斜齒圓柱齒輪傳動。
2、礦山卷筒絞車為一般工作機器，運轉速度不高，查表，選用8級精度。
3、材料選擇：小齒輪材料為40Cr滲碳淬火，齒面硬度為 55HRC，接觸疲勞強度極限 ，
彎曲疲勞強度極限；大齒輪材料為45鋼
表面淬火，齒面硬度為55HRC,接觸疲勞強度極限,
彎曲疲勞強度極限。
設每年工作時間按300天計算
查得接觸疲勞壽命系數(shù)
取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1。
查表，取，。查表11-4，取區(qū)域系數(shù)，彈性系數(shù)（鍛鋼-鍛鋼）。
有===1200MPa
===1140MPa
===576MPa
===560MPa
4、螺旋角：8°<β<20°,初選β=14°
5、齒數(shù)：初選小齒輪齒數(shù)：；
大齒輪齒數(shù)：，取。
故實際傳動比，則：
5%
3.2.2尺面接觸強度較合
1、
（1）取載荷
（2）
（3）， ，
2、計算模數(shù)
，查表取
3、,取整b=36mm。
4、計算齒輪圓周速度
3.2.3按輪齒彎曲強度設計計算
因為所選材料硬大度于350HBS,所以為硬齒面。
1、法向模數(shù)
2、查《機械設計基礎》表11-3，得載荷系數(shù)k=1.3
3、查《機械設計基礎》表11-6，得齒寬系數(shù)
4、小齒輪上的轉矩
5、齒形系數(shù)
查《機械設計基礎》圖11-8得：，
查《機械設計基礎》圖11-9得：，
因為和比較
所以對小齒輪進行彎曲強度計算。
6、法向模數(shù)
取
7、中心距
8、確定齒輪的分度圓直徑：
9、齒輪寬度：
圓整為45 mm，??；。
10、重合度確定
，查表得
所以
3.2.4 驗算齒面接觸強度
可知是安全的
校核安全。
3.2.5驗算齒面彎曲強度
校核安全
4軸的設計
下面對中速軸進行設計、計算及校核。
4.1求作用在齒輪上的力
因為高速軸的小齒輪與中速軸的大齒輪相嚙合，故兩齒輪所受的、、都是作用力與反作用力的關系，則大齒輪上所受的力為
輪圓周力：
齒輪勁向力：
齒輪軸向力：
同理，中速軸小齒輪上的三個力分別為：
輪圓周力：
齒輪勁向力：
齒輪軸向力：
4.2選取材料
可選軸的材料為45鋼，調質處理。查表
4.2.1軸最小直徑的確定
根據(jù)表，取得
考慮到軸上有兩個鍵所直徑增加4%~5%,故取最小直徑35mm
4.2.2根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度
初選圓錐滾子軸承30207型號,GB/T 297—1994：
4.3鍵的選擇
（1）采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，大齒輪處鍵的尺寸，。
齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。
（2）鍵的較合
所以安全。
4.4求兩軸所受的垂直支反力和水平支反力
4.4.1受力圖分析
將軸系部件受到的空間力系分解到垂直面和水平面上兩個平面力系。
總受力圖：
垂直方向受力圖:
水平方向受力圖:
4.4.2垂直支反力求解
對左端點O點取矩
依垂直方向受力圖可知
4.4.3水平支反力求解
同理6.4.2解得
4.5剪力圖和彎矩圖
4.5.1垂直方向剪力圖
4.5.2垂直方向彎矩圖
段彎矩：
段彎矩：
段彎矩：
可作彎矩圖：
4.5.3水平方向剪力圖
4.5.4水平方向彎矩圖
段彎矩：
段彎矩：
段彎矩：
4.6扭矩圖
在段上：
在段上：
在段上
4.7 按彎扭合成應力校核軸的強度
由圖分析可矢小輪面為危險面，對小輪面較合進行校核時，根據(jù)計算式及上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力
前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，查表可得，，故安全
5減速器附件的選擇
5.1.檢查孔與檢查孔蓋
二級減速器總的中心距，則檢查孔寬,長，檢查孔蓋寬,長．螺栓孔定位尺寸：寬，，圓角,孔徑,孔數(shù)，孔蓋厚度為,材料為Q235．
5.2.通氣器
可選為．
5.3.油塞
為了換油及清洗箱體時排出油污，在箱體底部最低位置設置一個排油孔，排油孔用油塞及封油圈堵?。诒敬卧O計中，可選為，封油圈材料為耐油橡膠，油塞材料為Q235
5.4.油標
選用帶螺紋的游標尺，可選為．
5.5吊環(huán)螺釘?shù)倪x擇
可選單螺釘起吊，其螺紋規(guī)格為．
5.6定位銷
為保證箱體軸承座孔的鏜制和裝配精度，在箱體分箱面凸緣長度方向兩側各安裝一個圓錐定位銷，其直徑可?。?長度應大于分箱面凸緣的總長度．
5.7啟蓋螺釘
啟蓋螺釘上的螺紋段要高出凸緣厚度，螺紋段端部做成圓柱形．
6減速器潤滑與密封
6.1 潤滑方式
6.1.1 齒輪潤滑方式
齒輪v=0.4m/s<12m/s，應采用噴油潤滑，但考慮成本及需要選用浸油潤滑。
6.1.2 齒輪潤滑方式
軸承采用潤滑脂潤滑
6.2 潤滑方式
6.2.1齒輪潤滑油牌號及用量
齒輪潤滑選用150號機械油（GB 443－1989），最低－最高油面距(大齒輪)10～20mm，需油量為1.5L左右
6.2.2軸承潤滑油牌號及用量
軸承潤滑選用ZL－3型潤滑脂（GB 7324－1987）用油量為軸承間隙的1/3～1/2.為宜
6.3密封方式
1.箱座與箱蓋凸緣接合面的密封
選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。
2.觀察孔和油孔等出接合面的密封
在觀察孔或螺塞與機體之間加石棉橡膠紙、墊片進行密封
3.軸承孔的密封
悶蓋和透蓋用作密封與之對應的軸承外部
軸的外延端與透端蓋的間隙，由于，故選用半粗羊毛氈加以密封。
4.軸承靠近機體內壁處用擋油環(huán)加以密封，防止?jié)櫥瓦M入軸承內部。