文档介绍：《机械设计基础》
课
程
设
计
题目:1011型慢动卷扬机传动系统
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目录
分析讨论机构运动简图
选择电动机
传动比分配
运动参数的计算
设计计算传动零件
轴的设计计算
轴承的选择和设计计算
键的选择与验算
联轴器的选择与计算
涡轮和轴承的润滑剂及润滑装置的选择
齿轮、蜗轮、联轴器和轴承与轴的配合的选择
所用参考书籍
分析讨论机构运动简图
图示为慢动卷扬机用于提升重物,主要由以下几部分组成:电动机、联轴器、普通圆柱蜗杆减速机、开式齿轮和卷筒。其中蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、工作平稳等优点,但其传动效率低,尤其在低速时,其效率更低,且蜗轮尺寸大,成本高。因此,它通常用于中小功率、间歇工作或要求自锁的场合。为了提高传动效率、减小蜗轮结构尺寸,通常将其布置在高速级。
选择电动机
电动机类型选择
工业上一般采用三相交流电动机,其中Y系列三相交流异步电动机由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等优点,故其应用最广。
电动机容量选择
工作机所需的有效功率
设: ——联轴器效率,=
——一对滚动轴承效率,=
——双头蜗杆传动效率,=
=
=
=
——开式圆柱齿轮传动效率,=
——卷扬机卷筒效率,=
——卷扬机卷筒至钢丝绳间的传动效率,
估算传动系统的总效率:=
式中:==
==
==
==
则传动系统总效率:
工作时电动机所需的功率为
电动机的额定功率因大于所需功率,故由《机械设计简明手册》知,Y系列三相异步电动机的额定功率取为11Kw
电动机转速选择
由课程设计任务书已知,工作机卷筒的工作转速
开式齿轮传动比,又由《机械设计简明手册》知,闭式蜗杆传动的传动比
则总传动比的合理范围为
电动机转速的可选范围为
初选同步转速为1000r/min和750r/min的两种电动机,由《机械设计简明手册》知,对应额定功率
=
=
=
=
=
=
为11Kw的电动机型号为Y160L-6和Y180L-8,现将两种电动机的有关数据及相应算得的总传动比列于下表:
方案号
电动机型号
额定功率(Kw)
同步转速(r/min)
满载转速(r/min)
总传动比i
外伸轴径D(mm)
轴外伸长度E(mm)
Ⅰ
Y160L-6
11
1000
970
42
110
Ⅱ
Y180L-8
11
750
730
48
110
通过对上述两种方案的比较可知,方案Ⅰ选用的电动机转速高、质量轻、极数低、外廓尺寸低、价格越低,,故选方案Ⅰ较为合适。
Y160L-6型三相异步电动机的额定功率=11Kw,满载转速。电动机中心高H=160mm,轴伸出部分用于装联轴器轴段的直径和长度分别为D=42mm和E=110mm。
传动比分配
慢动卷扬机传动系统的总传动比
有传动系统方案知, 开式齿轮传动比
则闭式蜗杆传动比
运动参数的计算
传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下:
0轴(电动机轴):
1轴(蜗杆轴):
2轴(蜗轮轴):
3轴(卷筒轴):
各轴的转速、功率和转矩数据如下:
轴号
功率P(Kw)
转矩T(N·m)
转速n(r/min)
传动比i
效率
0
970
1
1
970
2
3
设计计算传动零件
开式齿轮传动
(1).选择材料及确定许用应力
由《机械设计基础》可查得所选材料:
小齿轮 45钢调质齿面硬度197~286HBS
大齿轮 45钢调质齿面硬度 156~217HBS
取安全系数
(2).按齿面弯曲强度进行设计计算
齿轮按8级精度制造,取载荷系数K= 齿宽系数小齿轮转矩
齿数取,则实际传动比为
由图查得齿形系数和齿根修正系数分别为
因
<
故对大齿轮进行弯曲强度计算
模数
m≥
由于是开式齿轮故应选直齿且对模数m加大10%~15%即m=~
m=10
a=555mm
由《机械设计基础》课本可知,取m=10
中心距
齿轮分度圆直径
齿宽
取
齿顶圆直径
齿根圆直径
齿轮的圆周速度<6m/s
即选8级制造精度是合适的