桥式起重机大车行走机构传动置设计

1机械设计基础课程设计计算说明书设计题目：桥式起重机大车行走机构装置设计学院：材料科学与工程学院班级：材料科学09-2设计者：赵成林指导教师：赵子江2011年7月4日机械设计课程设计2目录页次1、机械设计课程设计任务书………………………………………………………32、传动装置总体设计方案…………………………………………………………43、电动机的选择计算………………………………………………………………54、传动系统运动学和动力学参数计算……………………………………………75、传动零件的设计计算……………………………………………………………105.1高速级齿轮参数设计计算…………………………………………………………105.2第二级齿轮参数设计计算…………………………………………………………126、轴系零件的设计计算……………………………………………………………167、键的选择与强度验算……………………………………………………………228、轴承的选择与寿命计算…………………………………………………………259、联轴器的选择…………………………………………………………………2610、减速器润滑与密封……………………………………………………………2611、减速器的结构和附件设计……………………………………………………2712、设计小结………………………………………………………………………3113、参考文献………………………………………………………………………33一、机械设计课程设计任务书1、设计条件⑴机器功用对露天物料进行起吊，装卸，安装，搬运等；⑵工作情况间断型工作，正反方向转动，载荷平稳，环境温度不超过40C。；⑶运动要求运动速度误差不超过5%；⑷使用寿命停歇时间与工作时间近似相等，传动零件工作总时数410小时，滚动轴承寿命4000小时；3⑸检修周期500小时小修；2000小时大修；2、原始数据大车运行阻力F=8kN；大车运行速度V=50m/min车轮直径500mm；启动系数dk=1.23、设计要求⑴设计内容①电动机选型；②减速器设计；③闭式齿轮传动设计；④传动件设计；⑤联轴器选型设计；⑥车轮及其轴系结构设计。⑵设计工作量①减速器装配图1张；②零件工作图2张（轴和齿轮各1张）；③设计计算说明书1份。4、设计要求在本次机械设计中将减速器中齿轮设计成直齿圆柱轮。二.传动装置总体设计方案1.组成：传动装置由电机、减速器、传动轴、齿轮传动装置、车轮和轨道。2.特点：传动轴过长，故沿径向载荷分布过于集中，要求轴有较大的强度。3.确定传动方案：其传动方案如下：4图一:(传动装置总体设计图)1-电动机；2-减速器；3-传动轴；4-齿轮传动；5-车轮；6-轨道初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择同向二级圆柱齿轮减速器（展开式）和直齿轮传动。三、电动机的选择计算1、工作机输入功率的计算已知工作机的阻力wF和速度wv则工作机输入功率wP为2()kW式中17wFkN70m/minwv5电动机所需的输出功率oP计算owdPPk式中机械传动装置的总效率(由电动机至工作机的输入端)241234A．两对闭式齿轮，加工等级为7级，传动效率1＝0.99，B．一对开式齿轮2=0.95C．四个滚动轴承效率3＝0.9925D．一个弹性联轴器3＝0.9925241234240.9850.950.99250.99250.888把上述值带入后得177022.33600.888wPkW起动系数1.3dk，所以1.322.3329.03odwPkPW查表16－2得：Y系列1500r/min电动机的具体牌号为：Y200l-4型，额定功率为30kW，满载转速为1470r/min。0.88822.33wPkW29.03oPkW1470r/minn62、确定电动机型号通过上述计算查表16-2得：型号：Y200l-4型额定功率：30kW同步转速：1500r/min满载转速：1470r/min轴径：48mm伸出轴长度：110mm轴距地面高度：200mm两脚跨度：395mm两脚中心距：318mm整体高度：475mm机身宽度：775mm机体直径：400mm四、传动系统运动学和动力学参数计算1、分配传动比（1）总传动比i在上边已确定电动机满载转速为n＝1470r/min，运行速度为v=70m/min，车轮直径为D=700mm，7计算车轮转速/70/0.731.85/minnvDr用公式5－5计算总传动比'/inn＝1470/31.85＝46.15（2）分配传动比'''123iiii从减速器的高速轴开始为各轴命名为：1轴、2轴、3轴。1i，——第1轴至第2轴，2i——第2轴至第3轴传动比。3i为开式齿轮的传动比。由于3i是开式传动,不是本设计的重点可取3i=3.5,所以''12ii=46.15/3=15.38,又知道''121.3~1.4ii,取''121.35ii所以15.38=1.35'22i'215.383.3761.35i'11.353.3764.557i121Z/Zi取Z1=23则可取Z2=1051105/234.565i'46.15i33i23.37i14.565i123Z8'243/iZZ取Z3=27则可取Z4=91291/273.37i2、传动装置运动参数的计算（1）各轴转速计算第1轴转速10/1470/11470(/min)nnir第2轴转速211/1470/4.565322/minnnir第3轴转速322/322/3.3795.55/minnnir外面开式齿轮轴433/95.55/331.85/minnnir(31.85-31.85)/31.85=05%速度误差在允许范围内（2）各轴功率计算14300.992529.78oPPkW211329.7829.11PPkW321329.110.9850.992528.46PPkW433228.460.99250.9526.83PPkW（3）各轴扭矩计算电动机轴20.20TNm2105Z327Z491Z01470minnr11470minnr2322minnr395.55minnr431.85minnr030PkW129.78PkW229.11PkW328.46PkW428.63PkW91119550/955029.78/1470193.5*TPnNm2229550/955029.11/322863.4*TPnNm3339550/955028.46/95.552844.5*TPnNm4449550/955026.83/31.858044.8*TPnNm1193.5TNm2863.4TNm32844.5TNm48044.8TNm将数据列表轴号转速nr/min功率Pkw转矩TN·m传动比i电机轴1470302.2011147029.78193.54.56232229.11863.43.37395.5528.462844.53车轮31.8526.838044.8五．各组传动齿轮设计1、高速级齿轮参数设计（1）选用齿轮材料，确定许用应力由表6.2选小齿轮40MnB调质处理大齿轮40Cr调质处理HBSHBSHBSHBS2402602110许用接触应力H与齿轮材料、热处理方法、齿面硬度、应力循环次数等因素有关。查表11-5取SH=1.1SF=1.25则12730/1.1664700/1.1636HHMPaMPa许用弯曲应力F双向传动乘0.7弯曲强度尺寸系数XY查图6－9弯曲强度最小安全系数FS则126006000.7/1.25336FFPaMPa（2）齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，查课本表11-6取齿宽系数d0.8查课本表11-3取载荷系数K=1.2T1=193500N*m小轮分度圆直径1d，由式6－5得213112EHHduZZZKTdu故2311882.521.21935005.5656360.84.565d=72.83mm齿轮模数m11/72.83/233.1mdzmmMPa7301limH2lim2700/HNmm1minHS.112730/1.1664700/1.1636HHMPaMPalim1600FMPalim2600FMPa126006000.7/1.25336FFPaMPad0.81193500TNmm2/188mmNZE2.5HZ11按表6.6圆整4mmm小轮分度圆直径1d1142392mmdmz标准中心距a12()/2423105/2amzz齿宽b10.89273.6dbdmm为保证齿轮强度大轮齿宽2b284b小轮齿宽1b125~10bb取6190mmb（3）齿根弯曲疲劳强度校核计算齿形系数FaY查课本图11-8和图11-9确定小齿轮的齿形系数8.21FaYSa1Y1.58大齿轮齿形系数Fa22.24Y21.81SaY校验小齿轮弯曲疲劳强度22zFFaSaFKTYYbm故121.21935002.81.58/74162375.4336FMPa172.83dmm4mmm192dmm104amm284bmm190bmm12.8FaYS11.58aYFa22.24Y21.81SaY2175.4/FNmm12大齿轮亦满足（4）齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径2d224105420dmzmm根圆直径fd1129241.25280ffddhmm22242041.252408ffddhmm顶圆直径ad1129224100aaddhmm22242042428aaddhmm2、第二级齿轮参数设计（1）选用齿轮材料，确定许用应力由表6.2选小齿轮40CrMnMo调质处理大齿轮35SiMn调质处理接触强度最小安全系数limHS=1.1则12690/1.1627MPa710/1.1645HHMPa许用弯曲应力F由式6－12，limlimFFNXFYYS弯曲疲劳强度极限limF查图6－7，双向传动乘0.7弯曲强度最小安全系数minFS=1.25则126500.7/1.43645800.7/1.25325FFMPaMPa2420dmm180fdmm2408fdmm1100admm2428admm·26030021HBSHBSHBSHBS21lim/690mmNH2lim2710/HNmm1minHS.112690/1.1627MPa710/1.1645HHMPa2lim1650/FNmm2lim2580/FNmmmin1.25FS126500.7/1.43645800.7/1.25325FFMPaMPa13（2）齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，查课本图11-8和图11-9确定查课本表11-6取齿宽系数d0.8查课本表11-3取载荷系数K=1.2小轮分度圆直径1d，由式6－5得213112EHHduZZKTdu故2311882.521.28634004.7122.76270.83.7dmm