中国矿业大学机械塔式起重机行走部减速装置设计书

中国矿业大学机械塔式起重机行走部减速装置设计书计 算 及 说 明一、设计任务书1、 设计条件1） 机器功用 塔式起重机有较大的工作空间，用于高层建筑施 工和安装工程起吊 物料用，起重机可在专用钢轨上水平行走。

2） 工作情况 减速装置可以正反转，载荷平稳，环境温度不超 过 40C ；3） 运动要求运动速度误差不超过5%4） 使用寿命 忙闲程度中等，工作类型中等，传动零件工作总 数104小时，滚动轴承寿命4000小时；5） 检修周期500小时小修；2000小时大修； 6） 生产批量单件小批量生产； 7） 生产厂型中型机械制造厂。

2、 原始数据题 号运行阻力（KN ） 运行速度（m/s ） 车轮直径（mm ） 启动系数kd H21.60.7 3501.43、 设计任务1） 设计容 电动机选型；减速机设计；开式齿轮传动设计；传 动轴设计；轴承选择计算；键、联轴器选型设计。

2） 设计工作量 减速器装配图一（A1）；零件图2 （A3）,分别为 高速级输入轴和输出轴上大齿轮；设计说明书一份。

3） 设计要求至少一对斜齿。

4. 传动装置总图1—电动机；2—减速器；3—传动轴；4—开式齿轮传动；5—车 轮；6—轨道L h =10000hF=1600N V=0.7m/s D=350mm=3.56m/sd =1.2z1=27191.1K 1.2-齿向载荷分布系数由推荐值1.0T.21 1重合度 a 1/2 z i tan a ati tana( z tan a at2 tan a t i.69 Y sa2 i.63重合度系数Y 0.25 0.75/ a0.694Y Fa22.52 螺旋角系数Y，推荐0.85~0.92选0.89 a' 2i.i5o2 KTF1 ——Y Fai Y sai Y Y 43.3 N / mm2b i d i m nm f i.55mmF2 bd1诈82乙2丫丫45.3b2d i m n N / mm2Y =0.694许用弯曲应力[F]由式6-i2 （教材）,[F]FlimSF minY N Y XFi,F2满足弯曲疲劳极限Flim 查图6-7 （教材），双向传动乘以0.72F limi =420N / mm2Fiim 2=37i N / mm弯曲强度寿命系数Y N查图6-8 （教材）Y Ni Y N 2i弯曲强度尺寸系数Y X查图6-9 （教材）（设模数m小于5mm）Y x=i弯曲强度最小安全系数S Fmin5= min =i.4则2[F[=300 N / mm2[F2]=265 N / mm综上知，齿轮弯曲强度满足大齿分度圆直径d2 m n Z2 /cos 2i7mm，圆整取2i8mm根圆直径d f d fi d i 2h f40.5mmd f2 d2 2h f 214.5mm顶圆直径d a d a1d1 2h a46mmd2 218mmd a2 d2 2h a 220mmd f1 40.52、低速级齿轮设计： d f 2由表6.2 （教选小齿轮40cr 调质214.5mm大齿轮45 正火da1 46mm许用接触应力［H］由式6-6 （教材），[H]= H lim -7SZ NS H min d a2 220mm解除疲劳极限Him查图6-4（教材）2H iimi =700N / mm2Hi im2600 N / mm接触强度寿命系数Z N应力循环次数N由式6-7 （教材）得小齿轮循环次数N i 60n2jL h 60 284 1 101.41 1084N2 N1/i2N2 4.12 107查图6-5 （教材）得Z N1=1.18Z N2 =1.11接触强度最小安全系数S H min取S H min =1Z N1 =1.18 则Z N2 =1.112[H1]= 700 1.18/1 =826N / mm计算及说明结果3d|Z E Z H Z S K T I u 1"彳H d U齿宽系数d参考表6.9 （教材）d 0.8 d 0.8由于齿轮为非对称布置选小轮齿数z128 Z1 28 大轮齿数z i1z1 1.55 28 43.4 , Z2 43.4齿数比 u z2/z1 1.55小轮转矩T5 33209N/mm 22T533209N/mm载荷系数K K A K V K K-使用系数查表6.3 （）教材K A 1.25 K A1.25 -动载系数由推荐值1.05~1.4取 K V 1.2-齿间载荷分配系数1.0~1.2取 K 1.1 KV 1.2-齿向载荷分布糸数由推荐值 1.0~1.2取 K 1.1 K 1.1K K A K V K K 1.25 1.2 1.1 1.1 1.81材料弹性系数查表6.4 （教材）锻钢Z E189・8仪爲K 1.1节点区域系数Z H查图6-3 （教材）Z H 2.4 K 1.81重合度系数Z由推荐值0.85~0.92，取Z 0.9 Z E189气|Z H 2.42 mm计算及说明结果3挤Z E Z H Z 2K「u 1故d i 」E H 1102.16mmy H d u齿轮模数m =d1/z1=3.64加大15%即m m' 1.15=4.19 取标准m=4.5小轮分度圆直径d1 mz1=126mm大齿分度圆直径d2 mz2195.3mm圆周速度v d1n / 60000v 0.46m/ s标准中心距a m (z1 z2) /2 107mm齿宽 b d1 d 100.8mm 给b=100mm大轮齿宽b2 b=100mm小轮齿宽b b2(5 ~ 10) =105mm由式6-10(教材)得2KT1F_ 1Y F a Y5a Y Fbd1m查表6.5 (教材)应力修正系数齿形系数小轮 Y S91 1.61 小轮 Y F91 2.55大轮 Y S92 1.725 大轮 Y FB2 2.29重合度a1/2 乙tana a1 tana z? tana a2 tana1.704重合度系数Y 0.25 0.75/ a 0.692 KT Z 0.9d1102.16mmm=4.5d1126mmd2195.3mmv 0.46m/s a 107mmb=100mmb2100mmb1105mmY sa1 1.61Y Fa1 2.55Y sa2 1.725Y Fa2 2.29a 1.704Y 0.69计算及说明结果F22KT I Y Y--- ---- ；丫Fa2丫Sa2 dd i m5.4 N / mm2F 112.4根圆直径d f d fi d i 2h f 114.35mm N / mm2d f 2 d2 2h f 184.05mm F 2 5.4 顶圆直径d a d a2 d2 2h a 204.3mm N / mm2d f1 114.35mmd f 2 184.05mm七、轴的设计计算轴的设计d a2 204.3mm（一0 .高速轴设计已知n=1420r/min , T=19.77 N m T' =T/2=9.885 N m1求作用在齿轮上的力（斜齿）2T圆周力 F t1—1 0.45 KN d i径向力F r - F ttancos丄 0.16 KNF t1 0.45KN轴向力F a F t tan 0.17 KN F r 0.16KN 法向力F n F t / (cos n cos ) 0.488 KNF a 0.17KNF n 0.488KN计算及说明结果初选轴的材料为45#,调质处理。

查表8.6 （教材）A0=110,因为要在最小轴径处开联轴器固定键槽，故最小轴径应加大3%d1 1.03d min 14.19mm输入轴的最小直径是安装联轴器处的直径。

选取联轴器的型号。

联轴器的计算转矩公式为(11)查表14-1 （教材），取K A=1.3，则几=1.3 X 18.76 Nm=24.38 N m 根据G =22.5 N m及电动机轴径D=28mm查标准GB4323-1984选用TL5型弹性套柱销联轴器。

确定轴最小直径 d min =25 mm2.轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案。

经分析比较，选用如图所示的装配A。

=110d min =14.77mm14.77mmd min A结果方案结 果436二 ------- —vffl w m viv m n 1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1） 联轴器采用轴肩定位，查GB 联轴器尺寸可知L I II =42mm 又因联轴器采用轴肩定位，肩高 3.5mm ，2） 有前面传动方案分析知，初选深沟球轴承。

根据d II “I =30mm 查GB276-89初步取0组游隙，0级公差的 深沟球轴承 61907，故dm ivd vii VIII =35mm3） 取d v vi =37mm 根据小斜齿齿宽取L iv v L vi VII =76mm 4） 由于箱体壁到轴承座孔端面的距离L |C 1 C 2 （5~10）mm （教材），取 L =45mryi 采用凸缘式轴承盖，则L II in =53mm5） 选定齿轮端面到箱体壁的距离为 16mm根据角接触球轴承尺寸标准可知 LIII iv=25 m （轴承多出轴外端面 3=2mr ） L vii viii 25mm6）根据总的传动方案，参考大小斜齿齿宽及中速轴上直齿 齿宽选定Lv~L ^=115mm3. 轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位采用普通 C 型平键连接，按 d i II =25 =mm, L i n =42mm查 GB/T1095-2003 取 b h l =8mrH 7mn h< 33mm 。

校4122141 60 26 134结果核：4 ）绘制轴的弯矩图与扭矩图结果当量弯矩 M ca [M 2（ T ）2=36265.1N.mm （教材）取a =1 根据扭力弯矩图确定危险面并根据上表对危险截面进行 校核，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取a =0.6，轴的计算应力ca皿 4.9MPaW前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表8.2，8.9 （教材）， 得 ,=60MPa 因此ca V ,，故轴安全。

（二）中速轴的设计与校核已知 TH =91.8 N m , nU =281r/min肿丨丨I 丨丨丨丨I IZ昇|丨||丨丨丨叽 昇H 丨丨丨丨丨叽载荷水平面H 垂直面V支反力FR H1 R H2 470NR V1 &2190N弯矩 M H =27260N mm M V =13570N mm总弯矩MM =30531.5 N mm扭矩TT=19570N mm结果1•求作用在齿轮上的力计 算 及 说 明F t2 F ti =293.7N ，F 「2 F“=106N F a2 F ai =130N F t3 2T— =2937.3Nd3F r3 F t3ta n20°=1069 N轴上力的方向如下图所示初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径，方法同上，选取轴的材料为 45钢,调质处理。