蝸輪蝸桿減速器課程設(shè)計(jì)說明書

1、唐山學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題 目帶式運(yùn)輸機(jī)的一級(jí)蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)系（部） 機(jī)電工程系班 級(jí) 班材料成型及控制工程姓 名 李進(jìn)婷學(xué) 號(hào) 4130111158指導(dǎo)教師 張向紅2015 年 12 月 22 日至 2016 年 j 月 x7日共 3周2016年1 月09 日2016年01月09日課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表出勤情況出勤天數(shù)缺勤天數(shù)成出勤情況及設(shè)計(jì)過程表現(xiàn)（20分）績(jī)課設(shè)答辯（20分）評(píng)設(shè)計(jì)成果（60分）士 7e總成績(jī)（100分）提問（答辯）問題情況7綜合評(píng)士 7e指導(dǎo)教師簽名：年 月 日目錄1概述6.1.1 課程設(shè)計(jì)的目的6.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容和任務(wù)6.1.3 設(shè)計(jì)步驟6.2傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案7

2、.2.1 擬定傳動(dòng)方案 7.2.2 選擇電動(dòng)機(jī)7.2.2.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型 7.2.2.2 確定傳動(dòng)裝置的效率72.2.3 選擇電動(dòng)機(jī)的容量72.2.4 確定電動(dòng)機(jī)參數(shù)7.2.4計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)82.4.1 電動(dòng)機(jī)輸出參數(shù)82.4.2 蝸桿的參數(shù) .8.2.4.3 蝸輪軸的參數(shù)82.4.4 滾筒軸的參數(shù) 83傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算和軸系零部件的設(shè)計(jì) .93.1 蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) .9.3.1.1 9.3.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 1 03.1.3 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 1 03.1.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 113.1.5 驗(yàn)算效率4113.1.6 熱平衡計(jì)算1

3、13.2 軸系的設(shè)計(jì)113.2.1 蝸桿軸113.2.2 蝸輪軸123.2.3 蝸輪軸軸承的壽命計(jì)算1 53.2.4 蝸輪軸鍵的強(qiáng)度校核153.3 蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.64減速器的結(jié)構(gòu)與潤(rùn)滑 1.74.1 箱體1.74.2 減速器的附件1.74.2.1 通氣器的設(shè)計(jì)1.74.2.2 吊環(huán)螺釘174.2.3 啟蓋螺釘184.2.4 定位銷184.2.5 油標(biāo)184.2.7 窺視孔184.3 端蓋的結(jié)構(gòu)194.4 潤(rùn)滑與密封194.4.1 齒輪的潤(rùn)滑194.4.2 軸承的潤(rùn)滑194.4.3 密封裝置191概述1.1 課程設(shè)計(jì)的目的1）以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)與擬定為結(jié)合點(diǎn)，把機(jī)械原理課程中分散于各章

4、的 理論和方法融會(huì)貫通起來，進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)；2）通過擬定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的訓(xùn)練，使學(xué)生初步具有機(jī)構(gòu)選型與組合和確定運(yùn)動(dòng)方案的能 力；3）使學(xué)生在了解機(jī)械運(yùn)動(dòng)的變換與傳遞及力傳遞的過程中，對(duì)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力分析與設(shè)計(jì)有一個(gè)較完整的概念；4）進(jìn)一步提高學(xué)生運(yùn)算、繪圖、運(yùn)用計(jì)算機(jī)和技術(shù)資料的能力；5）通過編寫說明書，培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)、歸納、總結(jié)和獨(dú)立思考與分析的能力1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容和任務(wù)一級(jí)蝸桿減速器，拉力 f=5300n速度v=1.55m/s,直徑d=410mm每天工作 小時(shí)數(shù)：16小時(shí)，工作年限（壽命）：10年，每年工作天數(shù)：250天，配備有三 相交流電源，電壓380/220v。1.

5、3 設(shè)計(jì)步驟1 .傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案2 .電動(dòng)機(jī)的選擇3 .確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比4 .計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)5 .減速器內(nèi)部傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算6 .傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)7 .滾動(dòng)軸承校核8 .鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)9 .聯(lián)軸器設(shè)計(jì)10 .潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì)11 .箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案2.1 擬定傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案已給定，減速器為一級(jí)渦輪蝸桿減速器器。該方案的優(yōu)缺點(diǎn)：一級(jí)渦輪蝸桿減速器機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊、體積外形輕巧、小型高 效；熱交換性能好、散熱快；安裝簡(jiǎn)易、靈活輕捷、性能優(yōu)越、易于維護(hù)檢修; 運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小、經(jīng)久耐用；使用性強(qiáng)、安全可靠性大；2.2 選擇電動(dòng)機(jī)2.2.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型按工作要

6、求和工況條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，電壓為380v, y型2.2.2 確定傳動(dòng)裝置的效率查表得：一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率：“1=0.99閉式蝸桿的效率：42=0.98聯(lián)軸器傳動(dòng)效率：4=3=0.85傳動(dòng)滾筒效率：44=0.96故傳動(dòng)裝置的總效率：刀二刀13x42x432x44=0.732.2.3 選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)所需功率為：pw=fv/1000=7.95kw2.2.4 確定電動(dòng)機(jī)參數(shù)電動(dòng)機(jī)所需額定功率：pd=pw/ri =10.89kw,工作轉(zhuǎn)速：nw=60x 1000v/兀 d=69.87 r/min經(jīng)查表按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，一級(jí)蝸桿減速器傳動(dòng)比范圍為：10-40因此理論傳動(dòng)比范圍為：

7、10-40?？蛇x擇的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為 nd=i x nw=(10-40) 乂 69.87=6992795r/min。力殺電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率(kw同步轉(zhuǎn)速(r/min )滿載轉(zhuǎn)速(r/min )1y180l-61110009702y200l-8117507303y160l-41115001460進(jìn)行綜合考慮價(jià)格、重量、傳動(dòng)比等因素，選定電機(jī)型號(hào)為：y160l-4的三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率ped=11kw滿載轉(zhuǎn)速為nm=1460r/min ,同步轉(zhuǎn)速為nt=1500r/min 。2.3 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比(1)總傳動(dòng)比的計(jì)算由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw,可以計(jì)算

8、出傳動(dòng)裝置總傳 動(dòng)比為：i a=nm/nw=20.9取 ia=21。.：i =(i-i)/i 100% = 0.5% ：二 5%(2)分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比：減速器傳動(dòng)比為：i =212.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)2.4.1 電動(dòng)機(jī)輸出參數(shù)功率：p0 = pd =10.89kw轉(zhuǎn)速：n0 =nm =1460r/min扭矩：t0 =9500p)/n0 -71.2n，m2.4.2 蝸桿的參數(shù)功率：p 3 =10.78kw轉(zhuǎn)速：n1 = n0/i01 =1460r/min扭矩：t1 -9500 b/n1=70.49n *m2.4.3 蝸輪軸的參數(shù)功率：p2 =p“12 =p =8.53kw轉(zhuǎn)速：

9、n2 交/-1460/i -69.52r/min扭矩：t2 =p2/n2 9550 =1172.36n，m2.4.4 滾筒軸的參數(shù)功率：二 p2 23 =p2 1 3 4 = 8.03kw 32 232 13 4轉(zhuǎn)速：n3 = n2/ i23 = 69.52r / min扭矩：t3 =9550 p3/n3 =1103.02n，m軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩t/n.m轉(zhuǎn)速 n/ (r/min )傳動(dòng)比i8效率輸入p輸出p輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸10.8971.21460蝸桿軸10.7810.6770.4969.78146010.98蝸輪軸8.538.451172.361160.6369.5210.792滾筒軸8

10、.037.951103.071092.0469.510.94運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表3傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算和軸系零部件的設(shè)計(jì)3.1 蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1.1 (1)選擇蝸桿傳動(dòng)類型：根據(jù)gb/t10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿(zi )(2)選擇材料考慮到蝸桿傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45鋼；因希望效率 高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度未 4555hrc渦輪用鑄錫 磷青銅zcusn10p1金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造， 而輪芯用45鋼制造。3.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)(1)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 t2: t2 =1

11、172.3576n *m(2)確定載荷系數(shù)k因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)載荷系數(shù) kb =1;由表11-5選 取使用系數(shù) ka=1;由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)kv=1.05;則k =kak ：kv =1.05(3)確定彈性影響系數(shù)ze因選用的是鑄錫磷青銅渦輪和鋼蝸桿相配，故ze=160mpa(4)確定渦輪齒數(shù)z2z2 = z1 i12 = 42(5)確定許用接觸應(yīng)力crh根據(jù)渦輪材料為渦輪用鑄錫磷青銅 zcusn10p1金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒 面硬度45hrc可從表11-7中查得渦輪的基本許用應(yīng)力(rh=268mpa。單向 運(yùn)轉(zhuǎn)：j=1。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： n =60jn2lh

12、 =60父1父69.5父10父 250m 2 = 16.68父107。 故壽命系數(shù)為：khn =8j107 /(16.68 m106) =0.703 則叵 h = khn 仃h = 188.52mpa (6)計(jì)算md值m2d至4523.95mm3, 因z1=2,故從表11-2中取模數(shù) m=8mm蝸桿分度圓直徑d1=80mm3.1.3 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸(1)中心距：a=(d1+d2)/2=208mm(2)蝸桿軸向齒距pa=25.133mm直徑系數(shù)q=10;齒頂圓直徑da1=96mm齒根圓直 徑df1=60.8mm；分度圓導(dǎo)程角丫 =11 1836;蝸桿軸向齒厚 sa=12.57mm

13、 (3)蝸輪分度圓直徑：d2 =mz2 = 336mm齒根圓直徑：df2 =316mm 喉圓直徑：da2 = 352mm 咽喉母圓半徑：02=32mm g 43.1.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度當(dāng)量齒數(shù)：zv2 =z2/cos3 =42.83。根據(jù)zv2=42.83 ,從圖11-17中可查得齒 形系數(shù) yfa2=2.43。螺旋角系數(shù)：y- =1 - /140 =0.9192基本許用彎曲應(yīng)力：仃f=56mpa壽命系數(shù)：kfn =9/106/n =0.566許用彎曲應(yīng)力：tf=fkfn =31.72mpaif故彎曲強(qiáng)度滿足。3.1.5 驗(yàn)算效率4=11.31 v=arctanfv , fv =0.02

14、04 ,則中v =1.1687。代入得：n =(0.950.96)tany/tan。十匕)=0.86大于原計(jì)算值，不用重算。3.1.6 熱平衡計(jì)算取油溫t=70 c ,周圍空氣溫度t0=20 c ,產(chǎn)生的熱流量： 。=1000p(1-) =2910kw ;從箱體外壁散發(fā)到周圍的空氣中的熱流量： % = 1ads(t0 -ta) ； 0fd =14則散熱面積為：s=1000p(1- )/二 d(t0-ta) = 4.11mm23.2 軸系的設(shè)計(jì)3.2.1 蝸桿軸(1)已經(jīng)確定的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)速n=1460r/min ;功率p=10.78kw軸傳遞的轉(zhuǎn)矩t=70.49n?mm(2)軸的材料選

15、擇并確定許用彎曲應(yīng)力由表選用45,調(diào)質(zhì)處理硬度為217s255hbs許彎曲應(yīng)力為(r=60mpa(3)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度概略計(jì)算軸的最小直徑由于蝸桿受到的彎矩較大而受到的扭矩較小，故取a0=112。dmin1 = a0 vp! /n1 =21.81mm由于最小軸段截面上要開1個(gè)鍵槽，故將軸徑增大5%;dmin2 = a03 r/n； 1.05 = 22.9mm查表可知標(biāo)準(zhǔn)軸孔直徑為30mntt取dmin=30mm且選用凸緣聯(lián)軸器yl7。(4)軸的結(jié)構(gòu)分析：為方便安裝和調(diào)整渦輪軸。采用沿渦輪軸線的水平面剖 分箱體結(jié)構(gòu)，蝸桿軸不長(zhǎng)，故軸承采用兩端固定方式?？砂摧S上零件的安裝順 序。(5)確定各軸段的直徑和

16、長(zhǎng)度第 5 段：d5=95mm(蝸桿段)，l5=140mm第 6 段：d6=50mm(軸肩)，l6=55mm第7段：d7=31mn與軸承內(nèi)徑配合)，l7=40mm3.2.2 蝸輪軸(1)已經(jīng)確定的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)速n2=69.5r/min ;功率p2=8.53kw軸傳遞的轉(zhuǎn)矩t=1172.36n?mm(2)軸的材料選擇并確定許用彎曲應(yīng)力由表選用45,調(diào)質(zhì)處理硬度為217s255hbs許彎曲應(yīng)力為(r=60mpa(3)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度概略計(jì)算軸的最小直徑取 a0=112 dmin1 -a03 p2/n2 = 55.66mm由于最小軸段截面上要開1個(gè)鍵槽，故將軸徑增大5%;dmin2 =ao3, h

17、/n2 1.05 = 58.443mm查表可知標(biāo)準(zhǔn)軸孔直徑為70mnft取dmin=70mm且選用凸緣聯(lián)軸器 yl1&(4)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制軸的結(jié)構(gòu)草圖（5）軸的各段長(zhǎng)度第 1 段：d1=70mm l1=140mm第 2 段：d2=80mm（軸肩）,l2=55mm第3段：d3=85mn與軸承內(nèi)徑配合）,l3=62mm第 4 段：d4=100mm（蝸桿段）,l4=118mm第 5 段：d5=112mm（軸肩），l5=10mm第6段：d6=85mm（與軸承內(nèi)徑配合），l6=50mm（6）蝸輪軸的受力分析如圖所示為蝸桿受力圖以及水平平面和垂直平面受力圖：（見下頁(yè)）13d（外傳動(dòng)件）c(sff)承）

18、月（軸承）lbifrbhfrlrahifrbvftlravmchltk.h平面彎矩圉mcv左v平面彎矩圖mc左臺(tái)成彎矩一 ，f1門口111113.3蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(7)第一段軸中點(diǎn)到軸承中點(diǎn)距離la=125mm軸承中點(diǎn)到蝸桿中點(diǎn)距離lb=93.22mm 蝸桿中點(diǎn)到軸承中點(diǎn)距離 lc=93.22mm軸所受的載荷是從軸上零件傳來的，計(jì)算時(shí)通常將軸上的分布載荷簡(jiǎn)化為集 中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)。作用在軸上的扭矩，一般從傳動(dòng)件輪 轂寬度的中點(diǎn)算起。(圖中 rah fnhi；rbh為 fnh2； rae fnv1;rbe fnv2) 蝸輪上各力：fti =fa2 =1762n ; fai =f

19、t2 =6978.3n ; f.2 = fri =2540nfnvi = -2932n ; fnv2 =392n ; fnhi =881n ; fnh2 =881nmh = 74.004 n，m； mvi = fnvi 父 lb = 246288n m ; mv2=fnv2*a =32.928nmm1 =，mh2 +mv12 =257.17 n m ; m2 = x；mh2+mv22 = 81n mt =t2 =1172.36n *m(8)校核軸的強(qiáng)度由彎矩圖可知，蝸桿受力點(diǎn)截面右側(cè)為危險(xiǎn)截面w =86834.77mm2取支=0.6 ;仃ca =vm12 +(at2)2/w =8.625mpa

20、查表15-1查得。=60mpa , ja e , p=fd(0.4 xfr+yxfa) ； x=0.41 , y=0.87;由表13-6選載荷系數(shù)fd=1.2 ; p=3089.47n軸承基本額定動(dòng)載荷cr=59.2kn ,軸承選用7017ac,采用正裝。要求壽命為lh=12000h。106 c此軸承壽命：lh(一) =80023.67h 12000h60n p故符合。3.2.4 蝸輪軸鍵的強(qiáng)度校核仃p =2000t/kld) =4000t2/(hld) =7.9299mpa 8mm箱蓋壁厚 6 1=0.85 6 9.6mm箱蓋凸緣厚度 b1 =1.5 6/6.98mm,取b1=18mm箱座凸

21、緣厚度 b =1.5出16.98mm ,取b=18mm箱座底凸緣厚度 b2=2.56士28.3mm,取b2=30mm地腳螺栓的直徑 df =0.036a +12ft：19.488mm,取 df=20mm；地腳螺栓的數(shù)目n=4軸承旁連接螺栓直徑 d1=0.75df /4.616mm,取d1=12mm蓋與座連接螺栓直徑 d2 = (0.5 0.6)df定9.7 11.7mm ,取d2=10mm軸承端蓋螺釘直徑 d3 =(0.40.5)df 也 7.89.7mm,取 d3=10mm視孔蓋螺釘直徑 d4 =(0.30.4)df 上5.87.8mm,取 d3=6mm定位銷直徑 d = (0.7 0.8)

22、d2 ： 78mmc1=16mm c2=14mm dc=24mm 軸承旁凸臺(tái)半徑：r1=14mm h=49mm l1=46mm,1 = 10mm, a2 = 19mm。軸承端蓋外徑 d2=167mm, t=9mm, s=179mm4.2 減速器的附件4.2.1 通氣器的設(shè)計(jì)由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部 的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡。4.2.2 吊環(huán)螺釘用來起吊此裝置4.2.3 啟蓋螺釘卸時(shí)往往因膠結(jié)緊密難于開蓋，旋動(dòng)啟箱螺釘可將箱蓋頂起。4.2.4 定位銷采用銷gb/t117-2000,對(duì)由箱蓋和箱座通過聯(lián)接而組成的剖分式箱體，為保證其各部分在加工及裝配時(shí)能夠保持精確位