蝸桿圓柱減速器設計說明書

1、燕山大學機械設計課程設計說明書題目：帶式輸送機傳動裝置 學 院：機械工程學院年級專業(yè)：10級機設1班學 號：100101010279 指導教師： 許 立 忠 學生姓名： 賀 曉 東 目錄1、 設計任務書·································&

2、#183;····（1）2、 傳動方案的擬定··································（2）3、 電動機的選擇及參數(shù)計算······&

3、#183;···················（2）4、 傳動件的設計計算····························

4、;····（6）5、 軸的設計計算···································（17）6、 角接觸軸承的設計及計算······

5、;···················（30）7、 鍵的選擇·····························

6、··········（33）8、 潤滑與密封的選擇·······························（33）9、 傳動裝置的附件及說明···

7、3;·······················（34）10、 聯(lián)軸器的選擇························&#

8、183;··········（35）11、 其他技術說明·································（36）12、 設計小結··

9、···································（36)十三、參考資料·············&

10、#183;·······················(39）一、設計任務書1、設計題目：帶式輸送機傳動裝置。2、傳動裝置簡圖：3、 原始數(shù)據(jù)及要求：； ； 4、 其他條件： 使用地點：室外； 生產批量：小批；載荷性質：微震； 使用年限：五年一班；5、 工作計劃及工作量： （1）傳動方案及總體設計計算 2天 （2）裝配草圖 8天（3）裝配圖校正 5天（4）零件圖 2

11、天（5）編寫說明書 2天（6）答辯 1天二、傳動方案的擬定1、 蝸桿傳動（1） 蝸桿傳動可以實現(xiàn)較大的傳動比，傳動平穩(wěn)，噪聲較小，結構緊湊，適用于中小功率的場合。（2） 采用錫青銅為渦輪材料的蝸桿傳動，由于允許齒面有較高的相對滑動速度，蝸桿傳動在高速級時傳動效率較高，可將蝸桿傳動布置在高速級，以利于形成潤滑油膜，可提高承載能力和傳動效率。因此，將蝸桿傳動布置在第一級。2、 齒輪傳動 齒輪傳動的平穩(wěn)性較好，傳動的速度和功率范圍很大，效率高（一對齒輪可達），對中心距的敏感性小，維修和裝配簡單，應用非常廣泛，常在高速級或傳動平穩(wěn)的場合。因此，將齒輪傳動布置在第二級。3、 帶傳動 傳動平穩(wěn)，噪音小，能

12、緩沖吸震，結構簡單，軸間距大，成本低，外廓尺寸大，由于傳動比不穩(wěn)定，應布置在低速級防止打滑。3、 電動機的選擇及參數(shù)計算1、 電動機類型和結構形式的選擇 電動機是標準部件，因為使用地點為室外，載荷性質為微震，所以選擇Y系列（IP44）封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。2、 電動機容量的選擇（1） 工作所需要的功率為：其中：，所以：（2） 電動機的輸出功率為: 為電動機至滾筒軸的傳動總效率，查指導手冊88頁表12-10，其中，聯(lián)軸的傳動效率，蝸桿的傳動效率為 ，齒輪的傳動效率，滾動軸承的傳動效率，則： （3） 電動機所需要的功率為： 因載荷性質為微震，電動機額定功率需大于，查機械設計課程設計指導

13、手冊119頁表14-4和120頁續(xù)表14-4，選取電動機額定功率為。（4） 電動機轉速的選擇滾筒軸工作轉速：蝸桿傳動比范圍：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有和綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量和價格等因素，為使傳動裝置機構緊湊，選用同步轉速的電動機。綜上，所選電動機為：型號Y90L-6，滿載轉速,額定功率。3、 總傳動比的確定及分配（1） 總傳動比為（2） 分配傳動比齒輪傳動比的常用值為：取,則4、 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1） 各軸的轉速：電動機 ;軸1 ;軸2 ;軸3 ;卷筒軸 (2) 各軸的輸入功率：電動機 ;軸1 ;軸2 ;軸3 ;卷筒軸 ;(3) 各軸的

14、輸入轉矩：電機軸 ;軸1 軸2 ;軸3 ;滾筒軸 ;(4) 整理列表：運動和動力參數(shù)計算結果整理于下表：運動和動力參數(shù)表軸功率P/kW轉矩T/Nm轉速n/rpm電機軸1.0110.6091011.0010.4991020.76126.8957.230.73365.0019.1卷筒軸0.70350.0019.14、 傳動件的設計計算1、 蝸輪蝸桿的選擇計算1、 蝸輪蝸桿的選擇計算（1） 選擇蝸桿的傳動類型 根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。（2） 選擇材料 蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度中等，故蝸桿用45鋼，表面硬度>45HRC，蝸輪用鑄錫青銅ZCuSn10P1

15、，砂模鑄造。輪芯用灰鑄鐵HT100制造。（3） 頭數(shù) 選取蝸桿頭數(shù);則蝸輪齒數(shù),取,（符合要求）（4） 按齒面接觸疲勞強度進行計算 根據(jù)閉式蝸桿的傳動設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度。確定許用接觸應力 根據(jù)蝸桿材料為45鋼，砂型鑄造模，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC， 可從機械設計104頁表7-2中查得，,，應力循環(huán)次數(shù)：則： 2、 確定(1)確定作用在蝸輪上的轉矩 (2)確定載荷系數(shù) 因工作載荷較穩(wěn)定，機械設計109頁查表7-6??；由于載荷穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)；假設蝸桿圓周速度，由于轉速不高，沖擊不大，因此可取，則：(3)確定彈性影響系數(shù) 由機械設計

16、110頁表7-7，因選用的是鑄錫青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故；(4)由,查機械設計110頁式（7-9）下附表:， 根據(jù),查機械設計106頁表7-4得：時，則：蝸輪分度圓直徑（5）蝸桿導程角：（6） 定精度等級： 蝸輪圓周度: 滑動速度：。據(jù)機械設計103頁表7-1，由選取8級精度。3、 主要傳動尺寸（1） 傳動中心距 , 其中，變位系數(shù)為0；（2） 蝸桿中圓直徑和蝸輪分度圓直徑： 4、 彎曲疲勞強度校核(1) 許用彎曲應力 查機械設計104頁表7-2取(2)彎曲應力計算當量齒數(shù)：齒形系數(shù)：查機械設計110頁表7-8,取螺旋角系數(shù)：彎曲應力： （3） 效率計算嚙合效率： 攪油效率取為0.99，滾動軸

17、承效率取0.98/對。總效率： 復核： 5、 熱平衡核算其中，取,傳熱系數(shù),取所以熱平衡符合要求。2、 齒輪傳動選擇計算1、 選精度等級、材料及齒數(shù)（1） 選精度等級 運輸機為一般工作機，速度不高，故選擇8級精度。（2） 材料選擇 由機械設計77頁表6-3，選擇小齒輪材料為45鋼（調質），硬度240HBS，大齒輪材料為45鋼（正火），硬度為190HBS，二者材料硬度差為50HBS。（3） 選取齒輪齒數(shù) 選小齒輪齒數(shù)；大齒輪齒數(shù)； 實際齒數(shù)比： 傳動比誤差為：（4） 選取螺旋角 初選螺旋角，齒寬系數(shù)（查機械設計94頁表6-7，軸承相對齒輪不對稱布置。）2、 按齒面接觸強度設計 初定小齒輪分度圓直

18、徑（1） 確定載荷系數(shù) : 查機械設計82頁表6-4，由于載荷均勻平穩(wěn)，所以選取使用系數(shù)；：估計圓周速度，由機械設計82頁圖6-11b）得：；：端面重合度： 縱向重合度： 總重合度： 由機械設計84頁圖6-13，查得齒間載荷分配系數(shù)；：由機械設計85頁圖6-17且,得； 所以：（2） ：由機械設計87頁圖6-19查得，節(jié)點區(qū)域系數(shù)； ： 由機械設計87頁表6-5查得，彈性系數(shù); ：因為，取，重合度系數(shù); :螺旋角系數(shù)；（3）計算接觸疲勞許用應力 應力循環(huán)次數(shù)： 由機械設計95頁圖6-25查得壽命系數(shù)：,由機械設計95頁圖6-27c）查得接觸疲勞極限應力：，取安全系數(shù)：所以：, , 取綜上：將以

19、上相關數(shù)據(jù)帶入設計公式得： (4) 校核并計算圓周速度 (5) 修正載荷系數(shù) ，查機械設計82頁表6-11b）得動載荷系數(shù)：；（6）校正試算的分度圓直徑 3、 確定參數(shù)尺寸（1） 計算法向模數(shù) 圓整成標準值，?。?）計算中心距 ,圓整取（3）按圓整后中心距修正螺旋角 修正后，因為，按計算，再次查機械設計84頁圖6-13得：查機械設計84頁圖6-19得：計算分度圓直徑：(2) 齒厚：， 取, 為保證小齒輪比大齒輪寬,所以 4、校核齒根彎曲疲勞強度 （1） 計算當量齒數(shù) 查機械設計89頁圖6-21得：齒形系數(shù)查機械設計89頁圖6-22得：應力修正系數(shù)（2） 重合度系數(shù)：（3） 螺旋角系數(shù)：因為，按

20、計算， （4） 查取彎曲疲勞極限應力及壽命系數(shù) 由機械設計96頁圖6-28c）查得：,由圖6-28b）查得：； 由機械設計95頁圖6-26按 分別查得：，取失效概率為，安全系數(shù)， 則彎曲疲勞許用應力為：, (5) 計算彎曲應力： 所以彎曲疲勞強度符合設計要求。5、 軸的設計和計算1、 初步計算軸徑軸的材料選用常用的45鋼。 當軸的支撐距離未定時，無法用剛度確定軸徑，要用初步估算的方法，即按純扭矩并降低許用扭轉切應力確定周徑，計算公式為：查機械設計143頁表10-2，取,1、2、3軸的軸徑計算結果為：（1）軸1（蝸桿）的初步設計如下圖： 裝配方案是：濺油盤、套杯、角接觸軸承、套筒、角接觸軸承、止

21、動墊圈、圓螺母、透蓋、密封圈、聯(lián)軸器依次從軸的右端向左端安裝，左端安裝濺油盤、深溝球軸承、止動墊圈、圓螺母。 軸的徑向尺寸：當直徑變化處的端面用于固定軸上零件或承受軸向力時，直徑變化值要大些，固定軸肩可取，否則非固定軸肩可取。軸的軸向尺寸：軸上安裝傳動零件的軸段長度是由所裝零件的輪轂寬度決定的，而輪轂寬度一般是和軸的直徑有關，確定了直徑，即可確定輪轂寬度。軸的端面與零件端面應留有距離L，以保證零件端面與套筒接觸時起到軸向固定作用，一般可取。軸上的鍵槽應靠近軸的端面處。（2） 軸2的初步設計如下圖： 裝配方案：右端從右到左依次安裝蝸輪、擋油板和角接觸軸承，左端從左到右依次安裝斜齒輪、擋油板、角接

22、觸軸承。（3） 軸3的初步設計如下圖： 裝配方案：右端從右到左依次安裝擋油板、角接觸軸承、端蓋、密封圈和聯(lián)軸器，左端從左到右依次安裝大齒輪、擋油板和角接觸軸承。2、 三個軸的彎扭合成強度計算因為,2，3兩軸的直徑相差不大，并且，所以只需要校核3軸的強度即可。求作用在齒輪上的力，軸上的彎矩和扭矩，并作圖。（1） 計算齒輪上的作用力轉矩： ；圓周力：；徑向力：；軸向力：;（2）計算軸承支反力水平面：； ；垂直面：; ;（3） 畫出水平彎矩圖，垂直彎矩圖和合成彎矩圖：a） 軸受力圖R1´=835NR2´´=2475NFt=3356NFa=1090NFr=1284NR1&

23、#180;´=881NR2´=449Nb)水平受力圖Fr=1284NFa=1090NR2´=449NR1´=835Nc)水平面彎矩圖146543N·mm28005N·mm最大彎矩：彎矩圖突變值：集中力偶處彎矩：d)豎直面受力圖Ft=3356NR2´´=2475NR1´´=881Ne)豎直面彎矩圖 154669N·mm最大彎矩： f）合成彎矩圖157184N·mm213067N·mm彎矩： g）轉矩圖215350N·mm365000N·mm轉矩：由

24、軸的材料為45鋼調質，查設計手冊查得：，用插值法查機械設計143頁表10-3得：，；(h）當量彎矩圖265646302292則當量轉矩為：，最大當量轉矩： 集中力偶作用處當量彎矩：危險剖面處彎矩：危險剖面處當量彎矩：校核軸徑：（4） 判斷軸的危險截面，分析知大齒輪軸肩處有較大的應力和應力集中，對此截面進行安全系數(shù)校核。軸的材料選用45鋼調質，由機械設計查得：；由表10-5所列公式可求得：；由式，得：，；（5） 求危險截面的應力和彎矩 彎矩：； ， ； ； ；（6） 求截面的有效應力集中系數(shù) 因為在此截面處有軸直徑的變化，過渡圓角半徑為， ，其應力集中可由機械設計154頁表10-9查得：。（7）

25、 求表面狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù) 由機械設計156頁表10-13查得：； 由機械設計156頁表10-14查得：； 綜上，求安全系數(shù)（設為無限壽命，）a）A截面處； 綜合安全系數(shù)：; 因此，A截面處軸的強度滿足要求。b）B截面處 查機械設計155頁表10-10得，；由機械設計157頁表10-15得： ； ； ； 綜合安全系數(shù)：;因此，B截面處軸的強度滿足要求。c）C截面處彎矩： ； ； ； ，其應力集中可由機械設計154頁表10-9查得：； 綜合安全系數(shù)： ；因此，C截面處軸的強度滿足要求。 d)D截面處 ； ； ； ，其應力集中可由機械設計154頁表10-9查得：。； 綜合安全系數(shù)：;因此，D截面處

26、軸的強度滿足要求。綜上所述，軸的強度滿足要求。6、 角接觸軸承的設計及計算校核3軸軸承7209AC，查手冊138頁續(xù)表16-2，基本額定動載荷,基本額定靜載荷。潤滑脂。1、 壽命計算Fr2S2FaS1Fr1（1）計算內部軸向力由機械設計165頁表11-4知，7209C軸承則：,軸承1被壓緊，軸承2被放松，故：(2) 計算當量動載荷由機械設計169頁查表11-7，根據(jù)載荷性質為微震、電動機作動力，選取，由機械設計168頁查表11-6，得：;,得：；由：;（3） 計算壽命取中較大的值帶入壽命計算公式，2、 靜載校核查機械設計172表11-10，;因為，故?。?，;因為，故?。海?、 極限轉速校核;由

27、機械設計163頁圖11-4查得：；由機械設計163頁圖11-5查得：；所以：， ，綜上，軸承的各項指標均合格，選用7209C型軸承符合要求。7、 鍵的選擇普通平鍵具有靠側面?zhèn)鬟f轉矩、對中良好、結構簡單、裝拆方便的特點，因此，減速器的鍵選用普通平鍵。1、 輸入軸與聯(lián)軸器聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 選擇A型平鍵連接。根據(jù)軸徑，查手冊得，選用GB1095-2003系列的鍵，鍵高。2、 軸2與蝸輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 選擇A型平鍵連接。根據(jù)軸徑，與渦輪配合的軸長度，查手冊得，選用GB1095-2003系列的鍵，鍵高。3、 軸3與大齒輪、聯(lián)軸器聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 與大齒輪聯(lián)接：選擇A型平鍵連接。根據(jù)軸徑，查手冊得，選用

28、GB1095-2003系列的鍵，鍵高。 與聯(lián)軸器聯(lián)接：選擇A型平鍵連接。根據(jù)軸徑，查手冊得，選用GB1095-2003系列的鍵，鍵高。8、 潤滑與密封的選擇1、潤滑說明因為是下置式蝸桿減速器，且其傳動的圓周速度，故蝸桿應采用浸油潤滑。但當潤滑油沒過軸承滾動體中心時，蝸桿還沒有接觸到油面，所以蝸桿蝸輪采用濺油盤飛濺潤滑。大、小斜齒輪采用飛濺潤滑，潤滑油選用50號機械潤滑油。 蝸桿兩端軸承采用浸油潤滑。中間軸和低速軸軸承采用潤滑脂潤滑，因為軸承轉速，所以選擇潤滑脂的填入量為軸承空隙體積的。2、密封說明 在試運轉過程中，所有聯(lián)接面及軸伸密封處都不允許漏油。剖分面允許圖以密封膠或水玻璃，不允許使用任何

29、碘片。軸伸除密封應涂上潤滑脂。9、 傳動裝置的附件及說明1、窺視孔蓋 為了檢查傳動件嚙合情況、潤滑狀態(tài)以及向箱內注油，在減速箱蓋頂部開窺視孔，以便于檢查傳動件嚙合情況、潤滑狀態(tài)接觸斑點及齒側間隙等。窺視孔應設在能看到傳動零件嚙合區(qū)的位置，并且足夠大小，以便手能伸入操作。減速器內的潤滑油也由窺視孔注入，平時將檢查孔蓋板蓋上并用螺釘予以固定，蓋板與箱蓋土臺接合面間加裝防滲漏的紙質封油墊片。2、 放油螺塞 放油孔的位置設置在油池的最低處，并安裝在減速器不與其他部位零件靠近的一側，以便于放油。螺塞材料采用Q235A。3、 油標 油標尺常放置在便于觀測減速器油面穩(wěn)定處，對于多級傳動油標安置在低速級傳動件

30、附近。長期連續(xù)工作的減速器，在桿式油標的外面長裝有油標尺套，可以減輕油的攪動干擾，以便在不停車的情況下隨時檢測油面。4、 濺油盤 高速級蝸桿處軸承采用浸油潤滑，當油面超過軸承滾動體直徑一半時，蝸桿齒還沒有接觸到油面，因此采用濺油盤對蝸桿蝸輪進行潤滑。5、 通氣器 減速器在運轉時，箱體內溫度升高，氣壓增大，對減速器密封極為不利。為溝通箱體內外的氣流，是箱體內的氣壓不會因減速器運轉時的溫升而增大，從而造成減速器密封處滲漏，在箱蓋頂部或檢查孔蓋板上安裝通氣器，通氣器設有金屬濾網(wǎng)，可減少停車后灰塵隨空氣吸入機體。6、 起蓋螺栓箱蓋、箱座裝配時在剖分面上涂密封膠給拆卸箱蓋帶來不便，為此常在箱蓋的聯(lián)接凸緣

31、上加工出螺孔，拆卸時，擰動裝在其中的起蓋螺栓便方便地頂起箱蓋。起蓋螺栓材料為Q235A，螺桿頂部做成半圓形，以免頂壞螺紋。7、 定位銷為保證剖分式箱體的軸承座孔的加工及裝配精度，在箱體的聯(lián)接凸緣的長度方向兩端各安置一個圓錐定位銷，并盡量設置在不對稱位置。定位銷為圓公稱直徑（小端直徑）可取，為箱座、箱蓋凸緣連接螺栓的直徑；取長度應稍大于箱體聯(lián)接凸緣的總厚度，以利于裝卸。8、 起吊裝置 吊環(huán)鑄在箱蓋上，用來拆卸和吊運箱蓋，也可用來吊用輕型減速器。9、 軸承蓋 軸承蓋結構采用螺栓聯(lián)接式，材料為HT150。10、 軸承套杯 軸承套杯可用作固定軸承的軸向位置，同一軸線上兩端軸承外徑不相等時使用座孔可一次

32、鏜出，調整軸承的軸向位置。11、 調整墊片組調整墊片組的作用是調整軸承的軸向位置，墊片組的材料為08F。10、 聯(lián)軸器的選擇減速器中等沖擊，因此選擇彈性聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器柱銷上有橡膠套，由此獲得補償兩軸相對位移的能力。 軸1的聯(lián)軸器選擇根據(jù)電機軸的直徑選擇軸孔直徑，軸孔長度的聯(lián)軸器。 軸3的彈性聯(lián)軸器選擇軸孔直徑，軸孔長度的聯(lián)軸器。11、 其他技術說明1、 拆裝和調整的說明（1）在安裝調整滾動軸承時，必須保證一定的軸向側隙，因為游隙的大小將影響軸承的正常工作。當軸頸為3050mm時，可取端蓋與軸承間游隙為0.250.4mm。（2） 在安裝齒輪和蝸輪蝸桿后，必須保證需要的側隙及齒面接觸斑點，側隙和齒面接觸斑點是由傳動精度確定的，可查手冊。當傳動側隙及接觸斑點不符合精度要求時，可以對齒面進行刮研、跑合或調整傳動件的位置。2、 減速器箱體的附件說明 機座和箱體等零件工作能力的主要指標是剛度，箱體的一些結構尺寸，如壁厚、凸緣寬度、筋板厚度等，對