蝸輪蝸桿式減速器課程設(shè)計(jì).doc

1、一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)1。 工作條件連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，空載起動(dòng)；使用期10年，每年300個(gè)工作日，兩班制工作，小批量生產(chǎn)，允許運(yùn)輸帶速度偏差為±5%.帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)示意圖2. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)學(xué)號(hào)數(shù)據(jù)編號(hào)11-112213-314-415-516617-718-81992010輸送帶工作拉力（）2。22。32.42.52.32。42.52。32.42。5輸送帶工作速度(）1。01.01。01。11.11.11.11。21.21。2卷筒直徑（）3803904004004104203904004104203。 設(shè)計(jì)任務(wù)1）選擇電動(dòng)機(jī),進(jìn)行傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)

2、算。2)進(jìn)行傳動(dòng)裝置中的傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算。3)繪制傳動(dòng)裝置中減速器裝配圖和箱體、齒輪及軸的零件工作圖。4)編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。二、傳動(dòng)方案的擬定與分析由于本課程設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案已給：要求設(shè)計(jì)單級(jí)蝸桿上置式減速器。它與蝸桿上置式減速器相比具有蝸桿的圓周速度允許高一些等優(yōu)點(diǎn)，但蝸桿軸承的潤(rùn)滑不太方便,需采取特殊的結(jié)構(gòu)措施。這種減速器一般適用于蝸桿圓周速度V>45 m/s的場(chǎng)合,符合本課題的要求。三、電動(dòng)機(jī)的選擇1、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇按工作要求和條件，選擇三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，閉式結(jié)構(gòu)，電壓380，型號(hào)選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。2、電動(dòng)機(jī)功率選擇1)傳動(dòng)裝置的總效率: 2)電機(jī)所需的功率： 3、確定電

3、動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速: 按機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)P18表24推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取蝸桿減速器傳動(dòng)比范圍，則總傳動(dòng)比合理范圍為 .故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍：.符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、1500和3000r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有四種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有四種傳動(dòng)比方案，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見(jiàn)第3方案比較適合，則選n=1500r/min。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速,選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M26。其主要性能：額定功率5.5KW;滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速960r/min；額定轉(zhuǎn)矩2。0，

4、軸徑為28 mm.四、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比 2、分配各級(jí)傳動(dòng)比（1） 據(jù)指導(dǎo)書(shū)P18表2-4，取蝸桿(單級(jí)減速器合理）（2）五、動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 2、計(jì)算各軸的功率PI=P電機(jī) =4。059 KWPII=PI×=3。696KWPIII=PII×軸承×=3.622KW3、計(jì)算各軸扭矩TI=9。55×106PI/n1=9.55×106×4.059/960=40370 N·mmTII=9.55×106PII/n2=9.55×106×3。696/50=705936N&

5、#183;mmTIII=9。55×106PIII/n3=9.55×106×3。622/50=691802 N·mm六、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算Ø 蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型 根據(jù)GB/T100851988的推薦，采用漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿（ZI） 。2、選擇材料考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大,速度只是中等,故蝸桿采用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,硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅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,而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。3、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳

6、動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度.由教材P254式(1112），傳動(dòng)中心距(1）確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)矩按，估取效率=0.75,則（2)確定載荷系數(shù)K因工作載荷有輕微沖擊，故由教材P253取載荷分布不均系數(shù)=1；由教材P253表11-5選取使用系數(shù)由于轉(zhuǎn)速不高,沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)；則由教材P252(3)確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故=160.（4)確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距的比值=0。35從教材P253圖1118中可查得=2.9.（5）確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造, 蝸桿螺

7、旋齒面硬度>45HRC,可從從教材P254表117查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268.由教材P254應(yīng)力循環(huán)次數(shù)壽命系數(shù)則（6)計(jì)算中心距（6）取中心距a=200mm,因i=19。2,故從教材P245表11-2中取模數(shù)m=8mm, 蝸輪分度圓直徑=80mm這時(shí)=0.4從教材P253圖1118中可查得接觸系數(shù)=2。74因?yàn)?因此以上計(jì)算結(jié)果可用.4、蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸(1) 蝸桿軸向尺距mm;直徑系數(shù);齒頂圓直徑;齒根圓直徑分度圓導(dǎo)程角;蝸桿軸向齒厚mm。(2) 蝸輪蝸輪齒數(shù) ;變位系數(shù)mm;演算傳動(dòng)比,這時(shí)傳動(dòng)誤差比為，是允許的。蝸輪分度圓直徑蝸輪喉圓直徑=344mm蝸輪齒根圓直

8、徑蝸輪咽喉母圓半徑5、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度當(dāng)量齒數(shù)根據(jù)從教材P255圖1119中可查得齒形系數(shù)螺旋角系數(shù)從教材P255知許用彎曲應(yīng)力從教材P256表118查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力=56。由教材P255壽命系數(shù)可見(jiàn)彎曲強(qiáng)度是滿(mǎn)足的。6、驗(yàn)算效率已知=;；與相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)。從教材P264表1118中用插值法查得=0。0204, 代入式中得=0。86，大于原估計(jì)值,因此不用重算.7、精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng),屬于通用機(jī)械減速器,從GB/T100891988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級(jí)精度,側(cè)隙種類(lèi)為f,標(biāo)注為8f GB/T10089

9、-1988。然后由參考文獻(xiàn)5P187查得蝸桿的齒厚公差為 =71m， 蝸輪的齒厚公差為 =130m;蝸桿的齒面和頂圓的表面粗糙度均為1.6m, 蝸輪的齒面和頂圓的表面粗糙度為1.6m和3。2m。V=d1n1/60×1000=3。14×80×1440/60×1000=6.0288m/s七、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算Ø 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)教材P370（15-2）式，并查表153,取A=115 d115 （3.36/1440）1/3mm=14.85mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則：d=14.85×

10、(1+5%)mm=15。59mm選d=25mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸上零件的定位，固定和裝配單級(jí)減速器中可將蝸桿蝸齒部分安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱(chēng)布置，兩軸承分別以軸肩和軸承蓋定位。（2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度I段:直徑d1=30mm 長(zhǎng)度取L1=60mmII段:由教材P364得:h=0。08 d1=0。 08×25=2.4mm直徑d2=d1+2h=30+2×2.4=35mm，長(zhǎng)度取L2=50 mmIII段：直徑d3=40mm 初選用7008AC型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為40mm，寬度為15mm，并且采用套筒定位;故III段長(zhǎng)：L3=40mm由教材P364得：h=0。08

11、 d3=0.08×50=40mmd4=d3+2h=40+2×4=50mm長(zhǎng)度取L4=90mm段：直徑d5=80mm 長(zhǎng)度L5=120mm段:直徑d6= d4=50mm 長(zhǎng)度L6=90mm段：直徑d7=d3=40mm 長(zhǎng)度L7=L3=40mm初選用7008AC型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為40mm，寬度為15mm外徑68mm. 由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=490mm圖（3）按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求小齒輪分度圓直徑:已知d1=80mm=0。08m求轉(zhuǎn)矩：T1=40.37N·m求圓周力：Ft根據(jù)教材P198(103）式得：=2T1/d1=2X40。37/80X=1281。

12、58N求徑向力Fr根據(jù)教材P198（103)式得:Fr=·tan=1281。58×tan200=466.45N因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱(chēng)，所以：LA=LB=170mmn 繪制軸的受力簡(jiǎn)圖 n 繪制垂直面彎矩圖 軸承支反力:FAY=FBY=Fr1/2=233.22NFAZ=FBZ=/2=640。79N由兩邊對(duì)稱(chēng)，知截面C的彎矩也對(duì)稱(chēng).截面C在垂直面彎矩為：MC1=FAyL/2=39。647N·mn 繪制水平面彎矩圖 圖7-1截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=108。93N·mn 繪制合彎矩圖MC=（MC12+MC22)1/2=（39.6472+108。

13、932）1/2=115.92N·mn 繪制扭矩圖轉(zhuǎn)矩：T= TI=40.37N·mn 校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由教材P373式（15-5)經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力,取=0。6， 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得，因此<，故安全。該軸強(qiáng)度足夠。Ø 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBS)根據(jù)教材P370頁(yè)式（15-2），表（153)取A0=115dA0(P2/n2）1/3=115(5。31/553）1/3=24。4mm取d=58mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸上的零件定位，固定和裝配 單級(jí)

14、減速器中,可以將蝸輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱(chēng)分布，蝸輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過(guò)渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位,周向定位則用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合，軸呈階梯狀,左軸承從左面裝入，蝸輪套筒,右軸承和鏈輪依次從右面裝入。（2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度I段：直徑d1=58mm 長(zhǎng)度取L1=80mmII段：由教材P364得:h=0.08 d1=0。09×58=5。22mm直徑d2=d1+2h=58+2×5。2266mm，長(zhǎng)度取L2=50 mmIII段：直徑d3=70mm 由GB/T297-1994初選用7014C型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為70mm，寬

15、度為20mm。故III段長(zhǎng)：L3=40mm段:直徑d4=82mm由教材P364得：h=0.08 d3=0.08×82=6.56mmd4=d3+2h=70+2×6。682=82mm長(zhǎng)度取L4=110mm段:直徑d5=d3=70mm L5=40mm由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=150mm(3）按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d2=328mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2= TII=91.7N·m求圓周力Ft：根據(jù)教材P198（103）式得=2T2/d2=4304.2 N求徑向力Fr:根據(jù)教材P198（103）式得Fr=·tan=4304.2×tan20

16、0=1566。5N兩軸承對(duì)稱(chēng)LA=LB=75mmn 求支反力FAY、FBY、FAZ、FBZFAY=FBY=Fr/2=783.3NFAX=FBX=/2=2152。1Nn 由兩邊對(duì)稱(chēng)，截面C的彎矩也對(duì)稱(chēng)，截面C在垂直面彎矩為MC1=FAYL/2=787.3×75×=58。7N·mn 截面C在水平面彎矩為MC2=FAXL/2=2152。1×75×=161。4N·mn 計(jì)算合成彎矩MC=（MC12+MC22)1/2=（58.72+161.42)1/2=181。5N·m 圖72n 校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式(155）由教材P373式(1

17、5-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，取=1， 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材P362表151查得,因此<,故安全。此軸強(qiáng)度足夠九、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命:16×300×10=48000小時(shí)。1、計(jì)算輸入軸軸承初選兩軸承為角接觸球軸承7308C型查軸承手冊(cè)可知其基本額定動(dòng)載荷=46.2KN基本額定靜載荷=30.5KN。（1)求兩軸承受到的徑向載荷和將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面圖（2)和水平面圖（3)兩個(gè)平面力系.其中圖（3）中的為通過(guò)另加轉(zhuǎn)矩而平移到指定軸線(xiàn);圖(1）中的亦通過(guò)另加彎矩而平移到作用于軸線(xiàn)上.由力

18、分析知:（2）求兩軸承的計(jì)算軸向力對(duì)于7008C型軸承,按教材P322表13-7，其中,e為教材P321表135中的判斷系數(shù),其值由的大小來(lái)確定，但現(xiàn)軸承軸向力未知，故先取e=0.4,因此估算按教材P322式(1311a) 由教材P321表135進(jìn)行插值計(jì)算，得 。再計(jì)算由兩次計(jì)算相差不大，所以則有e=0。225, e=0。2,=787.28N,=139。98N。（3）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和因?yàn)橛山滩腜321表135分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為對(duì)軸承1 =0。44， =1.18對(duì)軸承2 =1, =0因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊,按教材P321表13-6, ,取。則由教材P320式

19、(13-8a）（4）驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算由教材P319式（13-5）h故所選軸承滿(mǎn)足壽命要求。2、計(jì)算輸出軸軸承初選兩軸承為7314B型圓錐滾子軸承查圓錐滾子軸承手冊(cè)可知其基本額定動(dòng)載荷=115KN基本額定靜載荷=87.2KN。（1)求兩軸承受到的徑向載荷和將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面圖（2)和水平面圖(3）兩個(gè)平面力系.其中圖(3）中的為通過(guò)另加轉(zhuǎn)矩而平移到指定軸線(xiàn);圖(1）中的亦通過(guò)另加彎矩而平移到作用于軸線(xiàn)上。由力分析知：（2）求兩軸承的計(jì)算軸向力和軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和由教材P321表135進(jìn)行插值計(jì)算，得。再計(jì)算由兩次計(jì)算相差不大，所以則有e=0。385，

20、e=0.28，=957.55N,=170.27N.（3)求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和由教材P321表135分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為對(duì)軸承1 =1， =0對(duì)軸承2 =1 =0因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊，按教材P321表13-6， ，取。則由教材P320式（13-8a)(4）驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算由教材P319式(13-5）h故所選軸承滿(mǎn)足壽命要求十、鍵連接的選擇及校核計(jì)算1、連軸器與電機(jī)連接采用平鍵連接軸徑d1=30mm，L電機(jī)=60mm查參考文獻(xiàn)5P119選用A型平鍵，得：b=10 h=8 L=50即：鍵A10×50 GB/T1096-2003 l

21、=L電機(jī)b=608=52mm T2=705936N·m 根據(jù)教材P106式61得p=4T2/dhl=4×705936/10×8×52=23。8Mpap(110Mpa)2、輸入軸與聯(lián)軸器連接采用平鍵連接軸徑d2=35mm L1=60mm T=40.4N·m查手冊(cè)P51 選A型平鍵，得：b=10 h=8 L=45即:鍵A10×50 GB/T10962003l=L1b=6010=50mm h=8mmp=4T/dhl=4×40400/35×8×45=18。3Mpap（110Mpa)3、輸出軸與渦輪連接用平鍵連接軸

22、徑d3=58mm L2=80mm T=91.7N.m查手冊(cè)P51 選用A型平鍵，得：b=18 h=11 L=70即：鍵A18×70GB/T10962003l=L2-b=80-18=62mm h=11mm根據(jù)教材P106(6-1)式得p=4T/dhl=4×91700/58×11×62=9.8Mpap (110Mpa)十一、聯(lián)軸器的選擇及校核計(jì)算聯(lián)軸器選擇的步驟：Ø 連軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算1、類(lèi)型選擇為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性套柱銷(xiāo)連軸器。2、載荷計(jì)算公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩T= N·m3、型號(hào)選擇從GB43232002中查得LX3型彈性套柱銷(xiāo)連軸器的公稱(chēng)轉(zhuǎn)

23、矩為1250N·m，許用最大轉(zhuǎn)速為5700r/min，軸徑為3048 mm之間，故合用.十二、減速器的潤(rùn)滑與密封1、齒輪的潤(rùn)滑因齒輪的圓周速度<12 m/s，所以采用浸油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式。高速齒輪浸入油面高度約0.7個(gè)齒高，但不小于10mm，低速級(jí)齒輪浸入油面高度約為1個(gè)齒高（不小于10mm），1/6齒輪。2、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑因潤(rùn)滑油中的傳動(dòng)零件（齒輪)的圓周速度V1。52m/s所以采用飛濺潤(rùn)滑。3、密封軸承蓋上均裝墊片，透蓋上裝密封圈。十三、箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、減速器結(jié)構(gòu)減速器由箱體、軸系部件、附件組成，其具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)裝配圖及零件圖。2、注意事項(xiàng)(1)裝配前,所有的零件用煤

24、油清洗，箱體內(nèi)壁涂上兩層不被機(jī)油浸蝕的涂料；（2）齒輪嚙合側(cè)隙用鉛絲檢驗(yàn)，高速級(jí)側(cè)隙應(yīng)不小于0。211mm，低速級(jí)側(cè)隙也不應(yīng)小于0。211mm；(3)齒輪的齒側(cè)間隙最小= 0。09mm,齒面接觸斑點(diǎn)高度45%，長(zhǎng)度60%；(4）角接觸球軸承7008C、7014C的軸向游隙均為0。100.15mm;用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑;（5)箱蓋與接觸面之間禁止用任何墊片，允許涂密封膠和水玻璃，各密封處不允許漏油;（6）減速器裝置內(nèi)裝CKC150工業(yè)用油至規(guī)定的油面高度范圍；(7）減速器外表面涂灰色油漆;(8）按減速器的實(shí)驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)。 電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y132M6PI=4.059KWPII=3。696KWPIII=3.

25、622KWTI=40370N·mmTII=705936N·mmTIII=691802N·mmK=1.05 V=6.0288m/sd1=30mmd2=35mmd3=40mmd4=50mmd5=80mmd6=50mmd7=40mmFAY=233。22NFAZ=640。79NMC1=39.647N·md=58mmd1=58mmd2=66mmd3=70mmd4=82mmd5=70mm=4304。2 NFr=1566NFAY=783。3NFAX=2152.1NMC1=58。7N·mMC2=161。4N·mMC=181.5N·m=0。44=1.18 =0=1=0 =0鍵A10×50 GB/T10962003 p=23。8Mpa鍵A10×50GB/T1096-2003p=18.3Mpa鍵A18×70GB/T1096-2003p=9。8Mpa設(shè)計(jì)小結(jié)經(jīng)過(guò)三個(gè)星期的實(shí)習(xí)，過(guò)程曲折可謂一語(yǔ)難盡。在此期間我也失落過(guò)，也曾一度熱情高漲.從開(kāi)始時(shí)滿(mǎn)富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無(wú)不令我回味無(wú)長(zhǎng)。體會(huì)到作為設(shè)計(jì)人員