帶式運輸機上的單級蝸桿減速器設(shè)計

1、機械課程設(shè)計說明書目錄： 機械設(shè)計課程設(shè)計說明書-1-目錄：-1-1 設(shè)計題目:-2-2 傳動簡圖:-2-3 原始數(shù)據(jù)- 2-4 設(shè)計工作量要求-2-5 傳動裝置的總體設(shè)計-2-5.1 擬定傳動方案-2-5.2 選擇電動機-3-5.3 確定傳動裝置的總傳動比及其分配-4-5.4 計算傳動裝置的運動及動力參數(shù)-4-6 傳動零件的設(shè)計計算-4-6.1 選定蝸輪蝸桿類型、精度等級、材料及齒數(shù)-4-6.2 確定許用應(yīng)力-5-6.3 接觸強度設(shè)計-5-6.4 校核蝸輪齒面接觸強度-7-6.5 蝸輪齒根彎曲強度校核-7- 6.6 蝸桿剛度校核. -8-7 軸的設(shè)計計算-9-7.1 蝸輪軸的設(shè)計與計算-9-

2、7.2 蝸桿軸的設(shè)計與計算-13-8 滾筒軸承的選擇-17-9 蝸桿聯(lián)軸器選擇-17-10潤滑劑的選擇-18-11箱體的選擇-18-12設(shè)計小結(jié)-19-13參考資料-21-1 設(shè)計題目帶式運輸機上的單級蝸桿減速器2 傳動簡圖 圖13 原始數(shù)據(jù)已知條件：運輸帶工作拉力F=3.2kN；運輸帶工作速度v=0.8m/s（允許運輸帶速度誤差為±5%）；滾筒直徑D=335mm；兩班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)。環(huán)境最高溫度350C；小批量生產(chǎn)。4 設(shè)計工作量要求每個同學(xué)獨立完成減速器裝配圖1張，零件工作圖1張（從動軸），設(shè)計說明書1份。5 傳動裝置的總體設(shè)計5.1 擬定傳動方案采用一級蝸輪蝸桿減

3、速器，優(yōu)點是傳動比較大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，噪音小，適合于繁重及惡劣條件下長期工作。缺點是效率低，發(fā)熱量較大，不適合于傳遞大功率。5.2 選擇電動機計 算 和 說 明結(jié) 果穩(wěn)定運轉(zhuǎn)下工件機主軸所需功率： 工作機主軸轉(zhuǎn)速為： 工作機主軸上的轉(zhuǎn)矩：如傳動簡圖所示，初選聯(lián)軸器為彈性柱銷聯(lián)軸器和凸緣聯(lián)軸器，滾動軸承為滾子軸承，閉式傳動。彈性柱銷聯(lián)軸器： 雙滾子軸承： 凸緣聯(lián)軸器（剛性）： 滾筒及運輸帶效率： 閉式蝸輪蝸桿的傳動效率： （雙頭閉式）所以，電動機至工件機主軸之間的總效率為： = 0.9925 * 0.95* 0.83* 0.98 * 0.98 * 0.98 * 0.98* 1 = 0.72

4、2所以電動機所需功率為： 選取電動機的轉(zhuǎn)速為 n = ，查機械設(shè)計手冊，取電動機型號為Y132M1-6，則所選取電動機部分性能如下：額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 表15.3 確定傳動裝置的總傳動比及其分配總傳動比 5.4 計算傳動裝置的運動及動力參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速： 各軸的輸入功率： 電動機的輸出轉(zhuǎn)矩： 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 同理 6傳動零件的設(shè)計計算6.1 選定蝸輪蝸桿類型、精度等級、材料及齒數(shù)A) 如圖1所示，選用普通ZA圓柱蝸桿傳動，有利于保障傳動的平穩(wěn)性；B) 運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用8c GB10089-88；C) 材料選擇。蝸桿用35CrMo表面淬火，硬度4550HRC，表面粗糙度Ra&

5、lt;1.6µm，渦輪輪緣選用ZCuSn10P1金屬膜鑄造。D) 蝸輪蝸桿的傳動比： 參考機械設(shè)計手冊表35.5-5，初選數(shù)據(jù)如下：初選蝸桿頭數(shù) ： 蝸輪齒數(shù)： 6.2 確定許用應(yīng)力 其中查機械設(shè)計手冊表35.5-14，有查機械設(shè)計手冊圖35.5-2，有 再查機械設(shè)計手冊圖35.5-3，采用油浸潤滑 ，得滑動速度影響系數(shù)。假定該設(shè)備使用壽命為4年，每年工作300天，每班工作8小時，兩班制，JC=40%，工作環(huán)境溫度為350C，則可求得齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查機械設(shè)計手冊圖35.5-4得 則許用應(yīng)力 6.3 接觸強度設(shè)計查機械設(shè)計基礎(chǔ) 確定渦輪軸的轉(zhuǎn)矩為： 代入接觸強度設(shè)計公式，可得查機械

6、設(shè)計手冊表35.5-4，接近于 的是，相應(yīng) 。查機械設(shè)計手冊表35.5-6，按 計算可得蝸輪分度圓直徑 導(dǎo)程角 實際傳動比 蝸輪軸實際轉(zhuǎn)速蝸輪實際圓周速度滑移速度查機械設(shè)計手冊表35.5-3，得傳動效率其中，量摩擦角 油損 軸承效率 則 6.4 校核蝸輪齒面接觸強度查機械設(shè)計手冊表35.5-10，齒面接觸強度驗算公式查表35.5-11,有 查表3.5-12 使用系數(shù) 載荷分布系數(shù) 載荷系數(shù) 渦輪傳遞的實際轉(zhuǎn)矩 當時，查圖35-5-3，得 ,則 將上述數(shù)據(jù)代入齒面接觸強度驗算公式 6.5 蝸輪齒根彎曲強度校核查機械設(shè)計手冊表35-5-10，得驗算公式 按 由已確定的 查機械設(shè)計手冊圖 35-5-

7、18，得經(jīng)校核，可以確定，查機械設(shè)計手冊表35-5-7，有：齒形角，。6.6 蝸桿剛度校核6.6.1 蝸桿受力校核蝸桿受力校核公式：其中，圓周力 徑向力 代入上述數(shù)據(jù)，得 ，符合安全要求。6.6.2 蝸桿熱平衡校核蝸桿傳動的熱平衡校核公式：其中，蝸桿傳遞的名義功率 蝸桿傳動的總效率 箱體散熱系數(shù)，取箱體散熱面積 周圍空氣的溫度 潤滑油工作溫度的許用值一般取,取 代入上述數(shù)據(jù)，得，符合要求。7軸的設(shè)計計算7.1 蝸輪軸的設(shè)計與計算7.1.1 列出軸上的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩7.1.2 求作用在蝸輪上的力圓周力 徑向力 軸向力 7.1.3 初步確定軸的最小直徑選取軸為45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，取A=110，則力

8、學(xué)數(shù)據(jù)如下：直徑d與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。由于轉(zhuǎn)矩變化較小，取1.5。聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩根據(jù)GB/T5843-1986，選用YL11型凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為，軸孔長度 ，軸孔直徑，故取。7.1.4 擬定軸上的零件裝配方案 圖3根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 A) 為滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸段右端需制出一軸肩，所以取，因軸承也要安裝在系軸段上，選取軸承為角接觸滾子軸承型號為（GBT297-1994 7212C）軸承尺寸，。所以。取安裝蝸輪處直徑為，軸套直徑為。B) 確定軸各段的長度。因為聯(lián)軸器中，所以軸段的長度為；取軸段的長度為；根據(jù)軸承型號可得軸段（取蝸輪端面

9、距箱體內(nèi)壁的間距為15 mm，軸承端面距箱體內(nèi)壁的間距為5 mm）；由安裝蝸輪處軸承直徑可得輪轂寬度為78 mm，所以軸段的長度為；輪轂左側(cè)軸段長度為，C) 綜上所述軸的總長度為 支承跨度為 7.1.5 校核軸的強度 圖4A) 繪制軸的計算簡圖，如圖4（a）。B) 繪制水平面內(nèi)彎矩，如圖4（b）。兩支承端的約束反力為 截面C處的彎矩為 C) 繪制垂直面內(nèi)彎矩圖，如圖4（c） 兩支承端的約束反力為 截面C左側(cè)的彎矩為D) 繪制合成彎矩圖，如圖4（d）。截面C左側(cè)的合成彎矩為截面C右側(cè)的合成彎矩為E) 繪制扭矩圖，如圖4（e）。蝸輪與聯(lián)軸器之間的扭矩為 F) 繪制當量彎矩圖，如圖4（f）。因為軸為

10、單向轉(zhuǎn)動，所以扭矩為脈動循環(huán)，折合系數(shù)，危險截面C處的彎矩為G) 計算危險截面C處滿足強度要求的軸徑由公式 可得 由于C處有鍵槽，故將軸徑加大5%，即。而結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖中，該處的軸徑為， 故強度足夠。H) 繪制軸的工作圖（見圖紙）。7.2 蝸桿軸的設(shè)計與計算 圖57.2.1 蝸桿軸的部分計算數(shù)據(jù)所設(shè)計蝸桿頭數(shù)為2，其中為蝸桿軸向壓力角，為軸向參數(shù)，為端面參數(shù)。 可得 7.2.2 擬定軸上的零件裝配方案根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度A) 為滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸段左端需制出一軸肩，所以取，因軸承也要安裝在系軸段上，選取軸承為角接觸滾子軸承型號為（GBT297-1994 7212C）

11、軸承尺寸，所以。蝸桿的分度圓所以取軸段的直徑為，蝸桿的齒頂圓直徑為B) 確定軸各段的長度。因為聯(lián)軸器中，所以軸段的長度為；取軸段的長度為；根據(jù)軸承型號可得軸段（取蝸輪端面距箱體內(nèi)壁的間距為15 mm，軸承端面距箱體內(nèi)壁的間距為5 mm）；由安裝蝸輪處軸承直徑可得輪轂寬度為110 mm，所以軸段的長度為；輪轂左側(cè)軸段長度為,軸承連接處長度。C) 綜上所述軸的總長度為 支承跨度為7.2.3 校核軸的強度A) 繪制軸的計算簡圖，如圖6（a）。B) 繪制水平面內(nèi)彎矩，如圖6（b）。兩支承端的約束反力為 截面C處的彎矩為 C) 繪制垂直面內(nèi)彎矩圖,如圖6（c）。 兩支承端的約束反力為 圖6截面C左側(cè)的彎

12、矩為D) 繪制合成彎矩圖，如圖6（d）。 截面C左側(cè)的合成彎矩為截面C右側(cè)的合成彎矩為E) 繪制扭矩圖，如圖6（e）。蝸桿與聯(lián)軸器之間的扭矩為 F) 繪制當量彎矩圖，如圖6（f）。因為軸為單向轉(zhuǎn)動，所以扭矩為脈動循環(huán)，折合系數(shù)，危險截面C處的彎矩為G) 計算危險截面C處滿足強度要求的軸徑由公式可得 由于C處有鍵槽，故將軸徑加大5%，即。而結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖中，該處的軸徑為 ，故強度足夠。H) 繪制軸的工作圖（見圖紙）。8 滾筒軸承的選擇由于滾筒處的軸承主要承受徑向載荷，因此采用深溝球軸承，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。因此選用60000 GB/T2761994型軸承。9 蝸桿聯(lián)軸器的選擇由于轉(zhuǎn)矩變化不大，故選

13、用彈性套柱銷聯(lián)軸器。取，則轉(zhuǎn)矩為 根據(jù)GB/T 43231984，TL4,確定額定公稱轉(zhuǎn)矩。應(yīng)選用的聯(lián)軸器尺寸為：。主動端為Z型軸孔，C型鍵槽，。從動端為J型軸孔，B型鍵槽，。10 潤滑劑的選擇查機械設(shè)計（第二版）（曹士鑫 主編 高等教育出版社1996），對于要求精度不高的設(shè)備，采用普通齒輪油潤滑。速度因子 上式中 蝸輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩（）； 蝸桿的轉(zhuǎn)速（） 蝸桿傳動的中心距（）選取蝸輪蝸桿油（SHT00941991）為：LCKE320輕載荷蝸輪蝸桿油，粘度等級（GB/T149061994）320，運動粘度。11 箱體的選擇名稱代號尺寸備注底座壁厚箱蓋壁厚底座上部凸緣厚度箱蓋凸緣厚度底座下部凸緣

14、厚度軸承座連接螺栓凸緣厚度吊環(huán)螺釘座凸緣高度底座加強肋厚度箱底加強肋厚度地腳螺栓直徑地腳螺栓數(shù)目軸承座連接螺栓直徑底座與箱蓋連接螺栓直徑軸承蓋固定螺釘直徑視孔蓋固定螺釘直徑吊環(huán)螺釘直徑軸承蓋螺釘分布圓直徑軸承座凸緣端面直徑螺栓孔凸緣的配置尺寸地腳螺栓孔凸緣的配置尺寸鑄造壁相交部分的尺寸箱體內(nèi)壁與齒頂圓的距離箱體內(nèi)壁與齒輪端面的距離底座深度底座高度箱蓋高度聯(lián)接螺栓的間距外箱壁至軸承座端面距離軸承蓋固定螺釘孔深度軸承座連接螺栓間的距離箱體內(nèi)壁橫向?qū)挾绕渌麍A角 表212 設(shè)計小結(jié)課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過

15、這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義。這次的題目是“帶式運輸機上的單級蝸桿減速器”的設(shè)計，雖然看似拿到的設(shè)計題目很簡單，但是真正操作起來，才發(fā)現(xiàn)有很多的細節(jié)和知識我們并沒有掌握。說實話，做課程設(shè)計真的有點繁瑣和勞累。在把握整體設(shè)計思路的同時，又要為細節(jié)的設(shè)計而前瞻后顧。比如我們組一開始在確定傳動比時，就因為電動機還沒確定、蝸輪蝸桿分度圓直徑也沒確定的情況下犯了不小的疑慮，不知道該如何下手。并且，經(jīng)驗公式和第一標準的使用也為設(shè)計帶來了一定的自由空間，但是已經(jīng)習慣使用精確公式的我們卻不敢一下子就接受經(jīng)驗公式和眾多的第一標準。而且，前期的計算工作也需要不怕勞累和辛苦，有的時候可能要在教室

16、待上一天，參考很多本機械設(shè)計參考書和手冊，才能順利計算出一部分數(shù)據(jù)，真的很累。通過課程設(shè)計，更使我深深體會到，干任何事都必須耐心，細致。課程設(shè)計過程中，諸多計算有時不免令我感到有些心煩意亂：有幾次因為不小心我計算出錯，或者將某一數(shù)值選錯，只能無可奈何地重來但一想到今后自己工作和生活中不可能事事順利、一蹴而就，想到我將來作為設(shè)計人員應(yīng)當承擔的社會責任，想到世界上因為某些細小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提示自己，做事情一定要高度負責，認真對待，不辭辛苦。雖然課程設(shè)計繁瑣辛苦，但是當我左后清理自己的設(shè)計成果，漫漫回味這幾周的心路歷程時，感到成功的喜悅即刻便使倦意頓消?？梢哉f，這次課程設(shè)計使我在學(xué)習態(tài)度、工作作風上得到了一次難得的磨練，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識和思想是如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識能力是如此的不足。通過此次的課程設(shè)計，憑借張長老師和同學(xué)們的引導(dǎo)、幫助，真的使我受益匪淺。我也會告訴下幾屆的學(xué)弟學(xué)妹