一级蜗轮蜗杆减速器

一、课程设计任务书题目设计用于带式输送机的蜗杆减速器工作条件连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限10年，小批量生产，两班制工作，运输带工作速度允许误差为5。原始数据运输带工作拉力F2400N；运输带工作速度V12M/S；滚筒直径D410MM。二、传动方案的拟定与分析设计任务说明中已经给出该设计的传动方案，即一级蜗轮蜗杆传动的减速器。三、电动机的选择1、电动机类型的选择选择Y系列三相异步电动机。2、电动机功率选择（1）传动装置的总效率0992099308096073滚筒蜗轮蜗杆轴承总联轴器NN3204（2）电机所需的功率电动机输出功率KWAWPD工作机所需的功率3KWKFV10所以KW411KWAD因载荷轻微振动，电动机即可，故DEDPPKWPED53、确定电动机转速07304总411KWDP3KWW55KWEDP计算滚筒工作转速R/MIN60160125460WVND按机械设计课程设计指导书P18表24推荐的传动比合理范围，取蜗轮蜗杆减速器传动比范围，则140I减速器总传动比合理范围为I总1040。故电动机转速的可选范围为。4056428/MINNIRW总电动机（1）符合这一范围的同步转速有1000、1500、和3000R/MIN。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选N1500R/MI方案电动机型号额定动率/KWR/MIN同步转速满载转速1Y132S12553000/28902Y132S14551500/14403Y132M26551000/9604、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S14。其主要性能额定功率55KW；满载转速1440R/MIN；额定转矩22。四、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比4026375NIM总W2、分配各级传动比跟据课程设计指导书P18表24，取蜗轮蜗杆传动比（单级减速器合理）12637I104I减速器5460R/MINWN电动机型号为Y132S142637I总263712I五、动力学参数计算1、计算各轴转速1440R/MIN0N012340/MIN1546/IN371/MINRINRII电动机0122、计算各轴的功率P0PD365KWP1P01365099361KWP2P12336109908322KWP3P212322099099316KW3、计算各轴扭矩T0955106P0/N0955106365/14402421NMT1955106P1/N1955106361/14402394NMT2955106P2/N2955106322/546156310NMT3955106P3/N3955106316/546163130NM功率P/KW转矩T/NM轴名输入输出输入输出转速NR/MIN传动比I效率电动机轴036524211440蜗杆轴13613572394237014401099蜗轮轴23223195631055747546830079滚筒轴33163136313062498754611440R/MIN1N5461R/MIN25461R/MIN3P0365KWP1361KWP2322KWP3316KWT02421NMT12394NMT256310NMT363130NM六、传动零件的设计计算蜗杆蜗轮设计计算1、蜗杆传动类型GB/T100851988阿基米德蜗杆（ZA）2、选择蜗轮蜗杆材料及精度等级蜗杆选40GR，表面淬火4555HRC；由表87查得，蜗轮边缘选择ZCUSN10P1。金属模铸造。从GB/T100891988圆柱蜗轮蜗杆精度中选择8级精度。侧隙种类为F,标注为8FGB/T1008919883、按齿面接触疲劳强度设计传动中心距232EZAKT（1）、蜗杆上的转矩2T2955106P2/N2955106322/5461563100NMM（2）、载荷系数K应工作时轻微振动，故查表115知载荷分布不均匀系数1，115，由于转速不高，冲击不大，动载系数105ANK故K1151105121N（3）、弹性影响系数EZ铸锡磷青铜蜗轮与钢蜗杆相配，故160EZ12MP（4）、接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距A的比值03，查图1D1D1118可查得31Z（5）、许用接触应力H蜗轮材料铸锡磷青铜ZCUSN10P1。金属模铸造。蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,表117知涡轮的基本许用应力268MPA应力循环系数60154611030016260HNJNL81570寿命系数07088781HK则07088X26818996MPAN（6）、计算中心距A166854MM232EZAKT2316031589取中心距A200MM,因2，故从机械设计第八版表1ZT2563100NMMK121160EZ12MP31Z268MPAHN8157007088HNK18996MPA112中取模数M63,蜗杆分度圆直径63MM，这时1D0315，从机械设计第八版表1118中可查的接触系数1DA08因VFV此不用重算。091920570FHK3192MPA15907MPAF4842M/SSV08516七、轴的设计计算输出轴的设计蜗轮轴1、按扭矩初算轴径（1）、轴的材料的选择，确定许用应力考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩。选用45号钢，正火处理B600MPAB155MPA（2）、按扭转强度，初步估计轴的最小直径DMNPA80426531032轴伸部位安装联轴器，考虑补偿轴的可能位移，选用非金属弹性元件挠性联轴器，由转速和转矩得159550322/546884357NM2CAATK610查表GB/T50141955HL3选弹性销柱联轴器，标准孔径D45MM，即轴伸直径为45MM。（3）、轴承和键采用角接触球轴承，并采用凸缘式轴承盖，实现轴承系两端单向固定，轴伸处用C型普通平键联接，实现周向固定。用A型普通平键连接蜗轮与轴。2、轴的结构设计（1）、径向尺寸的确定从轴段D145MM开始逐渐选取轴段直径，D2起固定作用，定位轴肩高度可在（00701）D范围内，H（00701）D1（31545）MM。应取D253MM；D3与轴承的内径相配合，为便与轴承的安装，取D355MM，查机械零件设计手册选定轴承型号为7011C，D4与蜗轮孔径相配合且便于蜗轮安装。按标准直径系列，取D456MM；D5起蜗轮轴向固定作用，由H（00701）D4（00701）5639356MM，取H4MM，D564MM；D7与轴承配合，取D7D355MM；D6为轴承肩，轴承轴向固定，符合轴承拆卸尺寸，查轴承手册，取D658MM。（2）、轴向尺寸的确定与联轴器相配合的轴段长度，L1112MM。对蜗轮B74MM取轴长段L4B23MM72MM,对定位轴肩L514H14X8MM112MM,取整则L511MM。7011C型轴承其轴承宽度B18MM，故L7B18MM其他轴段的尺寸长度与箱体等的设计有关，蜗轮端面与箱体的距离取1015MM，轴承端面与箱体内壁的距离取5MM；分箱面取5565MM，轴承盖螺钉至联轴器距离45号钢B600MPAB155MPA84357NMCATHL3选弹性销柱联轴器角接触球轴承D145MMD253MMD355MMD456MMD564MMD658MMD7D355MM轴承型号为7011CL1112MML472MML511MML7B18MML255MM311MML总1015MM，初步估计L255MM，轴承环宽度为8MM，两轴承的中心的跨度为144MM，轴的总长为311MM。3、轴的强度校核（A）轴的结构与装配（B）受力简图（C）水平面的受力和弯矩图（D）垂直面的受力和弯矩图（E）合成弯矩图（F）转矩图（G）计算弯矩图（31）计算蜗轮受力1）、绘出轴的计算简图（A）图2）、绘制水平面弯矩图（B）图蜗轮的分度圆直径334MM；2D转矩563167NM2T蜗轮的圆周力2563167/334337226N2TTFD蜗轮的径向力2TANR337226TAN2012274N337226N2TF12274N2R760N2AF12NH168613N1214NMM蜗轮的轴向力760N123946ATFD轴承支反力168613N21TNH截面C处弯矩1214NM17MFM3）、绘制垂直面弯矩图（C）图轴承支反力6137N2RNV计算弯矩截面C左右侧弯矩4396NM27VNVMFM4）、绘制合成弯矩图（D）图12912NM2222439614VH5）、绘制弯矩图（E）图56310NM6910PTN6）、绘制当量弯矩图（F）图转矩产生的扭剪应力按脉动循环变化，取06，截面C处的当量弯矩为36169NM22221906531ECMAT7）、校核危险截面C的强度1378MPAEX21Y10Y20（4）计算当量载荷P1、P2根据教材P321表136取FP11根据教材P320式138A得P1FPX1FR1Y1FA1111115250126775NP2FPX2FR1Y2FA2111115250126775N（5）轴承寿命计算P1P2故取P126775NFR1FR211525N角接触球轴承7005CFS1FS27837NFA17837NFA222172NFA1/FR1068FA2/FR2192P1126775NP2126775NP126775N3齿顶圆直径756MM；1AD转矩23947NM1T蜗杆的圆周力22394/0075663333N12TATFD蜗杆的径向力1TNR63333TAN2023051N蜗杆的轴向力14335N2394ATFD角接触球轴承3根据手册得7005C型的CR23000N由教材P320式135A得LH16670/NFTCR/P16670/1440123000/12677533216949974H48000H预期寿命足够2、计算输出轴轴承（1）已知N5468R/MIN760N,FRFNH1168613N2A试选7011C型角接触球轴承根据教材P322表137得FS068FR，则FS1FS2068FR068168613114657N（2）计算轴向载荷FA1、FA2FS1FS2760N2A2A任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端两轴承轴向载荷FA111465NFA2FS119065N2A（3）求系数X、YFA1/FR111465/168613068FA2/FR219065/168613113根据教材P321表118得E068FA1/FR1EX21Y20（4）计算当量动载荷P1、P2根据表P321表136取FP11根据式138A得P1FPX1FR1Y1FA11111686131854743NP2FPX2FR2Y2FA21111686131854743N5计算轴承寿命LHP1P2故P18547433根据手册P717011C型轴承CR30500N根据教材P320表134得FT1根据教材P320式135A得LH3216949974H48000H预期寿命足够。7011C型角接触球轴承FS1FS2114657NFA111465NFA219065NFA1/FR1068FA2/FR2113P11854743NP21854743NLH13556744H48000HLH16670/NFTCR/P16670/5468130500/1854743313556744H48000H此轴承合格，预期寿命足够。九、键连接的选择及校核计算1、联轴器与输出轴连接采用平键连接轴径D145MM，L1112MM查机械零件设计手册P291选用C型平键，得B14H9L50即键C1450GB/T10962003LL1B1121498MMT263130NM根据教材P106式61得P4T2/DHL4631100/459984948MPAP110MPA2、输入轴与蜗轮连接采用平键连接轴径D456MML472MMT256310NM查机械零件设计手册P291选A型平键，得B16H10L50即键1650GB/T10962003LL4B721656MMP4T2/D4HL4563100/56105622524MPAP110MPA3、输入轴与联轴器连接用平键连接轴径D120MML152MMT12394NMC型平键B14H9L50L98MMP4948MPAP110MPAA型平键B16H10L50L56MMP22524MPAP110MPA十、联轴器的选择及校核计算联轴器选择的步骤1、蜗杆端联轴器（1）、类型选择为了隔离振动与冲击，选用非金属弹性元件挠性联轴器（2）、载荷计算公称转矩2394NM69510PTN由机械设计第八版表141查得15。故由公式（141）的AK计算转矩为15X23943591NMCAAK3、型号选择依据蜗杆轴的设计与计算中知查GB/T50141955HL3选弹性销柱联轴器，标准孔径D45MM，即轴伸直径为45MM。3591NMCAT弹性销柱联轴器GB/T50141955查机械零件设计手册P291选用A型平键，得B6H6L32即键632GB/T10962003LL1B52646MM根据教材P106（61）式得P4T1/D1HL423940/20646132MPAP110MPAA型平键B6H6L32L46MMP132MPAP110MPA2、输出轴端联轴器（1）、类型选择为了隔离振动与冲击，选用非金属弹性元件挠性联轴器（2）、载荷计算公称转矩56310NM69510PTN由机械设计第八版表141查得15。故由公式（141）的AK计算转矩为15X5631084465NMCAAK3、型号选择依据蜗轮轴的设计与计算中知查机械零件设计手册表GB/T43232002LT4选TL型弹性套柱销联轴器，标准孔径D20MM，即轴伸直径为20MM。轴孔长度L52MM。HL384465NMCAT弹性销柱联轴器GB/T43232002LT4十一、减速器的润滑与密封在以上设计选择的基础上，对该减速器的结构，减速器箱体的结构，轴承端盖的结构尺寸，减速器的润滑与密封，减速器的附件作一简要的阐述。1、减速器的结构本课题所设计的减速器，其基本结构设计是在参照机械设计基础课程设计图108装配图的基础上完成的，该项减速器主要由传动零件（蜗轮蜗杆），轴和轴承，联结零件（键，销，螺栓，螺母等）。箱体和附属部件以及润滑和密封装置等组成。箱体为剖分式结构，由I箱体和箱盖组成，其剖分面通过蜗轮传动的轴线；箱盖和箱座用螺栓联成一体；采用圆锥销用于精确定位以确保和箱座在加工轴承孔和装配时的相互位置；起盖螺钉便于揭开箱盖；箱盖顶部开有窥视孔用于检查齿轮啮合情况及润滑情况用于加住润滑油，窥视孔平时被封住；通气器用来及时排放因发热膨胀的空气，以放高气压冲破隙缝的密封而致使漏油；副标尺用于检查箱内油面的高低；为了排除油液和清洗减速器内腔，在箱体底部设有放汕螺塞；吊环螺栓用来提升箱体，而整台减速气的提升得使用与箱座铸成一体的吊钩；减速气用地脚螺栓固定在机架或地基上。2、减速箱体的结构该减速器箱体采用铸造的剖分式结构形式具体结构详见装配图3、轴承端盖的结构尺寸详见零件工作图4、减速器的润滑与密封蜗轮传动部分采用润滑油，润滑油的粘度为118CST（100C）查表511机械设计基础课程设计轴承部分采用脂润滑，润滑脂的牌号为ZL2查表513机械设计基础课程设计。5、减速器附件简要说明该减速器的附件含窥视孔，窥视孔盖，排油孔与油盖，通气空，油标，吊环螺钉，吊耳和吊钩，起盖螺钉，其结构及装配详见装配图。蜗轮传动部分润滑油轴承部分脂润滑十二、箱体及附件的结构设计1、减速器结构减速器由箱体、轴系部件、附件组成，其具体结构尺寸见装配图及零件图。采用下置剖分式蜗杆减速器（由于VS484M/S5M/S时，蜗杆下置）。铸造箱体，材料HT150。2、铸铁箱体主要结构尺寸和关系名称减速器型式及尺寸关系箱座壁厚11MM箱盖壁厚1110MM箱座凸缘厚度B1，箱盖凸缘厚度B，箱座底凸缘厚度B2B1516MMB11115MMB22528MM地脚螺钉直径及数目DF19MMN6下置剖分式蜗杆减速器HT150设计小结通过3周的一级蜗轮蜗杆减速器设计，觉得自己受益非浅。机械设计课程设计是机械设计课程的一个重要环节，它可以让我们进一步巩固和加深学生所学的理论知识，通过设计把机械设计及其他有关先修课程（如机械制图、理论力学、材料力学、工程材料等）中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，使理论知识和生产实践密切的结合起来。而且，本次设计是我们学生首次进行完整综合的机械设计，它让我树立了正确的设计思想，培养了我对机械工程设计的独立工作能力；让我具有了初步的机构选型与组合和确定传动方案的能力；为我今后的设计工作打了良好的基础。通过本次课程设计，还提高了我的计算和制图能力；我能够比较熟悉地运用有关参考资料、计算图表、手册、图集、规范；熟悉有关的国家标准和行业标准（如GB、JB等），获得了一个工程技术人员在机械设计方面所必须具备的基本技能训练。感谢我的指导老师张占国老师的无私帮助和同学之间的互助，当一份比较像样的课程设计完成的时候，我的内心无法用文字来表达。几天以来