哈工大机械设计课程设计蜗杆减速器设计说明书

哈工大机械设计课程设计1目录一、选择电机2二、计算传动装置的传动比3三、计算传动装置各轴的运动参数与动力参数3四、传动零件的设计计算4五、热平衡计算7六、机体的结构尺寸7七、蜗轮与蜗轮轴的设计计算8八、蜗杆轴的设计15九、减速器的润滑及密封条件的选择16十、减速器的附件设计17哈工大机械设计课程设计2一、选择电机1、选择电机类型按工作要求和工作条件选择YB系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭式自扇冷式结构，电压为380V。2选择电机的容量工作机的有效功率为3651021FVPW从电动机到工作机输送带间的总效率为4321式中联轴器的传动效率；1轴承的传动效率；2蜗轮的传动效率；3卷筒的传动效率。4由表91可知，则，所1098230759646920以电动机所需的工作功率为KWPWD916202、确定电动机的转速工作机卷筒的转速为MIN/50214360160RDVNW由于蜗轮的齿数为2880，故选则蜗杆的头数Z12。所以电动机转速可选的范围为205401WDNIIN/R符合这一范围的同步转速为500R/MIN，1000R/MIN和1500R/MIN。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为哈工大机械设计课程设计31000R/MIN的电动机。根据电动机的类型、容量和转速，由机械设计手册选定电动机的型号为Y112M6，其主要性能如表11所示，电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如表12所示。表11Y112M6型电动机的主要性能电动机型号额定功率/KW满载转速/R/MIN启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y112M6229402020表12电动机的主要外形和安装尺寸（单位MM）中心高H外形尺寸L1（AC/2AD）HD底脚安装尺寸AB底脚螺栓直径K轴伸尺寸DE键连接部分尺寸FGD112400（11590）26519014012286087二、计算传动装置的传动比总传动比815094WMNI3、计算传动装置各轴的运动参数与动力参数1、各轴的转速轴IN/9401RNM轴582I卷筒轴I/3R2、各轴的输入功率轴KWPD9541097411轴732卷筒轴21卷3、各轴的输入转矩电动机的输出转矩TD为哈工大机械设计课程设计4MNNPTMDD4661029471051059所以轴D412轴IT53210782509卷筒轴MN521卷978将上述计算结果汇总于表13，以备查用。表13传动装置的运动和动力参数轴名功率P/KW转矩T/NM转速N/R/MIN电机轴1974201104940轴1954199104940轴145127810550卷筒轴142227210550四、传动零件的设计计算1蜗轮蜗杆的材料选择由于输入功率不太大，转速也不是很高，蜗杆材料选用45钢，整体调质，表面淬火，齿面硬度220250HBW。对于蜗轮材料，初估蜗杆副的滑动速度VS6M/S，故选择蜗轮的材料为铝青铜。2、按疲劳强度设计模数根据公式22129HEZZKTDM式中Z2蜗轮的齿数；T蜗轮的转矩；ZE为弹性系数；D1蜗杆分度圆直径；材料金恩许用接触应力；H哈工大机械设计课程设计5K载荷系数。根据减速器的工作环境及载荷情况，参考文献1表74查的使用系数KA10；假设蜗轮圆周速度V23M/S,则动载系数KV10；因为工作平稳，故取齿向载荷分布系数K10，所以KKAKKV10101010由于蜗轮的齿数在2880之间，且考虑到减速器的尺寸，选取蜗杆头数Z12，则蜗轮齿数Z2Z1I2188376，取为38，故此时192381ZI，5310|819|I，即传动比符合要求。查表得弹性模量ZEMPA6；材料基本许用接触应力MPAH180。带入公式中得35221691803780199MZKTMDHE查参考文献1表71，选取模数M5MM，蜗杆分度圆D163MM。3、验算蜗轮圆周速度V2，相对滑动速度VS及传动效率SND/4970605381460显然V23M/S,与原假设相符，即K取值合适。由15932TAN1DMZ，得2，所以SMNDVS/13029COS16043COS06显然VS6M/S，与原假设相符，取KV值合理。由VS313M/S，查参考文献1表77，利用插值法得当量摩擦角235，所以75804935209TAN6950TAN9605与原来初值取值相符。4、计算蜗轮蜗杆的主要几何尺寸中心距，取，则变位系数MDA12690321A130哈工大机械设计课程设计6。MMAX7051263其他尺寸总汇于表14表14计算公式和数据（单位MM）名称符号蜗干数据蜗轮数据齿顶高HAMA15MXHA1285齿根高HFF216F25全齿高H11211分度圆直径D1D63MZD190齿顶圆直径A112AAH7322AAH207齿根圆直径F11FF51FF185蜗杆分度圆导程角/ARCTNDMZ902蜗轮分度圆螺旋角22902节圆直径1DX1702D190传动中心距A/2MD130蜗杆轴向齿距1PA1157蜗杆螺旋线倒程PS1SPZ314蜗杆螺旋部分长度LM0274，取90蜗轮外圆直径2EDAE522210蜗轮齿宽B217D50齿根圆弧半径R1MA0/1375齿顶圆弧半径R2F212265齿宽角SIN/2B2/DA105M9034哈工大机械设计课程设计75、热平衡计算所需散热面积100TKPAS该设计的减速器工作环境是清洁，取油温T80，周围空气温度T020，通风条件良好，取散热系数，传动效率为078则C/152MWS20147802801594MTKPAS机体外表面的面积21395012703743742M机体表面凸缘面积2183800A与理论散热面积相比AM2214815395即箱体与凸缘面积满足散热需求。六、机体的结构尺寸蜗轮的圆周速度V20497M/S，由参考文献2可知，选用精度等级为9级，该传动平稳，选用的侧隙种类为C，即传动9CGB/T100891988。蜗杆的圆周速度V131M/S,查表选用精度等级为8级，该传动平稳，选用的侧隙种类为C，即传动8CGB/T100891988根据传动中心距A可以确定铸铁蜗杆减速器机体的结构尺寸计算表如下名称符号计算公式数据（单位MM）机座壁厚8304A10机盖壁厚1510机座凸缘厚度B115机盖凸缘厚度112哈工大机械设计课程设计8机座底凸缘厚度P5225地脚螺钉直径FD1036A16地脚螺钉数目N4轴承旁连接螺栓直径1FD7512机盖与机座螺栓直径2DF6010连接螺栓D2的间距150200轴承端盖螺钉直径3FD548窥视孔盖螺钉直径4DF036定位销直径F878DF、D1、D2至外机壁距离1C见表515DF、D2至凸缘距离2见表515轴承旁凸台半径1R2C外机壁至轴承座端面距离L8521C45内机壁至轴承座端面距离255蜗轮外圆与内机壁距离115蜗轮轮毂与内机壁距离215轴承端盖凸缘厚度E321D10表15连接螺栓扳手空间C1，C2值和沉头座直径表螺栓直径M8M10M12M16M20M24M30MIN1C13161822263440I211141620242834沉头座直径20242632404860七、蜗轮与蜗轮轴的设计计算1轴的材料选择因传递功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，考虑到经济性选用常用材料45哈工大机械设计课程设计9钢，调质处理。2初算轴径及联轴器的确定21、蜗轮轴最小轴颈与联轴器的确定对于蜗轮轴MNPCD8350413322MIN故蜗轮轴最小轴颈DMIN103338348M。蜗轮轴计算转矩为NKTC41710782552由计算转矩与电动机轴尺寸，选择联轴器的型号为GY6。3、蜗轮轴结构设计（1）轴承部件的结构形式蜗杆减速器的中心距A130，通过查表选择减速器的机体采用剖分式结构。因传递功率小，故轴承的固定方式可采用两端固定方式。因此，所设计的轴承部件的结构形式如图1所示。然后可按转轴轴上零件的顺序，从DMIN处开始设计。（2）联轴器及轴段1的设计DMIN就是轴段1的直径，又考虑到轴段1上安装联轴器，因此，轴段1的设计和联轴器的设计同时进行。由于联轴器的一端连接工作机一端连接轴，其转速比较低，传递转矩比较大。采用凸缘刚性联轴器。联轴器所在轴段比联轴器长度短12MM，故取L180MM，D138MM。（3）密封圈与轴段2的设计考虑到联轴器右端的固定和密封圈的标准，取轴段D248MM，轴段2的长度根据箱体的壁厚、轴承凸台的厚度、轴承端盖的厚度以及联轴器类型确定L252MM，密封圈为毛毡油封密封圈FZ/T920101991中直径是内圈直径为47MM,外圈直径为60MM的。（4）轴段3与轴段6考虑到蜗杆减速器有轴向力，轴承类型选用圆锥滚子轴承，轴段3上安装轴承，要使轴承便于安装又符合轴承内径系列，暂取轴承型号为30210，由参考文献2表124知，其内径D50MM，外径D90MM，宽度B20MM，故取D3D650MM，考虑到安装挡油板时的长度与套筒的长度，L345MM，轴段6除了安装轴承外还有有加工倒角，故L635MM。（5）蜗轮与轴段4轴段4上安装蜗轮，为了方便安装蜗轮D4应该略大于D3，取D456MM，按照蜗轮的设计，蜗轮的轮毂宽为（1519）D5，取轮毂宽为90MM，则轴段5哈工大机械设计课程设计10的长度略小于蜗轮轮毂宽度，取L588MM（6）轴肩5的设计轴段6上安装与轴段3成对的甩油环，考虑到轴承受力的对称性轴肩5的长度L57MM（7）键连接联轴器及蜗轮的轴向连接均采用普通平键连接，分别为键1070GB/T10961990及键1670GB/T10961990图一4、蜗轮轴的受力分析轴向力NDTFA7631091242向心力NR10652TAN82TAN5212切向力NDTFT39601752受力图如图二所示哈工大机械设计课程设计11图二在水平面上NDFRARH19361542/0763907692/2NHR31521在垂直平面上FRTV246/9/21故轴承上的总支承反力NHVR91312221轴承上的总支承反力FVHR074692222故在水平面上，AA剖面左侧MNLMA10721AA剖面右侧RHA6439362在竖直平面上MNLMVAV81592721421由于L2与L3十分接近，故将竖直面上的MAV1与MAV2相等。故合成弯矩，AA剖面左侧AVHA16048592102211AA剖面右侧MNMAVHA37743222115校核蜗轮轴的强度AA剖面左侧因弯矩大、有转矩，还有键引起的应力集中，故AA剖面右侧为危险截面。由附表101，抗弯剖面模量哈工大机械设计课程设计1233237154862156010MDTBW抗扭剖面模量3323298056215020DTBT弯曲应力MPAWB87154A0M扭剪应力MPAWT483290175TM/对于调质处理的45钢，查得，查得材AB65A301MPA15料的等效系数，10。键槽引起的应力集中系数，查得2571,8K绝对尺寸系数，查得。76,8轴磨削加工时的表面质量系数查得。故安全系数920961308131MAKS42147609251MA981322S查得许用安全系数，显然，故AA剖面安全。5S哈工大机械设计课程设计136、校核键连接的强度联轴器处键连接的挤压应力MPADHLTP96017832452式中D键连接处直径；T2传递的转矩；H键的高度；L键连接的计算长度。取键、轴、联轴器的材料都为钢，查机械设计手册得，显然，MPAP1502，故强度足够。P齿轮处键连接的挤压应力PADHLTP7361705682452取键、轴、齿轮的材料都为钢，得。显然，故强度MPP足够。7、校核蜗轮轴轴承寿命由参考文献2表124查的圆锥滚子轴承30210计算系数Y14，E042，则圆锥滚子轴承30210内部轴向力为NYFRS96524121307图三哈工大机械设计课程设计14的方向如图所示，与A同向，则21S及1SNF7156396524显然，1SAS，因此轴有右移趋势，但由轴承部件的结构图分析可知轴承将保持平衡，故两轴承的轴向分力分别为NFASA71561294比饺两轴承的受力，故只需校核轴承。因为EFRA60173/56/2所以X04,Y14。则轴承的计算当量动载荷NYXPAR82314754142当轴承在以下工作，查参考文献1表1010得。由减速器的工作情况，C10TF查表1011得载荷系数。故轴承的寿命1PFHFNLFTH73661010682140751已知减速器使用4年，二班制工作，则预期寿命HH2465显然远大于，故轴承寿命很充裕。HL107蜗轮设计计算蜗轮的分度圆直径D190MM，为了节约比较贵重的青铜材料，故蜗轮的结构采用装配式，按照机械设计课程设计图号11设计蜗轮结构，其数据如下表所示符号计算公式数据单位MMD3D81690L290A0M10哈工大机械设计课程设计15B102M10R145D375R21265D22Z190DA2MD200D4516L143225E3D5AMD2158N338、蜗杆轴的设计1、材料的选择因传递功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，考虑到经济性选用常用材料45钢，调质处理。2、最小轴颈与联轴器的确定对于转轴，按扭转强度初算轴径，查参考文献1表94得C106118，考虑到轴端的弯矩和转矩的大小，故取C110，则对于蜗杆轴MNPCD0419510331MIN该段轴上有一键槽，将计算值加大3，及DMIN1446MM。为了减小启动转矩，联轴器应具有较小的转动惯量和良好的减震性能，因此选用弹性联轴器，联轴器一端连接电动机，一端连接蜗杆轴。蜗杆轴计算转矩为MNKTC3019541式中T联轴器传动的名义转矩；K工作情况系数，查参考文献1得工作机为带式运输机时K12515，该设哈工大机械设计课程设计16计取K15。由计算转矩与电动机轴尺寸，选择联轴器的型号为LH2。3、结构设计（1）轴承部件的结构形式蜗杆减速器的中心距A130，通过查表选择减速器的机体采用剖分式结构。因传递功率小，故轴承的固定方式可采用两端固定方式。因此，所设计的轴承部件的结构形式如图3所示。然后可按转轴轴上零件的顺序，从DMIN处开始设计。（2）联轴器及轴段1的设计DMIN就是轴段1的直径，又考虑到轴段1上安装联轴器，因此，轴段1的设计和联轴器的设计同时进行。由于联轴器的一端连接电动机机一端连接轴，其转速比较高，传递转矩比较小。采用弹性联轴器。联轴器所在轴段比联轴器长度短12MM，故取L160MM，D128MM。（3）密封圈与轴段2的设计考虑到联轴器右端的固定和密封圈的标准，取轴段D238MM，轴段2的长度根据箱体的壁厚、轴承凸台的厚度、轴承端盖的厚度以及联轴器类型确定L253MM，密封圈为唇形密封圈GB/直径是内圈直径为38MM,外圈直径为58MM标准。（4）轴段3与轴段6考虑到蜗杆减速器有轴向力，轴承类型选用圆锥滚子轴承，轴段3上安装轴承，要使轴承便于安装又符合轴承内径系列，暂取轴承型号为30209，由参考文献2表124知，其内径D45MM，外径D85MM，宽度B19MM，故取D3D645MM，考虑到安装挡油板时的长度，L329MM，轴段6除了安装轴承外还有有加工倒角，故L632MM。（5）轴肩5、7的设计轴段3上安装与轴段6成对的挡油板，考虑到轴承受力的对称性轴肩5、6的长度L55MM，D5D660MM。（6）轴段4由于车制蜗杆，需要两端留出退刀槽，两端都为35MM，直径D451MM。螺旋长度为90MM，考虑到倒角，取L4172MM（7）键连接联轴器采用普通平键连接，为键853GB/T10961990哈工大机械设计课程设计17图三九、减速器的润滑及密封条件的选择1、蜗轮蜗杆润滑啮合条件采用油润滑，采用LCKE220蜗轮蜗杆油，状油深度6070MM。2、轴承润滑轴承采用脂润滑，填充量不超过轴承空间的1/3，每隔半年更换润滑脂。3、蜗轮蜗