螺旋输送机上用的单级蜗杆减速器设计书

- 1 - 螺旋输送机上用的单级蜗杆减速器设计书 传动方案的拟定及说明 由题目所知传动机构类型为：单级蜗轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。 电动机的选择 计 算 及 说 明 结 果 1.、电动机类型和结构的选择 因为本传动的工作状况是：载荷平稳、连续单向旋转。所以选用常用的封闭式 Y（ 列的电动机。 2、电动机容量的选择 1） 工作机所需功率 P=） 电动机的输出功率 P a=1.2.32 蜗轮蜗杆传动效率 1=接触轴承效率2 = 联轴器效率 3= 所以 a=以 、确定电动机的转速 输出端轴的转速为 80 r/级蜗杆减速器传动比 i=1040. 故电动机转速的可选范围为 dn=i*n=（ 1040） *80=8003200 4、电动机型号的确定 综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量，价格和减速器的传动比 由机械设计手册查出电动机型号为 工作机所需功率 ： 效率： a=动机输出功率： 出端轴转速： n=80r/动机可选转速范围： 003200r/- 2 - 步转速 1000 r/载转速 960 r/本符合题目所需的要求。 电 动 机 型 号 ：算传动装置的运动和动力参数 传动装置的总传动比和分配传动比 计 算 及 说 明 结 果 1. 计算总传动比 由电动机的满载转速 960m nr/0r/确定传动装置应有的总传动比为： ia=nm/n=12 总传动比： 2 传动装置的运动和动力参数 计 算 及 说 明 结 果 1、 各轴转速： 1 轴： 960 mr/ 轴： 0r/、 各轴输入功率： 1 轴： P 轴： 1 2= 3 轴： 223 3=、各轴输入转矩： 电动机输出转矩： nT ： T 960r/0r/ d - 3 - 2 轴： T ： T 1 轴： 3 轴 蜗杆的传动计算 蜗杆传动的主要参数 计 算 及 说 明 结 果 根据 10085推荐，采用渐开线蜗杆 考虑到蜗杆传动的功率不大，速度中等，故蜗杆采 用 45刚；而又希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为 45 55轮选用铸锡磷青铜（ ,砂模铸造；为了节约贵重有色金属，仅齿圈用青铜铸造，而轮芯用灰铸铁（ 造 蜗杆传动的主要参数 传动中心距： 3 2 （ 1）、蜗杆上的转矩 T2 T i （ 2） 、载荷系数 K 由于工作时轻微振荡，转速不高，冲击不大，故 K K K (3)、弹性影响指数： 因为选用的是锡磷青铜（ 蜗轮和 45 刚蜗杆相配，故 (4)、接触系数 : 先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距 a 的比值表可知Z= 5）、许用接触应力 K - 4 - 蜗轮材料：铸锡磷青铜 杆螺旋齿面硬度 ,表 11蜗轮的基本许用应力 H =268力循环系数： N=600 1 80（ 365 1016） =810 810 所以取 N=810 寿命系数 8 ： H = H=268= 6）、计算中心距 2 )( = 3 2 3 5 取中心距 a=180为 1i =12，故从表 11选取模数m=6.3 杆分度圆直径 1d =63时 1d /a=假设相等，从 机械设计 图 11Z=Z，因此以上计算结果可用。 蜗杆： 分度圆直径： 1d =0 3圆直径：1dw=m (q+2x)=顶圆直径：1d +12d +2m=63+2*根圆直径：1d 3齿数： 8 变位系数： x=a 21 =径系数： q=10 模数： m=蜗轮齿宽： B=度圆直径： 齿顶圆直径：2d +22d +2m(1+x) N=810 a=180d =638 X=q=10 m= - 5 - =*根圆直径：2d d =圆直径： 分度圆导程角 = co 当量齿数c o o s 332 z 根据 2x = 机械设计 图 11可查得齿形系数 旋系数Y= 许用弯曲应力 F =/F1查得由 造的蜗轮的基本许用弯曲应力 /F =56命系数 8 =/F 56 以 F =21 M P F F ,弯曲强度校核满足要求。 5. 验算效率 )ta n ( ta 已知 =v=相对滑移速度 关 s 8 0 060 98063c o 0 060 11 2 = Y= = =校核满足要求 - 6 - 从 机械设计 表 11v=入上式得 88.0)t t v 于原估计值，因此不用重算。 平衡计算 1 估算散热面积 A A= 2 验算油的工作温度 温0t：通常取 20 。 散热系数4 ( )； 啮合效率 ； 轴承效率 取轴承效率 2= 搅油效率 油效率 3= = 1 2 3= 203 6 0 011 0 0 0 01 80 油温未超过限度 v= 满足 A= 292.0 m = 满足 轴 的 设 计 计 算 及 说 明 结 果 蜗杆轴的设计及校核 - 7 - 图 5杆轴草图 （ 1）选择轴的材料及热处理 考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要向蜗轮传递转矩，其 传递的功率不大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常用的 45钢，调质处理。查机械设计（表 15度 17 255度极限 B =640 s=3551- =2751- =155 1- =60 （ 2）求蜗杆轴上的功率、转速和转矩 由第 3 章可知 ， 9801 n ， 41 （ 3）求作用在蜗杆上的力 因已知蜗杆的分度圆直径为 63 切向力 22 4111 轴向力 2221 径向力 0t a （ 4）初步确定轴的最小直径 查机械设计（表 15初步校核估算轴的最小直径，取 A。 =110 311m i n （ 5）轴的结构设计 1初选轴承 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向和轴向力的作用，故选用角接触球轴承；参照工作要求并根据 1d =55 - 8 - 轴承产品目录中初步 选取 0基本游隙组、标准精度级的角接触球轴承。查机械设计课程设计（表 5选型号为7211C，其尺寸为 d D B=5510021 2各轴段径向尺寸确定 查课本 114343 表P,选取 5.1 因为计算转矩小于联轴器公称转矩 ,所以 查机械设计手册 11222 选取 00211 与轴配合的毂孔长度为半联轴器半联轴器的长度故取 初估轴径后 ,可按轴上零件的安装顺序 ,从左端开始确定直径 最小端 ,装轴承，故该段直径为 55了设计的需要，考虑轴的轴向定位，设计 的直径为64为蜗杆，故该段直径为 轮左端用套筒定位。 径与 4径和 一样为 55 -段安装轴承端盖，采用毡油封，所用直径为 50 -安装联轴器，故该段直径为 42 2各轴段长度 的确定 6长度为为 70为轴间的长度为 1400段 5段 -装轴承端盖，长度为 60 -段的长度为小齿轮的轮毂的长度为 107mm - 9 - 4轴上零件的周向定位 为了保证良好的对中性，与轴承内圈配合轴径选用H7/合，轴承外圈与套杯采用 H7/配合，联轴器与轴采用 的型号为键宽 b*键高 h 12*8 长 100 5轴上倒角与圆角 为保证 7211C 轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴环圆角半径为 他轴肩圆角半径均为 2据标准 机械设计（表 15 轴的左右端倒角均为 5。 （ 6）按弯扭合成校核高速轴的强度 在确定轴承支点位置时，查机械设计手册得 7211a=21查机械设计（图 15a=l/3因此，做出简支梁的轴的跨距为 299 切向力 22 4111 轴向力 2221 径向力 0t a 径向力 绘出轴的计算简图 5-2(a)图 绘制垂直面弯矩图 5-2(b)图 9 91 4 21 5 732 F 12 9 91 4 5 53231 F 0 5 53222 H H V V 3 27 41 - 10 - 2 . 7 022 3 2 7 41 5 7211 2 6 91 4 2322 H 22 121 321 )( = 322 0 1 ，安全。 2 6 92 安全 - 11 - 蜗轮轴的设计及校核 速、转矩 : m 蜗轮分度圆直径： 498525T N m - 12 - 圆周力： 2径向力： a a F t 按 3220d 初步估算，选取轴的材料为 45 钢，调质处理。 有表 1510A ， 于是得 3220d = 由轴直径 d 100开有一个键槽，故使轴径增大 5%， 即： 51( 据 ，查表 14 。 所以 4 9 8 5 2 53 3 2 3 5 N m 因为计算转矩小于联轴器公称转矩 ,所以 查机械设计手册 11222 选取 00011 与轴配合的毂孔长度为半联轴器半联轴器的长度故取 。 （ 1）方案如下图： 1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径 初估轴径后 ,可按轴上零件的安装顺序 ,从左端开始确定直径 最小端 ,装轴承，故该段直径为55了设计的需要，考虑轴的轴向定位，设计 的直径为 64为齿轮的轴向定位提供轴肩，取设 - 13 - 计直径为 116安装蜗轮，故该段直径为 90轮左端用套筒定位。 装套筒和轴承，直径和 5 -段安装轴 承端盖，采用毡油封，所用直径为 50 -安装联轴器，故该段直径为 48 2各轴段长度的确定 6长度为为 20为轴间的长度为 10为 140段 5段 -装轴承端盖，长度为 60轮宽加齿轮间隙为 75 -段的长度为小齿轮的轮毂的长度为 107 3轴上零件的周向定位 为了保证良好的对中性，蜗轮与轴选用 A 型普通平键联接，键的型号为 25*14 槽用键槽铣刀加工，键长为 125时为了保证蜗轮与轴配合有良好的对中性，所以选择蜗轮与轮毂的配合为67联轴器与轴采用 A 型普通平键联接，键的型号为键宽 b*键高 h 14*9 长为 100与轴承内圈配合轴径选用 H7/配合。 4轴上零件的周向定位 为保证 7211C 轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为 他轴肩圆角半径分别由具体轴径而定。根据标准轴的左端倒角均为2*45，右端倒角均为 5。 8 91 0 78232 F 71 8 91 0 5 53231 F 0 5 53222 8932 H H V V 8 8 5 9 1 安全 W= M=m 332250N - 14 - 6 . 2 0 5 8 8 5 9 . 8 21 . 2 61H 22 121 321 )( = 0 1 ，安全 （ 1）危险截面： V、 同时受扭矩的作用， V 处虽然轴径较小，但相对扭矩来说，还是校核受扭一面好些。 （ 2）截面 V 左侧 抗弯截面系数： W=3 63 755 抗扭截面系数： 3d=3 555 截面 V 左侧的弯矩 M=m 截面 V 上的扭矩 ： 32250N 面上的弯曲应力： M P 截面上的扭转切应力： M P 2 7 53 3 2 2 5 03 轴的材料为 45 钢，调质处理。由表 15得 40 ， ， 。 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 及 按附表 3取。因 d ， D ，经插值后可查得 ， q q =K K - 15 - ， 又由附图 3得轴的材料的敏感系数为 q q =1+ )1( q=1+q（ T =盈配合处的k，由附表 3插值法求的，有 k= 采用磨削加工，由附图 3 轴表面未经强化处理，即 1q ，则综合系数值为 ； 计算安全系数值： 751 222 （ 3）截面 V 右侧： 抗弯截面系数： W=3 090 抗扭截面系数： 3d=3 80 090 截面 V 左侧的弯矩 M=m 截面 V 左侧的扭矩 ： 32250N = 3 M=m 332250N = =q ， q - 16 - 截面上的弯曲应力： 9 0 0 2 4 截面上的扭转切应力： 5 8 0 0 0 2 43 轴的材料为 45 钢，调质处理。由表 15得 40 ， ， 。 截面上由于轴环而形成的理论应力集中系数及按设计手册查取。由 经插值后可查得 =的材料敏感系数： q， (1 ）（ (1 ）（ ，由附图 3扭转尺寸系数 轴采用磨削加工，由附图 3 轴表面未经强化处理，即 1q ，则综合系数值为 ； 计算安全系数值： 7 51 222 右侧的强度也是足够的。 - 17 - 轴 承 的 校 核 高速轴轴承 计 算 及 说 明 结 果 径向力： 2222 2 7211C 轴承基本额定载荷： C=本额定寿命： 接触轴承： 3 所以 09606010366 ）（预期计算寿命： h 满足要求 h 满足要求 键 的 校 核 低速轴键 计 算 及 说 明 结 果 平键校核公式： 联轴器处： 尺寸： m m 轴段直径： d=48矩 T=m 轴槽深 t=以： l=006mm k= P 22k l d 10 由表 6钢在静载荷作用下的许用挤压应力 M 50120 ， 所以， p p，可以满足使用要求 蜗轮处： 尺寸： m m 轴段直径： d=90矩 T=m 满足要求 - 18 - 轴槽深 t=以： l=2500mm k= P 22k l d 10 由表 6钢在静载荷作用下的许用挤压应力 M 50120 所以， p p，可以满足使用要求 合格 高速轴键 计 算 及 说 明 结 果 联轴器处： 尺寸： m 轴段直径： d=42矩 T=m 轴槽深 t=4以： l=008mm k= P 0 由表 6钢在静载荷作用下的许用挤压应力 M 50120 所以， p p，可以满足使用要求 第六章 . 箱体的设计 体的基本结构设计 合格 - 19 - 参考机械设计手册 V 5m/s，采用下置剖分式蜗杆减速器。 体的材料及制造方法：选用铸铁 型铸造 。 铁箱体主要结构尺寸和关系 表 6铁减速器箱体主要结构尺寸参数 名 称 称 号 一级齿轮减速器 计算结果 箱座壁厚 8盖壁厚 1 座凸缘厚度 b 盖凸缘厚度 座底凸缘厚度 脚螺钉直径 28 地脚螺钉数目 n n =(L+B)/(200300) 4 轴承旁连接螺栓直径 4 箱座与箱盖连接螺栓直径 0 连接螺栓 l 1520060 轴承端螺钉直径 选用的轴承端盖选用或 ( 窥视孔盖螺钉直径 定位销直径 d ( 表 2 24，20， 16 - 20 - 表 2 22,18,14 轴承旁凸台半径 R1 2 凸台高度 h 根据低速轴承座外径确定 55 箱机壁到轴承端面距离 l1 510)5 箱座底部凸缘宽度 + 510)6 蜗轮齿顶圆与内箱壁距离 1 13 蜗轮端面与内箱壁的距离 2 11 蜗杆箱体 轴承座孔的轴向长度 c=（ 1D， 60 箱座肋厚 m m 9 箱盖肋厚 m1 7 轴承端盖外径 承座孔直径+(55 轴承端盖凸缘厚度 e (1 轴承旁连接螺栓距离 s 尽量靠近，以 100 表 6台及凸缘的结构尺寸 螺栓直径 8 12 16 20 - 21 - 2 14 16 18 20 22 24 26 30 10 12 14 16 18 20 22 24