机械设计课程设计-蜗轮齿轮二级减速器课程设计.doc

燕山大学机械设计课程设计说明书题目： 蜗杆-齿轮二级减速器 学院（系）： 机械工程学院 年级专业： 12级机设2班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 齐效文 燕山大学课程设计说明书目 录一电动机选择计算11原始数据12电动机型号选择1二总传动比确定及各级传动比分配2三运动和动力参数的计算2四传动零件的设计计算41蜗杆蜗轮的选择计算42斜齿轮传动选择计算8五轴的设计和计算131.初步计算轴径132轴的结构设计133轴的安全系数法校核强度计算17六滚动轴承的选择计算22七键连接的选择24八减速器附件的选择25九润滑和密封说明261润滑说明262密封说明26十拆装和调整的说明26十一减速箱体的附加说明27十二设计小结27十三参考资料28燕山大学课程设计说明书 设计及计算过程结果电动机选择计算1原始数据运输链牵引力F=1800N运输链工作速度V=0.36m/s滚筒直径 D=0.36m2电动机型号选择类型选择：因为的电机的使用地点为煤厂，灰尘多，水土飞溅，所以选用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。此电机具有效率高运动安全可靠的特点。能防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电机内部。确定电机容量：传动装置输出功率为： PI=0.648kw取=0.99（连轴器）, =0.80（蜗杆） , =0.97（斜齿轮）, =0.99（轴承）,=0.96（卷筒）， 则 =()2()4=0.70电动机的输出功率 Pd=PI / =0.648/0.70=0.93Kw确定电机速度：卷筒轮转速 n=蜗杆齿轮减速器推荐传动比为i=6080电动机转速可选范围nd=in=(6080)19.1=（11461528）rpm电机选择结果：符合（11461528）rpm这一范围的同步转速为 1000、1500，综合考虑选电动机和传动装置的尺寸、重量、价格等因素，决定选用同步转速为1500rpm的电动机，型号为Y90S-4，主要性能如下表：电动机型号额定功率（Kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）Y90S-41.1150014002.22.3二总传动比确定及各级传动比分配 1.总传动比为 ia=2.分配 ia= i1i2齿轮传动比i2=(0.060.07)ia=4.3985.131，取i2=4.5蜗杆传动比 i1= ；三运动和动力参数的计算设蜗杆为1轴，蜗轮轴为2轴，齿轮轴为3轴,卷筒轴为4轴。1.各轴转速：n1=nm =1400 rpmn2=n1 / i1= 1400/16.3=85.9 rpmn3=n2 / i2= 85.9/4.5=19.1rpmn4=n3=19.1rpm 2.各轴输入功率：P1=Pd14=0.930.990.99=0.91kwP2=P124=0.910.80.99=0.72kwP3=P234=0.720.970.99=0.69kwP4=P3145=0.690.990.990.96=0.65kw3.各轴输入转距：Td=9550Pd/nm =95500.93/1400=6.34NmT1=9550P1/n1 =95500.91/1400=6.21 NmT2=9550P2/n2 =95500.72/85.9=80.05 NmT3=9550P3/n3 =95500.69/19.1=345 NmT4=9550P4/n4 =95500.65/19.1=325 Nm运动和动力参数计算结果整理于下表：轴号功率P（Kw）转矩T(Nm)转速n（r/min)传动比i效率电机轴0.936.3414001.000.99轴0.916.21140016.30.79轴0.7280.0585.94.50.96轴0.6934519.11.000.94卷筒轴0.6532519.1四传动零件的设计计算1蜗杆蜗轮的选择计算(1).选择蜗杆的传动类型 根据GB/T 100851988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。(2).选择材料、精度等级和蜗杆头数 材料：查表得：蜗杆:45钢，调质处理；蜗轮：铸锡青铜ZCuSn10P1，采用金属型铸造。轮芯用灰铸铁HT100制造。精度等级：初选取8级蜗杆头数：z1=2（i=16.3） 则z2=iz1=32.6，圆整取Z2=33传动比误差为 (3).按齿面接触疲劳强度进行计算根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。计算公式 （）K=KAKVK=1.21.051.2=1.51中等冲击 KA=1.2载荷平稳 K=1.2预估v23m/s，取Kv=1.05则K=1.21.21.05=1.51查表得 ZE=155.0 查表得 b=250MPa应力循环次数： 取 N=9.89107则查表得计算m3q查表取 m3q=1250则 m=5，d1=50mm，q=10(4).蜗杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸0 蜗轮的分度圆直径 d2=mz2=533=165mm0 中心距mm圆整取 a=105mm,变位系数为 蜗杆头数z1=2，直径系数q=10，分度圆导程角= 蜗轮蜗轮齿数 z2=33；蜗轮分度圆直径 d2=mz2=533=165mm蜗轮喉圆直径 da2=d2+2m（ha+x）=165+25（1-0.5）=170mm确定精度等级 故初选8级精度等级合适。复核m3q滑动速度：查表取 啮合效率取搅油效率为2=0.99，滚动轴承效率为3=0.99则总效率为=123=0.81则 (5).校核齿根弯曲疲劳强度 当量齿数 zv=z2/cos3=35.0由此，查表可得齿形系数YF=1.86。 螺旋角系数 Y=1-/140O=0.919许用弯曲应力 弯曲应力 所以，满足弯曲强度。(6).精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从GB/T 100891988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8级精度，侧隙种类为f，标注为8f GB/T 100891988。(7).热平衡核算。其中t0=20，=0.828，P1=1.043Kw，取Kd=15W/（m2）箱体面积 则工作油温为 满足热平衡条件。2斜齿轮传动选择计算 (1).选精度等级、材料及齿数运输机一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。材料选择。选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（正火）硬度为190HBS。选小齿轮齿数z1=22，大齿轮齿z2=i2z1=4.522=99选取螺旋角,初选螺旋角=10o。齿宽系数 非对称布置，取，取。(2).按齿面接触疲劳强度设计1) 确定小齿轮分度圆直径 确定公式内各计算数值a.使用系数KA 查表取 KA=1.25b.动载系数KV 预估v=3m/s，则vZ1/100=0.88m/s 查图取 KV=1.08c.齿间载荷分配系数端面重合度 轴向重合度 总重合度 查图取 d.齿向载荷分布系数 查图取 K=1.08 则K=KAKVKK=2.05e.材料的弹性影响系数 查表得 ZE=189.8f. 齿向区域系数 查图取 ZH=2.46g.重合度系数 取h.螺旋角系数 则 i.接触疲劳强度极限由HB查图取 Hlim1=550MPaHlim2=450MPaj. 应力循环次数 N2=N1/i=2.2107查表得 接触疲劳寿命系数 KHN1=1 KHN2 =1k.计算接触疲劳许用应力，取安全系数SH=1则 故 计算a. 试算小齿轮分度圆直径d1b.校核齿轮圆周速度 c.修正载荷系数 vz1/100=0.0572m/s 取KV=1.01，则d.校正分度圆直径2) 确定主要参数0 计算法向模数 查表取标准值 mn=3mm0 计算中心距 圆整取 a=185mm0 修正螺旋角 将代入上述过程进行计算得mn=2.51mm S1由图示结构知，1轴承“压紧”，2轴承“放松”。则 Fa1=693N，Fa2=S2=242N3. 计算当量载荷 P=fP（XFr+YFa） 查表取fP=1.5 查表得X1=1，Y1=0查表得X2=1，Y2=0则 P1=1.5(117320693)=2600NP2=1.5(16050242)=910N4. 计算寿命 取P1、P2中的较大值带入寿命计算公式因为是球轴承，取=3，则5. 静载荷验算 查表得X0=0.5，Y0=0.46，则P01= X0Fr1+Y0Fa1=0.517320.46693=1185N因 P01 Fr1，故取 P01= Fr1=1732NC。 P02= X0Fr2+Y0Fa2=0.56050.46242=414N因 P02 Fr2，故取 P02= Fr2=605Nnf12f22nlim=11.06700=6700r/minn 故选用7209C型向心球轴承符合要求。七键连接的选择1.键的选取轴键槽部分的轴径为18mm，所以选择普通圆头平键键 A622 GB/T 1096-79轴左右两端键槽部分的轴径为32mm，所以选择普通圆头平键小齿轮处 键 A1065 GB/T 1096-79蜗轮处 键 A1044 GB/T 1096-79轴大齿轮处键槽部分的轴径为46mm，所以选择普通圆头平键键 A1460 GB/T 1096-79联轴器处键槽部分的轴径为38mm，所以选择普通圆头平键键 A1074 GB/T 1096-79 2.键的校核此处，只校核轴上的键大齿轮处的键 A1460 GB/T 1096-79 假设压力在键的接触长度内均匀分布，则根据挤压强度或耐磨性的条件性计算，求得联接所能传递的转矩键为静联接， 由公式可得联接所能传递的转矩为该键符合强度要求。联轴器处的键 A1074 GB/T 1096-79假设压力在键的接触长度内均匀分布，则根据挤压强度或耐磨性的条件性计算，求得联接所能传递的转矩键为静联接， 由公式可得联接所能传递的转矩为该键符合强度要求。八减速器附件的选择1. 窥视孔盖 窥视孔盖的规格为140140mm。箱体上开窥视孔处的盖板下方焊接10mm凸台，一边机械加工支撑盖板的表面，并用垫片加强密封，盖板材料为Q235A钢，用六个M4螺栓紧固。2. 通气器 减速器运转时，箱体内温度升高，气压加大，对密封不利，故在窥视孔盖上安装通气器，是箱体内热膨胀气体自由逸出，以保证压力均衡，提高箱体缝隙处的密封性能。考虑到煤场的工作环境，选用带金属滤网的通气器。3. 启盖螺钉 在减速器装配时于箱体剖分面上涂有水玻璃或密封胶，为了便于开盖故设有启盖螺钉。其螺纹长度要大于机盖连接凸缘的厚度，螺杆端部做成圆柱形、大倒角或半圆形，以免破坏螺纹。4. 定位销 为了保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱体连接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销，两销尽量远些，以提高定位精度。定位销的直径为d=8mm，长度应大于箱盖和箱座连接凸缘的总厚度，以便于装卸。5. 吊耳和吊钩 为了便于拆卸和搬运，在箱盖上铸出吊耳、吊钩，并在箱座上铸出吊钩。6. 油标尺 油标尺应放在便于观测减速器油面及油面稳定之处。先确定油面高度，再确定油标尺的高度和角度，应使油孔位置在油面以上，以免油溢出。油标尺应足够长，保证在油液中。采用带有螺纹部分的杆式油标尺（焊接结构）。7. 放油螺塞 放油孔的位置应在油池的最低处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便于放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的箱座外壁要有凸台，经机械加工成为螺塞头部的支承面，并加封油圈以加强密封。九润滑和密封说明1润滑说明因为是下置式蜗杆减速器，且其传动的圆周速度v12m/s，故蜗杆采用浸油润滑，取浸油深度h=7mm，蜗轮的润滑采用溅油盘润滑，使油液溅到蜗轮上达到润滑作用；大、小斜齿圆柱齿轮采用浸油润滑，齿轮的浸油深度h=，润滑油使用50号机械润滑油。齿轮的浸油深度h=轴承采用润滑脂润滑，因为轴承转速v1500r/min，所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/2。2密封说明在试运行过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何垫片。轴伸处密封应涂以润滑脂。十拆装和调整的说明在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙，因为游隙大小将影响轴承的正常工作。当轴直径为3050mm时，可取游隙为。在安装齿轮或蜗杆蜗轮后，必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度确定的，可查手册。当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。也可调整蜗轮轴垫片，使蜗杆轴心线通过蜗轮中间平面。十一减速箱体的附加说明机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度，箱体的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘、宽度、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成本，均有重大影响。但是由于其形状的不规则和应力分布的复杂性，未能进行强度和刚度的分析计算，但是可以根据经验公式大概计算出尺寸，加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度和强度。箱体的大小是根据内部传动件的尺寸大小及考虑散热、润滑等因素后确定的。十二设计小结为期四个星期的机械设计课程设计已经接近尾声，心中的感触颇多。从最初任务书的变更，重新计算到之后的草图绘制，反复修正再到最后的抄正、零件图制作和三维视频的录制，将近一个月的设计学习让我受益匪浅。设计是一个环节很多，并且环环相扣的过程，经常因为一个小的疏忽而导致返工，机械无小事，任何一个零件的设计都要通过计算、查表和反复测量来实现。虽然课程设计只是一个虚拟的项目，但是它的设计过程让我深刻体会到了设计过程的每一步和设计过程所带来的快乐。我认为真正的设计阶段体现在草图的绘制上，装配图的设计需要一个一个数据的积累和一个个零件的配合，既考虑全局又考虑细节。在设计过程中我还体会到知识储备不足时的捉襟见肘，先前理论知识的巩固和后期二维、三维软件以及视频制作相关知识的补充，让我感觉这次的课程设计让我过的很充实。记得最初课程设计开始时，老师曾叮嘱每一个人，这一个月是异常艰辛的一个月，虽然苦，但是从中学到的知识将在之后的专业知识的学习上让我们能够摸清方向，甚至指导我们今后的毕业设计和工作。我始终坚信机械无小事，对于我们设计的每一个零件和装配体，我们都要负起百分之百的责任，一个工程师的责任是要保证使用者的安全和利益。我们今后更多面对的课题应该是更加人性化的，设计理念应该是越来越注重人的，设计的目的不单单是效益，更加重要的是关心它的使用者的感受。好的设计应该是一款另使用者称赞并且能创造更高价值的产品。我相信这次课程设计所教给我们的，我还远远没有掌握完全，我会在接下来的学习生活中，充分利用此次课程设计的知识，并且不断完善，提高自己，设计出真正的好的产品。十三参考资料1许立忠，周玉林.机械设计M.中国标准出版社，2009年；2 龚溎义，潘沛霖机械设计课程设计图册M.高等教育出版社，2011年；3 韩晓娟机械设计课程设计指导手册M.中国标准出版社，2008年；4 邵晓荣，张艳.互换性与测量技术基础M. 中国标准出版社，2011年；5贾春玉，张树存.画法几何与机械制图M.中国标准出版社，2011年.附：=0.648Kw=0.70Pd=0.93Kwn=19.1rpm电动机型号Y90S-4nd=1500rpmnm=1400rpmia=73.3i2=4.5i1=16.3n1=1400rpmn2=85.9rpmn3=19.1rpmn4=19.1rpmP1=0.91kwP2=0.72kwP3=0.69kwP4=0.65kwTd=6.34NmT1=6.21 Nm蜗轮计算公式和有关数据皆引自机械设计第102页115页蜗杆材料用45钢，蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1z1=2z2=3380.05NmKA=1.2K=1.2Kv=1.05K=1.51ZE=155.0b=250MPaN=9.89107m3q=1250mmm=5mmd1=50mmq=10a=105mmx=-0.5z1=2da1=50mmz2=33d2=165mm da2=170mmzv=35.0YF=1.86Y=0.919蜗轮-蜗杆的设计合理齿轮计算公式和有关数据皆引自机械设计第75页100页z1=22z2=99 KA=1.25KV=1.08K=1.06K=2.0