减速器.doc

燕山大学机械设计课程设计说明书题目： 蜗杆-齿轮减速器 学院（系）：机械工程学院年级专业： 08级机设1班学 号： 080101020007学生姓名： 侯立娜 指导教师： 杨盛福 教师职称： 副教授 目录一、设计任务书 2二、传动方案的拟订 3三、电动机的选择及参数计算 3四、传动零件的设计计算 6五、轴的计算. 14六、键联接的选择及校核计算 19七、滚动轴承的选择及计算 19八、联轴器的选择 20九、润滑与密封的选择 21十、其他技术说明 21十一、设计小结 22十二、参考资料.2223 燕山大学课程设计说明书 设计及计算过程结果二、传动方案的拟定（1）蜗杆传动蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，但效率较低，适用于中、小功率的场合。采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动，由于允许齿面有较高的相对滑动速度，可将蜗杆传动布置在高速级，以利于形成润滑油膜，可以提高承载能力和传动效率。因此将蜗杆传动布置在第一级。（2）齿轮传动斜齿轮传动的平稳性较好，常用在高速级或要求传动平稳的场合。因此将齿轮传动布置在第二级。（3）带传动传动平稳，噪音小，传动比不稳定，布置应在低速级防止打滑三、电动机的选择及参数计算 1、选择电动机类型电动机是标准部件。因为使用地点为煤厂，载荷性质为中等冲击，所以选择Y90L6Y系列（IP44）封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。2、 电动机容量的选择（1）、工作机所需要的功率为其中：，（2）、电动机的输出功率为 (电动机至滚筒轴的传动装置总效率。)取齿轮传动效率，效率，联轴器的传动效率，卷筒的传动效率，蜗杆的传动效率，从电动机到工作机输送带间的总效率为：（3）、电动机所需功率为：因载荷性质为中等冲击 ，电动机额定功率需大于，查机械设计课程设计指导手册表14-4选取电动机额定功率为1.1KW （4）、电动机转速的选择滚筒轴工作转速：蜗杆传动比i1=4590 所以电动机实际转速的推荐值为：综合考虑为使传动装置机构紧凑，选用同步转速1000rpm的电机。因此电动机的型号为Y90L-6，满载转速 额定功率为1.1。3、 传动比的分配（1）、总传动比为(2)、分配传动比 齿轮的传动为比取，则；4、计算传动装置的运动和动力参数(1)、各轴的转速： 电动机 轴1 ； 轴2 ；轴3 ；滚筒轴 （2）、各轴的输入功率：电动机 轴1 轴2 轴3 轴4 （3）、各轴的输入转矩：电机轴 ；轴1 ；轴2 ；轴3 .(4)、整理列表运动和动力参数计算结果整理于下表：轴名功率转矩转速电机轴0.97 10.1891010.85132.9261.0720.81379.1920.430.79369.820.4四、传动件的设计计算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 蜗杆传动传递的功率不大，速度中等，故蜗杆用45钢，蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1，金属膜铸造。轮芯用灰铸铁HT100制造。（3）头数： z1=2 取 (4).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。传动转距2、确定m,q,d1确定作用在蜗轮上的转距 T2 z1=2 ， =0.75 ,确定载荷K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数K=1，机械设计250页查表11-5取KA=1.0，由于转速不高，冲击不大，可取KV=1.05；则 K=KAKKV =1.011.051.05确定弹性影响系数因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故ZE=155MPa1/2确定许用接触应力H根据蜗轮材料为铸锡青铜ZCuSn10P1，金属铸造膜，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，可从表72中查得， 应力循环次数则 由z1=2得9.47cos =9.26 =1626 螺旋角3、主要传动尺寸mm取直径：校核4、弯曲强度校核 ：根据=33.11 由表7-8得=1.94：=1-=0.888许用弯曲应力 蜗轮的基本许用应力=52.6MPa 满足弯曲强度。5、.热平衡核算7590其中传热系数取A=0.33（ 因为所以 热平衡计算符合要求2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（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45（调质）硬度为190HBS，二者材料硬度差为50HBS。选小齿轮齿数大齿轮齿数选取螺旋角。初选螺旋角。(2).初定小齿轮分度圆直径d1:查表6-4，由于载荷平稳，所以=1.00：查表6-2，可知暂取v=4m/s 由图6-11得=1.11： =0，=+=1.71由图6-17且=1.0，得=1.17=1.00x1.11x1.71x1.05=1.36:由表6-5，得=189.8:由图6-19得=2.5：= =551MPa=450MPa 取相关数据带入设计公式中校核并计算圆周速度v由图6-11 a)查得动载系数3、确定参数尺寸由表6-1可知m=3mm d: d=m=325=75mm67.3mm 符合设计要求d=m=3 75=225mm齿宽：=1.075=75mm =75+5=80mm(保证小齿轮比大齿轮宽510mm)4、校核齿根弯曲疲劳强度 ：由图6-21知=2.6，=2.22=1.625，=1.76 =所以齿根弯曲疲劳强度符合设计要求五、轴的设计和计算1.初步计算轴径轴的材料选用常用的45钢当轴的支撑距离未定时， 无法由强度确定轴径，要用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d，计算公式为： 1、2、3轴的轴径计算结果为轴1初步设计如下考虑到1轴要与电动机联接，初算直径d1必须与电动机轴和联轴器空相匹配，所以初定d1=14mm装配方案是：联轴器、轴承端盖、套杯、圆螺母、轴承、套筒、甩油环依次从轴的左端向右端安装，右端安装从左向右是甩油环、套筒、轴承和止动垫片和圆螺母，上侧是轴承座。轴的径向尺寸：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，可取（68）mm，否则可取（46）mm轴的轴向尺寸：轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L，以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用，一般可取L=（13）mm。轴上的键槽应靠近轴的端面处。轴2的初步设计如下图：装配方案：左端从左到右依次安装滚动轴承、挡油板、蜗轮、，右端从右到左依次安装滚动轴承、挡油板、小齿轮。尺寸设计准则同1轴轴3的初步设计如下图装配方案：左端从左到右依次安装联轴器、轴承端盖、滚动轴承、挡油板，右端从右到左依次安装轴承端盖、滚动轴承、挡油板、大齿轮。尺寸设计准则同1轴2、轴3的弯矩合成强度计算由2轴两端直径d=50mm，查得应该使用的轴承型号为7210C，D=90mm，B=20mm，a=19.4mm(1).求齿轮作用在轴上的力，、轴承对轴的力，轴上的弯距、扭距，并作图 齿轮对轴的作用力：轴承对轴的作用力Fx1=1841N, Fy1=-5058.5N Fx2=-3679N, Fy2=10109NF1=5383.1N F2=10757.6N Mr1=23150.1Nmm M2=-23144.9NmmMt1=-637876.85Nmm Mt2=637877.9NmmM1=678807Nmm M2=678807NmmT=Ftd/2=15167.652/2=394Nm(2).校核轴的强度由轴的扭距、弯距图可知，齿轮轴的轮齿处存在危险截面，因此在该处计算应力 抗弯截面系数 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的弯扭强度条件为 查表15-1得 MPa所以 符合弯扭强度条件六、键连接的选择及校核计算联轴器处的键连接的挤压应力为大齿轮处键的挤压应力为强度足够七滚动轴承的选择及计算计算轴承的轴向力由手册16-2查7210C轴承得C=42800N,Co=32000N由机械设计表11-4.查得轴承内部轴向力公式e=0.4轴承1、2内部轴向力分别为S1=0.4Fy1=0.45058.5N=2023.4NS2=0.4Fy2=0.410109=4043.6N 得出S1S2两轴承轴向力分别为Fa1=S1=2023.4N ,Fa2= S2=4043.6N（1） 计算当量动载荷 X=1 Y=0所以所以（2） 校核轴承寿命应用核算轴承的寿命因为是球轴承，所以取指数 轴承计算寿命 减速器设计寿命 所以 满足寿命要求八、联轴器的选择1计算联轴器的计算转距查表13-1得小转距、电动机作原动机情况下取 2型号选择根据计算转距选择挠性联轴器HL3-Y型额定转矩（满足要求）额定转速 （满足要求）轴孔直径d=45mm,轴孔长度L=82mm九、润滑与密封的选择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，故蜗杆采用浸油润滑，取浸油深度h=12mm；大、小斜齿圆柱齿轮采用飞溅润滑；润滑油使用50号机械润滑油。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密封说明在试运转过程中，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，不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。十、其他技术说明1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4070mm。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。2减速箱体的附件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十一、设计小结设计是一项艰巨的任务，设计是要反复思考、反复修改，设计是要以坚实的知识基础为前提的，设计机械的最终目的是要用于实际生产的，所以任何一个环节都马虎不得，机械设计课程设计让我又重温了一遍学过的机械类课程的知识。经过多次修改，设计的结果还是存在很多问题的，但是体验了机械设计的过程，学会了机械设计的方法，能为以后学习或从事机械设计提供一定的基础十二、参考资料1机械设计濮良贵 纪名刚 主编，高等教育出版社，2005年。2机械设计课程设计指导书龚义 主编，高等教育出版社，2005年。3.机械零件手册周开勤 主编，高等教育出版社，2005年。4机械设计课程设计图册龚义 主编，高等教育出版社，2004年。电动机计算公式和有关数据皆引自机械设计课程设计指导手册第1114页主要参数：20.3电机型号型号为Y90L-6额定功率1.1蜗杆材料用45钢，蜗轮用铸锡青铜ZcuSn10P1金属膜铸造。轮芯用灰铸铁HT100制造。z1=2K=1.05a=