蜗杆减速器说明书.doc

东南大学机械工程学院机械设计课程设计机械设计课程设计计算说明书题 目 蜗杆减速器 专业班级 机械工程及自动化08级3班 学 号 02008326 学生姓名 唐琪 指导教师 王鸿翔 东 南 大 学2011年1月目录1电机选择12选择传动比22.1总传动比22.2减速装置的传动比分配23各轴的参数23.1各轴的转速23.2各轴的输入功率23.3各轴的扭矩33.4各轴的运动参数表34.蜗轮蜗杆的选择34.1选择蜗轮蜗杆的传动类型和蜗轮蜗杆材料34.2确定蜗杆头数44.3按齿面接触疲劳强度计算进行设计44.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸54.5蜗杆轴刚度校核64.7精度等级公差和表面粗糙度的确定75 轴的设计75.1蜗轮轴的设计计算75.2轴的结构设计75.3按弯扭合成校核轴的强度86.滚动轴承的选择及校核计算106.1滚动轴承的选择和校核计算116.2寿命计算117.键连接的选择及校核计算127.1输出轴与联轴器、蜗轮连接采用平键连接128联轴器、皮带轮选择计算378.1蜗轮轴与滚筒配合联轴器计算128.2电机输出皮带计算139.润滑和密封说明1510.1润滑说明1510.2密封说明1510拆装和调整的说明1511减速箱体的附件说明1612.设计小结1613参考文献171电机选择工作机所需输入功率传递装置总效率式中：带传动的传动效率0.95：每对轴承的传动效率0.99：蜗轮蜗杆的传动效率0.72：联轴器的效率0.98：卷筒的传动效率0.96所以 所需电动机的输出功率 符合这一要求的同步转速有750r/min , 1000r/min , 1500r/min电机容量的选择比较：表1.1 电动机的比较方案型号额定功率/kw同步转速/r/min满载转速/r/min重量价格1Y160M-84750720重高2Y132M-641000960中中3Y112M-4415001440轻低考虑电动机和传动装置的尺寸 重量及成本，可见第三种方案较合理，因此选择型号为：Y112M-4的电动机。2选择传动比2.1总传动比 2.2减速装置的传动比分配 所以3各轴的参数将传动装置各轴从高速到低速依次定为1轴 2轴 3轴 4轴 ：、 、 、 依次为电动机与1轴 1轴与2轴 2轴与3轴 3轴与4轴的传动效率 则：3.1各轴的转速 输送带速度速度误差在速度误差允许误差内，可以采用。3.2各轴的输入功率 1轴 2轴 3轴 4轴 3.3各轴的扭矩 轴 轴 轴 轴 3.4各轴的运动参数表表3.1 各轴的运动参数表轴号功率(KW)扭矩(Nm)转速(r/min)传动i效率1轴426.53144020.952轴3.850.4720303轴2.681066.4240.6714轴2.521003240.634.蜗轮蜗杆的选择 蜗杆输入功率 4.1选择传动类型和蜗轮蜗杆材料根据GB/T100851998推荐，采用渐开线圆柱蜗杆传动(ZI)。蜗杆选45钢，考虑效率高些，耐磨性好些，蜗杆螺旋面进行表面淬火，硬度为45-55HRC.蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10Pb1,金属模制造。为节省贵重金属，仅齿圈用青铜制成，轮芯用铸铁HT150制造.4.2确定蜗杆头数 由文献1表10-2,按传动比,取4.3按齿面接触疲劳强度计算进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则，按齿面接触疲劳强度计进行设计。设计公式为由 (1)确定作用在蜗轮上的转矩T2 按Z=1,根据文献1估取，则：（2） 确定载荷系数K 由文献1表9.11取（3） 确定许用接触应力 蜗轮材料为铸锡青铜ZCuSn10Pb1,金属模铸造，蜗杆硬度45HRC,由文献1表10.4查得其基本许用接触应力。 应力循环次数 寿命系数 按查文献1图10.10查得，采用油浴润滑，再由文献1图10.11查得,则许用接触应力 （4）计算中心距: 因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故；假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值，从文献1图10.9可查得 （5）校核和 取中心距a=250mm，由文献1表10.1查得m=12.5,蜗杆分度圆直径，分度圆导程角，这时，查文献1图10.9得，符合要求。 计算滑动速度 从文献1图10.11查得，修正的，复算中心距因此计算结果可用。4.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 （1）蜗杆轴向尺距 = 39.27mm直径系数q= =8.96齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆导程角 蜗杆轴向齿厚蜗杆的法向齿厚蜗杆齿宽 （2）蜗轮 蜗轮齿数, 变位系数 验算传动比， 这时传动比误差为：，在误差允许值内。蜗轮分度圆直径喉圆直径齿根圆直径咽喉母圆半径蜗轮齿宽 4.5蜗杆轴刚度校核 蜗杆最大挠度 因此蜗杆校核安全。4.6热平衡计算（1） 当量摩擦角 根据滑动速度，查文献1表10.6得（2） 总效率 取，则 （3） 工作油温 油温范围， 4.7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/T10089-1988圆柱蜗杆，蜗轮精度选择8级精度，侧隙种类为f，标注为8f GB/T10089-1988。然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度，此处从略。详细情况见零件图。5 蜗轮轴的设计5.1蜗轮轴的设计计算 （1）输出轴上的功率，转速和转矩： =2.68kw , =24r/min ,=1066.4Nm （2）求作用在轴上的力 （3）初步确定轴径的最小直径选用钢，硬度 根据文献1表19.1查得，根据文献1式19.3，取，取A=110得 因为轴端装联轴器需要开键槽，会削弱轴的强度。故将轴径增加4%5%，则: 所以，选用5.2轴的结构设计 （1）拟定轴上零件的布置方案 根据轴上蜗轮，轴承，轴承盖，半联轴器等零件的装配方向、顺序和相互关系，轴上零 件布置方案如装配图10-11-2/1所示。（2）轴上零件的定位及轴的主要尺寸的确定(参见装配图10-11-2/1) 1)轴端联轴器的选用的定位 由文献1表18.1查取联轴器工作情况系数K=1.3，按式 （18.1）求计算转矩 传递转矩为 则 根据值，查国标GB/T 5843-2003，选用LZ4型弹性柱销齿式联轴器，型轴孔，其孔径 ，轴孔长107mm。 按轴径选用平键尺寸为，键长为90mm，按轴径选用轴端挡圈D=70mm。 2）轴承，齿轮定位及轴段的主要尺寸 选取33113滚动轴承，其尺寸，与其配合轴段的轴径 。左端轴承采用轴套作轴向定位，右端轴承采用轴肩作轴向定位，按 33113轴承，由手册确定轴肩处的直径，配合段轴长。 取蜗轮安装段直径为105mm，配合为H7/r6,配合轴段长应比蜗轮宽略短，蜗轮右端 采用轴肩定位，轴肩高度为75mm，蜗轮距轴承距离85mm。齿轮的周向定位采用平键，其 尺寸为，轴承盖总厚取为14.4mm，联轴器与轴承盖的距离为15mm， 则该处轴段长；按阶梯轴，取其直径为。 3）轴的结构工艺性 取轴端倒角为C2，按规定确定在各轴肩的圆角半径，左轴颈留有砂轮越程槽，键槽位于同一轴线 上。5.3 按弯扭合成校核轴的强度（1） 画轴空间受力简图，将轴上作用力分解为垂直面受力和水平面受力。取集中力作用于蜗轮和轴 承宽度的中点。（2） 轴上受力分析 （3）计算作用于轴上的支反力 水平面内支反力 垂直面内支反力 （4） 计算轴的弯矩，并画弯矩图 计算截面C处的弯矩 分别画出垂直面和水平面的弯矩图；求合成弯矩并画其弯矩图 （6）校核轴的强度危险截面多为承受最大弯矩和扭矩的截面，通常只需对此截面进行校核。根据文献1式 （19.6），取（单向转动，转矩按脉动变化）；（实心轴）；考虑到键槽的影响，乘以0.94，则有 故校核安全。 6.滚动轴承的选择及校核计算根据条件，轴承预计寿命：。6.1轴承的选择采用圆锥滚子轴承，根据轴直径d=65mm，选择圆锥滚子轴承的型号为 33113，主要参数如下： D=110mm;B=34mm基本额定静载荷基本额定动载荷极限转速6.2寿命计算因蜗轮轴所受的轴向力向左， 两个轴承所受的径向力约为 对于33113轴承，按文献1表17.7轴承附加轴向力，其中因为分析得知，左边轴承被“压紧”，右边轴承被“放松”左侧轴承被“压紧”： 由查文献1表17.1,得轴承1的寿命所选33113轴承合格。7.键连接的选择及校核计算7.1输出轴与联轴器、蜗轮连接采用平键连接根据轴径，查文献2可选用A型平键，得：b=18mm, h=11mm,L=90mm.即：键1811GB/T1096-2003键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献1P106表15.10查的许用应力 ，取其平均值。键的工作长度：由文献1 式（15.28）得： 所以此键强度符合设计要求。8联轴器、皮带轮选择计算8.1蜗轮轴与滚筒配合的联轴器计算（1）计算联轴器的计算转距 查文献1 表18.1得载荷均匀和载荷变化较小、动力机为电动机情况下取（2）型号选择根据前面的计算，蜗轮轴，选择弹性联轴器TL6型。 主要参数如下：公称扭距（满足要求）许用转速 ，因此此联轴器符合要求。轴孔直径轴孔长度8.2电机输出皮带计算电动机为Y112M-4型异步电动机，电动机额定功率，转速，传动比i=2,两班制，希望中心距不超过600.（1）（2） 选择带型号 根据，由文献1图11.11初步选用A型带。 （3）选取带轮基准直径 由文献1表11.4选取小带轮基准直径,由文献1式11.10得（设滑动率） 由文献1表11.4选取直径系列值： （4）验算带速v 在525m/s范围内，带速合适。 （5）确定中心距a和带的基准长度 在范围，初选中心距，由文献1 式11.18得带长 查文献1图11.10，选取A型带的标准基准长度。由文献1式11.19可得实际中心距取a=506600mm。（6） 验算小带轮包角 包角合适（7） 确定带的根数z 因，带速v=9.42m/s,传动比i=2；由文献1表11.16查得，由文献1表11.8查得；由文献1表11.10查得；由文献1表11.11查得。则由文献1式11.22得 取z=3根（8） 确定初拉力 由文献1式11.23得单根普通V带的初拉力 （9） 计算带轮轴所受压力 9.润滑和密封说明9.1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；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。9.2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。10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。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。11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。所有的附件都要考虑到结构工艺性。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，数据来源于文献3。12.设计小结 早在大一的时候我就看着学长每天也是这么忙的在做课程设计，当时我就很不理解，我们专业有这么忙吗？现在我才知道了，原来我们专业是很有意思，能够让人学到很多知识。转眼间，我就大三了，拿到任务书时我是非常的兴奋，当时心里就想一定要把课程设计做好。机械设计课程设计主要分为四个阶段。第一阶段，设计计算阶段。在老师的开题课中，我明白了我们本课程设计要设计什么，那一阶段该干些什么。在设计计算阶段中，我遇到了最大的一个问题就是蜗轮的传动比分配不合理。在这问题直接导致了我重新分配传动比，再次对减速器的各个零件的设计及选用。第二阶段，减速器装配图草图绘制阶段。在这一阶段我们主要要根据我们之前的计算实现在图纸上，要确定箱体的大小，以及各个零件该安装在箱体的哪个位置。在老师同学的帮助下，参考书籍资料，最终把草图绘制出来了。第三阶段，绘制装配图和零件图。由于前两个阶段我做的比较仔细所以各个零件的尺寸我很快的就绘制了出来，但是由于工程制图的很多相关知识的遗忘，在绘制标准件和减速器附件时不是很顺利，要不停的去看书和查尺寸。但是经过十多天的绘制，最后这个难关也被攻克了。第四阶段，减速器设计说明书的书写。在这一阶段中，由于个零件图和装配图，与我最初的设计计算有一些出入，所以很多数据又进行了再计算。但是当我把说明书在word中体现出来后，文章的排版是一个很繁琐而又复杂的难题，按照以前写文档积累的经验，终于写好了说明书。在这个课程设计中，它把我以前所学的独立课程（如：机械制图、理论力学、材料力学、机械设计、工程材料与成型技术基础、互换性与测量技术）有机结合了起来。在这过程中我充分的体会到了，这些学科即使相对独立又是密不可分的。通过这次设计把我以前落下的和忘了的知识都补了回来。虽然在设计的工程中我有抱怨，但是我的内心还是想必须要把这个课程设计要做好。所以我一有时间就去教七画图。在这个繁琐又复杂的设计中，我体会到了我们专业需要我们严谨的思维、精确的计算、刻苦的精神。在此设计的过程中，又把我高三的奋斗精神激发了出来。这次课程设计我学到了以前没有学到的知识，体会到了我们专业的伟大，展望出了我们就业前景的美好。设计是一项艰巨的任务，设计是要反复思考、反复修