一级蜗轮蜗杆减速器课程设计31.955%1.2%240.doc
一级蜗轮蜗杆减速器课程设计31.955%1.2%240
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减速器课程设计
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一级蜗轮蜗杆减速器课程设计31.955%1.2%240,减速器课程设计
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机械设计课程设计 说明书 机械设计课程设计 设 计 说 明 书 设计题目： 一级蜗轮蜗杆减速器 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学号 ： 学生姓名： 指导老师： 2008 年 6 月 30 日 桂林电子科技大学 目 录 nts机械设计课程设计 说明书 第 1 页 1、 机械设计课程设计 任务书 -第 2 页 2、 运动学与动力学计算 -第 3 页 3、 传动零件设计计算 -第 7 页 4、 轴的设计计算及校核 -第 12 页 5、 箱体的设计 -第 22 页 6、 键等相关标准的选择 -第 24 页 7、 减速器结构与润滑、密封方式的概要说明 -第 26 页 8、 参考文献 -第 28 页 9、 设计小结 -第 29 页 nts机械设计课程设计 说明书 第 2 页 1.机械设计课程设计任务书 一、设计题目 设计用于带式运输机的传动装置 。 二、工作原理及已知条件 工作原理 ：带式输送机工作装置如下图所示 。 己知条件 工作条件 ： 一 班制，连续单向运转 。 载荷平稳，室内工作，有粉尘 （运输带与卷筒及支撑件，包括卷筒轴承的摩擦阻力影响已在 F 中考虑） 。 使用期限： 十年，大修期三年。 生产批量： 10 台。 动力来源 ：电力，三相交流，电压 380 220 V。 运输带速度允许误差 ： 5 。 生产条件 ： 中等规模 机械厂 ，可加工 7-8 级精度齿轮及蜗轮 。 滚筒效率 ： j=0.96（包括滚筒与轴承）。 设计工作量 ： 1.减速器装配图一张（ A0或 A1）。 2.零件图 1-2 张。 3.设计说明书一份。 三、原始数据 已知条件 传送带工作拉力 F（ N） 传送带工作速度 v（ m/s） 滚筒直径 D（ mm） 参数 1955 1.2 240 nts机械设计课程设计 说明书 第 3 页 电动机联轴器蜗杆减速器 联轴器滚筒输送带2.运动学与动力学计算 2.1 电动机的选择计算 2.1.1 选择电动机 2.1.1.1选择电动机的类型 按工作要求和条件选取 Y 系列一般用途全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。 2.1.1.2选择电动机容量 工作机所需的功率： 1 9 5 5 1 . 2 2 . 3 4 61 0 0 0 1 0 0 0w FVP k w k w k w 由电动机至工作机之间的总效率： 21 * 2 * 3 * 4 wP =2.346kw nts机械设计课程设计 说明书 第 4 页 其中 1 为滚动轴承的效率； 2 为卷筒轴滑动轴承效率；3为弹性联轴器效率； 4 为蜗轮蜗杆传动效率 查表可知 1 =0.99（ 圆锥滚子轴承 ） 2 =0.9（ 卷筒滑动 轴承） 3 =0.99（ 弹性联轴器 ） 4 =0.8（ 蜗轮蜗杆传动 ） 所以： 20 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 8 0 0 . 7 4 所以电动机输出功率： 2 . 3 4 6 3 . 1 70 . 7 4wd PP k w k w k w 由表 16-1 选取电动机的额定功率为 15kw 2.1.1.3确定电动机转速 根据已知条件计算出工作机滚筒的工作转速为 w 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 1 . 2 9 5 . 5 4240 n VD r/min =0.63 dP=3.17kw wn =95.54r/min 2.1.1.4确定电动机型号 查表 16-1，可得： 方案号 电动机型号 额定功率 同步转速 满载转速 总传动比 电动机质量（ kg） 轴外伸长度 1 Y112 M-4 4kw 1500r/min 1440 15.07 43 110 2 Y132M1-6 4kw 1000r/min 960 10.05 73 nts机械设计课程设计 说明书 第 5 页 经合考虑，选定方案 1。因为同步转速较高，电动机价格比较便宜，而且方案的传动比不是很大，尺寸也不是很大，结构还比较紧凑。 所以选定的电动机的型号为 Y112M-4。 2.1.2 计算总传动比和各级传动比的分配 2.1.2.1 计算总传动比： 1440 1 5 . 0 79 5 . 5 4ma wni n 2.1.2.2 各级传动比的分配 由于为 单级 蜗杆传动，传动比都集中在蜗杆上，其他不分配传动比。 电动机的型号为 Y112M-4 ai =15.07 2.1.3 计算传动装置的运动和动力参数 2.1.3.1 蜗杆蜗轮的转速： 蜗杆转速和电动机的额定转速相同 蜗轮转速： 140 9 5 . 5 5 / m i n1 5 . 0 7 rn 滚筒的转速和蜗轮的转速相同 2.1.3.2 功率 n=95.55 r/min nts机械设计课程设计 说明书 第 6 页 蜗杆的功率： p1=4 0.99=3.96kw 蜗轮的功率： p2=3.96 0.8 0.99=3.14kw 滚筒的功率： p3=3.14 0.96 0.99=2.98kw p1=3.96kw p2=3.14kw p3=2.98kw 2. . . 转矩 0 49 5 5 0 9 5 5 0 2 6 . 5 31440mmpT N mn 11 1 3 . 9 69 5 5 0 9 5 5 0 2 6 . 2 61440pT N mn 2223 . 1 49 5 5 0 9 5 5 0 3 1 3 . 8 49 5 . 5 5pT N mn 将所计算的结果列表： 参数 电动机 蜗杆 蜗轮 滚筒 转速 (r/min) 1440 1440 95.55 95.55 功率 (P/kw) 4 3.96 3.14 2.98 转矩 (N m) 26.53 26.53 313.84 301.3 传动比 i 15.07 效率 0.99 0.8 0.96 nts机械设计课程设计 说明书 第 7 页 3.传动零件的设计计算 3.1 蜗杆蜗轮设计计算 3.1.1选择蜗轮蜗杆的传动类型 根据 GB/T10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆 ZI。 3.1.2选择材料 考虑到蜗杆的传动功率不大，速度只是中等，故选择 45 钢，蜗杆螺旋部分要求淬火，硬度为4555HRC，蜗轮用铸锡磷青钢 ZCuSn10P1，金属模铸造，为了节约贵重金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁 HT100制造。 3.1.3按齿面接触强度 进行设计 传动中心矩计算公式如下： 23 2 ()HEZZa K T (1) 确定作用在蜗轮上的转矩 2T =313.84N m (2) 确定载荷系数 K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布系数1K , AK =1,由于转速不高，冲击不太大，可渐开线蜗杆 ZI 蜗杆 采用 45钢 蜗轮采用ZCuSn10P1 青铜 蜗轮轮芯 HT100 2T =313.84 N m nts机械设计课程设计 说明书 第 8 页 选取动荷系数 1.05VK ,则 (3) * *1 1 1 . 0 5 1 . 0 5AVK K K K (4) 确定弹性影响系数 EZ 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故EZ =16012MP (5) 确定接触系数 Z 先假设蜗杆分度圆 d1和传动中心矩 a 的比值 1 0.35da ，从图 11-18可查得 Z =2.9 (6) 确定许用接触应力 H 根据蜗轮材料为 ZCuSn10P1，蜗杆螺旋齿面硬度 45HRC，可从表中查得蜗轮的基本许用应力MPaH 268 应力循环次数 N=60 2 hjnL =60 1 144015.07（ 8 365 10） =16.74 710 寿命系数 H = HHNK HNK =737101 6 .7 4 1 0=0.704 H =0 .7 0 4 2 6 8 MPa=189.44MPa （ 6）计算中心矩 23 1 6 0 2 . 91 . 0 5 3 1 3 8 4 0 ( )1 8 9 . 4 4a =124.5mm K=1.05 EZ =16012MP Z =2.9 N=16.74 710 HNK =0.704 H =189.448MPa a=124.5mm nts机械设计课程设计 说明书 第 9 页 取中心矩 a=125mm 因 i=15.07 取 m=6.3mm 蜗杆分度圆直径 d1=63mm 这时 1 63 0 . 5 0 4125da ， Z =2.75 因为 Z e 226 9 2 . 2 0 . 41 7 3 0 . 5Fa eFr 由表 13-5 分别计算 P1、 P2，取 fp=1.5,则 P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1) =1.5 （ 0.4 1793.4+1.7 1730.5） =5488.8 N P2=fp（ 1 Fr2） =1.5 1730.5=2595.75N （ 4） 验算轴承寿命 因为 P1P2，所以俺轴承的受力大小 计算： 61063310 ()6 0 11 0 7 6 . 2 1 0()6 0 9 5 . 5 5 5 4 8 8 . 8hcLnp=1121749 h 29200h 所以轴承满足寿命要求。 4.2.5键的校核 P1=5488.8N P2=2595.75 N 合格 nts机械设计课程设计 说明书 第 22 页 （ 5） 键的强度校核 第一个键： B h=12mm 8mm L=63mm l=L-b=63-12=51mm k=0.5 h=0.5 8=4mm 332 1 0 2 3 1 3 . 8 4 1 0 7 6 . 9 24 5 1 4 0T K l d MPa =110MPa 第二个键： B h=14mm 9mm L=70mm l=L-b=70-14=56mm k=0.5 h=0.5 9=4.5mm 332 1 0 2 3 1 3 . 8 4 1 0 4 9 . 8 24 . 5 5 6 5 0T K l d MPa =110MPa l=51mm k=4mm 合格 合格 5.箱体的设计计算 5.1 箱体的结构形式和材料 箱体采用铸造工艺，材料选用 HT200。 因其属于中型铸件，铸件最小壁厚 10 12mm，取 =10mm 5.2铸铁箱体主要结构尺寸和关系 nts机械设计课程设计 说明书 第 23 页 名称 减速器型式及尺寸关系 箱座壁厚 =10mm 箱盖壁厚 1 1=0.8 =8mm 取1=8mm 箱座凸缘厚度 b1， 箱盖凸缘厚度 b， 箱座底凸缘厚度 b2 b1=1.5 1=12mm b=1.5 =15mm b2=2.5 =2.5 10=25mm 地脚螺钉直径及数目 df=0.036a+10=19mm 取df=20mm n=6 轴承旁联接螺栓直径 d1=0.075df=18.75mm 取d1=20mm 盖与座联接螺栓直径 d2=（ 0.5 0.6） df 取d2=10mm 联接螺栓 d2间的间距 l=150 200mm 轴承端盖螺栓直径 d3=（ 0.4 0.5） df 取d3=8mm 检查孔盖螺栓直径 d4=（ 0.3 0.4） df 取d4=6mm Df， d1， d2至外壁距离 df， d2 至凸缘边缘距离 C1=26,20,16 C2=24,14 轴承端盖外径 D2=120mm nts机械设计课程设计 说明书 第 24 页 轴承旁联接螺栓距离 S=140mm 轴承旁凸台半径 R1=16mm 轴承旁凸台高度 根据轴承座外径和扳手空间的要求由结构确定 箱盖，箱座筋厚 m1=10mm m2=10mm 蜗轮外圆与箱内壁间距离 1=16mm 蜗轮轮毂端面与箱内壁距离 2=30mm 6.键等相关标准的选择 本部分含键的选择，联轴器的选择，螺栓、螺母、螺钉的选择，垫圈、垫片的选择，具体内容如下： 6.1 键的选择 查表 6-1： GB1095-79 蜗轮，半联轴器与轴 相配合的键： A 型普通平键， b*h=14mm 9mm GB1095-79 半联轴器与轴的连接 b*h=12mm8mm GB1095-79 蜗杆轴与半联轴器相配合的键：b*h=6mm 6mm A 型， 14mm9mm A 型， 12mm8mm A 型， 6mm 6mm 6.2 联轴器的选择 nts机械设计课程设计 说明书 第 25 页 根据轴设计中的相关数据，查表 10-43，选用联轴器的型号 TL4 和 TL7 GB4323-84。 TL4 TL7 GB4323-84 6.3 螺栓，螺母，螺钉的选择 考虑到减速器的工作条件，后续箱体附件的结构，以及其他因素的影响选用 螺栓 GB5782-86， M8*20， 数量为 12 个 M12*110， 数量为 4 个 M8*25, 数量为 12个 M10*40, 数量为 2 个 M6*16, 数量为 4 个 螺母 GB6170-86 M12 数量为 4 个 M10， 数量为 2 个 M8*20 M12*110 M8*25 M10*40 M6*16 M10 6.4 销，垫圈垫片的选择 选用销 GB117-86， A8*40，数量为 2个 选用垫圈 GB93-87数量为 8个 选用 弹簧垫圈 4个 选用石棉橡胶垫片 2 个 选用 08F调整垫片 2 组 GB117-86 A8*40 GB93-87 弹簧垫圈 石棉橡胶垫片 08F 调整垫片 nts机械设计课程设计 说明书 第 26 页 有关其他的标准件，常用件，专用件，详见后续装配图 7.减速器结构与润滑、密 封方式的概要说明 7.1 减速器的结构 本课题所设计的减速器，其基本结构设计是在参照后附装配图的基础上完成的，该项减速器主要由传动零件（蜗轮蜗杆），轴和轴承，联结零件（键，销，螺栓，螺母等）。箱体和附属部件以及润滑和密封装置等组成。 箱体为剖分式结构，由 I 箱体和箱盖组成，其剖分面通过蜗轮传动的轴线；箱盖和箱座用螺栓联成一体；采用圆锥销用于精确定位以确保和箱座在加工轴承孔和装配时的相互位置；起盖螺钉便于揭开箱盖；箱盖顶部开有窥视孔用于检查齿轮啮合情况及润滑情况用于加住润滑油，窥视孔平时被封住；通气器用来及时排 放因发热膨胀的空气，以放高气压冲破隙缝的密封而致使漏油；副标尺用于检查箱内油面的高低；为了排除油液和清洗减速器内腔，在箱体底部设有放汕螺塞；吊环螺栓用来提升箱体，而整台减速气的提升得使用与箱座铸成一体的吊钩；减速气用地脚螺栓固具体结构详见装配图 nts机械设计课程设计 说明书 第 27 页 定在机架或地基上。 7.2减速箱体的结构 该减速器箱体采用铸造的剖分式结构形式 具体结构详见装配图 7.3轴承端盖的结构尺寸 详见零件工作图 7.4减速器的润滑 7.4.1由于 V=6.12 m/s12 m/s，应用喷油润滑，考虑成本及需要，选用甲浸油润滑。轴承部分采用脂润滑。 7.4.2 蜗轮润滑采用 150 号中型载荷工业油（ GB443-1989） 最低 最高油面距 10 20mm，油量为1.5L。 轴 承 润 滑 选 用 ZL-3 型 润 滑 脂 (GB 7324-1987） 油量为轴承间隙的 1/3 1/2。 7.5减速器的密封 7.5.1 箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂漆或水玻璃。 7.5.2 观察孔和油孔等处接合面的密封用石棉胶橡纸，垫片进行密封。 具体结构装配图 详见零件工作图 150 号中型载荷 工业油 ZL-3型润滑脂 nts机械设计课程设计 说明书 第 28 页 8.参考文献 1 机械设计第八版 濮良贵 纪名刚 主编 -北京：高等教育出版社 2 机械设计课程设计 宋宝玉 主编 -北京：高等教育出版社 3 机械设计课程设计 殷玉枫 主编 -北京：机械工业出版社 4 机械设计课程设计 孙 岩 陈晓罗 主编 -北京：北京理工大学出版社 5 机械设计课程设计 唐增宝 何永然 主编 -武汉：华中科技大学出版社 7.5.3 轴承孔的密封、闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部，轴段外伸端透着间的间隙采用毡圈油封。 7.5.4 轴承靠近机体内壁处用挡 油盘 密封 以防止润滑油进入轴承的内部。 7.6 减速器附件简要说明 该减速器的附件含窥视孔，窥视孔盖，排油孔与油盖，通气空，油标，吊环螺钉，吊耳和吊钩，起盖螺钉，其结构及装配详见装配图。 详见装
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