减速器课程设计说明书.doc

目录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 4页 4、轴的设计计算及校核-第7页 5、箱体的设计-第12页 6、减速器润滑、密封方式的概要说明-第15页 7、设计小结-第15页 8、参考文献-第16页 设计题目：皮带运输机传动装置1电动机 2，4联轴器 3涡轮蜗杆减速器 5滚筒 6运输带 ： 已知数据运输带拉力F（牛顿）2800每日工作制两班制运输带速度v（米/秒）1.0传动工作年限（年） 20年滚筒直径D（毫米）420 注：传动不逆转，载荷平稳，运输带速度允许误差为5%计算项目及内容主要结果一、 电动机选择计算 按工作要求和条件，选择全封闭自散冷式笼型三相异步电动机，电压 380V,型号选择Y系列三相异步电动机。1、电动机所需功率 P=FV/=2800*1.0/0.657=4.262、 电动机至工作机总效率 3、 电动机转速 滚筒工作转速 n=45.5 r/min 取一级蜗杆减速器的传动比范围为1040 符合这一范围的同步转速有750，1000，1500r/min 根据容量和转速，查机械手册。常用1000和1500两种，综合考虑电动机和传 动装置的尺寸，价格，重量，传动比，以及市场供应情况，选取比较合适的方 案，现选用型号为Y132S-4,其主要安装尺寸如下：中心高：H=160 mm外型尺寸：L（ACAD）HD=475（270+210）315 mm轴伸尺寸：D=38 mm，E=80 mm装键部分尺寸：FGD=103338 mm底脚安装尺寸：AB=216140 mm地脚螺栓孔直径：K=12 mm 二、 减速器传动比计算 总传动比i 总传动比i=/=1440/45.5=31.65 本课题是一级涡轮蜗杆减速器，其传动比为1040，所以符合要求。 传动比分配 本课题只有涡轮蜗杆一级传动，所以传动比就是涡轮蜗杆的传动比。三、 传动参数计算1、 各轴转速计算 2、 各轴输入功率计算 3、 各轴转矩计算 =95505.5/1440=26.48Nm =95505.39/1440=35.75Nm =95503.84/45.50=805.98Nm =95503.65/45.50=766.10Nm 输入功率（kW）转速n（r/min）输入转矩（Nm）电动机轴5.5144026.48涡轮3.8445.50805.98蜗杆5.39144035.75滚筒3.6545.50766.10四、 传动零件设计计算 （1）蜗杆蜗杆传动的设计计算 A 选择蜗杆传动类型 根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆ZI； B 选择材料 考虑到蜗杆的传动功率不大，速度中等，所以材料选用45钢，整体调 制，螺旋部分要求淬火，齿面硬度45-55HRC，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。 C 按齿面接触疲劳强度进行设计 1) 确定作用在蜗轮上的转矩=805.98Nm; 2)确定载荷系数K，因工作载荷较稳定，故取载荷分布系数K= ; 3)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 ； 4）确定接触系数，先假设蜗杆分度圆d1和传动中心矩a的比值 0.35， 图11-18可查得=2.9； 5）=268Mpa； 6）循环次数N=60*j*=60*1*45.50*20*365*16=3.06*， 因为N,寿命系数， ， 带入公式得：， 查表得：a=180mm m=6.3 分度圆直径 ， ， 。 （2）涡轮蜗杆的主要参数和几何尺寸 A 蜗杆 分度圆直径，轴向齿距， 直径系数q=10，齿顶圆直径， 齿根圆直径， 分度圆导程角， 蜗杆轴向齿厚 B 涡轮 根据涡轮齿数要求，i=31.56，以及课本推 荐的值，选择，变位系数。 涡轮分度圆直径， 涡轮喉圆直径， 涡轮齿根圆直径， 涡轮咽喉母圆直径， 涡轮宽度。 （3）校核齿根弯曲强度 根据公式 （4）验算效率 （5）精度公差等级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，属于通用传动机械减速器， 从GB/T10089-1988圆柱蜗杆，涡轮精度等级中选择9级精度， 测隙种类为f，标为8f GB/T10098-1988。然后参考文献机械设 计课程设计P187差得蜗杆的齿厚公差为TS1=71mm,涡轮的厚度 公差TS2=130mm，蜗杆的齿面和顶圆粗糙度均为1.6um，涡轮的 齿面和顶圆的粗糙度为1.6um和3.2um。 涡轮与轴做成一体，即蜗杆轴，涡轮采用轮箍式，与铸造铁芯采 用H7/r6配合，并加台肩和螺钉固定（螺钉选用六个）。5、 轴的设计计算与校核 涡轮轴 （1）涡轮轴的结构设计 （涡轮轴主要传递涡轮转矩） 按轴的扭转强度，初步估计轴的最小直径 轴选用45调质钢，硬度217255HBS 根据教材P270 （15-2）式，并查表15-2取, 轴的最小直径d1，与联轴器孔径相适应，顾需同时选取联轴器型 号。 半联轴器长度L=112mm 轴的最小直径为d1为 55mm L1=110mm； d1的右端是定位轴肩，定位轴肩高度（0.070.1）d1范围内 L2=68mm； d3要安装轴承，为了便于轴承安装，d3d2查轴承手册得选轴承 型号为30214，所以d3=70，L3=44(轴承加套筒总长度)； d4要安装涡轮，d4d3,取d4=80mm，因为前面已经算出涡轮宽度 Bd5,取d5=100mm L5=10mm； d6起定位右端轴承作用，左右轴承型号相同，所以选取30214， 其轴肩高度查轴承手册得 79mm，所以d6=79mm L6=10mm； d7=70mm L7=24mm（等于轴承宽度）。 轴的总长度L=322mm 涡轮轴的尺寸如下：序号i1234567di（mm）556470801007970Li（mm）110684456101024 （2）涡轮轴的强度校核 两轴承中心距L=120mm 垂直支反力： 轴的垂直弯矩 轴的水平弯矩 在A-A截面（危险截面） 合成弯矩 A-A截面扭矩 危险截面的当量扭矩 因为轴的材料是45钢，调至处理，查得， 由表15-3查得许用应力， 因为d4=80mm45.33mm 所以该截面的强度符合条件。 蜗杆轴 （1）蜗杆轴的结构设计 考虑到减速器为普通用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗杆转矩 ，选材45钢，淬火处理。 按扭转强度初步估计轴的最小直径 因为蜗杆轴与电动机的输出轴通过联轴器配合，所以联轴器的选择根据 电动机而定。Y132S-4电动机查手册得输出轴直径d=32mm,查表14-2， 所以，联轴器选择型号TL5,半联轴器长度L=52mm。所以可确定蜗杆 轴的最小直径d1=32mm，L1=50mm。 d2：d1右端非定位肩，且安装密封垫圈，取d2=40mm，d2的长度为轴 承端盖长度40mm加上端盖外端面与联轴器的距离20mm，所以 L2=60mm 。 d3：d3段与轴承内径配合。为便于安装，选轴承型号为30209，所以 d3=45mm，L3=20mm（参照涡轮轴的轴承段的选择）。 d4：d4段为定位轴承的轴肩，根据轴承参数得 d4=52mm，L4=20mm。 d5：d5为涡轮蜗杆相啮合的轴段，d5=63mm（蜗杆分度圆直径） 求得啮合段有效宽度为 B=62.5mm，所以选取L5=110mm。 d6：d6段与第四段相对于第五轴段对称，所以d6=52mm，L6=20mm。 d7：d7段与第三段轴相对于第五轴段对称，所以d7=45mm，L7=20mm。 轴的总长度L=300mm 轴的尺寸列表 序号i1234567di（mm）32404552635245Li（mm）506020201102020 （2）蜗杆轴的强度校核 两轴承中心距L=167mm 垂直支反力 水平支反力 轴截面的垂直弯矩 轴截面水平弯矩 计算合成弯矩 因为，所以用校核 在A-A截面T=35.75Nm 因为轴材料为45钢，查得，由表15-3查许用应力 由公式 因为d5=6342.43mm 所以轴强度满足要求。 （3）轴向零件的同向定位 A 涡轮，半联轴器与轴的同向定位均采用平键连接，按d4查表11-1 得平键截面b*h=22*14，键槽用键槽铣刀加工，长为45mm，同时 为保证涡轮与轴配合有良好的对中性，选择涡轮轮毂与轴端配合 为H7/h6，同样联轴器与轴的连接根据d1选用b*h=16*10,L选择 90mm，半联轴器与轴配合H7/k6，滚动轴承与轴的同向定位是通 过过度配合保证的，此时选轴的直径尺寸为m6. 对于蜗杆轴，根据d1=32mm，查表11-1得b*h=10*8 L=25mm。 B 确定轴上圆角倒角尺寸，取倒角2*45，各轴肩的圆角半径为1. （4） 键的校核 由于该课题为静载荷，查表11-2得 A 涡轮轴上的键 b*h=22*14 L=45 l=L-b=23mm k=0.5h=7mm 该键满足强度要求 B 蜗轮轴上与联轴器相配合的键 b*h=16*10 L=90 该键满足强度要求 C 蜗杆轴上与联轴器配合的键 b*h=10*8 L=25 该键满足强度要求 （5）轴承校核 A 校核30209 查表得 B 校核30204 六、箱体的设计计算 减速器箱体的结构设计箱体采用剖分式结构，剖分面通过轴心。下面对箱体 进行具体设计： 1、减速器铸造箱体的主要结构尺寸 (1) 箱座（体）壁厚：=0.04a+38，取=10.2，其中=180； (2) 箱盖壁厚：=0.858，取=8.67； (3) 箱座、箱盖、箱座底的凸缘厚度：， ，； (4) 地脚螺栓直径及数目：根据=180，得 ，根据螺栓的标准规格，数目为4个； (5) 轴承旁联结螺栓直径： (6) 箱盖、箱座联结螺栓直径：=6.938.316， 取=8； (7) 轴承端盖螺钉直径：蜗杆轴涡轮轴轴承座孔（外圈）直径90130轴承端盖螺钉直径810螺 钉 数 目46 (8) 检查孔盖螺钉直径：本减速器为一级传动减速器，所以取 =6； (9) 螺栓相关尺寸：18=8锪孔直径403322至箱外壁的距离262216至凸缘边缘的距离242014 (10) 轴承座外径：，其中为轴承外圈直径， 把数据代入上述公式，得数据如下： 蜗杆轴：，取， 蜗轮轴：，取； (11) 轴承旁联结螺栓的距离：以螺栓和螺钉互不干涉为准 尽量靠近，一般； (12) 轴承旁凸台半径：20，根据而得； (13) 轴承旁凸台高度：根据低速轴轴承外径和扳手空间 的要求，由结构确定； (14) 箱外壁至轴承座端面的距离： ，取=50； (15) 箱盖、箱座的肋厚：0.85，取=8.8723，0.85， 取=8.67； (16) 蜗轮外圆与箱内壁之间的距离：，取=10； (17) 铸造斜度、过渡斜度、铸造外圆角、内圆角：铸造斜度=1： 10，过渡斜度=1：20，铸造外圆角=5，铸造内圆角=3。 2 、减速器附件的结构设计（具体结构尺寸可参考机械设计课程设计 西北工业大学李育锡主编） （1）检查孔和视孔盖 检查孔用于检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙， 还可用来注入润滑油，检查要开在便于观察传动件啮合区的位置，其尺 寸大小应便于检查操作。视孔盖用铸铁制成，它和箱体之间加密封垫。 （2）放油螺塞 放油孔设在箱座底面最低处，其附近留有足够的空间，以便于放容器， 箱体底面向放油孔方向倾斜一点，并在其附近形成凹坑，以便于油污的 汇集和排放。放油螺塞为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面 处加封油圈密封。（3）油标 油标用来指示油面高度，将它设置在便于检查及油面较稳定之处。 （4）通气器 通气器用于通气，使箱内外气压一致，以避免由于运转时箱内温度升高， 内压增大，而引起减速器润滑油的渗漏。将通气器设置在检查孔上，其 里面还有过滤网可减少灰尘进入。 （5）起吊装置 起吊装置用于拆卸及搬运减速器。减速器箱盖上设有吊孔，箱座凸缘下 面设有吊耳，它们就组成了起吊装置。 （6）起盖螺钉 为便于起盖，在箱盖凸缘上装设2个起盖螺钉。拆卸箱盖时，可先拧动 此螺钉顶起箱盖。 （7）定位销 在箱体连接凸缘上相距较远处安置两个圆锥销，保证箱体轴承孔的加工 精度与装配精度。7、 润滑和密封说明减速器中蜗轮和轴承都需要良好的润滑，起主要目的是减少摩擦磨损 和提高传动效率，并起冷却和散热的作用。另外，润滑油还可以防止零件锈蚀和降低减速器的噪声和振动等。 1润滑说明本设计选取润滑油温度时的蜗轮蜗杆油，蜗轮采用浸油润滑，浸油深 度约为h11个螺牙高，但油面不应高于蜗杆轴承最低一个滚动体中心。润滑油使用50号机械润滑油。轴承采用润滑脂润滑，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。八、设计总结 通过设计该一级蜗杆减速器具有以下特点及优点： 1）能满足所需的传动比蜗杆传动能实现稳定的传动比,该减速器为满足设计要求而设计i=31.56的总传动 比。 2）选用的涡轮蜗杆满足强度要求由于系统所受的载荷不大，在设计中齿轮采用了腹板式涡轮不仅能够满足强度及 刚度要求，而且节省材料，降低了加工的成本。3）轴具有足够的强度及刚度由于一级蜗杆减速器的轴容易在A-A危险截面发生过载，对轴的设计要求最高，通过了对轴长时间的精心设计，设计的轴具有较大的刚度，保证传动的稳定性。4）箱体设计得体 设计减速器的具有较大尺寸的底面积及箱体轮毂，可以增加抗弯扭的惯性，有 利于提高箱体的整体刚性。5）加工工艺性能好 设计时考虑到要尽量减少工件与刀具的调整次数，以提高加工的精度和生产率。 此外，所设计的减速器还具有形状均匀、美观，使用寿命长等优点，可以完全满 足设计的要求。6） 由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很 大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的 设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设 备。九、参考资料1机械设计基础师素娟，林菁，杨晓兰主编，华中科技大学出版社， 2012年2月第三版；2机械设计基础课程设计杨晓兰主编，华中科技大学出版社，2010年3月第3版；3简明机械设计手册洪钟德主编，同