单级蜗轮蜗杆减速器设计说明书(配图)汇总

题目 题目 和面机的传动设计 单级蜗轮蜗杆减速器设 计 完成期限 完成期限 学习中心 学习中心 专业名称 专业名称 学生姓名 学生姓名 学生学号 学生学号 指导教师 指导教师 XXXXXXXXXXXXX 1 和面机的传动设计 一 一 绪论绪论 1 和面机发展前景 中国和面机产业发展出现的问题中 许多情况不容乐观 如产业结构不合 理 产业集中于劳动力密集型产品 技术密集型产品明显落后于发达工业国家 生产要素决定性作用正在削弱 产业能源消耗大 产出率低 环境污染严重 对自然资源破坏力大 企业总体规模偏小 技术创新能力薄弱 管理水平落后 从什么角度分析中国和面机产业的发展状况 以什么方式评价中国和面机产业 的发展程度 中国和面机产业的发展定位和前景是什么 中国和面机产业发展 与当前经济热点问题关联度如何 诸如此类 都是和面机产业发展必须面对 和 解决的问题 中国和面机产业发展已到了岔口 中国和面机产业生产企业急 需 选择发展方向 2 面机概述 用以和面的机械 有真空式和面机和非真空式和面机 分为卧式 立式 单轴 双轴 半轴等 同义词 和粉机 搅拌机 和面机功能介绍 功能多样 用途广泛 可以用来 图 1 和面机 搅 搅黄油 搅奶酪 搅鲜奶 打鸡蛋等 揉 揉面团 拌 打果汁 拌果酱 拌面 拌冰沙 拌凉菜等 在酒店 面包房 蛋糕店 咖啡厅 酒吧 茶厅 家庭等场合都有着广 XXXXXXXXXXXXX 2 泛的用途 3 面机设计目的及内容要求 一本课程设计的内容选择具有代表性中小型作为设计课题使学生能在较短 时间内 二周 完成和面机整体设计全部过程和基本训练 1 设计内容 A 数设计根据课题要求确定和面机种类用途及生产能能力来确定和面机主要 部件 例如桨叶 容器 电机 冲动部分 结构形式和尺寸参数运动参数 例 如桨叶转数 及动力转数 电动机功率 B 方案设计根据和面机主要部件的形式性质 及运动参数 拟定整机的机械 传动链和传动系统图 计算并确定各级传动的传动比 皮带传动 齿轮传动 蜗杆传动等传动机构参数及尺寸 拟定整机的结构方案图 C 结构设计根据结构的方案图 在正规图纸上拟定传动够件与执行构件的位 置 然后依次进行执行构件及传动系统设计机体 操纵机构设计 密封及润滑 的结构设计 2 基本要求 和面机生产能力 以每次调面粉的重量为准 5kg 次 10kg 次 15kg 次 机型 卧式和面机 搅拌浆形式 桨叶式 花环式 叶片式 滚笼式 工艺要求 调和面团分别为 水面团 韧性面团 酥性面团 3 图样设计要求 图量 完成一号图纸一张进行和面机传动部分改进图 完成三号图纸一张 进行零件图设计 方案设计合理 必须标明每个零件尺寸相互配合的性质及运动关系 必须 标明所有配合尺寸 定位及总体尺寸 二 力学计算二 力学计算 1 电动机的选择计算 1 选择电动机 1 1 电动机功率的确定 1 工作机各传动部件的传动效率及总效率 查 机械设计课程设计指导书 表 9 2 可知蜗杆传动的传动比为 40 10i 蜗杆 又根据 机械设计基础 表 4 2 可知蜗杆头数为 由表 4 4 可知蜗2Z1 杆传动的总效率为 XXXXXXXXXXXXX 3 82 0 75 0 蜗杆 查 机械设计课程设计指导书 表 9 1 可知各传动部件的效率分别为 995 0 99 0 联轴器 97 0 一对 轴承 97 0 94 0 卷筒 工作机的总效率为 74 0 65 0 22 卷筒轴承蜗轮蜗杆联轴器总 2 电动机的功率 kw Fv Pw45 3 1000 5 12300 1000 所以电动机所需工作效率为 kw P P w d 3 5 65 0 45 3 min max 总 1 2 确定电动机转速 1 传动装置的传动比的确定 查 机械设计课程设计指导书 书中表 9 2 得各级齿轮传动比如下 40 10 蜗杆 i 理论总传动比 40 10 蜗杆总 ii 2 电动机的转速 卷筒轴的工作转速 min 3 57 500 5 1100060100060 r D v n 滚筒 所以电动机转速的可选范围为 min 2292 573 3 57 40 10 rinnd 总滚筒 根据上面所算得的原动机的功率与转速范围 符合这一范围的同步转速有 750 r min 1000 r min 和 1500 r min 三种 综合考虑电动机和传动装置的尺 寸 质量及价格等因素 为使传动装置结构紧凑 决定选用同步转速为 1000 r min 的电动机 其主要功能表如下 表 1 电动机功能表 电动机型额定功率满载转速起动转矩 额定转最大转矩 额定 XXXXXXXXXXXXX 4 号 kW r min 矩转矩 Y132M2 65 59602 02 0 三 传动装置运动及动力参数计算三 传动装置运动及动力参数计算 1 各轴的转速计算 1 实际总传动比及各级传动比的他配 由于是蜗杆传动 传动比都集中在蜗杆上 其他不分配传动比 则总传动比 i 75 16 3 57 960 n n i w m 所以取17i 总 2 各轴的转速 第一轴转速 r min960nn m1 第二轴转速 r min 5 56 17 960 n n n 1 2 总 3 各轴的输入功率 第一轴功率 kW25 5 99 0 3 5PP d01d1 联轴器 第二轴功率 kW2 48 025 5PPP 112d2 蜗杆 第三轴功率 kW03 4 99 0 97 0 2 4PPP 223d3 联轴器轴承 4 各轴的输入转矩 电动机轴的输出转矩 mmN1027 5 960 3 5 1055 9 n P 1055 9T 46 m d6 d 第一轴转矩 mmN1022 5 960 25 5 1055 9 1055 9 n P 1055 9 T 466 1 16 1 第二轴转矩 mmN101 7 5 56 2 4 1055 9 n P 1055 9 T 56 2 26 2 第三轴转矩 mmN1081 6 5 56 03 4 1055 9 n P 1055 9 T 56 w 36 3 XXXXXXXXXXXXX 5 将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表 表 2 各轴的运动及动力参数 轴 名 功率 P kW 转矩 TN mm 转速 n r min 传动比 i 效率 电机轴 5 3 4 5 27 10 960 minr11 第一轴 5 25 4 5 22 10 960 minr10 99 第二轴 4 2 5 7 1 10 56 5 minr170 80 卷筒轴 4 03 5 6 81 10 56 5 minr10 95 2 蜗轮蜗杆的设计及其参数计算 1 传动参数 蜗杆输入功率 P 5 3 kW 蜗杆转速 蜗轮转速min r960n1 理论传动比 i 16 75 实际传动比 i 17 蜗杆头数 蜗min r 5 56n2 2Z1 轮齿数为 蜗轮转速34217 ZiZ 12 min r 5 56 17 960 i n n 1 2 2 蜗轮蜗杆材料及强度计算 减速器的为闭式传动 蜗杆选用材料 45 钢经表面淬火 齿面硬度 45 HRC 蜗 轮缘选用材料 ZCuSn10Pb1 砂型铸造 蜗轮材料的许用接触应力 由 机械设计基础 表 4 5 可知 180MPa H 估取啮合效率 1 0 8 蜗轮轴转矩 665 1 1 2 2 5 25 0 8 9 55 109 55 107 1 10mm n56 5 P TN 载荷系数 载荷平稳 蜗轮转速不高 取 K 1 1 计算值 2 1 m d 2 2 12 2 480 m d H KT Z XXXXXXXXXXXXX 6 2 53 480 1 1 7 1 10mm 34 180 3 4804mm 模数及蜗杆分度圆直径由 机械设计基础 表 4 1 取标准值 分别为 模数 m 8 mm 蜗杆分度圆直径 1 d80mm 3 计算相对滑动速度与传动效率 蜗杆导程角 1 1 mz8 2 arctanarctan11 31 d80 蜗杆分度圆的圆周速度 11 1 d n80 960 m s4 02m s 60 100060 1000 相对活动速度 1 s 4 02 4 098m s coscos11 31 当量摩擦角 取 v 2 302 5 验算啮合效率 与初取值相近 1 v tantan11 31 081 tantan 11 312 5 传动总效率 在表 4 4 所列范围内 1 0 960 96 0 810 78 总 4 确定主要几何尺寸 蜗轮分度圆直径 12 dmz8 34272mm 中心距 12 dd80272 176mm 22 a 5 热平衡计算 环境温度 取 0 t20 C 工作温度 取t70 C XXXXXXXXXXXXX 7 传热系数 取 2 t k13 mWC 需要的散热面积 122 t0 100011000 5 3 1 0 78 m17 94m ktt137020 P A 4 计算蜗杆传动主要尺寸 表 3 蜗杆传动的主要尺寸 3 轴的设计计算及校核 1 输出轴的设计 1 选择轴的材料及热处理 考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置 轴主要传递蜗轮的转 矩 其传递的功率不大 对其重量和尺寸无特殊要求 故选择常用的 45 钢 调 蜗杆分度圆直径 蜗杆齿顶圆直径 蜗杆齿根圆直径 蜗 杆 导 程 角 蜗 杆 齿 宽 蜗轮分度圆直径 蜗轮 喉圆 直径 蜗轮齿根圆直径 蜗轮 外圆 直径 蜗轮咽喉母圆半径 蜗 轮 螺 旋 角 蜗 轮 齿 宽 中 心 距 1 80dmm 111 22802 896 aa ddhdmmm 1111 22 4802 4 860 8 ff ddhdmmm 所以 1 1 8 2 tan0 2 80 mz mm d 11 31 12 11 50 0811 50 08 348113 76bzmmm 22 8 34272dmzmm 222 228 342288 aa ddhm zmm 222 22 48 342 4252 8 ff ddhm zmm 22 1 5272 1 5 8284 ea ddmmm 2 2 288 17632 22 a g d ramm 与蜗杆螺旋线方向相同11 31 21 0 70 7 9667 2 a bdmm 1212 808 34 176 222 dddmz amm XXXXXXXXXXXXX 8 质处理 2 初算轴的最小直径 已知轴的输入功率为 5 25kW 转速为 960 r min 根据 机械设计基础 表 7 4 可知 C 值在 106 118 间 所以输出轴的最小直径 33 1 5 25 11820 8 960 P DCmm n 但是 由于轴上有 1 个键槽 计入键槽的影响 1min 20 8 1 3 21 4Dmm 已知输出轴的输入功率为 4 2kW 转速为 56 5r min 则 输出轴的最小直径 33 2 4 2 11849 6 56 5 P DCmm n 由于轴上由 2 个键槽 故 2min 49 6 1 7 53 1Dmm 已知卷筒轴的输入功率为 4 03kW 转速为 56 5r min 则 卷筒轴的最小直径为 33 4 03 11848 9 56 5 P DCmm n 3 联轴器的选择 载荷计算 已知蜗杆轴名义转矩为 4 5 22 10 N mm 由于蜗杆减速器的载荷较平稳 按转矩变化小考虑 取工作情况系数 k 1 3 蜗杆轴计算转矩 44 11 1 3 5 22 106 8 10 c TkTN mm 已知蜗轮轴名义转矩为 卷筒轴计算转矩为 5 7 1 10 N mm 5 6 82 10 N mm 所以蜗轮轴计算转矩 55 22 1 3 7 1 109 23 10 c TkTN mm 卷筒轴计算转矩 XXXXXXXXXXXXX 9 55 33 1 3 6 82 108 87 10 c TkTN mm 选择联轴器的型号 查 机械设计课程设计指导书 表 14 2 可知 电动机轴的直径 38Dmm 轴长 蜗杆轴直径 80Emm 21 4dmm 查 机械设计课程设计指导书 表 13 1 可知 蜗杆轴的输入端选用 LH3 型 弹性柱销联轴器 联轴器标记 LH3 联轴器GB T 5014 1 38 82 30 60J 公称转矩 630 n TN m 许用转速 5000 minnr 查 机械设计课程设计指导书 表 13 1 可知 蜗轮轴的输出端选用 LH4 型 弹性柱销联轴器 联轴器标记 LH4 联轴器GB T 5014 1 55 112 50 84J 公称转矩 1250 n TN m 许用转速 4000 minnr 4 轴承的选择及校核 初选输入轴的轴承型号 据已知工作条件和输入轴的轴颈 由 机械设计基础 附表 8 5 初选轴承 型号为圆锥滚子轴承 30208 一对 其尺寸 D 80mm d 40mm B 18mm 据已知工作条件和输出轴的轴颈 由 机械设计基础 附表 8 5 初选轴承 型号为圆锥滚子轴承 30214 一对 其尺寸 D 125mm d 70mm B 24mm 基本额定动载荷 C 63000N 计算系数 e 0 37 轴向载荷系数 Y 1 6 计算蜗杆轴的受力 XXXXXXXXXXXXX 10 蜗杆轴的切向力 轴向力和径向力 t F x F r F 蜗杆轴 4 1 12 1 22 5 22 10 1305 80 tx T FNF d 蜗轮轴 5 2 21 2 22 7 1 10 5221 272 tx T FNF d 221 tan5221 tan201900 rtr FFNF 计算轴承内部轴向力 轴承的内部轴向力 1 12 1900 594 22 1 6 r ss F FNF Y 计算轴承的轴向载荷 轴承 2 的轴向载荷 由已知得 与方向相同 其和为 1s F 1x F 112 594 19002494 sxs FFNNF 轴承 2 为 压紧 端 所以 211 2494 Asx FFFN 轴承 1 的轴向载荷 轴承 1 为 放松 端 11 594 As FFN 计算当量动载荷 轴承 1 的载荷系数 根据 由表 8 8 可知 1 1 594 0 313 1900 A r F e F 11 1 0XY 轴承 2 的载荷系数 根据由表 8 8 可知 2 2 2494 1 313 1900 A r F e F 22 0 4 1 6XY 轴承 1 的当量动载荷 111111 1900 PrAr FX FY FFN 轴承 2 的当量动载荷 22222 0 4 1305 1 6 24944512 4 PrA FX FY FN XXXXXXXXXXXXX 11 所以轴承的当量动载荷取 中较大者 所以 1P F 2P F p 4512 4FN 计算轴承实际寿命 温度系数 由 机械设计基础 表 8 6 可知1 0 t f 载荷系数 由 机械设计基础 表 8 7 可知1 5 p f 寿命指数 滚子轴承 10 3 轴承实际寿命 h L 6 10 60 t h pP f C L nf F 10 6 3 101 63000 60 960 1 5 4512 4 h 29448h 轴承预期寿命 0 2 360 1611520 h Lhh 由于 故所选择的圆锥滚子轴承 型号 30208 满足要求 0hh LL 2 轴的结构设计 1 蜗杆轴的径向尺寸的确定 从图纸上联轴段开始逐渐选取轴段直径 起固定作用 定位 1 30dmm 2 d 轴肩高度 故 1 0 07 0 11 2admm 该直径处安装密封毡圈 标准直径 211 2302 0 07136 2ddadmm 应取 与轴承的内径相配合 为便与轴承的安装 取 2 38dmm 3 d 3 40dmm 选定轴承型号为 30208 与蜗轮相配合 取蜗杆的齿根圆直径 4 d 按标准直径系列 取 与轴承的内径配合 与 41 60 8 f ddmm 4 63dmm 6 d 相同 故取 起定位作用 定位轴肩高度 3 d 63 40ddmm 5 d 故 取 6 0 07 0 11 2admm 566 2402 0 07146 2ddadmm XXXXXXXXXXXXX 12 5 48dmm 2 蜗杆轴的轴向尺寸的确定 联轴段取 轴肩段取 与轴承配合的轴段长度 查轴 1 60Lmm 2 14Lmm 承宽度为 18mm 左轴承到蜗杆齿宽 蜗杆齿宽 3 50Lmm 41 Lb 即 取 2 11 50 08Zm 4 11 50 08 348113 76Lmm 4 120Lmm 蜗杆齿宽右面到右轴承间的轴环与左面相同取 与右轴承配合的 53 50LLmm 轴段长度 查轴承宽度为 18mm 轴的总长为 320mm 3 蜗轮轴的轴上零件的定位 固定和装配 单级减速器中 可将蜗轮安排在箱体中央 相对两轴承对称分布 蜗轮左 面由轴肩定位 右面用套筒轴固定 轴向固定靠平键和过渡配合 两轴承分别 一轴肩和套筒定位 轴向则采用过渡配合或过盈配合固定 联轴器以轴肩轴向 定位 右面用轴端挡圈轴向固定 键联接作轴向固定 轴做成阶梯形 左轴承 从左面装入 蜗轮 套筒 右轴承和联轴器依次从右面装到轴上 4 蜗轮轴的径向尺寸的确定 从左轴承段与轴承的内径相配合 为便与轴承的安装取 选定轴 1 70dmm 承型号为 30214 开始逐渐选取轴段直径 起固定作用 定位轴肩高度 2 d 该直径处安装密封毡圈 标准直径 应取 1 0 07 0 11 2admm 与蜗轮孔径相配合 取蜗轮的内径 按标准直径系列 2 75dmm 3 d 3 70dmm 取 与轴承的内径配合 与相同 故取 联轴 3 70dmm 5 d 3 d 53 65ddmm 段 起定位作用 定位轴肩高度故取 6 55dmm 4 d 5 60dmm 5 蜗轮轴的轴向尺寸的确定 左面与轴承配合的轴段长度 查轴承宽度为 左轴承到蜗轮 1 L 1 24Lmm 齿宽间的套筒取 蜗轮齿宽 故取 蜗轮齿 2 33Lmm 3 67 2Lmm 3 70Lmm 宽右面到右轴承间的轴环与左面相同取 与右轴承配合的轴段长度 4 33Lmm 查轴承宽度为 24mm 右轴肩段 联轴段 故轴的总长为 5 14Lmm 6 84Lmm 280mm XXXXXXXXXXXXX 13 6 蜗轮的强度校核 已知蜗轮的切向力 21 5221 tx FFN 蜗轮的径向力 21 1900 rr FFN 蜗轮轴向力 2 1305 x FN 求水平面支反力 2 5221 2610 5 22 t AHBH F FFN 水平面弯矩 3 2610 5 80208840 CHAH MFLN mm 垂直面支反力 由 即0 A M 得 222 0 2 rxBV d F LFFL 222 272 1900 80 1350 22 2059 160 rx BV d F LF FN L 在铅垂方向上 由 即 得0F 2 0 BVrAV FFF 2 2059 1900159 AVBVr FFFN 垂直面弯矩 2 159 8012720 CVAV MFLN mm 1 2059 80164720 CVBV MFLN mm 根据合成弯矩 得 22 HV MMM C 截面左侧弯矩 22 CCHCV MMM 22 20884012720209227N mm C 截面右侧弯矩 XXXXXXXXXXXXX 14 2 2 CCHCV MMM 22 208840164720265895N mm 转矩 T 2 272 5221710056 22 t d TFN mm 当量弯矩 e M 由当量弯矩图和轴的结构图可知 C 和 D 处都有可能是危险截面 应分别 计算其当量弯矩 此处可将轴的钮切应力视为脉动循环 取 则0 6a C 截面左侧当量弯矩 2 2 CeC MMaT 2 2 2092270 6 710056150333N mm C 截面右侧当量弯矩 265895 CeC MMN mm 所以 C 截面处当量弯矩在以上两数值中取较大者 即265895 Ce MN mm D 截面弯矩 3 2610 5 45117473 DHAH MFLN mm 3 159 457155 DVAV MFLN mm D 截面合成弯矩 22 DDHDV MMM 22 1174737155117691N mm D 截面当量弯矩 2 2 Ded MMaT 22 117691710056719653N mm 求危险截面处轴的计算直径 许用应力 轴的材料用 45 钢 由 机械设计基础 表 7 1 可知 1 60 W MPa C 截面直径计算 XXXXXXXXXXXXX 15 3 3 1 265895 35 4 0 10 1 60 Ce C W M dmm D 截面直径计算 3 3 1 719653 49 3 0 10 1 60 De D W M dmm 经与结构设计图比较 C 截面和 D 截面的计算直径分别小于其结构设计确 定的直径 故轴的强度足够 4 键连接设计计算 1 蜗杆联接键的相关参数如下表 表 4 蜗杆联接键的选择和参数 键的选择和 参数 选择普通平键 圆头 由 机械设计课程 设计指导书 表 11 27 查得 d 30mm 时 应选 用键 GB T10968 40A 转 矩 4 5 22 10 N mm 键长mmL40 1 接触长度 11 408lLb 1 32lmm 许用挤压应 力校 核 P 查 机械设计基础 表 2 12 键连接钢的 许用挤压应力为 120 P MPa 4 44 5 22 10 30 7 32 P T dhl 31 07MPa MPa P 07 31 P 故满足要求 2 蜗轮键的选择与校核的参数如下表 表 5 蜗轮键的选择及参数 键的选择和 参数 选择普通平键 圆头 由 机械设计课程 设计指导书 表 11 27 查得 d 55 时 应选用 键 GB T109616 112A 转 矩 5 6 81 10 N mm 键长mmL112 1 XXXXXXXXXXXXX 16 接触长度 11 112 16lLb 1 96lmm 许用挤压应 力校 核 P 查 机械设计基础 表 2 12 键连接钢的 许用挤压应力为 120 P MPa 5 44 7 1 10 112 10 96 P T dhl 26 4MPa MPa P 4 26 故满足要 P 求 3 蜗轮轴键的选择与校核参数如下表 表 6 蜗轮轴键的选择及参数 键的选择和 参数 选择普通平键 圆头 由 机械设计课程 设计指导书 表 11 27 查得 d 55 时 应选用 键 GB T109616 112A 转 矩 5 7 1 10 N mm 键长mmL84 1 接触长度 11 84 16lLb 1 68lmm 许用挤压应 力校 核 P 查 机械设计基础 表 2 12 键连接钢的 许用挤压应力为 120 P MPa 5 44 7 1 10 112 10 68 P T dhl 37 29MPa MPa P 29 37 故满足要 P 求 三 箱体的设计计算三 箱体的设计计算 1 箱体的构形式和材料 采用下置剖分式蜗杆减速器 由于 V 5m s 铸造箱体 材料 HT150 2 箱体主要结构尺寸和关系如下表所示 表 7 箱体主要结构尺寸 名称 减速器型式及尺寸关系 箱座壁厚 11mm 箱盖壁厚 1 1 10mm XXXXXXXXXXXXX 17 箱座凸缘厚度 b1 箱盖凸缘厚度 b 箱座底凸缘厚度 b2 b 1 5 16mm b1 1 5 1 15mm b2 2 5 28mm 地脚螺钉直径及数目 df 19mm n 6 轴承旁联接螺栓直径 d1 14mm 箱盖 箱座联接螺栓 直径 d2 10mm 螺栓间距 150mm 轴承端盖螺钉直径 d3 9mm 螺钉数目 4 检查孔盖螺钉直径 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 D1 80mm D2 125mm 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 9mm m2 9mm 蜗轮外圆与箱 内壁间距离 12mm 蜗轮轮毂端面 与箱内壁距离 10mm 四 螺栓等相关标准的选择四 螺栓等相关标准的选择 本部分含螺栓 螺母 螺钉的选择垫圈 垫片的选择 具体内容如下 1 螺栓 螺母 螺钉的选择如下表所示 表 8 螺栓 螺母 螺钉的尺寸 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 M10 35 数量为 3 个 M12 100 数量为 6 个 螺母 GB6170 86 M10 数量为 2 个 M1