蜗轮蜗杆传动 29号课件

1、任务书姓名学号 专业班级 机械1103设计参数：工作机输入功率P=6.2Kw,工作机输入转速n=55r/min。完成时间： 2013年1 月8日内容及要求：机械设计课程设计通过传动方案的拟定，结构设计，设计计算，查阅有关标准和规范以及编写设计计算说明书，使学生掌握机械传动装置的设计步骤和方法的一般规律，提高设计技能。机械设计课程设计包括：(1)确定机械系统总体传动方案。（2）选择电动机 。(3)传动装置运动和动力参数的计算。 (4)传动件如齿轮、带及带轮的设计。(5)轴的设计。(6)轴承组合部件设计。(7)键的选择和校核。(8)机架或箱体的设计。(9)润滑设计。学生在规定的时间内应绘制装配工作

2、图1张(A0或A1图纸)，组件或零件工作图23张，并编写设计计算说明书1份。指导教师 2012 年 12 月 30 日课程设计说明书成绩：指导教师： 年 月 日 目录任务书11 电动机的选择11.1类型的选择11.2功率的确定11.3确定转速12传动装置运动和动力参数的计算12.1总传动比：12.2分配各级传动比12.3计算各轴得输入功率23 传动零件的设计计算33.1 普通V带传动得设计计算33.1.1 确定计算功率33.1.2 确定带轮的基准直径33.1.3 验证带速33.1.4 确定V带的基准直径和传动中心距33.1.5 验算主动轮的最小包角33.1.6 计算V带的根数z43.1.7 计

3、算V带的合适初拉力43.1.8 计算作用在轴上的载荷43.2、选择材料43.2.1 选择蜗杆头数Z1和蜗齿轮数Z243.2.2 按齿面接触疲劳强度进行设计44、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸54.1蜗杆54.1.1 确定模数和蜗杆分度圆直径54.2蜗轮64.2.1 计算主要尺寸64.2.2 校核齿根弯曲疲劳强度65.热平衡计算85.1验算相对滑动速度Vs和传动效率85.2当量摩擦角85.3传动的总效率85.4热平衡计算86.轴的设计计算（从动轴 ）86.1轴的材料和热处理的选择86.2.轴几何尺寸的设计计算96.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径96.3.联轴器的选择96.3.1载荷计算

4、96.3.2选择联轴器的型号96.3.3确定各轴段的尺寸96.3.4 轴上零件的周向固定116.3.5确定倒角和圆角116.3.6绘制轴的结构与装配草图117轴承与键的选择147.1轴承的选择及校核147.2求当量动载荷147.3 键的选择147.3.1 选择键联接的类型147.3.2 确定键的尺寸147.3.3校核键联接的强度158减速器润滑及箱体尺寸计算和确定158.1.1 齿轮的润滑158.1.2 滚动轴承的润滑159 密封方式159.1箱座与箱盖凸缘接合面的密封169.2观察孔和油孔等出接合面的密封169.3轴承孔的密封169.4轴承靠近机体内壁密封1610 参考文献16 1 电动机的

5、选择1.1类型的选择 按照工作条件和要求，选用三相异步电动机，电压u=380V,型号为Y160M-4型。1.2功率的确定 电动机到卷筒的总效率为 =带2轴承蜗杆联轴器 =0.69已知工作机输入功率P=6.2Kw，取K=1，K：机器过载系数，则电动机的功率为=8.98Kw查表机械零件设计手册知所选用电动机功率为=11kW。1.3确定转速 卷筒轴工作转速为=55r/min。 取V带传动比=2-4,单级圆柱齿轮传动比=8-40，则总传动比合理范围为i=16-160。得到电动机的转速范围在以下选用：rpm查表机械零件设计手册知选择Y160M-4型三相异步电动机，同步轴转速为1500r/min,额定功率

6、为11kW。满载转速为1460rpm。 2传动装置运动和动力参数的计算2.1总传动比：26.545，取i=272.2分配各级传动比i=22根据指导书，取。2.3计算各轴得输入功率 电动机轴：轴（减速器高速轴） 轴（减速器低速轴） 2.4计算各轴得转速 电动机轴 ： 轴I: 轴II:2.5计算各轴的转矩 电动机轴： 轴I 轴II 参数 工作机的输入轴转速n/min1460486.754.0852.47功率p/kW107.0566.8466.64转矩I/kN*m65.404188.361246.031208.93 传动零件的设计计算3.1 普通V带传动得设计计算 3.1.1 确定计算功率 则： ，

7、式中，工作情况系数取1.9 根据计算功率与小带轮的转速，查机械设计图5-9普通V带型号选择线图，选择A型V带。 3.1.2 确定带轮的基准直径 因为取小带轮直径 大带轮的直径 3.1.3 验证带速 验证带速 应使带速VVmax，对于普通V带，Vmax=20-30m/s，一般在之间。故带的速度合适。 3.1.4 确定V带的基准直径和传动中心距 初选传动中心距范围为：，即取=600mmV带的基准长度： 查机械设计表5-2，选取带的基准直径长度 实际中心距： mm有48mm的调整量 3.1.5 验算主动轮的最小包角 故主动轮上的包角合适。 3.1.6 计算V带的根数z 查表机械设计基础5-5 =5.

8、86kW，查表5-7 =1.27kW,查表5-2， =0.91，查表5-9，=0.96 得 =3.05 取z=4 3.1.7 计算V带的合适初拉力 查机械设计表5-1，取得 3.1.8 计算作用在轴上的载荷 V带轮采用铸铁HT150或HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.3.2、选择材料 考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆采用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC，蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，砂模铸造。 3.2.1 选择蜗杆头数Z1和蜗齿轮数Z2 根据i=9查表8-2，取蜗杆头数Z1=4，则涡轮齿数为Z2=4，则涡轮齿数为

9、Z2=iZ1=49=36。 3.2.2 按齿面接触疲劳强度进行设计 3.2.2.1在蜗轮上的转矩： 确定作用在蜗轮上的转矩： 即T2 ，按Z=4，估取效率=0.75，则T2=1246.03Nm 确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数KB=1，由书上(机械设计)表8-6，选取使用系数KA=1.15；由于转速不高，冲不大，可取载荷KV=1.05。则 K=KAKBKV=1.1511.051.21 确定弹性影响系数ZE 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗轮相配，故ZE=155mpa1/2 确定接触系数Zp 先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值d1/a=0.35， 从图8-8得Zp=2

10、.9 确定许用接触应力H根据蜗轮材料为铸锡磷青铜蜗轮，砂模铸造，蜗杆螺旋面齿面硬度45HRC.假设齿面滑动速度Vs12m/s,据表8-8查得蜗轮的基本许用应力H=200mpa应力循环次数 N=60154.0814600=47400000KHN=(107/11520000)1/8=0.9825寿命系数 H= KHNH=0.823200mpa=164.6mpa 计算中心距 根据公式：aKT2(ZE ZP /H)21/3 a1.21868630(1602.9/262.8)21/3=148.53 据实际数据验算，取中心距a=160 ,i=30，故从表11-2中取模数m=8 mm，分度圆直径d1=80m

11、m，这时，d1/a=0.44、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸4.1蜗杆 4.1.1 确定模数和蜗杆分度圆直径 按公式8-15可得: 查表8-1，并考虑参数匹配，取时，模数m=8mm。直径系数q=10，蜗杆分度圆直径。 表1蜗杆分度圆直径 =80mm蜗杆分度圆导程角r=21.8中心距 a=186mm传动比 蜗杆齿顶高 蜗杆轴面压力角 蜗杆齿根高 顶隙系数 蜗杆齿顶圆直径 =80-=96mm蜗杆齿根圆直径 =80-=60.8mm齿顶高系数 4.2蜗轮 4.2.1 计算主要尺寸 蜗轮分度园直径： =Z2m=368=288mm 蜗杆导程角：r=arctan=arctan4/10=21.8 中心距：a=

12、m/z（q+Z2）=8/2（10+36）=186mm 4.2.2 校核齿根弯曲疲劳强度 1）计算涡轮当量齿数: 2）确定齿形系数根据，查图8-13得=2.37 3）螺旋角影响系数: =1-r/120=0.818 4）确定许用弯曲应力查表8-10得，基本许用弯曲应力=40MPa则 故涡轮的许用弯曲应力为 =0.6440=25.6MPa 5）校核弯曲应力 =10.36MPa弯曲强度满足要求。 表2蜗轮分度圆直径 蜗轮齿顶高 蜗轮齿根高 蜗轮齿顶圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮齿宽 蜗轮咽准母圆半径 Sin（/2）=蜗轮外圆直径 34mm5.热平衡计算5.1验算相对滑动速度Vs和传动效率 蜗杆分度圆速度：=

13、 齿面相对滑动速度：0Vs=V1/cosr=3.06/cos21.8=4.03m/s与前面假设相等。5.2当量摩擦角 按Vs=4.03m/s，硬度大于等于45HRC，涡轮材料为锡青铜，查表8-4得 5.3传动的总效率 由8-11得=（0.95-0.97）*计算值与初选的=0.98接近。5.4热平衡计算 根据题意，取室温，散热系数取2d=15/，保证工作温度80，所需箱体的散热面积为 S=6.轴的设计计算（从动轴 ）6.1轴的材料和热处理的选择 考虑到减速器为普通用途中小功率减速传动装置，轴主要传递涡轮的转矩，其传递的功率不大，对其重要和尺寸无特殊要求，故选择常用的45钢，调质处理。6.2.轴几

14、何尺寸的设计计算 6.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 已知轴的输入功率为7.53Kw，转速为64.38r/min，查表12-5，取c=112，由式（12-2）得 55mm单键槽轴径应增大5%-7%，即增大至54.78-57.5，所以取mm。6.3.联轴器的选择 6.3.1载荷计算 已知蜗杆轴名义转矩为188360Nm，由于蜗杆减速器的载荷较平稳，按转矩变化小考虑，取2件情况系数k=1.3。蜗杆轴计算转矩 已知轮轴各转矩为，卷筒轴计算转矩为，所以涡轮轴计算转矩： 卷筒轴计算转矩： 6.3.2选择联轴器的型号 查标准可知，选用LX4型弹性柱销联轴器,办联轴器长度L=112mm，与轴配合孔

15、长度，半联轴器的孔径。其许用最大扭矩.许用最高转速。LX4联轴器 确定轴的最小直径。应满足，去 6.3.3确定各轴段的尺寸 1. I-II段轴的长度，为保证半联轴器轴向定位的可靠性，应略小于，取。 2. I-II段轴身的直径。II处轴肩高，但因该轴肩几乎不承受轴向力，故取力h=3.5mm，则 3. 确定，选择滚动轴承型号。取，查轴承样本，选用型号为30313的单列圆锥轴承，其内径D=140mm，宽度T=36mm。 4. IVV段轴头的直径。为了方便安装，应略大于，取。 5. IVV段轴头的长度。为了使套筒端面可靠得压紧涡轮，应略小于涡轮轮毂的宽度，取。 6. VVI段轴环的直径，齿轮的定位轴肩

16、，高度，取h=6mm，则。 7. VVI段轴环的长度。轴环宽度，取。 8. VIVII段轴身的直径。查轴承样本，轴承定位轴肩的高度h=6mm，。 9. 10. 为便于轴承端盖的拆卸及对轴承添加润滑剂，取端盖外端面与半联轴器右端面间的距离为L=30mm， 11. IIIIV轴段长度。a=16mm，s=8mm则=64mm。12. VIVII轴段长度。C=20mm，则=82mm。 6.3.4 轴上零件的周向固定 蜗轮半联轴器与轴的周向固定均采用平键联接；蜗轮处的平键选择A型普通平键，由查设计手册，平键截面尺寸bh=20mm12mm（GB/T1096-1979），键长为63mm（GB/T1096-19

17、79）。 蜗轮轮毂与轴的配合，为保证对中良好，采用较紧的过度配合，配合为H7/n6.半联轴器处的平键，键1670 GB/T 1095-1979，半联轴器与轴的配合采用过渡配合H7/F6，滚动轴承与轴颈的配合采用较紧的过盈配合，轴颈的尺寸公差为m6。 6.3.5确定倒角和圆角 轴两端的倒角，根据轴径查手册，取倒角为2.各轴肩出圆角半径，考虑应力集中的影响，由轴段直径查手册。 6.3.6绘制轴的结构与装配草图 6.3.6.1轴的强度载荷 1）求轴上载荷：已知涡轮分度圆直径为352mm圆周力： =7224.2N径向力： 轴向力： Fa对轴心产生的弯矩： 2)求支反力：（1）轴承的支点位置。由圆锥滚子

18、轴承30313查手册得a=29mm（2）齿宽中点距左支点位置： （3） 齿宽中点距左支点位置 （4） 左支点水平面的支反力由 (5) 右支点水平面的支反力由 （6）左支点的支反力为 ： （7）右支点的支反力为： (8)左支点的轴向支反力为： 6.3.6.2 绘制弯矩图和扭矩图（参见图12-15）（1）截面C处水平面弯矩： （2）截面C处垂直弯矩： （3）截面C处合成弯矩： 6.3.6.3弯扭合成强度校核通常是校核轴上受最大弯矩和扭矩的截面强度，因此可以认为截面C为危险截面。考虑启动、停机影响，扭矩为脉动循环变应力，=0.6，则截面C处的抗弯截面系数和计算应力分别为 W= 45钢调质处理，由表12-2查得=60MPa，故弯扭合成强度满足要求。7轴承与键的选择7.1轴承的选择及校核 轴承工作转速不很高，承载也不大，有轴向载荷及径向载荷。故选用圆锥滚子轴承。7.2求当量动载荷 试选用圆锥滚子轴承30313，d=65mm，查设计手册C=195000N =24200N 由上得=200.1N =2456.5N n=52