蜗轮蜗杆二级减速器课设说明书

1、 燕山大学机械设计课程设计说明书 题目: 蜗杆-齿轮二级减速器 学院(系):机械工程学院 年级专业: 轧钢1班 学 号: 指导教师: 教师职称: 目 录一.电动机选择计算11.原始数据12.电动机型号选择1二.总传动比确定及各级传动比分配2三.运动和动力参数的计算2四.传动零件的设计计算31.蜗杆蜗轮的选择计算32.斜齿轮传动选择计算7五.轴的设计和计算111.初步计算轴径112.轴的结构设计123.轴的弯扭合成强度计算13六.滚动轴承的选择计算16七.键连接的选择18八.减速器附件的选择18九.润滑和密封说明191.润滑说明192.密封说明19十.拆装和调整的说明20十一.减速箱体的附加说明

2、20十二.设计小结20十三.参考资料21运输链牵引力F1963N运输链所需功率,取 取10.99(连轴器),20.98(轴承) ,30.97(斜齿轮),40.78(蜗杆),则a1× 24 × 3× 电动机功率 PdPw / 卷筒轮转速 蜗杆?齿轮减速器推荐传动比为ia6090 故电动机转速可选范围 ndia×n6090×16.19661449 r / min 符合这一范围的同步转速为 1000/min,综合考虑选电动机型号为Y100L-6,主要性能如下表:电动机型号额定功率(Kw)同步转速(r/min)满载转速(r/min) 总传动比为 ia

3、取i23,则蜗杆传动比 i1 ; 设蜗杆为1轴,蜗轮轴为2轴,齿轮轴为3轴,卷筒轴为4轴。 1.各轴转速: n1nm / i1940/ 940 r / min n2nm / i2 940/19.46 48.3 r / min 2.各轴输入功率: P3P2×340.723×0.98×0 3.各轴输入转距: T1Td×019.71×0.999.62 N?m T2T1×i1×129.62×19.46×0.98×0.78143.03 N?m T3T2×i2×34143.03×

4、;3×0.98×0.97407.89 N?m T4T3×i3×45407.89×0.98×0.99395.73 N?m 运动和动力参数计算结果整理于下表:轴号功率P(Kw)转矩TN?m转速n(r/min传动比i效率轴0.9469.62940 根据GB/T 10085?1988的推荐,采用渐开线蜗杆ZI。 2.选择材料、精度等级和蜗杆头数 材料:蜗杆?:45钢,调质处理; 蜗轮:铸锡青铜ZCuSn10P1,金属膜铸造。轮芯用灰铸铁HT100制造。 精度等级:初选取8级 蜗杆头数:z12(由i19.46取) 则z2iz138.92,圆整取

5、Z239 传动比误差为 根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。 计算公式 确定载荷:KKA?K?KV 载荷平稳K1 预估v2×1××105N?mm查表得ZE155查表得b250MPa应力循环次数: 则计算m3q m3q×××105×2840查表取 m3q1000中心距mm圆整取 a120,变位系数为蜗杆 头数z12,直径系数q8.0;齿顶圆直径 55mm;分度圆导程角蜗轮 蜗轮齿数z239; 蜗轮分度圆直径 d2m×z25×39195mm 蜗轮喉圆直径 da2d

6、2+2×ha215+2×5(1+0.5)210mm 蜗轮齿根圆直径 df2d2-2×hf2195-2×5×(1+0.2-0.5)188mm确定精度等级 故初选8级精度等级合适。复核m3q滑动速度:查表取啮合效率取搅油效率为20.99,滚动轴承效率为则总效率为1?2? 则误差故无应力问题,不必再做修正。 当量齿数zvz2/cos3 由此,查表可得齿形系数YF1.72。螺旋角系数 Y1-许用弯曲应力弯曲应力 满足弯曲强度。 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/T 10089?1988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8级精度,侧隙

7、种类为f,标注为8f GB/T 10089?1988。 7.热平衡核算。 其中t020,0.887,P10.946Kw,取Kd15W/(m2?) 箱体面积 则工作油温为 满足温度要求。 1.选精度等级、材料及齿数 运输机一般工作机器,速度不高,故选用8级精度。 材料选择。选择小齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,大齿轮材料为45钢(调质)硬度为190HBS。 选小齿轮齿数z121,大齿轮齿z263 选取螺旋角。初选螺旋角14o。齿宽系数 取确定小齿轮分度圆直径 确定公式内各计算数值 端面重合度 轴向重合度 总重合度 查图取 d.齿向载荷分布系数 查图取 K 则KKA?KV?K?K e

8、.材料的弹性影响系数 查表得 ZE189.8 g.重合度系数 h.螺旋角系数 则 查图取 Hlim1550MPa Hlim2450MPa j. 应力循环次数 N2N1/i3.48×1071.16×107 查表得 接触疲劳寿命系数 KHN1 KHN2 1 k.计算接触疲劳许用应力,取安全系数SH1失效概率为1% 则 故 计算试算小齿轮分度圆直径d1 1.01,则 确定主要参数计算法向模数查表取标准值 mn4mm计算中心距 圆整取 a175mm修正螺旋角 将带入上述过程进行计算得 故设计合理,不需再做修正计算分度圆直径 计算齿宽 则取b180mm,b270mm校核齿根弯曲疲劳强

9、度 计算重合度系数 计算螺旋角系数 计算当量齿数 计算弯曲疲劳许用应力 FKFN?Flim/SH弯曲疲劳极限应力 Flim1420MPa,Flim2390MPa查取寿命系数KFN1KFN21安全系数 SH1 取失效概率为1%则 F11×420/1420MPa F21×390/1390MPa计算弯曲应力 故设计合理。 轴的材料选用常用的45钢 当轴的支撑距离未定时, 无法由强度确定轴径,要用初步估算的方法,即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d, 计算公式为: 考虑到各轴均有弯矩,取C118,初算各轴头直径 考虑到1轴要与电动机联接,初算直径d1必须与电动机轴和联轴器空相匹

10、配及d3必须和联轴器空相匹配,所以初定d128mm,d342mm,取d2 30mm。 轴(蜗杆)的初步设计如下图: 装配方案是:左端,甩油环、轴套、套杯、左端轴承、圆螺母止动垫片、圆螺母、端盖、密封圈、联轴器依次从轴的左端向右安装;右端,轴套、左端轴承、圆螺母止动垫片、圆螺母依次从轴的右端向左安装。 轴的径向尺寸:当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时,直径变化值要大些,可取(68)mm,否则可取(46)mm。 轴的轴向尺寸:轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的,而轮毂宽度一般是和轴的直径有关,确定了直径,即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L,以保证零件

11、端面与套筒接触起到轴向固定作用,一般可取L(13)mm。轴上的键槽在靠近轴的端面处的距离取(13)mm,靠近轴肩处的距离应大于等于5mm。 轴的初步设计如下图: 装配方案是:左端,蜗轮、轴套、挡油板、右端轴承、端盖依次从轴的左端向右安装;右端,齿轮、轴套、挡油板、左端轴承、端盖依次从轴的右端向左安装。 尺寸设计准则同轴。 轴的初步设计如下图: 装配方案:左端,齿轮、轴套、挡油板、左端轴承、端盖依次从轴的左端向右安装;右端,挡油板、右端轴承、端盖、密封圈、联轴器依次从轴的右端向左安装。 尺寸设计准则同轴。3.轴的弯扭合成强度计算 由轴装轴承处轴的直径d50mm,查机械设计课程设计指导手册得到应该

12、使用的轴承型号为7210C,D90mm,B20mm,a19.4mm(轴承的校核将在后面进行)。计算大齿轮受力:转矩 T1407.89N?m 由此画出大齿轮轴受力图,见b图计算轴承反力(c、e图) 水平面 垂直面 画出水平弯矩Mxy图图d,垂直面弯矩Mxz图图f和合成弯矩图(图g)。画出轴的转矩T图(图h),T407890N?mm初步分析三个截面有较大的应力和应力集中。现对面将进行安全系数校核。轴材料选用45钢调质,b650MPa,s360MPa,查表得疲劳极限: -10.45b0.45×650293MPa, 00.81b0.81×650527MPa -10.26b0.26&

13、#215;650169MPa ×650325MPa 由式,得 ,求截面的应力 求截面的有效应力集中系数因在此面处有轴直径变化,过渡圆角半径r1mm,其应力集中可由表查得D/d58/521.12,r/d1/520.02。由b650MPa查得k 2.425,k1.59。求表面状态系数及尺寸系数、 查表得0.92,0.84、0.81。求安全系数 设为无限寿命,kN1则综合安全系数为 故轴安全。 由于传动装置采用蜗轮-蜗杆?斜齿轮传动,存在一定的轴向力,故选用角接触轴承。现计算轴上的一对轴承的寿命。轴承型号为7610C,d50mm,D90mm,B20mm,基本额定动载荷 Cr42800N,基

14、本额定静载荷 Cor32000N,采用脂润滑nlim6300r/min。计算内部轴向力 受力如图i 查表得 S0.7Fr(25o,e0.7) ×计算单个轴承的轴向载荷 比较S1+FA与S2的大小 S1+FA1585.3+906.42491.7N S2 由图示结构知,1轴承“放松”,2轴承“压紧”。 则 Fa1S11585.计算当量载荷 PfP(XFr+YFa) 查表取fP1.5 查表得X11,Y10 ×2264.7+0×计算寿命取P1、P2中的较大值带入寿命计算公式因为是球轴承,取3,则 静载荷验算查表得X00.5,Y00.38,则××极限速度

15、验算 查图得f111,f121,tan1Fa1/Fr10.7,tan 查图得f210.995,f220.99,则 f12f22nlim1×0.99×63006237r/minn故选用7210C型向心球轴承符合要求。 轴键槽部分的轴径为28mm,所以选择普通圆头平键键 A8×36 GB/T 1096-79 轴左右两端键槽部分的轴径为32mm,所以选择普通圆头平键左端键 A10×70 GB/T 1096-79右端键 A10×40 GB/T 1096-79 轴左端键槽部分的轴径为52mm,所以选择普通圆头平键键 A16×60 GB/T 10

16、96-79右端键槽部分的轴径为42mm,所以选择普通圆头平键键 A12×75 GB/T 1096-79窥视孔盖窥视孔盖的规格为160×120mm。箱体上开窥视孔处设有凸台5mm,一边机械加工支撑盖板的表面,并用垫片加强密封,盖板材料为Q235A钢,用四个M8螺栓紧固。通气器减速器运转时,箱体内温度升高,气压加大,对密封不利,故在窥视孔盖上安装通气器,是箱体内热膨胀气体自由逸出,以保证压力均衡,提高箱体缝隙处的密封性能。考虑到煤场的工作环境,选用带金属滤网的通气器。启盖螺钉在减速器装配时于箱体剖分面上涂有水玻璃或密封胶,为了便于开盖故设有启盖螺钉。其螺纹长度要大于机盖连接凸缘

17、的厚度,螺杆端部做成圆柱形、大倒角或半圆形,以免破坏螺纹。定位销为了保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度,在箱体连接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销,两销尽量远些,以提高定位精度。定位销的直径为d8mm,长度应大于箱盖和箱座连接凸缘的总厚度,以便于装卸。吊环和吊钩为了便于拆卸和搬运,在箱盖上装有环首螺钉或铸出吊环、吊钩,并在箱座上铸出吊钩。油标尺油标尺应放在便于观测减速器油面及油面稳定之处。先确定右面高度,再确定油标尺的高度和角度,应使油孔位置在油面以上,以免油溢出。油标尺应足够长,保证在油液中。采用带有螺纹部分的杆式油标尺。放油螺塞放油孔的位置应在油池的最低处,并安排在减速器不与其

18、他部件靠近的一侧,以便于放油。放油孔用螺塞堵住,因此油孔处的箱座外壁要有凸台,经机械加工成为螺塞头部的支承面,并加封油圈以加强密封。 因为是下置式蜗杆减速器,且其传动的圆周速度v12m/s,故蜗杆采用浸油润滑,取浸油深度h62mm;大、小斜齿圆柱齿轮采用飞溅润滑;润滑油使用50号机械润滑油。大、小斜齿圆柱齿轮采用飞溅润滑,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。 在试运行过程中,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,不允许使用任何垫片。轴伸处密封应涂以润滑脂。 在安装调整滚动轴承时,必须保证一定的轴向游隙,

19、因为游隙大小将影响轴承的正常工作。当轴直径为3050mm时,可取游隙为。 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。 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

20、证箱体的刚度和强度。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。 设计是一项艰巨的任务,设计是要反复思考、反复修改,设计是要以坚实的知识基础为前提的,设计机械的最终目的是要用于实际生产的,所以任何一个环节都马虎不得,机械设计课程设计让我又重温了一遍学过的机械类课程的知识。经过多次修改,设计的结果还是存在很多问题的,但是体验了机械设计的过程,学会了机械设计的方法,能为以后学习或从事机械设计提供一定的基础。 机械设计课程设计虽然与真正的机械设计有所差别,但是它们的设计过程是一样的,任何一个地方都不允许有差错,如在三维装配中一个零件装错,整个机器就不会运动起来。它不仅让我们温

21、习了旧知识和学习了一些新的知识、技巧,而且还培养和锻炼了我们认真、严谨的做事态度。机械设计课程设计是一个相对较长的项目,也锻炼了我们的耐性。在初次设计中,错误是难免的,关键是要积极的改正,要不厌其烦的改正。经过一个月的课程设计,自己感觉很有收获,在软件的熟练运用上有很大的提高,我深深的感受到了细节是决定成功的关键,在今后的学习、工作和生活中,一定要注意每一个细节。 同时,经过两天的拆装实验,我发现机械就在我们身边,从简单的一支笔到飞奔的汽车,无一不蕴含着机械的身影。在机械中无论一个零件有多么小,它都有自己的独特用处,都是必不可少的。就像人一样,无论你是多么的渺小,你都在为这个社会贡献着不可或缺的力量。当把自己亲自组装的发动机发动起来的那一刻,会无比的兴奋,很有成就感。唯一的缺点就是学校给我们提供的实践课太少了。经过拆装实验,不仅使我了解了发动机的工作原理和所学过的很多东西在机械中的巧妙应用,而且使我对机械有了更浓重的兴趣,并加深了我对所学知识的理解,对我以后的实践设计提供了很大的帮助。许立中,周玉林.机械设计.北京:中国标准出版社,2009韩晓娟.机械设计课程设计指导手册.北京:中国标准出版社,2008龚?义,潘沛霖.机械设计