哈工大机械设计课程设计

1、学习资料收集于网络，仅供参考目录1电动机的选择12蜗轮、蜗杆的设计计算23传动装置的运动、动力参数计算54轴的校核计算65啮合件及轴承的润滑方法、润滑剂牌号及装油量136密封方式的选择137箱体机构设计138附件及其说明149参考文献16学习资料学习资料收集于网络，仅供参考一、电动机的选择工作机的有效功率为FvPWkW1000式中 F输送带的有效拉力，N；v输送带的线速度， m/s；PW 工作机的有效功率，kW 。故PWFv1850 0. 7kWkW 1. 295kW10001000从电动机到工作机输送带间的总效率为212345式中1 电动机与蜗杆之间的联轴器的传动效率，暂选0.99；2 蜗轮

2、轴与卷筒轴之间的联轴器的传动效率，暂选0.99；3 滚动轴承的传动效率，暂选0.98；4 双头蜗杆的传动效率，查表取0.79；5 卷筒的传动效率，查表取0.96。故20.990.990.9820.790.960.7112345电动机所需的工作功率为PW1. 295Pd1. 823kW0. 71工作机主动轴转速为nW60 1000vd式中 d卷筒直径， mm。故nW60 1000v60 1000 0. 7d51. 4r / min260总的传动比即是蜗轮蜗杆的传动比，查表知i=1080，所以电动机转速的可学习资料学习资料收集于网络，仅供参考选范围为ndnWi51. 4( 10 80)514 41

3、12r/ min由电动机工作功率及可选转速查表，选择Y 系列三相鼠笼型异步电动机Y112M-6 。并且查得该电动机的额定功率为2.2kW ，满载转速为 nm940r/min，轴径 28mm，轴座中心高 112mm。电动机型号额定功率满载转速/起动转矩 /额定转最大转矩 /额定转kW（r/min ）矩矩Y112M-62.29402.02.0确定传动比为nm940i18. 29nW51. 4蜗轮齿数Z2 Z1 i2 18. 29 36. 58 37所以最终确定传动比i=18.5。二、 蜗轮、蜗杆的设计计算蜗杆输入功率为P1PW1. 2951. 796kW20. 990. 9820. 7923450

4、. 96转速 n1940r /min ，传动比 i=18.5。（1）材料选择及热处理方式减速器传递功率不大，速度不高，蜗杆选用材料45 钢调制处理，齿面硬度220250HBW,蜗轮缘选用材料铸造铝青铜（ZCuAl0Fe3） ,金属模铸造。（2）蜗杆头数及蜗轮齿数蜗杆头数 z 12 ，蜗轮齿数为 z 2iz 118. 5237 。（3）按齿面接触疲劳强度确定模数和蜗杆分度圆直径2m2d19KT2z2ZEH蜗轮轴转矩T2i T118. 5 0. 71 9. 55 106 P12. 397 105N mmn1学习资料学习资料收集于网络，仅供参考载荷系数K=K AKK由表 9.4查得使用系数K A1.

5、0；预估蜗轮圆周速度V2 3m / s，则动载系数K 1.0；因为工作载荷平稳，故齿向载荷分布系数 K1.0。所以K=KA KK 1.0 1.0 1.01.0 。H180MPa查表 9.6得蜗轮材料的许用接触应力。材料弹性系数 ZE ：对于青铜或者铸铁蜗轮与钢制蜗杆配对时，取ZE160 MPa 。2Z E2516023m d19KT2( z2 H)9 1.0 2.39710(37 180)1245. 1mm模数及蜗杆分度圆直径由表9.1 取标准值，分别为：模数 m= 5mm，蜗杆分度圆直径 d150mm 。（4）计算传动中心距蜗轮分度圆直径：d2mz537mm185mm2。中心距ad 1d 2

6、50185117. 5mm22。取 a1 ( d1d22xm)120mm0.5 。2，得 x（5）验算蜗轮圆周速度、相对滑动速度、传动效率蜗轮圆周速度940d2 n2185v 218. 50. 49m / s601000601000与假设相符。蜗杆导程角mz1arctan5 2oo'''=arctan5011.31111836d1学习资料学习资料收集于网络，仅供参考相对滑动速度d1 n1509402.51m/ss60 1000cos11.13o60 1000cos与预测吻合较好。当量摩擦角由表9.7 得' =2 52'验算啮合效率(0.95 0.96)t

7、antan11.31o0.7520.760'tan 11.31o2.52otan与初取值相近。（6）计算蜗轮蜗杆的主要几何尺寸名称符计算公式及结果号蜗杆蜗轮齿顶高hh 1m 5mmh 2齿根高hfhf 11.2m 6mmhf 2全齿高hh12.2m11mmh2分度圆直径dd150mmd2齿顶圆直径dd 1d12h 160mmda 2齿根圆直径d fd f 1d12hf 138mmd f 2蜗杆分度圆arctan( z1m / d1 ) 11.31上导程角蜗轮分度圆22上螺旋角节圆直径d 'd1 'd12xm55mmd2传动中心距a 'a1d22xm)120mm(

8、d12(1x) m7.5mm(1.2x) m3.5mm2.2m11mmmz2185mmd 2 2ha 2200mmd22hf 2178mm11.31d2185mm蜗杆轴向齿p 1p 1m 15.7距学习资料学习资料收集于网络，仅供参考蜗杆螺旋线pspsz1 p 131.4导程xz2蜗杆螺旋部LL(11 0.1z2 )m73.5mm分长度0.5按照结构，取 80mmz12蜗轮外圆直de2径d 2da 2 1.5m 207.5mm取208mmz12蜗轮齿宽b2b20.75d 145mm 取 45mm齿根圆弧面R1R1d 1 / 20.2m31mm半径齿顶圆弧面R2R2d f 1 / 20.2m20

9、mm半径齿宽角sinb2 / ( d1 0.5m),103o2（7）热平衡计算环境温度取 t 020oC ，工作温度取 t70o C ，传热系数取 k t15W / m 2o C。需要的散热面积A1000P1( 1) m210001. 796( 10. 75) m20. 59m2KS(tt 0 )15 (7020)（8）精度等级及侧隙种类v20.49m / s ，取 9 级精度，侧隙种类代号为c，即传动 9c GB/T 10089-1998。（9）蜗轮蜗杆的结构设计及工作图绘制（见图纸）三、 传动装置的运动、动力参数计算蜗杆轴转速： n1n m940r/min蜗轮轴转速： n2n194050.

10、8r / mini18.5蜗杆轴功率： P1Pd11.823 0.99 kW1.805kW蜗轮轴功率： P2P134 1.805 0.790.98kW 1.397kW学习资料学习资料收集于网络，仅供参考卷筒轴功率： P3P2231.3970.990.98kW1.355kW电动机轴的输出转矩： Td9.55106Pd9.551061.8231.852 104 N mmnm940蜗杆轴转矩： T1Td11.85210 40.99 1.833104Nmm蜗轮轴转矩： T2T134i 2.625 105 N mm卷筒轴转矩： T3T2232.547105 Nmm带式传动装置的运动和动力参数轴名功率 P

11、/kW转矩转速传动比 i效率T/(N.mm)n/(r/min)电机轴1.823转轴1.805转轴1.397卷筒轴1.3551.8521041.8331042.6251052.54710 594010.9994018.50.7650.810.9450.8四、 轴的校核计算已知涡轮轴输出功率 P=1.397kW，转矩 T=262500N.mm，转速 n=50.8r/min。蜗 轮 分 度 圆 直 径 d=185mm ， 齿 宽 b=45mm ， 圆 周 力2T22262500，径向力 Fr 1Ft 2 tan1032.89N ，轴 向力Ft 21852837.84Nd2Fa 2Ft12T12183

12、30d1733.2N 。50（1）材料选择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，正火回火处理，毛坯用锻件。主要机械性能：硬度170217HBW ，抗拉强度极限B600MPa ，屈服极限s 300MPa ，弯曲疲劳极限1 275MPa ，扭转疲劳极限1 140MPa 。（2）初算轴径对于转轴 ,按照扭转强度初算轴颈 ,由表 10.2 知 C 值在 106118 间。考虑轴端学习资料学习资料收集于网络，仅供参考弯矩小于转矩，故取C=106，已知轴的输入功率为1.379kW，转速为 50.8 r/min。

13、所以蜗杆轴的最小直径：D1C3P1063 1. 37931. 86mmn50. 8计入键槽的影响：D1 min31. 86( 15%)33. 45mm（3）结构设计对于连接减速器蜗杆和电动机的联轴器，为了减小起动转矩，选择具有较小转动惯量和良好减震性能的有弹性元件的挠性联轴器，选择弹性套柱销联轴器。对于减速器与卷筒轴的联轴器，转速低，传递转矩较大，选用凸缘联轴器。刚性联轴器， 电动机驱动， 所以由表 13.1 可以查得载荷系数为K=2 ，则计算转矩 TcKT2262500525000 N mm 。由表 13.4 可以查得 GB/T 5843-2003中的 GY6 型号凸缘联轴器符合要求，其参数

14、为：公称转矩为900N.m，许用转速为 6800r/min，轴孔直径为38mm，轴孔长度为60mm，J1 型轴孔。轴段1 的直径 d138mm ，取 L158mm 。通过草图绘制，确定采用两端固定方式，并且使用圆锥滚子轴承，由于轴承距油面较高，采用脂润滑。最终确定轴承型号为30209 GB/T 297-1994。并依次确定轴承各部分的轴径及长度如图所示。根据轴径选择A 型普通平键，分别为键 10x8 GB/T 1096-2003 和键 14x9 GB/T 1096-2003 。蜗杆根据轴径选择A 型普通平键，为键 8x7 GB/T 1096-2003学习资料学习资料收集于网络，仅供参考（4）轴

15、的受力分析轴的受力分析、转矩图、弯矩图如图所示。L1109mm,L263mm,L365mm轴承的支反力计算：在水平面上R1HR2HFt 22837. 841418. 9N22在垂直平面上Fr 2 L3Fa 2d1032. 8965733. 2185225. 34NR1vL36365L2R vFr2R v1032. 89(5. 34)1038. 23N21轴承的总支反力R1R12HR12v1418. 9 25. 3421418. 9N轴承的总支反力R2R22HR22v1418. 921038. 2321758. 2N在水平面上， a-a 剖面左侧MaHR1H L21418. 96389390.

16、7N mma-a剖面右侧MaH'MaH89390. 7N mm学习资料学习资料收集于网络，仅供参考垂直面MavR1v L25. 3463336. 42NmmM'R2 L31038.236567484. 9Nmmavv合成弯矩MaMaH2Mav289390.72336. 42289391. 3NmmMa'MaH'2Mav'289390.7267484. 92112004. 1Nmm（5）校核轴的强度图 aa 剖面左侧受转矩弯矩，还有键槽引起的应力集中，为危险剖面，抗弯截面模量为W0. 1d3 bt ( d t )22d式中：d-a a 截面的直径， 47m

17、m；b-键槽宽度， 14mm；t-键槽深度， 5.5mm。W0. 1d3bt (d t )23 14 5.5( 47 5. 5)232d0.1 472478971. 52mm同理可得抗扭截面模量为W0. 2d3bt (d t )2314 5.5( 47 5. 5)230.2 4719353. 82mmT2d247弯曲应力bMa89391. 3MPa 9. 96MPaW8971. 52ab9. 96MPam 0扭剪应力TT262500 MPa 13. 56MPaWT19353. 82学习资料学习资料收集于网络，仅供参考amT6. 78MPa2查数据得45 号钢正火回火处理硬度170217HBW，

18、抗拉强度极限B600MPa ，屈服极限s300MPa ，弯曲疲劳极限1275MPa ，扭转疲劳极限1140MPa 。对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，取折合系数0.6 ，则当量应力为24( )29. 9624 (0. 6 13. 56)219. 08MPaeb 1b 55MPa ，显然满足e 1b ，故 a-a 截面左侧强度满足要求。（6）校核键连接的强度键连接的挤压应力为p式中： d键连接处直径， mm；T传递的转矩， N.mm ；h键的高度， mm；4Tdhll键连接的计算长度， mm，l=L-b 。蜗轮处键连接的挤压应力p4T426250068. 95MPadhl47 9( 5

19、0 14)120 150MPa取键、轴及联轴器的材料都为钢，查得p。显然，p p ，故强度足够。联轴器处键连接的挤压应力4T4262500pdhl38 886. 35MPa( 50 10) 120 150MPa取键、轴及齿轮的材料都为钢，已查得p。显然，pp ，故强度足够。联轴器处键连接的挤压应力学习资料学习资料收集于网络，仅供参考p4T418330dhl28 718. 70 MPa(28 8)120 150MPa取键、轴及齿轮的材料都为钢，已查得p。显然，pp ，故强度足够。（7）校核轴承寿命查手册知道30209 轴承的 Cr67900N , C083600N 。轴承的轴向力FS10. 4R

20、10. 41418. 9567. 56NFS20. 4R20. 41758. 2703. 28N所以Fa1FS1567. 56NFa 2FS1Fa567. 56733. 21300. 76N所以只需校核轴承。Fa 2/ C01300. 76 /836000. 016，查得 e=0.4；Fa 2/ R21300. 76 /1758. 20. 74，Fa 1/ Fr 1e ，查得 X=0.4 ，Y=1.5。当量载荷PrXR2YFa 20. 41758. 21. 5 1300. 762654. 42N轴承在 100以下工作，查表得 fT 1 。同时， f P1 。轴承的寿命为Lh106( f TCr

21、 )3106(67900) 35491429. 8h60nf P Pr60 50. 82654. 42预期寿命 Lh'62501624000h ，比预期寿命长，所以合格。对于蜗杆，结构设计如图受力分析学习资料学习资料收集于网络，仅供参考蜗杆分度圆直径d=50mm，圆周力 Ft733.2N ，径向力 Fr1032.89 N ，轴向力 Fa 2837.84 N 。转速 n=940r/min。轴承的支反力计算：在水平面上R1HR2HFt 1733. 2366. 6N22在垂直平面上F1L3F 1d 11032. 89932837. 8450ra22897. 881R vL2L39393NFr

22、 1L2Fa1d 11032. 89932837. 845022135. 01NR2vL2L39393轴承的总支反力：RR2R2366. 62897. 882N11H1v969. 83轴承的总支反力：R2R22HR22v366. 62135. 012390. 67N查手册知道30207 轴承的 Cr54200N, C063500N 。轴承的轴向力FS10. 4R10. 4969. 83387. 9NFS 20. 4R20. 4390. 67156. 3N所以Fa1FS2Fa156. 32837. 842994. 1NFa 2FS2156. 3N学习资料学习资料收集于网络，仅供参考所以只需校核轴

23、承。Fa 1 / C02994. 1 /635000. 047 ，查得 e=0.37；a/R12994.1 /969. 833. 09 ， Fa1/ Fr 1e ，查得 X=0.4 ，Y=1.6。F 1当量载荷PrXR1YFa10. 4969. 831. 62994. 1 5178. 5N轴承在 100以下工作，查表得 f T1 。同时， f P1 。轴承的寿命为L106( f TCr) 3106( 54200 ) 325328. 6hh60nf P Pr609405178. 5预期寿命 Lh'6250 1624000h ，比预期寿命长，所以合格。五、 啮合件及轴承的润滑方法、润滑剂牌

24、号及装油量蜗轮传动部分采用润滑油， 润滑油的粘度为118cSt（ 100°C），润滑油 118cSt。蜗轮轴承部分采用脂润滑，润滑脂的牌号为ZL-2。六、 密封方式的选择蜗杆轴承采用油润滑，用内包骨架旋转轴唇形密封圈密封，型号唇形圈B2852 7GB/T 1387.1-1992。蜗轮轴采用脂润滑， 用毡圈密封，毡圈 38FZ/T 92010-1991。七、 箱体机构设计剖分式箱体，材料HT200。名称减速器型式及尺寸关系机座壁厚=10mm机盖壁厚 11=8mm机座凸缘厚度 bb=15mm机盖凸缘厚度 b1b1=15mm机座底凸缘厚度 pp=25mm地脚螺钉直径及数目df=20mmn=4轴