带式运输机上的单机蜗杆减速器

1、a机械设计课程设计题目: 带式运输机上的单机蜗杆减速器学生姓名 * 专 业 机电一体化 学 号_ *1 班 级_ *班 指导老师_ 成 绩_ 西安航空职业技术学院2011年 11月课程设计（论文）任务书年级专业机电一体化学生姓名*学 号*1题目名称带式运输机上的单级蜗杆减速器设计时间第13周课程名称机械设计课程设计课程编号设计地点实训楼七楼一、 课程设计（论文）目的1.1 综合运用所学知识，进行设计实践®巩固、加深和扩展。1.2 培养分析和解决设计简单机械的能力®为以后的学习打基础。1.3 进行工程师的基本技能训练®计算、绘图、运用资料。二、 已知技术参数和条件2

2、.1 技术参数：输送带的牵引力：6KN输送带速度：1.3m/s卷筒直径：400mm工作年限：10年2.2 工作条件：每日两班制工作，传动不逆转，有轻微冲击，输送带速度允许误差为±5%。三、 任务和要求3.1 绘制带式运输机上的单级蜗杆减速器装配图1张；标题栏符合机械制图国家标准；3.2 绘制零件工作图2张（齿轮和轴）；3.3 编写设计计算说明书1份，计算数据应正确且与图纸统一。说明书应符合西安航空职业技术学院规范格式且用A4纸打印；3.4 图纸装订、说明书装订并装袋；四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）4.1 机械设计教材 4.2 机械设计课程设计指导书4.3 减

3、速器图册4.4 减速器实物；4.5 机械设计手册 4.6 其他相关书籍五、进度安排序号设计内容天数1设计准备（阅读和研究任务书，阅读、浏览指导书）0.52传动装置的总体设计0.53各级传动的主体设计计算14减速器装配图的设计和绘制15零件工作图的绘制16编写设计说明书17总计5六、教研室审批意见教研室主任（签字）： 年 月 日七|、主管教学主任意见 主管主任（签字）： 年 月 日八、备注指导教师（签字）： 学生（签字）：注：1此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。目 录课程设计（论文）任务 21、系统总体方案设计61.1电

4、动机选择 61.2传动装置运动及动力参数计算 61.3确定传动装置的总传动比及其分配 71.4计算传动装置的运动及动力参数 72、传动零件的设计计算 72.1 选定蜗轮蜗杆类型、精度等级 材料及齿数 72.2 确定许用应力 82.3 接触强度设计92.4 校核蜗轮齿面接触强度 102.5 蜗轮齿根弯曲强度校核 112.6 蜗杆刚度校核 112.6.1 蜗杆受力校核 112.6.2 蜗杆热平衡校核 123轴的设计计算 123.1 蜗轮轴的设计与计算 123.1.1 列出轴上的功率，转速 转矩133.1.2 求作用在蜗轮上的力 133.1.3 初步确定轴的最小直径 133.1.4 拟定轴上的零件装

5、配方案 143.1.5 校核轴的强度 153.2 蜗杆轴的设计与计算 173.2.1 蜗杆轴的部分计算数据 173.2.2 拟定轴上的零件装配方案 183.2.3 校核轴的强度 194.键连接的选择 215 蜗杆联轴器的选择 216滚筒轴承的选择 227箱体的设计及各部位附属零件的设计228密封润滑 248.1减速器蜗轮蜗杆的传动润滑方式 248.2减速器轴承润滑方式 248.3减速器密封装置的选择,通气孔类型 249设计总结 25计算与说明主要结果1系统总体方案设计1.1 电动机选择根据工作要求和条件，选用一般用途的Y系列三相电动机，结构形式为封闭结构。1.2 传动装置运动及动力参数计算 稳

6、定运转下工件机主轴所需功率： 工作机主轴转速为： 工作机主轴上的转矩：如传动简图所示，初选联轴器为弹性柱销联轴器和凸缘联轴器，滚动轴承为滚子轴承，闭式传动。弹性柱销联轴器： 双滚子轴承： 凸缘联轴器（刚性）： 滚筒及运输带效率： 闭式蜗轮蜗杆的传动效率： （双头闭式）所以，电动机至工件机主轴之间的总效率为： = 0.96*0.99*0.99 *0.99*0.99*0.82 =0.756所以电动机所需功率为： 选取电动机的转速为 n = ，查机械设计手册，取电动机型号为Y132M1-6，则所选取电动机部分性能如下：额定功率 满载转速 1.3确定传动装置的总传动比及其分配总传动比 1.4计算传动装

7、置的运动及动力参数各轴转速： 各轴的输入功率： 电动机的输出转矩： 各轴的输入转矩： 同理 2传动零件的设计计算2.1 选定蜗轮蜗杆类型、精度等级、材料及齿数A) 选用普通ZA圆柱蜗杆传动，有利于保障传动的平稳性；B) 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8c GB10089-88；C) 材料选择。蜗杆用35CrMo表面淬火，硬度4550HRC，表面粗糙度Ra<1.6µm，涡轮轮缘选用ZCuSn10P1金属膜铸造。D) 蜗轮蜗杆的传动比： 初选蜗杆头数 ： 蜗轮齿数： 2.2 确定许用应力 查表得：查表得：查表得：采用油浸润滑 ，得滑动速度影响系数。假定该设备使用寿命为4年，

8、每年工作300天，每班工作8小时，两班制，JC=40%，工作环境温度为350C，则可求得齿轮应力循环次数 查表得：则许用应力 2.3 接触强度设计查表得：涡轮轴的转矩为：代入接触强度设计公式，可得查表得，接近于 的是，相应 。查表得，按 计算可得蜗轮分度圆直径 导程角 实际传动比 蜗轮轴实际转速蜗轮实际圆周速度滑移速度查表得传动效率其中，量摩擦角 油损 轴承效率 则 2.4 校核蜗轮齿面接触强度查表得，齿面接触强度验算公式查表有 查表使用系数 载荷分布系数 载荷系数 涡轮传递的实际转矩 当时，查图得 ,则 将上述数据代入齿面接触强度验算公式 2.5 蜗轮齿根弯曲强度校核验算公式 按 由已确定的

9、 查表得经校核，可以确定，查表有：齿形角，。2.6 蜗杆刚度校核2.6.1 蜗杆受力校核蜗杆受力校核公式：其中，圆周力 径向力 代入上述数据，得 ，符合安全要求。2.6.2 蜗杆热平衡校核蜗杆传动的热平衡校核公式：其中，蜗杆传递的名义功率 蜗杆传动的总效率 箱体散热系数，取箱体散热面积 周围空气的温度 润滑油工作温度的许用值一般取,取 代入上述数据，得，符合要求3轴的设计计算3.1 蜗轮轴的设计与计算3.1.1 列出轴上的功率，转速，转矩3.1.2 求作用在蜗轮上的力圆周力 径向力 轴向力 3.1.3 初步确定轴的最小直径选取轴为45钢经调质处理，取A=110，则力学数据如下：直径d与联轴器的

10、孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。由于转矩变化较小，取1.5。联轴器计算转矩轴孔长度 ，轴孔直径，故取。3.1.4 拟定轴上的零件装配方案 图1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 A) 为满足联轴器的轴向定位要求，轴段右端需制出一轴肩，所以取，因轴承也要安装在系轴段上，选取轴承为角接触滚子轴承型号为（GBT297-1994 7212C）轴承尺寸，。所以。取安装蜗轮处直径为，轴套直径为。B) 确定轴各段的长度。因为联轴器中，所以轴段的长度为；取轴段的长度为；根据轴承型号可得轴段（取蜗轮端面距箱体内壁的间距为15 mm，轴承端面距箱体内壁的间距为5 mm）；由安装蜗轮处轴承直径可得轮毂宽度

11、为78 mm，所以轴段的长度为；轮毂左侧轴段长度为，C) 综上所述轴的总长度为 支承跨度为 3.1.5 校核轴的强度 图2A) 绘制轴的计算简图2（a）。B) 绘制水平面内弯矩2（b）。两支承端的约束反力为 截面C处的弯矩为 C) 绘制垂直面内弯矩图2（c） 两支承端的约束反力为 截面C左侧的弯矩为D) 绘制合成弯矩图2（d）。截面C左侧的合成弯矩为截面C右侧的合成弯矩为E) 绘制扭矩图2（e）。蜗轮与联轴器之间的扭矩为 F) 绘制当量弯矩图2（f）。因为轴为单向转动，所以扭矩为脉动循环，折合系数，危险截面C处的弯矩为G) 计算危险截面C处满足强度要求的轴径由公式 可得 由于C处有键槽，故将轴

12、径加大5%，即。而结构设计简图中，该处的轴径为， 故强度足够。H) 绘制轴的工作图3.2 蜗杆轴的设计与计算 图33.2.1 蜗杆轴的部分计算数据所设计蜗杆头数为2，其中为蜗杆轴向压力角，为轴向参数，为端面参数。 可得 3.2.2 拟定轴上的零件装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度A) 为满足联轴器的轴向定位要求，轴段左端需制出一轴肩，所以取，因轴承也要安装在系轴段上，选取轴承为角接触滚子轴承型号为（GBT297-1994 7212C）轴承尺寸，所以。蜗杆的分度圆所以取轴段的直径为，蜗杆的齿顶圆直径为B) 确定轴各段的长度。因为联轴器中，所以轴段的长度为；取轴段的长度为；根据轴承型

13、号可得轴段（取蜗轮端面距箱体内壁的间距为15 mm，轴承端面距箱体内壁的间距为5 mm）；由安装蜗轮处轴承直径可得轮毂宽度为110 mm，所以轴段的长度为；轮毂左侧轴段长度为,轴承连接处长度。C) 综上所述轴的总长度为 支承跨度为3.2.3 校核轴的强度 图4两支承端的约束反力为 截面C处的弯矩为 C) 绘制垂直面内弯矩图4（c）。 两支承端的约束反力为 截面C左侧的弯矩为D) 绘制合成弯矩图4（d）。 截面C左侧的合成弯矩为截面C右侧的合成弯矩为E) 绘制扭矩图4（e）。蜗杆与联轴器之间的扭矩为 F) 绘制当量弯矩图4（f）。因为轴为单向转动，所以扭矩为脉动循环，折合系数，危险截面C处的弯矩

14、为G) 计算危险截面C处满足强度要求的轴径由公式可得 由于C处有键槽，故将轴径加大5%，即。而结构设计简图中，该处的轴径为 ，故强度足够。4. 键连接的选择选择键联接的类型和尺寸本设计中有三处要求使用键联接，一处为减速器输入轴（蜗杆）的联轴器处，设置在蜗杆上的键标此处为键1此处轴的直径d1=55。一处是减速器输出轴（蜗轮轴）的联轴器处，设置在蜗轮轴上的键标此处为键2此处轴的直径d2=65。另一处是蜗轮与蜗轮轴的联接，标记此处的键为键3此处轴的直径d3=85。一般8级以上的精度要有定心精度的要求，所以选择用平键联接，由于只是联接的是两根轴，故选用圆头普通平键（A）型。而键3的蜗轮在轴的中间，所以

15、也选择圆头普通平键（A）型。5蜗杆联轴器的选择由于转矩变化不大，故选用弹性套柱销联轴器。取，则转矩为 根据GB/T 43231984，TL4,确定额定公称转矩。应选用的联轴器尺寸为：。主动端为Z型轴孔，C型键槽，。从动端为J型轴孔，B型键槽，。6滚筒轴承的选择由于滚筒处的轴承主要承受径向载荷，因此采用深沟球轴承，结构简单，使用方便。因此选用60000 GB/T27619型轴承。7箱体的设计及各部位附属零件的设计箱体是减速器的一个重要零件，它用于支持和固定减速器中的各种零件，并保证传动件的齿合精度，使箱体内有良好的润滑和密封。箱体的形状较为复杂，其重量约见减速器的一半，所以箱体结构对减速器的工作

16、性能、加工工艺、材料消耗、重量及成本等有很大的影响。箱体结构与受力均较复杂，目前尚无成熟的计算方法。所以，箱体各部分尺寸一般按经验设计公式在减速器装配草图的设计和绘制过程中确定。箱体选用（如下表）名称符号蜗轮蜗杆减速器选用箱座壁厚0.02a+1810箱盖壁厚0.02a+1810箱盖凸缘厚度B11.516.5箱座凸缘厚度b1.515箱座第底凸缘厚度B22.527.5地脚螺钉直径df0.036a+12M20地脚螺钉数目n=250时，n=44轴承旁联结螺栓直径d10.75 dfM16盖与座联结螺栓直径d2(0.5-0.6) dfM10联结螺栓d2间距150-200150轴承端盖螺钉直径D3(0.4-

17、0.5)dfM8视孔盖螺钉直径D4(0.3-0.4) df M6定位销直径d(0.7-0.8) df至外箱壁距离22、15、8至凸缘边缘距离18、10轴承旁凸台半径20凸台高度h45外箱壁至轴承座端面距离+(5-10)40铸造过渡尺寸x,yx=3,y=15r=5蜗轮顶圆与内箱壁距离>1.212蜗轮轮毂端面与内壁距离>15箱盖、箱座肋厚m1,mm10.85,m=0.85m1=12,m=12轴承端盖外径D2D+(5-5.5)d3110轴承旁联结螺栓距离SSD287螺栓直径M8M10M12M16M20M24M301316182226344011141620242834沉头座直径20242

18、6324048608密封润滑8.1减速器蜗轮蜗杆的传动润滑方式由于本设计蜗杆减速器才用的是钢蜗杆配青铜蜗轮，参考文献选择L-AN320型号全损耗系统用油，对于蜗杆的给油方式，根据蜗杆的相对滑动速度以及载荷类型选择，本设计的蜗杆减速器蜗杆的相对滑动速度为6.1m/s内，且采用的是闭式传动，传动载荷中等，根据文献蜗杆传动的润滑油粘度推荐值及给油方式，选择油池润滑。关于蜗杆传动的润滑油量，由于采用的是闭式蜗杆传动，搅油损耗不是太大，且采用的是蜗杆上置式的传动，所以浸油深度应为淹没蜗轮半径的1/3。蜗杆的润滑主要采用注黄油润滑。8.2减速器轴承润滑方式1.对于轴承的润滑，蜗杆轴承采用油脂润滑。同时蜗轮轴承润滑采用油润滑。另外在安装的时候，也应该对轴承的润滑进行良好处理，应该用润滑油脂进行充分的润滑。8.3减速器密封装置的选择