带式输送机蜗杆传动装置设计说明书

1、机械设计课程设计 机械设计课程设计说明书题目 带式运输机传动装置设计 学院 机电工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 班级 2013级本二 学号 完成人： 指导老师： 完成日期：2015.12.29 目 录机械设计课程设计任务书-1一、传动方案的分析设计-3二、电动机的选择-4三、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配-4四、传动系统的运动和动力参数计算-4 五、减速器传动零件的设计计算-5六、减速器轴的设计计算-10七、减速器滚动轴承和蜗轮轴承的选择-14八、减速器箱体设计及附件的选择和说明-17九、联轴器的选择-18十、减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择-19十一、键联接的选择和校核-

2、19十二、附属零件设计-20十三、设计小结-21致谢-21机械设计课程设计任务书姓名：陆帅 专业：机械设计制造及其自动化 班级：13级本科二班 方案(五)题目带式运输机蜗轮蜗杆传动装置设计设 计 条 件 及 要 求设计内容：选择合适的电动机、联轴器型号；设计蜗杆减速器。工作条件：单向运转，工作平稳，单班工作，输送带速度容许误差为±0.005.使用年限：8年大修期：3年生产批量：小批量生产原始数据原始数据编号：B5输送带拉力F（N）2000输送带速度v（m/s）1.7滚筒直径D(mm)300设计工作量1. 设计说明书1份2. 减速器装配图1张3. 减速器零件图2份(1) 蜗轮轴(2)

3、蜗轮 一、传动方案的分析设计传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。它常具备减速、改变运动形式或运动方向以及将动力和运动进行传递与分配的作用。传动装置是机器的重要组成部分。传动装置的质量和成本在整部机器中占有很大的比重，整部机器的工作性能、成本费用以及整体尺寸在很大程度上取决于传动装置设计的状况。因此，合理地设计传动装置是机械设计工作的一个重要组成部分。合理的传动方案首先应满足工作机的性能要求。另外，还要与工作条件相适应。同时还要求工作可靠，结构简单，尺寸紧凑，传动效率高，使用维护方便，工艺性和经济性好。若要同时满足上述各方面要求往往是比较困难的。因此，要分清主次，首先满足重要要

4、求，同时要分析比较多种传动方案，选择其中既能保证重点，又能兼顾其他要求的合理传动方案作为最终确定的传动方案。运输带工作速度=1.7 m/s，运输带滚筒直径D=300mm滚筒转速nw =60v/D=60×1.7/（3.14×300）=10.8r/min若选用同步转速为960或720r/min的电动机，则可估算出，总传动比约为22，蜗杆传动的传动比常用值为1040，本传动由一级蜗轮蜗杆或一级带传动来实现，方案如下： 图2 .1 带式输送机传动方案记1、2、3、4分别为联轴器、滚动轴承（3对）、蜗轮蜗杆、工作机的效率，Pd为电动机的输出总功率, Pw为工作机卷筒上的输入功率。二、

5、电动机的选择 (一) 确定电动机类型 按工作要求和条件,选用y系列三相交流异步电动机。 （二）确定电动机的容量 1、工作机卷筒上所需功率Pw Pw = Fv/1000w 2、电动机所需的输出功率 为了计算电动机的所需的输出功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总效率总。查得1 = 0.98，2 = 0.99，3 = 0.8，4 = 0.97，则传动装置的总效率为 总=122343 = 0.98 x 0.992 x0.8x 0.973=0.70=4.86 kw （三）选择电动机转速 蜗轮蜗杆传动比常用值 i带=1040 所以电动机转速的可选范围为nd=i总×nw=（1040）x43.

6、7=4371748r/min根据电动机所需功率和同步转速，查1附表8.1，符合这一范围的常用同步加速有1500、960。选用同步转速为960 r/min选定电动机型号为 Y132S-6三、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配 传动装置总传动比 i总= nm / nw=22式中nm-电动机满载转速，960 r/min; nw-工作机的转速， 43.7 r/min。四、传动系统的运动和动力参数计算 (一)各轴转速计算 960 r/min n= nm = 960 r/min n= n / i齿1 =43.7r/minn= n / i齿2 =43.7 r/min (二)各轴输入功率 P0= Pd=

7、2.29 kw P= Pd1 = 2.24kw P= P23 =1.76kw P= P21 =1.70kw (三)各轴输入转矩T0 = 9550Pd/n0 =24.87NmT1= 9550P/n =24.37Nm T2= 9550P/n = 382.12 NmT3= 9550P/n = 371.5Nm表1 传动装置各轴运动参数和动力参数表 项目轴号功率转速转矩0轴（电动机轴）2.2996024.87轴（蜗杆轴）2.2496024.37轴（蜗轮轴）1.7643.7382.12轴（卷筒轴）1.7043.7371.5五、减速器传动零件的设计计算 (一)选择蜗杆传动类型 根据GB/T10085-198

8、8的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。 (二)选择材料 根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号钢；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,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。 (三)按齿面接触疲劳强度进行设计 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，在校核齿根弯曲强度。由式：（机械设计第八版）公式（11-2），得传动中心距：确定作用在蜗轮上的转矩T2(机械设计第2版推荐)按估取效率，则： T2=400940.8N.m确定载

9、荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数；查表12-8（第2版）去工作情况系数；由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数为=1.05。则： 确定弹性影响的系数 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故=。确定接触系数根据机械设计第八版课本，先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距a的比值/a=0.35,从图11-18可查得确定许用接触应力 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC，查表12.6可得到接触应力=220MPa 6、计算中心距 mm取中心距a=125mm,因i=22，取模数m=5mm蜗杆分度圆直径：。这时,查第八版图11-18

10、得接触系数=2.74，因为<,因此计算结果可用。 (四)蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸蜗杆主要参数齿顶高： 齿根高：全齿高： 分度圆直径： 齿顶圆直径： 齿根圆直径： 蜗杆分度圆导程角：蜗杆轴向齿距：蜗杆导程:2、蜗轮主要参数查表第八版11-2得：蜗轮齿数：，变位系数：X=0.5验算传动比，这时传动比误差为<5%，在允许范围内。蜗轮齿顶高： 蜗轮齿根高：全齿高： 分度圆直径： 齿顶圆直径：齿根圆直径： 咽喉半径:蜗轮分度圆螺旋角：(五)蜗轮齿根弯曲疲劳强度校核 由经验可知对闭式蜗杆传动通常只作蜗轮齿根弯曲疲劳强度的校核计算。查得蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算公式为 式中：-蜗轮齿根弯曲应

11、力，单位为MP；-蜗轮齿形系数； -螺旋角影响系数；-蜗轮的许用弯曲应力，单位为MP；当量齿数 根据 ，由第八版图11-9查得齿形系数=3.25 螺旋角影响系数： 查表第2版12.6，得许用弯曲应力=56MPa 校验结果为 33.12MP<56MP。所以蜗轮齿根弯曲疲劳强度是满足要求的蜗杆工作图 因为蜗杆的结构单一，几何参数为所查资料得，根据经验可知不需对蜗杆的结构及刚度不做特别设计和验算。所以以下只列出了蜗杆的详细参数。传动类型ZI型蜗杆副蜗杆头数Z2模数m5导程角螺旋线方向右旋齿形角精度重等级蜗杆8f中心距a125配对蜗轮图号轴向齿距累积公差0.014轴向齿距极限偏差0.024蜗轮齿

12、开公差0.032 轴向螺旋剖面5 蜗轮的工作图 因为蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造，而蜗轮的直径较大，所以对蜗轮的结构设计是必要的。在齿圈与轮芯联结处，采用轮箍式。 蜗轮的大体结构设计已完成，详细的结构尺寸见蜗轮的零件图。蜗轮主要参数如下图；传动类型ZI型蜗杆副蜗轮端在模数5蜗杆头数2导程角螺旋方向右旋蜗杆轴向剖面内的齿形角蜗轮齿数41蜗轮变位系数-0.5中心距125配对蜗轮图号精度等级蜗轮8cGB10089-1988蜗轮齿距累积公差0.125齿距极限偏差蜗轮齿厚六、减速器轴的设计计算轴的结构草图蜗杆轴蜗轮轴(一)

13、蜗轮蜗杆轴设计1、选择轴的材料及热处理方法蜗杆轴的材料为优质碳素结构钢Q235A；强度极限=420Mpa，许用弯曲应力=40 Mpa，许用扭切力=1220Mpa。蜗轮轴的材料为40Cr钢，调质处理，强度极限=736 Mpa，许用弯曲应力= 70Mp2、确定轴的最小直径由表16.2查得Q235A钢许用扭切力=1220Mpa ， d1根据与联轴器连接尺寸取d1=25mmd2 考虑到键等影响，增大5%，取d2=35mm(二)校核蜗杆轴如轴的结构草图所示，蜗杆总长为445mm，两轴承间的支承距离为148mm，取直径为50mm和40mm的两个截面进行校核。蜗杆的受力分析：圆周力径向力轴向力1、求支反力、

14、绘弯矩、扭矩图（1）垂直平面支反力，如图b（2）垂直平面弯矩如图b1、直径50mm截面NmmNmm2、直径40mm截面 Nmm（3）水平平面支反力,水平平面弯矩，如图c1、直径50mm截面2、直径40mm截面 N.mm（5）合成弯矩，如图d1、直径50mm截面2、直径40mm截面（6）扭矩，如图e（7）当量弯矩，修正系数Nmm Nmm，都小于=40Mpa，故蜗杆轴安全。（三）校核蜗轮轴如轴的结构草图所示，蜗轮轴总长为366mm，两轴承间的支承距离为=198mm，取直径为50mm和45mm的两个截面进行校核。蜗轮轴的受力分析圆周力径向力轴向力1求支反力、绘弯矩、扭矩图（1）垂直平面支反力，如图b

15、（2）垂直平面弯矩,如图b1、直径50mm截面2、直径45mm截面（3）水平平面支反力,水平平面弯矩如图c1、直径50mm截面2、直径45mm截面（5）合成弯矩，图d1、直径50mm截面2、直径45mm截面（6）扭矩，如图e（7）当量弯矩，修正系数 Nmm Nmm，都小于=70Mpa，故蜗轮轴安全。七、减速器滚动轴承和蜗轮轴承的选择（一）蜗杆轴承的选择选择蜗杆轴轴承为圆锥滚子轴承32307轴承，校核轴承，轴承使用寿命为8年，每年52周，一周5个工作日计算，每天工作16小时。1根据滚动轴承型号，查出和。查附表10.4 2校核蜗杆轴承是否满足工作要求（1）画轴的受力简图。（2）求轴承径向支反力、（

16、3）求两端面轴承的派生轴向力（计算系数Y=1.9 附表10.4）（4）确定轴承的轴向载荷、=2779.5N由于所以轴2被压紧轴1放松（5）计算轴承的当量载荷、>e >e查表13-5得：X=X=0.67 Y=Y=1.9查2表取.1，因为得： 结论：选定的轴承合格，蜗杆轴承型号最终确定为：圆锥滚子轴承32307（二）蜗轮轴承的选择选择蜗轮轴承为圆锥滚轴承，型号为32210校核轴承，轴承使用寿命为8年，每年52周，一周5个工作日计算，每天工作16小时。1根据滚动轴承型号，查出。查1附表10.4 2校核蜗杆轴承是否满足工作要求（1）画轴的受力简图。（2）求轴承径向支反力、（3）求两端面轴承

17、的派生轴向力（Y=1.4）（4）确定轴承的轴向载荷、由于所以轴2被压紧轴1放松（5）计算轴承的当量载荷、>e >eX=X=0.67 Y=Y=1.4查2表取.1，因为得： 结论：选定的轴承合格，蜗轮轴承型号最终确定为：圆锥滚子轴承32210八、减速器箱体设计及附件的选择和说明（一）箱体主要设计尺寸名称计算依据计算结果箱座壁厚8箱盖壁厚7箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度11箱座底凸缘厚度20地脚螺栓直径18地脚螺钉数目4轴承旁联接螺栓直径13箱盖与箱座联接螺栓直径9联接螺栓的间距150200150200轴承端盖螺钉直径8检查孔盖螺钉直径=（0.30.4）7定位销直径7、至外箱壁距离查1表4

18、.2241915、至凸缘边缘距离查1表4.2221713轴承旁凸台半径=22凸台高度52外箱壁至轴承座端面距离=+(510)5156大齿轮顶圆与内箱壁距离12齿轮端面与内箱壁距离>10箱盖、箱座肋厚、 67轴承端盖外径8084轴承旁联接螺栓距离8084九、联轴器的选择1、电机与减速器端采用弹性套联轴器 计算转矩：查第2版19.1，取工作情况系数K=1.4故转矩查附表19.3选取LT4型弹性套柱销联轴器，许用转矩为63 N.m，联轴器材料为钢时，许用转速为5700r/min，允许的轴孔直径d=20282、减速器与滚筒端采用弹性柱销联轴器计算转矩：查第2版19.1，取工作情况系数K=1.4故

19、转矩：查附表19.4选取HL3型弹性柱销联轴器,许用转矩为630 N.m，联轴器材料为钢时，许用转速为5000r/min，允许的轴孔直径d=3042十、减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择（一）传动零件的润滑1齿轮传动润滑因为蜗杆圆周速度，故选择油池浸油润，润滑油选用N680。2滚动轴承的润滑脂润滑容易密封，结构简单，维护方便，滚动轴承选用脂润滑，适用于轴承转速不高，温度不高的场合，在最初装配时和每隔一定时间（通常每年1-2次）将润滑脂填充道轴承空隙中即可。故蜗杆轴承选用脂润滑，根据蜗轮转速，箱体结构等条件，蜗轮轴用润滑油润滑。（二）减速器密封1.轴外伸端密封毛毡圈、密封盖油封。2.轴承靠箱体内

20、侧的密封挡油环：防止油涨到或溅进轴承。3.箱体结合面的密封箱体结合面的密封性要求是指在箱体剖分面、各接触面及密封处均不出现漏油和渗油现象，剖分面上不加入垫片或填料。为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，连接表面应精加工，其表面粗糙度应为6.3,密封的表面要经过刮研。十一、键联接的选择和校核1键的选择键长度小于轮毂长度且键长不宜超过，前面算得蜗杆轴键槽处的直径为d=25 mm,蜗轮轴键槽处直径为d=35mm，蜗轮轮毂处轴直径d=50mm，查附5.14选用普通平键。 蜗杆轴的键选用: 键 =8mm =7mm =40mm蜗轮轴键选用：键 =10mm =8mm =70mm蜗轮轮毂键选用

21、：键 =14mm =9mm =60mm 2键的校核键与钢制轴在轻微冲击载荷下的许用挤压应力为：，则：蜗杆轴键1： 蜗轮轴键2：蜗轮轮毂键3：所以所选用的平键强度均足够。键标记为： 键1：8×40 GB/T1096键2：10×70 GB/T1096键3：14×60 GB/T1096十二、附属零件设计1窥视孔和窥视孔盖在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M7螺钉紧固。2.通气塞和通气器由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增