哈工大机械设计课程设计报告书

1、.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.下载可编辑 .一、电动机的选择工作机的有效功率为PWFvkW1000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PFv kW18500. 7 kW1. 295kWW10001000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

2、轮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.下载可编辑 .601000vnWd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选范围为ndnWi51. 4( 10 80)514

3、4112r/ 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.下载可编辑 .蜗杆输入功率为P1PW1. 2

4、951. 796kW20. 990. 9820. 7923450. 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2m2d19KT2ZEz2H蜗轮轴转矩T2iT1 18. 50. 71 9. 55106 P12. 397 105N mmn1载荷系数K=K A

5、KK由表 9.4 查得使用系数K A1.0；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 KK1.0 1.0 1.0。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 。.下载可编辑 .2Z E2516023m d19KT2( z2 H)9 1.0 2.397 10(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

6、径 ：d2mz537mm185mm2。中心距ad 1d 250185117. 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d2 n2185940v 218. 50. 49m / s606010001000与假设相符 。蜗杆导程角 =arctanmz1arctan5 2'''d111.3111183650相对滑动速度d1 n150940s1000cos6010002.51m/s60cos11.13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.

7、下载可编辑 .tantan11.31(0.95 0.96)'0.7520.760tantan 11.31 2.52与初取值相近 。（6）计算蜗轮蜗杆的主要几何尺寸符计算公式及结果名称号蜗杆齿顶高hh 1m 5mm齿根高hfhf 11.2m 6mm全齿高hh12.2m11mm分度圆直径dd150mm齿顶圆直径dd 1d12h 160mm齿根圆直径d fd f 1d12hf 138mm蜗杆分度圆arctan( z1m / d1 )11.31蜗轮h 2(1x) m7.5mmhf 2(1.2 x) m 3.5mmh22.2m11mmd2mz2185mmda 2d 2 2ha 2200mmd f

8、 2d22hf 2178mm上导程角蜗轮分度圆2211.31上螺旋角节圆直径d 'd1 'd12xm55mmd2d2 185mm传动中心距a 'a1 (d1d22xm)120mm2蜗杆轴向齿p 1p 1m15.7距蜗杆螺旋线pspsz1 p 1 31.4导程.下载可编辑 .xz2蜗杆螺旋部LL(110.1z2 )m73.5mm分长度0.5按照结构 ，取 80mmz12蜗轮外圆直de2d 2da 21.5m207.5mm取径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

9、/ 20.2m20mm半径齿宽角sinb2 / ( d 1 0.5m),1032（7）热平衡计算环 境 温 度 取 t 02 C0 ， 工 作 温 度 取 t7 C0，传热系数取k t 1W5 / 2 mC 。需要的散热面积1000P1( 1) 210001. 796( 10. 75)22Am15( 70 20)m0. 59mKS(tt 0 )（8）精度等级及侧隙种类v2 0.49m / s ， 取9 级精 度， 侧隙 种类 代号 为 c ，即 传动 9c GB/T.下载可编辑 .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

10、 ： n1n m940r/min蜗轮轴转速 ： n2n1940i50.8r / min18.5蜗杆轴功率 ： P1Pd11.823 0.99 kW1.805kW蜗轮轴功率 ： P2P1341.8050.790.98kW 1.397kW卷筒轴功率 ： P3P2231.3970.990.98kW1.355kW电动机轴的输出转矩：Td 9.55106 Pd9.5510 61.8231.852104 N mmnm940蜗杆轴转矩 ： T1Td11.852104 0.991.833 104 Nmm蜗轮轴转矩 ： T2T134i 2.625 105 Nmm卷筒轴转矩 ： T3T2232.547105 Nm

11、m带式传动装置的运动和动力参数轴名功率 P/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1.3551.85210494010.991.83310494018.50.762.62510550.810.942.54710 550.8.下载可编辑 .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.

12、89N ，轴向力Ft 21852837.84Nd2Fa 2 Ft12T1218330d1733.2N 。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。考虑轴端弯矩小于转矩 ，故取 C=106 ，

13、已知轴的输入功率为1.379kW ，转速为50.8r/min 。所以蜗杆轴的最小直径 ：D1 C3P1063 1. 37931. 86mmn50. 8计入键槽的影响 ：D1 min31. 86( 15%)33. 45mm（3）结构设计.下载可编辑 .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 。

14、由 表13.4可 以 查 得GB/T5843-2003中的GY6 型号凸缘联轴器符合要求，其参数为 ：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 d1 38mm ，取 L1 58mm 。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 1096-2

15、003。蜗杆根据轴径选择A 型普通平键 ，为键 8x7 GB/T 1096-2003（4）轴的受力分析.下载可编辑 .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. 2185R1v225. 34NL2L36365R vFr2R v1032. 89(5. 34)1038. 23N21轴承 的总支反力R1R12R121418. 9 25. 3421418. 9NHv轴承 的总支反力R2R22HR22v1418.

16、921038. 2321758. 2N.下载可编辑 .在水平面上 ，a-a 剖面左侧MaHR1H L21418. 96389390. 7Nmma-a 剖面右侧MaH'MaH89390. 7Nmm垂直面MavR1v L25. 3463336. 42NmmMav'R2v L31038.236567484. 9Nmm合成弯矩MaMaH2Mav289390.72336. 42289391. 3Nmm'' 2' 289390.7267484. 92112004. 1mmMaMaHMavN（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

17、危险剖面 ，抗弯截面模量为W0.1 3bt ( dt )2d2d式中：d-a a 截面的直径 ，47mm ；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 ) 23 14 5.5( 47 5. 5)230.2 4719353. 82mmT2d247.下载可编辑 .弯曲应力Ma89391. 39. 96MPabWMPa8971. 52ab9. 96MPam 0扭剪应力TT262500 MPa 13. 56MPaWT19

18、353. 82amT6. 78MPa2查数据得45 号钢正火回火处理硬度 170217HBW ，抗拉强度极限B 600MPa ，屈服极限 s300MPa ，弯曲疲劳极限1 275MPa ，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4Tpdhl式中： d 键连接处直径 ， mm ；T 传递的转矩 ，N.mm ；h 键的高度 ，mm ；.

19、下载可编辑 .l键连接的计算长度 ，mm ， l=L-b 。蜗轮处键连接的挤压应力p4T426250068. 95MPadhl479( 50 14)取键、轴及联轴器的材料都为钢 ，查得 120 150MPa。显然，ppp，故强度足够 。联轴器处键连接的挤压应力p4T426250086. 35MPadhl388( 50 10)120 150MPa取键 、轴及齿轮的材料都为钢，已查得p。显然，p，故强度足够 。p联轴器处键连接的挤压应力4T41833018.70 MPap28 7(28 8)dhl120150MPa取键 、轴及齿轮的材料都为钢，已查得p。显然，故强度足够 。pp（7）校核轴承寿命查

20、手册知道 30209 轴承的 Cr67900N, C083600 N 。轴承的轴向力FS10. 4R10. 41418. 9567. 56NFS20. 4R20. 41758. 2703. 28N所以Fa1FS1567. 56NFa 2FS1Fa567. 56 733. 2 1300. 76N.下载可编辑 .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. 513

21、00. 762654. 42N轴承在 100以下工作 ，查表得 f T 1。同时， f P1 。轴承 的寿命为L106( f TCr)3106(67900 ) 35491429. 8hh60nf 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蜗杆分度圆直径 d=50mm ，圆周力 Ft733.2N ，径向力 Fr1032.89 N ，轴.下载可编辑 .向力 Fa2837.84N 。 转速 n=940r/min 。轴承的支反力计算 ：在水平面上Ft 1733. 2R1HR2H366. 6N2

22、2在垂直平面上Fr 1L3Fa1d 11032. 89932837. 8450R1vL2L322897. 88N9393Fr 1L2Fa1d 11032. 89932837. 8450R2v22135. 01NL2L39393轴承 的总支反力 ：R1R12R12366. 6 2897. 882969. 83NHv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F

23、a1FS2Fa156. 32837. 842994. 1NFa 2FS2156. 3N所以只需校核轴承 。Fa 1 / C02994. 1 / 635000. 047 ，查得 e=0.37 ；.下载可编辑 .a/R12994.1 /969. 833. 09， Fa 1/ Fr 1e ， 查 得 X=0.4，F 1Y=1.6 。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Lh106( f TCr) 360106(54200) 325328. 6h60nf P Pr94051

24、78. 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/T92010-1991 。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.下载可编辑 .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d