机械设计课程设计说明书1(单级蜗杆减速器).doc

1、1蜗杆减速器设计姓名: 徐树生 学号: 3112003350 班级: 120906 学院: 机电工程学院 目 录引言 11 设计题目 11.1 带式运输机的工作原理 11.2 工作情况 21.3 设计数据 22 总体传动方案的选择与分析 22.1 传动方案的选择 22.2 传动方案的分析 33 电动机的选择 43.1 电动机功率的确定 3.2 确定电动机的转速 4 传动装置运动及动力参数计算 64.1 各轴的转速计算 4.2 各轴的输入功率 4.3 各轴的输入转矩 5 蜗轮蜗杆的设计及其参数计算 725.1 传动参数 6 轴的设计计算及校核 86.1 蜗杆轴的设计 86.1.1 初算轴的最小直

2、径 6.1.2 蜗杆轴的校核 6.2 蜗轮轴的设计 166.2.1 初算轴的最小直径 176.2.2 蜗轮轴的校核 186.3 轴承的选择及校核 196.3.1 蜗杆轴轴承的校核6.3.2 蜗杆轴轴承的校核7.键连接设计计算 247.1 选择键联接的类型和尺寸 257.2 校核键联接的强度 258 箱体的设计计算 258.1 箱体的构形式和材料 278.2 箱体主要结构尺寸和关系 279.螺栓等相关标准的选择 279.1 螺栓，螺母，螺钉的选择 279.2 销，垫圈垫片的选择 2710.设计小结 2711.参考文献 28设计任务书1、1 设计题目：蜗轮减速器3图 1 带 式 输 送 机 传 动

3、 系 统 简 图1电 动 机 ； 2一 联 轴 器 ； 3蜗 杆 减 速 器 ； 4卷 筒 ； 5输 送 带1.2、原始数据：运输机工作拉力 F(N)运输带工作速度 V(m/s)滚筒直径D（mm）2500 1.1 4001.3 选定设计方案工作条件：1)设计用于带式运输机的传动装置。2）连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，工作载荷有轻微冲击；运输带允许误差为 5。3）使用限期为 10 年，小批量生产，两班制工作（每班工作 16h） 。已知：运输机工作拉力 F(N)：2500N运输带工作速度 V(m/s)：1.1m/s滚筒直径：400mm选定传动方案为：蜗杆减速器3。电动机的选择3.1 初选电动

4、机类型和结构型式根据动力源和工作条件，并参 照 第 12 章 选用一般用途的 Y 系列三相交流异步电动机，卧式封闭结构，电源的电压为 380V。电动机的容量4确定减速器所需的功率 根据已知条件，工作机所需要的有效功率为= kW10FvPW75.21确定传动装置效率查表第十章中表 10-2 得：联轴器效率 =0.991蜗杆传动效率 =0.732一对滚动轴承效率 =0.983输送机滚筒效率 =0.964估算传动系统总效率为=0.9920.730.9830.96=0.654321工作时，电动机所需的功率为= kWWdP23.465.07由表 19-1 可知，满足 P P 条件的 Y 系列三相交流异步

5、电动机额定功率 P 应取为ed e5.5kW。3.2 电动机的转速根据已知条件，可得输送机滚筒的工作转速 为wnr/min5.2401.360Dvn查表 2-2 得：蜗杆减速器的传动比 =1040，则总传动比的合理范围 =1040，故电动机的转速可选范围为：i i（1040）127.4r/min=12284912 r/minwmni符合这一转速范围的同步转速有：1500r/min 3000r/min由 表19-1可知，对 应 于 额 定 功 率 P 为 2.2kW的 电 动 机 型 号 分 别 为 Y100L1-4型 和 Y90L-2型 。e现 将 Y100L1-4型 和 Y90L-2型 电

6、动 机 有 关 技 术 数 据 及 相 应 算 得 的 总 传 动 比 列 于 表 2-1中 。表 2-1 方案的比较方 电 动 机 型 额 定 同 步 转 满 载 转 总 传 动 外 伸 轴 轴 外 伸5案号号 功 率（ kW）速（ r/min）速（ r/min）比 i径 D（ mm）长 度 E（ mm） Y100L1-4 5.5 1500 1440 11.70 24 50 Y90L-2 5.5 3000 2870 23.37 28 60通 过 对 上 述 两 种 方 案 比 较 可 以 看 出 ： 方 案 电 动 机 转 速 较 高 ， 但 总 传 动 比 大 ， 传 动装 置 尺 寸 较

7、 大 ， 成 本 提 高 。 一 般 来 说 ， 如 无 特 殊 要 求 ， 常 选 用 同 步 转 速 为 1500r/min，故 选 方 案 I较 为 合 理 。4传动装置的传动比及动力参数计算4.1 传动装置运动参数的计算 由 式 （ 3-5） 可 知 ， 传 动 系 统 的 总 传 动 比 4.275.10nima由 传 动 系 统 方 案 （见 图 1-2）知 ：1； 1；2i34i又 ， 所 以 =27.4ai1234i23传 动 系 统 各 级 传 动 比 分 别 为1； =27.4； 12i3i34i4.2 传动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下：1

8、 轴（电动机轴）：r/min140n=4.23kwp=9550 =9550 =28.05NmT0P014023.2 轴（蜗杆轴）：=1440r/minn14.230.99=4.19kW20PNm79.2140.9511nT3 轴（蜗轮轴）：r/min.2712i64.190.990.73=3.00kW231PNm20.54.395022 nT4 轴（单级蜗杆传动低速轴、即输送机滚筒轴）52.55r/min1.23i3.000.990.98=2.91kW4PNm84.52.909533nT4.3：将 上 述 计 算 结 果 列 于 表 2-2中 ， 以 供 查 用 。电 动 机 单 级 蜗 杆

9、减 速 器 工 作 机轴 号 1轴 2轴 3轴 4轴转 速 n（ r/min） 1440 1440 52.55 52.55功 率 P（ kW） 4.23 4.19 3.00 2.91转 矩 T（ Nm） 28.05 27.79 545.20 528.84传 动 比 i 1 27.4 1设计计算及说明 结果75：蜗杆的设计选择蜗杆传动类型根据 GB/T 10085-1988 的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI).选择材料考虑到蜗杆传动功率不大,速度只是中等,故蜗杆用 45 钢;因希望效率要高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为 45-55HRC.蜗轮用铸锡磷青铜 ,金属模铸造.为了节约贵重的

10、10PSZCnu有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁 HT100 制造.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,再校核齿根弯曲疲劳强度.由参考文献 1 中式(11-12)计算传动中心矩:ZTdmHK2480212根据书中表 11-1，取 1蜗轮上的转矩 mNT0.542确定载荷系数 K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数 ；由参考文1K献 1 中表 11-5 选取使用系数 ；由于转速不高，冲击不大，15.A可取动载荷系数 ；则：0.1V2.A确定弹性影响系数 EZ因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故 。2160aEMPZ确定接触系数 先假

11、设蜗杆分度圆直径 d1和传动中心距 a 的比值为 0.35，从图参考文献 1 图 11-18 中可查得 。9.2Z确定许用接触应力 H根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 ，金属模铸造，蜗杆螺10PSCnu21ZmNT0.548旋齿面硬度45HRC，可以从文献 1 表 11-7 中查得蜗轮的基本许用应力 。aHMP268应力循环次数1072 2.963510.5260hLjnN寿命系数 756.012.987HNK则 = =0.7576268= 203.04HNKHaMP计算 04.235821240.dm=1218.81MPa ma5.104)8.6391(7.123 因 =2，故从文献 1 中表 11

12、-2 中取模数 m=5mm，蜗杆的分度圆直z1径 d1=50mm。这时 d1/a 为 0.4，从文献 1 中图 11-18 中可查得接触系数 ，因为 ，因此以上结果可用。75.2ZZ蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（1）中心距a= =(50+55x5)/2=162.5mm2/d蜗杆的主要参数与几何尺寸轴向齿距 mPa 7.154.3直径系数 mq10分度圆直径 d 1=50mm齿顶圆直径 hdaa 60201齿根圆直径 mhff 38)5.(25011 K=1.21 2160aEMPZ9.2ZaHMP268N=9.21 107756.0HNK=203.04a=162.5m=5d1=50mm9分度

13、圆导程角 3618蜗杆轴向齿厚 mmSa 85.74.2蜗杆尺宽 =71.51b5.蜗轮的设计蜗轮的主要参数与几何尺寸蜗轮的齿数 Z2=55验算传动比 5.2712i这时传动比误差为 ，是允许的。%36.04.57蜗轮分度圆直径 mZd2752蜗轮喉圆直径haa 822蜗轮齿根圆直径mdff 2635.1722 蜗轮咽喉母圆直径 arg 0825.162蜗轮尺宽 B=45校核齿根弯曲疲劳强度 53.12FFaFYmdKT当量齿数 48.31.cos332ZVZV2=58.33，从参考文献 1 中图 11-19 中可以查得齿形系数YFa2=2.34。螺旋角系数 75.2ZmPa.1q=10mmd

14、a1=60mmdf1=38mm 3618mSa5.7b1=71.5i=27.4d2=275mmda2=285mmdf2=263mmrg2=20mmB=4510912.0143.140Y许用弯曲应力 FNFK从文献 1 表 11-8 中查得由 制的蜗轮的基本许用应力10PSZCnu。aFMP56寿命系数 605.12.976FNKaMP8.3.05aF MP58.3192.0427.1. 弯曲强度是满足的。验算效率 )tan()96.05.(v已知 ； ； 与相对滑动速度 VS有关。31.vvfarctnsmds /845.31.cos106os061 从参考文献 1 表 11-18 中用插入值法查得 ，26.vf；代入式中求得 ，大于原估计值，因此不用重算。3.v87.热平衡计算散热面积ZV=58.83912.0YaFMP560.FNKaP83aFM5.1