涡轮蜗杆减速器课程设计.doc

1、齐齐哈尔大学普通高等教育专用纸齐齐哈尔大学普通高等教育机械设计课程设计题目题号： 带式传输机中的蜗杆减速器 （C9） 学 院： 机电工程学院 专业班级： 过控 124 班 学生姓名： 郭鹏宇 （2012112032） 指导教师： 蔡有杰 成 绩： 2014 年 12 月 10 日齐齐哈尔大学齐齐哈尔大学普通高等教育专用纸0过程装备与控制工程专业机械设计课程设计任务书学生姓名： 郭鹏宇 班级： 过控 124 学号： 2012112032 一 设计题目：设计带式传输机中的蜗杆减速器(C9)给定数据及要求已知条件：运输带工作拉力 F=5800N；运输带工作速度 v=0.5m/s（允许运输带速度误差为

2、5%） ；滚筒直径 D=500mm；工作时不逆转，载荷有轻微冲击：工作年限 10 年。两班制。二 应完成的工作1. 减速器装配图 1 张（A0 图纸） ；2. 零件工作图 12 张（从动轴、齿轮等） ；3. 设计说明书 1 份。指导教师：蔡有杰发题日期 2013 年 12 月 01日完成日期 2013 年 12 月 10 日齐齐哈尔大学普通高等教育专用纸1机械设计课程设计成绩评阅表注：1、评价等级分为 A、B、C、D 四级，低于 A 高于 C 为 B，低于 C 为 D。2、每项得分分值等级系数（等级系数：A 为 1.0，B 为 0.8，C 为题 目评价标准评分项目 分值A 级（系数 1.0）

3、C 级（系数为 0.6）评价等级 得分选题合理性题目新颖性10课题符合本专业的培养要求，新颖、有创新基本符合，新颖性一般内容和方案技术先进性10设计内容符合本学科理论与实践发展趋势，科学性强。方案确定合理，技术方法正确有一定的科学性。方案及技术一般文字与图纸质量 20设计说明书结构完整，层次清楚，语言流畅。设计图纸质量高，错误较少。设计说明书结构一般，层次较清楚，无重大语法错误。图纸质量一般，有较多错误独立工作及创造性 20完全独立工作，有一定创造性独立工作及创造性一般工作态度 20 遵守纪律，工作认真，勤奋好学。 工作态度一般。答辩情况 20介绍、发言准确、清晰，回答问题正确，介绍、发言情况

4、一般，回答问题有较多错误。评价总分总体评价齐齐哈尔大学普通高等教育专用纸20.6，D 为 0.4）3、总体评价栏填写“优” 、 “良” 、 “中” 、 “及格” 、 “不及格”摘要这篇课程设计的论文主要阐述的是一套系统的关于带式传输机中的蜗杆减速器 的设计方法。带式传输机中的蜗杆减速器是涡轮蜗杆减速器的一种形式。这个方法是以加工过程蜗杆减速器的使用条件的数学和物理公式为基础的在论文中，首先，对蜗轮蜗杆做了简单的介绍，接着，阐述了蜗轮蜗杆的设计原理个理论计算。然后按照设计准则和设计理论设计了带式传输机中的蜗杆减速器。接着对带式传输机中的蜗杆减速器进行了尺寸计算和校核。该设计代表了带式传输机中的蜗

5、杆减速器设计的一般过程。对其他的蜗轮蜗杆的设计工作也有一定的价值。目前，在带式传输机中的蜗杆减速器的设计，制造以及应用上，国内与国外先进水平相比仍有较大差距。国内在设计制造带式传输机中的蜗杆减速器过程中存在着很大程度上的缺点，正如论文中揭示的那样，重要的问题如：轮齿的根切，蜗轮蜗杆校核。齐齐哈尔大学普通高等教育专用纸3目 录目录： 机械设计课程设计说明书 .-1-目录： .-1-1 设计题目: .-2-2 传动简图: .-2-3 原始数据 .- 2-4 设计工作量要求 .-2-5 传动装置的总体设计 .-2-5.1 拟定传动方案 .-2-5.2 选择电动机 .-3-5.3 确定传动装置的总传动

6、比及其分配 .-4-5.4 计算传动装置的运动及动力参数 .-4-6 传动零件的设计计算 .-4-6.1 选定蜗轮蜗杆类型、精度等级、材料及齿数 .-4-6.2 确定许用应力 .-5-6.3 接触强度设计 .-5-6.4 校核蜗轮齿面接触强度 .-7-6.5 蜗轮齿根弯曲强度校核 .-7-6.6 蜗杆刚度校核. -8-7 轴的设计计算 .-9-7.1 蜗轮轴的设计与计算 .-9-7.2 蜗杆轴的设计与计算 .-13-8 滚筒轴承的选择 .-17-9 蜗杆联轴器选择 .-17-10 润滑剂的选择 .-18-11 箱体的选择 .-18-12 设计小结 .-19-齐齐哈尔大学普通高等教育专用纸413

7、 参考资料 .-21-三 传动方案的拟定与分析由于本课程设计传动方案已给：要求设计单级蜗杆下置式减速器。它与蜗杆上置式减速器相比具有搅油损失小，润滑条件好等优点，适用于传动 V4-5 m/s,这正符合本课题的要求四 电动机的选择1、电动机类型的选择 选择 Y 系列三相异步电动机。2、电动机功率选择（1）传动装置的总效率： 卷 筒链蜗 杆轴 承连 轴 器总 26718.09.280.9.0（2）电机所需的功率： KWFVP.671.51总电 机 3、确定电动机转速计算卷筒工作转速： min/93.250.06rD滚 筒按机械设计课程设计指导书P7 表 1 推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级

8、减速器传动比范围 ，取链传动比 ，则总传动40i减 速 器 52i链比合理范围为 I 总 =20200。故电动机转速的可选范围：。符合这一范围的同步in/5732.6.28)0( rni 滚 筒总电 动 机转速有 750、1000、1500 和 3000r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第 2 方案比较适合，则选 n=1500r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型齐齐哈尔大学普通高等教育专用纸5号为 Y132S-4。

9、其主要性能：额定功率 5.5KW；满载转速 1440r/min；额定转矩 2.2。五、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比 80.6293.14卷 筒电 动 机总 ni2、分配各级传动比（1） 据指导书 P7 表 1，取蜗杆 （单级减速器 合理）1减 速 器i 401i减 速 器（2） 链减 速 器总 ii28.610.减 速 器总链 i六、动力学参数计算1、计算各轴转速 min/29.8.6140i/I rinir链减 速 器电 动 机2、计算各轴的功率PI=P 电机 连轴器 =7.140.99=7.069 KW2 PII=PI 轴承 蜗杆 =7.0690.980.80=5.542KW

10、PIII=PII 轴承 链 =5.5420.980.92=4.997KW3、计算各轴扭矩TI=9.55106PI/nI=9.551067.069 /1440=46881.22NmmTII=9.55106PII/nII=9.551065.542/140=482206.79 NmmTIII=9.55106PIII/nIII=9.551064.997/22.29=2140930.91 Nmm七、传动零件的设计计算连轴器的设计计算1、类型选择为了隔离振动与冲击,选用弹性套柱销连轴器。2、载荷计算公称转矩 T= TI=46881.22 Nmm=26.4Nm3、型号选择从 GB43232002 中查得 L

11、T4 型弹性套柱销连轴器的公称转矩为 63 Nm,许齐齐哈尔大学普通高等教育专用纸6用最大转速为 5700r/min,轴径为 2028 mm 之间, 故合用。蜗杆传动的设计计算1、选择蜗杆传动类型根据 GB/T100851988 的推荐,采用渐开线蜗杆 (ZI) 。2、选择材料考虑到蜗杆传动功率不大,速度只是中等,故蜗杆采用 45 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。3、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

12、齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。由教材 P254 式(1112),传动中心距322)(HPEKTa(1)确定作用在蜗杆上的转矩 2按 ，估取效率 =0.8,则 = TI=46881.22Nmm41(2)确定载荷系数 K因工作载荷有轻微冲击,故由教材 P253 取载荷分布不均系数 =1;由教材P253 表 115 选取使用系数 由于转速不高,冲击不大,可取动载系数15.A;则由教材 P2520.1v 2.01.Av(3)确定弹性影响系数 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故 =160 。21a(4)确定接触系数 先假设蜗杆分度圆直径 和传动中心距 的比值 =0.25 从教材

13、 P253 图1dad11118 中可查得 =3.33。(5)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,可从教材 P254 表 117 查得蜗轮的基本许用应力 =268 。由教a材 P254 应力循环次数齐齐哈尔大学普通高等教育专用纸782 105.3610460 hLjn寿命系数 2.5.887HN则 a15.64610(6)计算中心距 ma 23.85.432.4681.3 (6)取中心距 a=100mm,因 i=10,故从教材 P245 表 112 中取模数 m=4mm, 蜗轮分度圆直径 =40mm 这时 =0.4 从教材

14、P253 图 1118 中可查得接触系数1dad1=2.74 因为 ,因此以上计算结果可用。4、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸(1) 蜗杆轴向尺距 mm;直径系数 ;齿顶圆直径56.124.3ma10q;齿根圆直径hda 8201;分度圆导程角mcaf 4.30.蜗杆轴向齿厚 mm。5482 28612Sa(2) 蜗轮蜗轮齿数 ;变位系数 mm;12Z50.2演算传动比 ,这时传动误差比为 ,是允许的。5.041zi %5.210.蜗轮分度圆直径 mm1642md蜗轮喉圆直径 =164+24(1.5-0.5)=172mm2aah蜗轮齿根圆直径 mff 6.142.05.22 蜗轮咽喉母圆半径

15、drag170125、校核齿根弯曲疲劳强度齐齐哈尔大学普通高等教育专用纸8FFaFYmdKT2153.当量齿数 23.518.cos432v根据 从教材 P255 图 1119 中可查得齿形系数:51,.022vX76FaY螺旋角系数 843.01.2140从教材 P255 知许用弯曲应力: FNFK从教材 P256 表 118 查得由 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56 。FMPa由教材 P255 寿命系数 51.02.41098696NKFPaF.2851.06可见弯曲强度是满足的。MPa97.683.07436、验算效率 vtan96.05已知 =21.8; ; 与相对滑动速度 有关。4821 vfarctnsVsmdVs /247.38.1os064cos06从教材 P264 表 1118 中用插值法查得 =0.0268, 代入式中得vf 301v=0.93,大于原估计值 ,因此不用重算。7、精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从 GB/T100891988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 8 级精度,侧隙种类为 f,标注为 8f GB/T100891988。然后由参考文献5P187 查得蜗杆的齿厚公差为 =71m, 1s