1、机械设计课程设计设计计算说明书 课程设计报告 课程名称： 机械设计综合课程设计 设计题目： 设计某带式传输机中的蜗杆减速器 学 院： 机电工程学院 专业年级： 姓 名： 指导教师： 2013年 7 月 10 日 机械设计课程设计设计计算说明书 目 录 一、 课程设计任务书 -1 二、 传动方案的拟定与分析 -2 三、 电动机的选择 -3 四、 计算总传动比及分配各级传动比 -4 五、 动力学参数计算 - 5 六、 传动零件的设计计算 -6 七、 轴的设计计算 -9 八、 低速级齿轮的设计计算 -12 九、 滚动轴承的选择及校核计算 -14 十、 键连接 的选择及校核计算 -15 十一、减速器的
2、润滑与密封 - 16 十二、箱体及附件的结构设计 - 17 设计小结 -18 参考文献 - 19 机械设计课程设计设计计算说明书 一、课程设计任务书 题目： 设计某带式传输机中的蜗杆减速器 工作条件： 工作时不逆转，载荷有 微量 冲击；工作年限为 15 年， 一 班制。 原始数据： 滚筒圆周力 F=3000N；带速 V=0.6m/s；滚筒直径 D=350mm。 机械设计课程设计设计计算说明书 二 、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
3、求。 机械设计课程设计设计计算说明书 三 、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： 滚筒齿轮蜗杆轴承连轴器总 2 =0.990.9820.700.980.96 =0.6262 （ 2） 电机所需的 功率： 30 00 0. 6 2. 8710 00 10 00 0. 62 62FVP KW 电 机总3、确定电动机转速 计算滚筒工作转速： 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 6 3 2 .7 5 / m in350V rD 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
4、，取 蜗杆 传动一级减速器传动比范围 10 40i 减 速 器 ， 取 开始齿轮 传动比 i=14，则总传动比合理 范围为 I 总 =10160。 故电动机转速的可选范围 ： ( 1 0 1 6 0 ) 3 2 . 7 5 3 2 7 . 5 5 2 4 1 / m i nn i n r 总电 动 机 滚 筒。符合这一范围的同步转速有 750、 1000、 1500 和 3000r/min。 方案 电动机型号 额定功率/kw 同步转速 /满载转速 mn /(r/min) 1 Y100L-2 3 3000/2880 2 Y100L2-4 3 1500/1420 3 Y112M-6 3 1000/
5、940 4 Y132M-8 3 750/710 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，选定电动机型号为 Y100L2-4。 其主要性能：额定功率 3KW； 满载转速 1420r/min； 额定转矩2.2。 0.6262 总 2.87P KW电 机 32.75 / m innr滚 筒327 .5 524 1 / minn r 电 动 机 电动机型号 ：
6、Y100L2-4 机械设计课程设计设计计算说明书 四 、计算总传动比及分配各级的 传 动比 1、总传动比 1420 4 3 .43 2 .7 5ni n 电 动 机总滚 筒2、分配各级 传 动比 （ 1） 据指导书 P7 表 1 ，取 蜗杆 20i 减 速 器 （单级减速器4010i 减速器 合理） （ 2） iii 减速器总齿轮4 3 .4 2 .1 720ii i 总齿 轮减 速 器满足 （ 0.030.06） i 总 43.4i 总 20i 减 速 器 2.17i 齿 轮 机械设计课程设计设计计算说明书 五 、 动力学 参数计算 1、计算各轴转速 III14 20 / m in1420
7、71 / m in2071 32 .72 / m in2.1 7n n rnnrinnri 电 动 机减 速 器链2、 计算各轴的功率 PI=P 电机 连轴器 =30.99=2.97 KW PII=PI 轴承 蜗杆 =2.970.980.70=2.04KW PIII=PII 轴承 齿轮 =2.040 .980.98=1.96KW 3、 计算各轴扭矩 TI=9.55106PI/nI=19970Nmm TII=9.55106PII/nII=247390 Nmm TIII=9.55106PIII/nIII=572070 Nmm III14 20 / m in71 / m in32 .7 2 / m
8、innrnrPI=2.97KW PII=2.04KW PIII=1.96KW TI=19970Nmm TII=247390 Nmm TIII=572070 Nmm 机械设计课程设计设计计算说明书 六 、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=19970Nmm=19.97Nm 3、 型号选择 从 GB4323 2002 中查得 LT3 型弹性套柱销连轴器的公称转矩为 31.5 Nm,许用最大转速为 6300r/min,轴径为 20 28 mm 之间 ,故合用。 蜗杆 传动的设计计算 1、 选
9、择 蜗杆传动类型 根据 GB/T10085 1988 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 (11 12),传动中心距 3 22 )( H PEKTa
10、 (1)确定作用在蜗 轮 上的转矩 2 按 1 2 ，估取效率 =0.7,则 2 = 274390Nmm (2)确定载荷系数 K 因工作载荷有 中等 冲击 ,故由教材 P253 取载荷分布不均系数 =1;由教材 P253表 11 5选取使用系数 15.1A 由于转速不高 ,冲击不大 ,可取动载系数 05.1v ;则由教材 P252 21.105.1115.1 v (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 2 =274390Nmm K=1.21 =160 21a 机械设计课程设计设计计算说明书 先假设蜗杆分度圆直径 1d 和传动
11、中心距 a 的比值ad1=0.35 从教材P253 图 11 18 中可查得 =2.9。 (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 11 7查得蜗轮的基本许用应力 =268 a 。 由教材 P254 应力循环次数 82 14206 0 6 0 1 8 3 0 0 1 5 1 .5 3 3 6 1 020hjn L 寿命系数 78810 0 .7 1 0 91 .5 3 3 6 1 0HN 则 0 .7 1 0 9 2 6 8 1 9 0 .5H H N H a (6)计算中心距 23 1 6 0 2
12、 .91 .2 1 2 7 4 3 9 0 1 2 4 .3 51 9 0 .5a m m (6)取中心距 a=125mm,因 i=43.4,故从教材 P245 表 11 2 中取模数m=5mm, 蜗轮分度圆直径 1d =50mm 这时ad1=0.4 从教材 P253 图11 18 中可查得接触系数 =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 3 .1 4 5 1 5 .7a m mm;直径系数 10q ;齿顶圆直径 11 2 5 0 2 1 5 6 0aad d h m m m ;齿根圆直径 11 2 5 0 2 1 5 0 .
13、2 5 3 8fad d h m c m m ; 分度圆导程角1118 36 蜗杆轴向齿厚 3 .1 4 5 7 .8 522a mS mm。 (2) 蜗轮 蜗轮齿数 412Z ;变位系数 500.02 mm; 演算传动比2141 20.52zi z ,这时传动误差比为 20.5 20 2.5%20 ,是允许的。 =2.9 N 81.5336 10 0.7109HN 取 a=125 =2.74 因为 ,因此以上计算结果可用 Pa=15.7mm da1=60mm df1=38mm 1118 36 Sa=7.85mm 412Z500.02 mm i=20.5 d2=205 机械设计课程设计设计计算
14、说明书 蜗轮分度圆直径 22 5 4 1 2 0 5d m z mm 蜗轮喉圆直径 222 2 aa hdd =205+25(1.5-0.5)=215mm 蜗轮齿根圆直径 2 2 22 2 0 5 2 5 1 . 5 0 . 5 0 . 2 5 1 7 5ffd d h m m 蜗轮咽喉母圆半径221 215125 17.522gar a d m m 5、校核齿根弯曲疲劳强度 FFaF YYmdd KT 221 253.1 当量齿数 22 33 41 4 3 .4 8c o s c o s 1 1 .3v 根据 220 .5 , 4 3 .4 8vX 从教材 P255 图 11 19 中可查得
15、齿形系数 : 2 2.87FaY 螺旋角系数 1 1 .31 1 0 .9 1 9 21 4 0 1 4 0Y 从教材 P255 知许用弯曲应力 : FNFF K 从教材 P256 表 11 8 查得由 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 F =56MPa 。 由教材 P255 寿命系数 669 981 0 1 0 0 .5 7 21 .5 3 3 6 1 0FNK N 56 0.57 2 32.0 32F M P a 1 .5 3 1 .2 1 2 7 4 3 9 0 2 .8 7 0 .9 1 9 2 2 6 .1 4 85 0 2 0 5 5F M P a 可见弯曲强度是满足的。 6、验算效率 v ta n ta n96.095.0 已知 1118 36 =11.3; vv farctan ; vf 与相对滑动速度 sV 有关。 da2=215mm df2=175mm 2 17.5gr mm 2 43.48v 2 2.87FaY 0.9192Y KFN=0.572 32.0 32F a 26.148F a
