机械设计课程设计说明书——一级蜗杆减速器.doc
JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY机械设计课程设计说明书题目：蜗杆减速器（-16）学院：工学院姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化年级：机制1202 指导教师：二0一四年12月目录1 设计题目：设计一带式运输机上用的蜗杆减速器 31.1 带式运输机的传动示意图如图 31.2 工作情况： 31.3 设计数据 32 传动装置总体设计 42.1 拟定传动方案 42.2 电动机的选择 43 蜗轮蜗杆的设计及其参数计算 73.1 传动参数 73.2 蜗轮蜗杆材料及强度计算 73.3 蜗轮与蜗杆的主要参数与几何尺寸 93.4 验算传动效率 104 轴的初步设计计算 104.1 输出轴的设计 105 联轴器的选择 115.1 载荷计算 115.2 选择联轴器的型号 126 轴承的选择及校核 136.1 初选输入轴的轴承型号 136.2 计算蜗杆轴的受力 136.3 计算当量动载荷 146.4 验算轴承寿命 157 轴的结构设计及校核 167.1 蜗杆轴结构设计 167.2 蜗轮轴的结构设计与校核 168 键连接设计计算箱体的设计计算 208.1 输入轴与联轴器连接采用平键连接 208.2 输出轴与涡轮连接用平键连接 209 箱体的构设计和材料 209.1 箱体主要结构尺寸和关系 2010 设计小结 2111 参考文献 221 设计题目：设计一带式运输机上用的蜗杆减速器1.1 带式运输机的传动示意图如图1.2 工作情况：已知条件：运输机连续工作，单向运转，载荷平稳、空载起动。运输带速度允许误差为，减速器小批量生产，使用期限年，三班制工作。1.3 设计数据按老师要求选序号-16号，原始数据如下：运输带拉力F(KN)卷筒直径D(mm)带速V(m/s)43200.8. 2 传动装置总体设计2.1 拟定传动方案根据设计要求采用一个单级蜗杆减速器传动装置传动，如下图所示：2.2 电动机的选择1. 选择电动机1) 选择电动机类型和结构形式。按工作条件和要求，选用一般用途的Y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。2) 选择电动机的容量。工作机所需功率：kw电动机所需功率:为传动装置总效率为：查表并根据工作条件取较合理值：kw选取电动机的额定功率，使查表得3) 确定电动机的转速卷筒轴的工作转速：查机械设计课程设计指导书：理论总传动比：所以电动机转速的可选范围为：在设计中常选用同步转速为1500r/min 或 1000r/min 的电动机，在此处我们选用1000r/min。根据选定电动机的类型、结构、容量和转速，查机械设计课程设计第二篇第十二章确定电动机为：Y136M2-4其满载转速2. 确定传动装置总传动比1) 传动装置总传动比：由于是蜗杆传动，传动比都集中在蜗杆上，其他不分配传动比。则总传动比: 所以取3. 传动装置的运动和动力参数计算1) 各轴的转速：第一轴转速：第二轴转速：第三轴转速与第二轴转速相等2) 各轴的输入功率第一轴功率：第二轴功率：第三轴功率：3) 各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩：第一轴转矩：第二轴转矩：第三轴转矩：将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：轴名功率P/kW转矩转速n/(r/min)传动比效率电机轴4.51244.88596011第一轴4.46744.437396010.99第二轴3.5696.3548200.78第三轴（卷筒轴）3.3957675.64810.97 3 蜗轮蜗杆的设计及其参数计算3.1 传动参数蜗杆输入功率P=4.512kW，蜗杆转速，理论传动比i=20.12，实际传动比i=20，蜗杆头数，蜗轮齿数为，蜗轮转速3.2 蜗轮蜗杆材料及强度计算1. 选择蜗杆传动类型：根据传动类型选择的原则，此处我们选择阿基米德圆柱蜗杆（ZA蜗杆）2. 选择材料：减速器的为闭式传动，蜗杆选用材料45钢经表面淬火，齿面硬度>45 HRC,蜗轮轮缘选用材料铸锡磷青铜ZCuSn10Pb1,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈采用青铜制造，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。由式1) 蜗轮轴转矩：2) 载荷系数K：因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数;由机械设计第十一章表11-5选取使用系数;由于蜗轮转速V<3m/s,载荷冲击不大，可取动载荷系数.；则3) 确定弹性影响系数因选用的是锡磷青铜ZCuSn10Pb1蜗轮和钢蜗杆相配合，故确定许用接触应力根据蜗轮材料为锡磷青铜ZCuSn10Pb1，金属模制造，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC，从机械设计第十一章，表11-7中查得蜗轮的基本许用应力。应力循环次数寿命系数=0.668则 =4) 计算值由，故从表11-2中取模数,故蜗杆分度圆直径3.3 蜗轮与蜗杆的主要参数与几何尺寸中心距：1. 蜗杆轴向齿距；直径系数;齿顶圆直径；齿根圆直径;分度圆导程角=；蜗杆轴向齿厚=12.5664mm变位系数蜗杆尺宽2. 蜗轮蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉圆半径蜗轮尺宽3.4 验算传动效率蜗杆导程角蜗杆分度圆的圆周速度滑动速度查机械设计当量摩擦角验算啮合效率（与估取值相近）。传动总效率，大于原估值，因此不用重算。4 轴的初步设计计算4.1 输出轴的设计1. 选择轴的材料及热处理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，调质处理。2. 初算轴的最小直径1) 计算输入轴的最小直径已知轴的输入功率为4.467 KW，转速为960 r/min，查机械设计表15-3值在103126间。此处我们取。输入轴的最小直径：但是，由于轴上要开1个键槽，计入键槽的影响：2) 计算输出轴的最小直径已知输出轴的输入功率为3.5kW，转速为48r/min，则输出轴的最小直径：由于轴上要开2个键槽，故5 联轴器的选择 5.1 载荷计算由于蜗杆减速器的载荷较平稳，按转矩变化小考虑，查表14-1取工作情况系数k=1.3。1) 已知蜗杆轴名义转矩为；蜗杆轴计算转矩：2) 已知蜗轮轴名义转矩为;蜗轮轴计算转矩：3) 卷筒轴计算转矩为所以蜗轮轴；卷筒轴计算转矩：5.2 选择联轴器的型号查机械设计课程设计指导书354页下表可知，电动机轴的直径，轴长；蜗杆轴直径。1) 查机械设计课程设计294页表17-9可知，蜗杆轴与电机轴之间选用LT6型弹性套柱销联轴器。联轴器标记LT6联轴器GB/T4323-2002许用转矩许用转速 2) 查机械设计课程设计294页表17-9可知，蜗轮轴与卷筒轴之间选用LT10型弹性套柱销联轴器。联轴器标记LT10联轴器GB/T4323-2002许用转矩许用转速 6 轴承的选择及校核6.1 初选输入轴的轴承型号1) 输入轴：据已知工作条件和输入轴的轴颈，由机械设计课程设计313页表18-4初选轴承型号为圆锥滚子轴承30208（一对），其尺寸：D=80mm,d=40mm,B=18mm，基本额定动载荷 ，计算系数 e=0.37，轴向载荷系数 Y=1.6。2) 输出轴：据已知工作条件和输出轴的轴颈，由机械设计课程设计314页表18-4初选轴承型号为圆锥滚子轴承30214（一对），其尺寸：D=125mm,d=70mm,B=24mm。基本额定动载荷 ，计算系数 e=0.42，轴向载荷系数 Y=1.4。6.2 计算蜗杆轴的受力1. 蜗杆轴的切向力，轴向力和径向力1) 蜗杆轴：蜗杆轴的切向力，轴向力和径向力2) 蜗轮轴：2. 计算蜗杆轴承的派生轴向力轴承的内部轴向力：3. 计算两轴承的轴向力1) 轴承2的轴向载荷 由已知得，与方向相同，其和为（轴承2为“压紧”端），所以2) 轴承1的轴向载荷（轴承1为“放松”端）6.3 计算当量动载荷1) 轴承1的载荷系数 根据，由机械设计317页表13-5可知2) 轴承2的载荷系数根据由表13-5可知3) 轴承1的当量动载荷 4) 轴承2的当量动载荷 所以轴承的当量动载荷取、中较大者，所以6.4 验算轴承寿命温度系数 由机械设计316页表13-4可知 载荷系数 由机械设计318页表13-6可知 寿命指数 滚子轴承 轴承实际寿命轴承预期寿命结论由于轴承30208满足要求7 轴的结构设计及校核7.1 蜗杆轴结构设计1. 蜗杆轴的径向尺寸的确定从联轴段开始逐渐选取轴段直径，起固定作用，定位轴肩高度，故。该直径处安装密封毡圈，标准直径，应取；与30208轴承的内径相配合，因此，起定位作用，定位轴肩高度故取；与蜗轮相配合，取蜗杆的齿顶圆直径；起定位作用与相同故=47；与轴承的内径配合，与相同，故取；2. 蜗杆轴的轴向尺寸的确定联轴段取；轴肩段取；与轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为18mm取；左轴承轴肩宽度；蜗杆齿宽取；右轴承轴肩宽度；与右轴承配合的轴段长度；轴的总长为559mm。7.2 蜗轮轴的结构设计与校核1. 蜗轮轴的轴上零件的定位、固定和装配单级减速器中，可将蜗轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，蜗轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴固定，轴向固定靠平键和过渡配合。两轴承分别一轴肩和套筒定位，轴向则采用过渡配合或过盈配合固定。联轴器以轴肩轴向定位，右面用轴端挡圈轴向固定，键联接作轴向固定。轴做成阶梯形，左轴承从左面装入，蜗轮、套筒、右轴承和联轴器依次从右面装到轴上。蜗轮轴的径向尺寸的确定从左轴承段与轴承的内径相配合，为便与轴承的安装取，选定轴承型号为30214开始逐渐选取轴段直径，起固定作用，定位轴肩高度，此处取；为轴肩定位蜗轮此处取100mm; 与蜗轮孔径相配合，取蜗轮的内径;与轴承的内径配合，与相同，故取；起定位作用，定位轴肩高度故取。与联轴器内径相配合。继续阅读
