蜗轮蜗杆减速器课程设计说明书.doc

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1、创新实践 传动装置设计 计 算 说 明 书 机械工程学院 学院（系） 机械工程及自动化 专业 机械 03-2班设 计 者： 指导教师： 辽 宁 工 程 技 术 大 学2005年12 月 31日 目 录 1、设计任务书22、电动机的选择计算2 2.1选择电动机的转速22.2所需电动机的输出功率22.3选择电动机的型号23、传动装置的运动和动力参数计算33.1分配传动比33.2各轴功率、转速和转矩的计算44、传动零件的设计计算54.1滚子链传动的设计计算54.2减速器箱内的圆柱齿轮传动的设计计算65、轴的设计计算95.1减速器高速轴的设计95.2减速器低速轴的设计106、滚动轴承的选择及其寿命计算

2、166.1减速器高速轴滚动轴承的选择及其寿命计算166.2减速器低速轴的滚动轴承选择及其寿命计算167、键联接的选择和验算177.1减速器大齿轮与低速轴的键联接177.2减速器低速轴轴伸的键联接177.3减速器高速轴轴伸的键联接178、联轴器的选择179、润滑与密封179.1减速器齿轮传动润滑油的选择179.2减速器轴承润滑方式和润滑剂的选择179.3减速器密封装置的选择、通气器类型的选择1710、设计体会 1811、参考资料目录 19计算内容1、设计任务书设计题目：蜗轮蜗杆减速器1.1传动装置示意图2、电动机的选择计算2.1选择电动机的转速2.1.1倾斜的速度速V=0.0157 m/s2.1

3、.2选择电动机的转速按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭结构380v,Y系列。2.2所需电动机的输出功率2.2.1工作机的功率扇形齿轮所需有效功率：Pw=F.V/1000=42850.0157/1000=0.75KW2.2.2传动装置的总效率传动装置的总效率:= 带蜗杆蜗轮26齿轮2按表4.2-9取 结论栏 v=0.0157 m/sPw=0.75KW带的传动效率：=0.95齿轮传动效率：=0.95蜗轮蜗杆传动效率：=0.79一对滚动轴承效率：=0.98 则总传动效率：=0.950.7920.9860.952=0.472.2.3所需电动机的输出功率Pr=Pw/=0.72/0.47=1.5

4、4KW2.3选择电动机的型号查表4.12-1可选Y系列三相异步电动机Y100L1-4型，额定功率Po=2.2KW或 Y系列三相异步电动机Y112M-6型P=2.2KW确定电动机转速nn=60V/D=600.157/0.08=37.68 r/min 其主要性能数据如下表方案号电机型号额定功率/KW同步转速r/min满载转速r/min总传动比1Z4-100-1.2.21500142044.652Z4-112/2-12.2100094029.56比较两种方案可见方案1选用的电机虽然质量和价格较低，但总传动比大，为了装置结构紧凑，决定选用方案2；即选用Y112M-6，额定功率2.2KW，同步转速为10

5、00r/min，满载转速940r/min，由表4.12-2查得电动机的中心高H=112mm外伸轴段DXE=28mm60mm。3、传动装置的运动和动力参数计算3.1分配传动比3.1.1总传动比i=n/n=1425/0.25=57003.1.2各级传动比的分配查表4.2-9i=15, 则i=i/i=24.95/15=2.113.2各轴功率、转速和转矩的计算0轴：即电动机轴P=Pr=1.54KWn=1425r/minT=9.55P/ n=9.551.541000/1425=15.65NmI轴：即减速器蜗轮轴P= P= P 带 =1.540.95= 1.46KWn= n=1425r/minT=9.55

6、P/ n=9.551460/1425=9.78NmII轴：即减速器中间轴P= P.= P. =1.460.790.98=1.13KWn= n/i=940/14=67.14r/minT=9.55P/n=9.551350/67.14=192.02Nm轴：即传动滚筒轴P=P=P=1.270.950.98=1.18KWn=n/i=67.14/2.11=31.8r/minT=9.55P/n=9.551270/31.8=381.4Nm计算结果汇总列表如下：轴序号功率P（kw）转速n(r/min)转距T（Nm）传动型式传动比效率01.7794017.98联轴器10.991.7594017.78蜗轮蜗杆传动1

7、40.791.3567.14192.02链传动2.110.961.2731.8381.44、传动零件的设计计算4.1滚子链传动的设计计算 1）选择链轮齿数Z和Z小链轮齿数Z Z=38大链轮齿数Z Z= iZ=2.1138=80.182)确定链节 初定中心距a=40p 则链节数为 L=+ L=+=140节3）确定链节距p 工作情况系数K 查表3-13 K=1.0 小链轮齿轮系数K 查图3-27 K=0.92 多排链系数K 查表3-14 K=1 由公式P所选链条的额定功率 P=1.24KW 根据小链轮转速n和P查功率曲线图3-26确定链条型号 12A 单排链 p=19.05mm4)确定中心距a 理

8、论中心距 a= a= a=755.5mm中心距减小量 a2p=219.05=38.1mm实际中心距a=a-a=755.5-38.1=717.4mm （圆整） 5）验算链速v v= 6)作用在轴上的压力F 链条有效拉力 F= 平布置链传动取压轴力系数 K=1.15 F = K F=1.151666.7=1916.7N 链轮直径：小链轮 d 大链轮d4.2减速器箱内的蜗轮蜗杆传动的设计计算 1）选择材料及确定齿数参考8.15.2 蜗杆选用45号钢表面淬火表面硬度HRC=45-50由表8-18选蜗轮材料为铸造锡青铜ZCuSn10Pb1 砂模铸造取 Z=2 Z=iZ=214=28 2)按蜗轮齿面接触疲

9、劳强度计算 蜗轮力矩 T=192.02Nm=192020Nmm P=1.35KW n=67.14r/min 载荷系数 K=KKK 使用系数K 查表8-28 K=1 动载荷系数 K 查表8-28 K=1.1按 估取 =0.56m/s 载荷分布不均匀系数 K 载荷较平稳跑合良好 K=1 K= KKK=11.11=1.1 弹性影响系数Z 查表8-29 Z=155 许用接触应力 基本许用接触应力 查表8-19 =200应力循环次数N 查表8-9得模数m蜗杆分度圆直径d蜗杆分度圆柱上螺旋线的导角 m=4 d=80mm = 蜗轮分度圆 d d=mZ=428=112mm 蜗轮圆周速度 = 根据表8-16由选

10、择8级精度3）蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 齿形系数Y 查表8-18 许用弯曲应力 = 基本许用应力 则 4）据热平衡计算求所需的散热面积 A 传动效率 啮合效率由 = 当量摩擦角由滑动速度v 查表8-11选得 = 滚动轴承效率=0.98 搅油效率=0.94 则=0.890.980.94=0.82 与估计值的效率值接近不必修正P散热系数k按通风良好取 k=14油的工作温度t t85C 取t=85C 周围空气温度 t 取t=20CA 蜗杆顶圆直径d=d 蜗杆螺纹部分长度b b= 蜗轮喉圆直径 d d= 蜗轮外圆直径 d dd+1.5m=120+1.54=126mm 蜗轮宽度 b b0.75d b72

11、mm 蜗杆齿根圆直径 d d=d-2h=80-2(1+0.2)4=70.4mm 蜗杆的轴径 d d= d-(24)mm=70.4-3.8=66.6mm5、轴的设计计算5.1减速器高速轴的设计5.1.1选择轴的材料 轴的材料初选为45号钢5.1.2初步估算轴伸直径 d d=(0.81.0)d=(0.81.0)28=22.428mm d d 因此 初选为d=28mm5.1.3选择联轴器，设计轴的结构，初选滚动轴承 T=17.78N d=28mm 查表4.7-2 选取TL型、 Y型轴孔、A型键槽、确定联轴器TL5 L=62mm A=45mm d d为定位轴肩 d=d+10mm=38mm d为过渡轴段

12、 d=46mm d、d 轴承轴段 d= d=55mm d、d为定位轴肩 d =d= 66mm d、d为蜗杆轴径 d= d=57mm 根据轴承轴段的直径 d、d 查表4.6-3初选轴承302115.1.4求蜗杆上的作用力 蜗杆的圆周力 F F=蜗杆的轴向力F F=蜗杆的径向力F F= Ftan=1714.5tan=624N5.2减速器低速轴的设计5.2.1选择轴的材料轴的材料初选为45号钢5.2.2按转矩初步估算轴伸直径 d5.2.3设计轴的结构，初选滚动轴承（画出轴的结构图） 1)轴径的确定为了保证一定的安全性最小直径d d=31.3mm 取d=36mmd为定位轴肩 查表4.2-12 C=2.

13、0d=36+（34）C=36+（34）2=42mmd为过渡轴肩直径 d= d+（13）mm=42+3=45mmd为过渡轴肩直径 d= d+(13)mm=45+3=48mmd为定位轴肩 查表4.2-12 C=2.0d= d+(34) C=48+6=54mmd为轴承安装段的直径 d= d=45mm2）轴长的确定L段需要根据链轮轴毂的宽度确定、d为最小轴径L=（1.21.8）d=1.236=43.2mm L=44mm L=L-(12)mm=44-2=42mmL段需要根据此段轴径来确定 蜗轮轮毂=（1.21.8）d=1.448=67.2mm=68mmL=68-(12)mm=66mm其它段轴长的确定确定

14、上箱体 查表 1.5-1 =9mm =0.858=8mm mm =28mm轴承初选30209 d=45mm D=85mm T=20.75mm C=16mm D=53mm B=19mm端盖初选 D=85mm e=9.6mm ee=9.6mm e=10mm m=32mmL+L=+(1015)mm+C-(T-B)=28+10.75+16-(20.75-19)=53mm初取L=22mm L=31mm挡油环宽度= L-B=31-19=12mmL=+(1015)mm+C-(T-B)=54mmL=m+e+(T-B)+(1520)mm=59mm5.2.4轴的计算简图 F= F=444.5N F= F=1714

15、.5N F= F=624N F=1916.7NL=L=77.5mm L=89.5mm5.2.5求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图 F-R-R+ F=0 FL+F-R=0 R=-249.5N R=3880.7N 5:2.6求水平面内的支承反力，作水平面内的弯矩图 F-R=0 F-R-R=0 R- F L+ F=0R=614.8N R=444.5N R=-9.2N 5.2.7求合成弯矩，作合成弯矩图 M = M=171545Nmm 因此M= M=171545Nmm 5.2.8作转矩图 T=192020Nmm 5.2.9求当量弯矩，作当量弯矩图 M= 5.2.10校核轴的强度 1）由教材 查表

16、4-1 =650 则 因此轴的强度满足要求 2）轴的疲劳强度 判断危险截面 从受载情况观察蜗轮轴段中间截面当量弯矩最大但应力集中不大而且这里轴径最大不必校核，从应力集中对轴的疲劳强度消弱程度观察，蜗轮轴段左右两端面处过盈配合引起的应力集中最严重，左右两端面相近将右端面不受扭矩同时轴径较大因此危险截面为左端面。 计算危险截面应力 截面上的弯矩为 M=171545Nmm 扭矩T为 T=192020Nmm抗弯截面系数 W=0.1d抗扭截面系数 W=0.2d截面上的弯曲应力 截面上的扭转 弯曲应力幅 18.8弯曲平面应力 扭转剪应力的应力幅与平均应力相等即 确定安全系数 轴的材料为45号钢由书2表4-

17、1查得 轴肩圆角处的有效应力集中系数k k根据 r/d=1.6/45=0.035 D/d=48/45=1.07 查表书2 4-5经插值法k=1.93 k=1.44表面质量系数 根据和表面加工方法精车查图4-19得 =0.88 尺寸系数 根据轴截面为圆截面、查图4-18得=0.75 =0.83 材料弯曲扭转特性系数 取 =0.1 =0.05由上边的结果得 = S = S=6、滚动轴承的选择及其寿命计算6.1减速器低速轴滚动轴承的选择及其寿命计算6.1.1选择轴承类型及初定型号轴承类型：圆锥滚子轴承 初选型号302096.1.2计算轴承的受力R=R=6.1.3计算当量动载荷A=444.5N e=0

18、.4 Y=1.5S=S=F+S=444.5+98.2=542.7N4450 bh=149 t=5.5 t=3.8 L=50mm =L-b=50-14=36mm =49.39 查表 因此蜗轮轴段键强度满足要求7.2减速器低速轴与链轮的键联接 初选 圆头普通平键（A型）D=363038 bh=108 t=5.0 t=3.3 L=32mm=L-b=32-10=22mm=8、联轴器的选择T=17.78N d=28mm 查表4.7-2 选取TL型、 Y型轴孔、A型键槽、确定联轴器TL59、润滑与密封9.1减速器蜗轮传动润滑油的选择 润滑方式为稀油润滑 抗氧防锈工业齿轮油 SY1172-19809.2减速

19、器轴承润滑方式和润滑剂的选择 高速轴采用稀油润滑 低速轴采用脂润滑润滑剂：ZL2 通用锂基润滑脂 GB7324-879.3减速器密封装置的选择、通气器类型的选择 密封装置：高速轴采用毡圈油封 45 JB/ZQ4606-86 低速轴采用毡圈油封 42 JB/ZQ4606-86 通气器类型： 工作环境灰尘较大因此选择 通气器M181.510、设计体会机械设计是一门综合性很强的学科，它涉及到了理论力学、材料力学、机械设计、机械制造、公差测量与检测、金属工艺等多个学科。而对于刚刚接触设计的我们来说首先是感觉无从下手一切都很生疏，不懂得设计究竟是怎样一个过程。但好奇心和强烈的求知望使我坚持的走了下来。设

20、计的第一项任务就是计算说明书，它需要我根据现有的数据要求进行理论计算，如确定电机型号、传动比、个轴的转矩以及受力情况，确定齿轮的相关参数，这是一项复杂而又漫长的工作，需要我们进行反复的修改与更正，尤其是算到后边一旦数据出了一点问题就需要我们从起始数据开始更改再从新算一遍而且这种更改还不只一次每个人都需要改到五遍以上，这个设计过程不仅仅是对我们专业知识的一种考察也是对我们意志品质的一种考察可以说是一举两得虽然很是疲惫但同样也不缺乏趣味性。第二项任务也是整个设计的关键环节就是手工绘图，虽然我们在大一时曾经学过机械制图，但当时并没有这么复杂，草图，工作图，零件图，每一项工作都十分有难度，当然最困难还

21、是工作图了。从布图到画框架线每一个环节都十分重要绝对不可以出错，紧接着就是绘制三个视图了，几乎每天都是站到腰酸背疼有时连吃饭的时间都不舍得去每天要画到6、7小时。在4的天艰苦努力下工作图终于完工了，拿着自己画的工作图揉着已经模糊的眼睛击打着已经直不起来的腰，心里想的更多的是劳动后的喜悦，因为拿着手中的这张工作图我才感觉到大学里学到了些什么，或许这就是我们将来得以生存的资本吧！现在设计已经进行了一半还有将近两周就要结束了，截止到现在我对于机械设计的认识终于由感性上升到了理性，对于它的大体概况总算有了一定了解。说白了就是机械设计到底是怎么回事怎么个过程我到现在才真正明白。这同时也为我们将来的毕业设

22、计打下了基础，所以我十分珍惜这次机会认真对待设计中的每一个过程每一个细节，争取将每一项任务都可以完成的最好向老师向自己都较上一份满意地答卷。机械设计的最后一项任务就是答辩了，因为还没有进行道那里所以对它依然还有几分好奇，但听以前的学长说答辩是整个设计的总结过程，需要对你设计的东西进行一下详细的说明和讲解。同样也是一个十分重要环节。总结起来，通过这次课程设计增加了我对于本专业的了解和兴趣，同时也巩固了一下所学的专业知识，提高了自己的专业技能收效很大。相信在今后的学习中我会更加努力，争取取得更好的成绩。到步入社会时可以真正实现自己的人生价值。11、参考资料目录机械设计工程学（1） 王洪欣 李木 刘

23、秉忠 第一版 江苏 中国矿业大学出版社 2001机械设计工程学（2） 唐大放 冯小宁 杨现卿 第一版 江苏 中国矿业大学出版社 2001机械设计课程设计 巩凡鹏 田万禄 张祖立 黄秋波 第一版 辽宁 东北大学出版社 2000几何量公差与检测（第六版） 甘永立 主编 上海科学技术出版社 2004材料力学 梁志明 丘侃 编 高等教育出版社 1985机械图学 李凤平 张士庆 苏猛 曲振生 主编 东北大学出版社 2003=0.47Pr=1.54KWn=0.25r/mini=5700i=1.66i=2.11P=1.54KWn=1425r/minT=10.32NmP=1.46KWn1=1425r/minT

24、1=9.78NmP=1.13KWn=67.14r/minT=192.02NmP=1.18KWn=31.8r/minT=381.4NmZ=38Z=81L=140节K=1.0K=0.92K=1P=1.24KW12A单排链p=19.05mma=755.5mma=38.1mma=717mmv=0.81m/sF=1666.7NF =1916.7Nd=230.7mmd=491.2mmZ=2Z=28K=1K=1.1=0.56m/sK=1K=1.1Z=155=200N=1.910m=8 d=80mm=d=112mm=8.35m/s=0.89=0.98=0.94=0.82k=14t=85Ct=20CA0.365

25、md=88mm b=44.67mmd=120mmd=126mmb=66mmd=70.4mmd=66.6mmd=14.1mmd=28mm联轴器TL5d=28mmd=38mmd=46mmd= d=55mmd =d= 66mmd= d=57mm初选轴承30211F=444.5NF=1714.5NF=624Nd=31.3mmd=36mmd=42mmd=45mmd=48mmd=54mmd=45mmL=42mmL=66mm=8mm=28mm轴承初选30209L=22mmL=31mmL=54mmL=59mmR=-249.5NR=3880.7NM=171545NmmR=614.8NR=444.5NR=-9.2

26、NM=47647NmmM=171545NmmT=192020NmmM=206643NmmM=171545NmmT=192020NmmW=9112.5mmW=18225mm10.54 18.8k=1.93 k=1.44=0.88=0.75 =0.83=0.1 =0.05=5.0S =3.27S=3.01圆锥滚子轴承初选型号30209R=3929.1NR=294.6NS=1309.7NS=98.2NA=1309.7NA=865.2NP=1415.64NP=1415.64N=1=1.1L=寿命满足要求=49.39=121.2联轴器TL5稀油润滑工业齿轮油 SY1172-1980稀油润滑脂润滑ZL2 锂基润滑脂45 JB/ZQ4606-8642 JB/ZQ4606-86通气器M181.5