一个蜗轮蜗杆减速器设计说明书.docx
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1、机械基础设计实践设计说明书设计题目:一级蜗轮蜗杆减速器姓名: 指导老师: 学号: 班号:092209012011/9/8目录前言(4)1、机械设计课程设计任务书(4)2、系统运动方案的设计(5)3电动机的选择及传动比(6)3.1、电动机类型的选择(6)3.2、电动机功率选择(6)3.3、确定电动机转速(6)3.4、总传动比(7)4、运动学与动力学计算(8)4.1、蜗杆蜗轮的转速(8)4.2、功率(8)4.3、转矩(8)5、传动零件设计计算(9)5.1、选择蜗杆传动类型(9)5.2、选择材料(9)5.3、按齿面接触疲劳强度进行设计(9)5.4校验蜗轮弯曲强度5.5、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸
2、(9)6、轴的设计计算及校核(10)6.1高速轴(蜗杆轴)的设计计算(10)6.1.2联轴器的选择(10)6.1.3输入轴的结构设计(11)6.1.4由弯扭合成法校核轴的强度 (11)6.2输出轴的设计计算 (13)6.2.1轴上的零件定位,固定和装配(13)6.2.2确定轴的各段直径和长度 (14)6.2.3按弯扭复合强度计算147、滚动轴承的选择及校核计算(16)7.1、计算输入轴轴承(16)7.2、计算输出轴轴承(18)8、联轴器及键等相关标准的选择(19)8.1、连轴器与电机连接采用平键连接(19)8.2、输入轴与联轴器连接采用平键连接(20)8.3、输出轴与蜗轮连接用平键连接(20)
3、9、减速器结构与润滑的概要说明(20)9.1、箱体的结构形式和材料(20)9.2、铸铁箱体主要结构尺寸和关系(21)9.3、齿轮的润滑(22)9.4、滚动轴承的润滑(22)9.5、密封(22)9.6、注意事项(22)9.7减速器附件简要说明(22)10、设计小结(22)11、参考资料(23)前言课程设计能培养学生综合运用所学的理论知识与实践技能,树立正确的设计 思想,掌握设计的基本方法。 本设计是蜗轮蜗杆减速器的设计,在荣辉老师的 指导下,由本人独立完成设计任务。根据所给数据选择第二组参数,从而由所选 参数设计整个传动装置,其中包括电动机的选择,运动参数计算,蜗轮蜗杆传动 设计,蜗杆、蜗轮的基
4、本尺寸设计,蜗轮蜗杆轴的尺寸设计与校核,减速器箱体 的结构设计,减速器其他零件的选择,最后完成减速器装配图一长,零件工作图 两张,设计说明书一份。一,课程设计任务书1,题目:设计用于带式运输机上的减速器。2,基本要求:运输机每天单班制工作,每班工作8小时,每年按300天计算, 轴承寿命为齿轮寿命的1/31/4。设计参数:运输带拉力F/kN运输带速度V/(m/s)滚筒直径 (mm)使用年限/年2.31.230083,技术条件:(1) 工作机上的载荷性质比较平稳,启动过载不大于5%,单向回转。(2) 电动机的电源为三相交流电,电压为380V。(3) 允许鼓轮的速度误差为5%4, 工作环境:室内5,
5、 设计要求:(1) 减速器装配图一张(2) 零件图2张(低速段轴及与轴配合的蜗轮)(3) 设计说明书一份,按指导书的要求写二,系统运动方案的设计采用一级蜗轮蜗杆减速器,优点是传动比较大,结构紧凑,传动平稳,噪音 小,适合于繁重及恶劣条件下长期工作。缺点是效率低,发热量较大,不适合于 传递大功率。传动路线为:电机一一连轴器一一减速器一一连轴器一一带式运输机。电动 机与蜗杆之间采用弹性联轴器,低速轴与工作机之间使用齿式联轴器。蜗轮及蜗 轮轴利用平键作轴向固定。蜗杆一端采用一对圆锥滚子构成固定端,一端实用深 沟球轴承构成游动端。蜗轮和蜗杆承受径向载荷和轴向载荷的复合作用,为防止 轴外伸段箱内润滑油漏
6、失以及外界灰尘,异物侵入箱内,在轴承盖中装有密封元 件。该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、 检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。传动装置简图如右图:1 电动机2 脚器3 蜗柘.成速器4一卷筒S一带式运输机三、电动机的选择及传动比3.1、电动机类型的选择按工作要求和条件,选择全封闭自散冷式笼型三相异步电动机,电压380V, 型号选择Y系列三相异步电动机。3.2、电动机功率选择。稳定运转下工件机主轴所需功率:p _ 旦 _ 2.3*103*L2 _ kw w 10001000。工作机主轴转速为:n_ 60*1000 v _ 60*1000*1.2 _ 76 牝
7、3 nD3.14*300.。工作机主轴上的转矩:T_ 伫*9550 _ 2.76*9550 _ 344.85 N m n 76.433Q如传动简图所示,各联轴器及传动零件的效率如下。弹性柱销联轴器:门 _ 0.99齿式联轴器:门=0.圆锥滚子轴承:门_0.98闭式蜗轮蜗杆的传动效率:门=0.85 (四头闭式)Q所以,电动机至工件机主轴之间的总效率为:n = 0.99 * 0.99* 0.98* 0.98 * 0.85=0.80。所以电动机所需功率为:P =么=276 = 3.45 kW d 门 0.803.3、确定电动机转速选取电动机的转速为n = 960 min,查机械设计手册,取电动机型号
8、 为Y132M1-6,则所选取电动机部分性能如下:额定功率P d=4kW满载转速m = 960 min对y系列电动机,通常选用同步转速为1000rpm或1500rpm的电动机,如无特殊需要,不选用低于750rpm的电动机配 合计算出的容量,由表查出有两种适用的电动机型号,其技术参数比较情况见下 表:方案电动机型号额定功率kw电动机转速r/min同步转速满载转速1Y132M1-6410009602Y112M-4415001440综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和减速器的传动比,可知方案1比较适合。因此选定电动机型号为Y132M1-6,所选电动机的额定功率P = 4kw,满载转速n= 960r
9、/min。3.4、总传动比1,计算总传动比和各级传动比的分配96076.4=12.57 12.5气为蜗杆转速,nw为蜗轮转速)2,各级传动比的分配由于为蜗杆传动,传动比都集中在蜗杆上,其他不分配传动比。四、运动学与动力学计算4.1、蜗杆蜗轮的转速:蜗杆转速和电动机的额定转速相同蜗轮转速:n = 黑 =76.80 ri则”f 在5%内 12.5.mm76.4滚筒的转速和蜗轮的转速相同4.2、功率:蜗杆的功率:P=3.45*0.99=3.4155kW蜗轮的功率:p=3.4155*0. 98*0.85=2.845kW4.3、转矩:电动机转T = 9.55*106 *土 = 9.55*106 *竺=3
10、4.32 N.m d1n960m蜗杆转矩 Td2 =孔、联=34.32*0.99 = 34.0N.m蜗轮转矩 Td3= 9.55*106 *3 = 355-625N.m轮表格统计如下:参数电动机蜗杆蜗轮转速r/min96096080功率P/kw3.5553.5193.136转矩N.m34.3234.00355.635五、传动零件的设计计算5.1、选择蜗杆传动类型根据GB/T100851988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。5.2、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ZCuS
11、n10P1,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HT200制造。5.3、按齿面接触疲劳强度进行设计m3q 9000kT2 (Z 弁 J = 1080.34mm32H2J由教材表7-1取标准值:模数:m=4, 分度圆直径d1 = 71,蜗杆系数q=17.755.4校验蜗轮弯曲强度蜗杆导程角:Y = arctan冥=124205q蜗轮弯曲许用应力(教材表7-6)oF2 = 75MPa蜗轮当量齿轮zvzv = z2 = 53.86蜗轮齿形系数YF2 (教材表7-5)Y =1.45+1-40-1-45 x(53.86 - 50)= 1.4307 F260-50/根据蜗
12、轮齿根弯曲强度校核公示(教材7-13)校核安全=1530KT2 cosy y =21 39aF2 aF25.5、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸(1)蜗杆蜗杆齿顶圆直径:齿根圆直径:da1 = d1 + 2ham = 71 + 2x1x4 = 79mm螺旋部分长度:bdf1 = d1 - 2(h;m + c) = 61.4mm1 = 2mjz2 + 1 = 58mm八 十 同 el手口存丫 12 4205分度圆导程角i Z 50=125蜗轮 蜗轮蜗轮齿数50;演算传动比 4 mm,这时传动误差比为,12.5 12.57 x 100% = 0.6% 5%12-57是允许的。蜗轮分度圆直径12 =
13、mz2 = 200mm蜗轮齿顶圆直径d2 2 = d 2 + 2、2 =208mm蜗轮齿根圆直径df2=d22hf2 = 190蜗轮咽喉母圆半径d = d - 2h = 281.25 mmdf2 = d2 2(h* + c)m = 3211蜗轮咽喉母圆半径r = a -方d 2 = 180 - *315 = 22.5mm蜗轮宽度:b2 - 2m(0.5 + Jq + 1) = 40mm蜗轮外径:de2 = d 2 + m = 212蜗轮宽度: B C - 3 =16.55mmV n即轴的最小直径dmin=20mm。根据电动机的选择,电动机的输入轴的直径D1 = 38mm,用弹性联轴器将 高速轴
14、与电动机连接起来。根据设计手册表15-6,初定高速轴与联轴器相连轴径D = 40mm,度取L80mm (连联轴器)。6.1.2联轴器的选择如前所述,高速段LX3弹性联轴器,低速端采用GICL2齿式联轴器型号公称转矩Tn允许转速n轴孔直径dY型长度LX31250N.m475040mm 和 3880mmGICL21400N.m63042mm85mm输入轴 Tca = % 叮=1.5*34.32=51.48N.m1250N.m 满足要求;输出轴七=% *T = 1.5*355.625=533.44N.mB16 段:直径 d6= d4=48mm 长度 L6=52mm7 段:直径 d =d =58mm
15、长度 L =L =10mm- .73、738 段:直径 d =55mm,长度 L =40mm。88确定其他细节尺寸:。轴两端倒角尺寸为1.5x45,轴肩处过渡圆角半径取为1.5mm,与蜗轮配 合轴与其两边轴段之间的过渡原件半径可取为10mm。轴1段为过盈配合(n6,且采用A型平键连接实现周向固定。该轴段上键 槽宽度b=12mm,槽深t=5mm,键槽长度L=70mm)6.1.4由弯扭合成法校核轴的强度:Q建立力学模型:高速端轴上的功率,转速,转矩:P2 = 3.4155kWn2 = 960 %inT2 = 34.0N.m由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=L+L+L+2(t-a)+2*轴环长46
16、5=203mm=200mm。为提高刚度,尽量缩小支承跨距L= ( 0.9-1.1 ) da2= (187.2-228.8) mm,则 200mm 满足要求。齿顶圆直径:da=79mm。求蜗杆受力:根据教材P125(7-5)式有,蜗杆圆周力:F1 二F2 =2T1/d1=2*34/0.071=957.746N蜗杆轴向力:F = F =2T /d =2*355.625/0.2N=3556.25N 2 al 22蜗杆径向力:Fr1= F2 tana=3556.25Xtan200=1294. 37NL=200mm,左右基本对称,两边轴承距蜗杆受力点均为100mm。求出蜗杆的受力简图(1)垂直面的支承反
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