机械设计课程设计-蜗轮蜗杆减速器设计说明书.docx

1、蜗轮蜗杆减速器的设计一、选择电机1）选择电动机类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相异步电动机，电压为380V。2）选择电动机的容量工作机的有效功率为Pw=Fv1000=17000.91000=1.53kW从电动机到工作机输送带间的总效率为 =1223=0.9920.730.97=0.694 式中各按表9.1取联轴器传动效率：0.99蜗轮蜗杆的传动效率：0.73卷筒的传动效率：0.97所以电动机所需工作功率Pd=Pw=1.530.694=2.20kW3） 确定电机转速工作机卷筒的转速为nw=601000vd=6010000.9280=61.4r/min所以电动机转速的可选范围是：nd=inw=

2、84061.4=4912456r/min符合这一范围的转速有：750 r/min、1000 r/min、1500 r/min三种。综合考虑电动机和传动装置尺寸、质量、价格等因素，为使传动机构结构紧凑，决定选用同步转速为1500 r/min的电动机。根据电动机的类型、容量、转速，电机产品目录选定电动机型号Y112M-6,其主要性能如下表1：表1 Y112M-6型电动机的主要性能型号额定功率Pd/kW满载转速r/min起始转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y1004-642.214202.22.22 确定传动装置的总传动比和分配传动比：总传动比：i=nmnw=142061.4=23.33 计算传动装置各

3、轴的运动和动力参数：1）各轴转速：轴 n1=nm=1420r/min 轴 n2=61.4r/min卷筒轴 n卷=n2=61.4r/min2）各轴输入功率：轴 P=Pd1=2.200.99=2.18kW轴 P=P2=2.180.73=1.59kW卷筒轴 P卷=P21=1.650.990.95=1.49kW3） 各轴输入转矩： 电机轴的输出转矩Td=9.55106PdnW=9.551062.201420=1.48104 Nmm轴 T=Td1=1.481040.99=1.46104 Nmm轴 T=T3i=2.951040.7323.3=2.49105 Nmm卷筒轴 T卷=T21=2.49105 0.

4、990.95=2.34105 Nmm运动和动力参数结果如下表：表2 带式传动装置运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/Nmm)转速n/( r/min)1传动比i效率/电机轴2.201.481041420123.310.990.730.951轴2.181.4610414202轴1.592.4910561.4卷筒轴1.492.3410561.4二、蜗轮蜗杆的设计1、 选择材料及热处理方式。考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度也不高，蜗杆选用45号刚制造，调至处理，表面硬度220250HBW；涡轮轮缘选用铸锡磷青铜,金属模铸造。2、选择蜗杆头数z1和涡轮齿数z2i=23.3 z1=2 z2=iz1=2

5、23.3473、按齿面接触疲劳强度确定模数m和蜗杆分度圆直径d1m2d19KT2(zEz2H)21） 确定涡轮上的转矩T2，取=0.8，则T2/Nmm=iT=2.491052)确定载荷系数K=KAKVK 根据工作条件确定系数 KA=1.0 KV=1.0 K=1.3K=KAKVK=1.01.01.3=1.33)确定许用接触应力H=KHNH0由表查取基本许用接触应力H0=200MPa应力循环次数 N=60an2Lh=60162525082=7.44107故寿命系数 KHN=8107/N=0.83H/MPa=KHNH0=0.83200=1664)确定材料弹性系数 zE=160MPa5）确定模数m和蜗

6、杆分度圆直径d1m2d1/mm9KT2zEz2H2=91.2652.54105(16030154)2=3468查表取m=5mm，d1=50mm4、计算传动中心距a。涡轮分度圆直径d2=mz2=6.330=189mm所以a=12d1+d2=1250+235=142.5mm143mm150mm满足要求5、验算涡轮圆周速度v2、相对滑动速度vs及传动效率v2/ms1=d2n2601000=0.753符合要求tan=mz1d1=5250=0.20,得=11.31vs/ms1=d1n1601000cos=5014206010000.99=3.79由vs=3.99m/s 查表得当量摩擦角=217,所以=0

7、.950.96tan8.95tan11.31+217=0.750.76与初值相符。6、名称符号计算公式蜗杆涡轮分度圆直径d52236齿顶圆直径da62246齿根圆直径df42226涡轮齿宽b2b20.75da1=42mm涡轮齿数z247蜗杆齿数z12蜗杆分度圆倒程角arctan mz/d=11.31蜗杆螺旋长度L1267、热平衡计算。所需散热面积A=1000P11Kstt0取油温70，周围空气湿度t0=20，设通风良好，取散热系数Ks=15W/m2，传动效率为=0.80，则A/m2=1000P11Kstt0=10002.2010.75157020=0.733若箱体散热面积不足此数，则需加散热片

8、、装置风扇或采取其他散热冷却方式。8、选择精度等级和侧隙种类。因为这是一般动力传动，而且v23m/s,故取8级精度，侧隙种类代号为c，即传动8c GB/T 100三、 轴以及轴上零件的设计3.1 高速轴设计1） 估算轴的基本直径。选用45号钢调质处理，估计直径d100mm，取 C=106。根据【1】式11.2得：dminC 3Pn=100 32.07940=12.27mmLX5型联轴器就能满足传递转矩的要求。减速器高速轴轴伸处的直径dmin=28mm2）轴的结构设计a初定各段轴径的确定位置轴径/mm说明联轴器处28按传递转矩估算的基本直径以及联轴器的内径取油封处32满足联轴器的轴向定位，并满足

9、封油标准轴承处45因轴承只承受径向力，故选用角接触轴承，为方便轴承装拆，轴承内径因稍大于油封处，并符合滚动轴承标准内径，故取该段轴径为45，初定轴承型号7209C，两端相同轴肩60涡杆处50（分度圆）轴肩60轴承处45与轴段三相符b确定各轴段长度轴的各段长度在草图绘制过程中逐段确定，结果如下：60mm（联轴器LX5处）、44mm（油封处）32mm（轴承处）、8mm（轴肩）、172mm（涡杆轴）、22mm（轴承处）：c.传动零件的轴向固定联轴器处采用A型平键由该段轴径选用键87 GB 1096-2003。d.其他尺寸。为方便加工，并参照7209C型轴承的安装尺寸，走上过度圆角半径全部取r=1.5

10、mm；轴端倒角为245。3.2 低速轴的设计1）估算轴的基本直径。选用40Cr调质处理，估计直径dS1故只校核轴段7上的轴承即可。查7209C轴承可得C=40800N，=33800N计算当量动载荷FaC0=211033800=0.062 查表11.12得：e=0.46得；式中：当量动载荷； 轴承的径向载荷和轴向载荷；动载荷径向系数和动载荷轴向系数。校核寿命由课本P219式11.1c式中：轴承的基本额定寿命；轴承的预期寿命，五年一班，每年按250天计，；轴承的基本额定动载荷，查轴承7209C，；寿命指数，对于滚动轴承，；温度系数，由表11.9，工作温度，；载荷系数，由表11.10，稳定，取；校核

11、通过。对低速轴的校核1、轴的受力分析画轴的受力简图轴的受力简图、弯矩图、转矩图画在一起，绘于下页。计算支承反力圆周力径向力轴向力在水平面上在垂直平面上轴承1的总支承反力轴承2的总支承反力画弯矩图水平面上，a-a左截面处弯矩，MaH=R1HL2=102335 Nmm;a-a右截面处弯矩，MaH=102335 Nmm垂直平面上，a-a左截面处弯矩，MaV=R1VL2=51070.5Nmm a-a右截面处弯矩，MaV=R2VL3=26183.4 Nmm合成弯矩，a-a左截面：M1=114372.7 Nmma-a右截面：M1=110731.2 Nmm转矩：T=249000 Nmm画转矩图2、校核轴的强

12、度a-a截面既有弯矩又有转矩，且弯矩最大，还有键槽引起的应力集中。a-a为危险截面。按弯扭合成强度计算式中：1-1截面处弯矩； 1-1截面处转矩；抗弯剖面模量，由附表10.1，；抗扭剖面模量，由附表10.1，；根据转矩性质而定的折合系数，对于不变的转矩，；对称循环的叙用弯曲应力，由表10.4，。因此，校核通过。校核键连接的强度由式中：工作面的挤压应力； 传递的转矩； 轴的直径；键的工作长度，A型，为键的公称长度和键宽；许用挤压应力，由课本P85表6.1，静连接，材料为钢，有轻微冲击，。（1）对于轴段1上的键校核通过。轴的安全系数校核计算弯曲应力：,扭剪应力：式中：只考虑弯矩时的安全系数；只考虑

13、转矩时的安全系数；、材料对称循环的弯曲疲劳极限和扭转疲劳极限，由表10.1，45号钢调质处理，；弯曲时和扭转时轴的有效应力集中系数，由附表10.3、附表10.4，；零件的绝对尺寸系数，由附图10.1，；表面质量系数，由附图10.1和P205附表10.2，；把弯曲时和扭转时轴的平均应力折算为应力幅的等效系数，由课本P192表10.1，；弯曲应力的应力幅和平均应力；扭转剪应力的应力幅和平均应力；许用疲劳强度安全系数，由表10.5，；校核通过。3、校核轴承的寿命计算轴承轴向力由表11.13查得7210C轴承内部轴向力计算公式，则轴承1，2内部轴向力分别为：S1/N=0.4R1=0.41179=471

14、.6S2/N=0.4R2=0.41085=434S2+A=959.28S1故只校核轴段7上的轴承即可。查7210C轴承可得C=33900N，=33900N计算当量动载荷FaC0=21133900=0.006 查表11.12得：e=0.40得；式中：当量动载荷； 轴承的径向载荷和轴向载荷；动载荷径向系数和动载荷轴向系数：X=0.44 Y=1.40校核寿命由课本P219式11.1c式中：轴承的基本额定寿命；轴承的预期寿命，五年一班，每年按250天计，；轴承的基本额定动载荷；寿命指数，对于滚动轴承，；温度系数，由表11.9，工作温度，；载荷系数，由表11.10，稳定，取；，校核通过。五、 参考资料【1】 王黎钦 ，机械设计，2010【2】 陈铁明，机械设计课程设计，201015