帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的蝸桿減速器電機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書項(xiàng)目?jī)?nèi)容計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明結(jié)果1、傳動(dòng)方案的比較和選擇2、電動(dòng)機(jī)的選擇方下置式蝸桿減速器。因下置式蝸桿減速器潤(rùn)滑條件好，上置式攪油損失大，因傳動(dòng)比不大，不必加如齒輪機(jī)構(gòu)。所以選擇下置式蝸桿減速器。2.1電動(dòng)機(jī)的類型的選擇 電動(dòng)機(jī)的類型根據(jù)動(dòng)力源和工作條件，選用y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇工作機(jī)所需要的有效功率為：=20000.9/1000=1.8kw為了計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需要的有效功率，先要確定從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間的總效率，設(shè)分別為凸緣聯(lián)軸器,渦輪效率,滾動(dòng)角接觸軸承效率，滾筒的效率：查得：項(xiàng)目?jī)?nèi)容計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明備注則傳動(dòng)裝置的總效率為：=聯(lián)軸器，蝸桿蝸輪，滾動(dòng)球軸承 電動(dòng)機(jī)所需

2、的功率為：=1.8/0.71=2.54kw 選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為：4kw 2.3電動(dòng)機(jī)的選擇 選擇常用的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min兩種。2.4根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需要的功率和同步轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y132m2-6和y132s-4型。電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)及總傳動(dòng)比表1-2方案號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率kw同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min1y110l2-43150014402 y112m-441000960由上表1-2可知傳動(dòng)方案1雖然電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速價(jià)格低，但總傳動(dòng)比大，為了能合理地分配傳動(dòng)比，使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案2，即電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y112m-4, 2.5傳動(dòng)比的分配根據(jù)表1-2，蝸

3、桿蝸輪的傳動(dòng)比，i=25.132.6電動(dòng)機(jī)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1、各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 軸 軸 2、各軸的輸入功率計(jì)算總效率=0. 71選擇 y112m-4異步電動(dòng)機(jī)p=4kwn=14403、蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算軸 kw軸 kw3、各軸的輸出轉(zhuǎn)矩軸 n/m軸 n/m將上述計(jì)算結(jié)果列到表1-3中，以供查用；各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)表1-3軸號(hào)轉(zhuǎn)速r/min功率p kw轉(zhuǎn)矩 t nm電機(jī)i14404i14403.9626.26ii723.33441.96根據(jù)設(shè)計(jì)要求，蝸桿蝸輪必須滿的條件是使用壽命期限為8年（每年工作300天），單班制工作的閉式蝸桿減速器中的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)，以知道輸入功率為p為4kw，蝸

4、桿轉(zhuǎn)速=1440r/min。3.1選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)gb/t10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（zi）。3.2選擇材料根據(jù)庫(kù)存材料的情況，并考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45號(hào)鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555hrc。蝸輪用鑄錫磷青銅zcusn10p1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵ht100制造。3.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲強(qiáng)度。由式：蝸桿用45號(hào)鋼蝸輪用鑄錫磷青銅項(xiàng)目?jī)?nèi)容計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明備注傳動(dòng)中心距也由式：1

5、、 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩t2按估取效率，則： t2=4419600n/mm2、 確定載荷系數(shù)k因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)；由載荷不均勻、有小沖擊選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載荷系數(shù)為=1.1。則： 3、 確定彈性影響的系數(shù) 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故=。4、 確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距a的比值/a=0.35,可查得5、 確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅zcusn10p1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度>45hrc，查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=200mpa。 n=60j壽命系數(shù)為： k=1.3n=33000000

6、項(xiàng)目?jī)?nèi)容計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明備注則： = =6 計(jì)算中心距 取中心距a=157.7mm,因i=20，取模數(shù)蝸桿分度圓直徑：。這時(shí),查得接觸系數(shù)，因?yàn)?,因此計(jì)算結(jié)果可用。 3.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸1、 蝸桿主要參數(shù)齒頂高： 齒根高：全齒高： 分度圓直徑： 齒頂直徑： 齒根圓直徑： 蝸桿分度圓導(dǎo)程角：蝸桿軸向齒距：蝸桿導(dǎo)程:=230.8mpa=252mm項(xiàng)目?jī)?nèi)容計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明結(jié)果蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度：取=140mm2、蝸輪主要參數(shù)蝸輪齒數(shù)：，變位系數(shù)：驗(yàn)算傳動(dòng)比，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為<5%，在允許范圍內(nèi)。蝸輪齒頂高： 蝸輪齒根高：全齒高： 分度圓直徑： 齒頂圓直徑：齒根圓直徑： 咽喉半徑:蝸

7、輪分度圓螺旋角：z1=2z2=40=252項(xiàng)目?jī)?nèi)容計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明結(jié)果4、軸的設(shè)計(jì)5、軸承的驗(yàn)算6、鍵的驗(yàn)算7、潤(rùn)滑的選擇8、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算9、箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。10、小結(jié)3.5蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 由經(jīng)驗(yàn)可知對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)通常只作蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核計(jì)算。查得蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式為 式中：-蝸輪齒根彎曲應(yīng)力，單位為mp； -蝸輪齒形系數(shù)； -螺旋角影響系數(shù)；-蝸輪的許用彎曲應(yīng)力，單位為mp；當(dāng)量齒數(shù) 根據(jù) ，查得齒形系數(shù)。 螺旋角影響系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 查zcusn10p1制造蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力。 壽命系數(shù) 則 校驗(yàn)結(jié)果為 。所以蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度是滿足要求的

8、蝸桿工作圖 因?yàn)槲仐U的結(jié)構(gòu)單一，幾何參數(shù)為所查資料得，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知不需對(duì)蝸桿的結(jié)構(gòu)及剛度不做特別設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。所以以下只列出了蝸桿的詳細(xì)參數(shù)。傳動(dòng)類型zi型蝸桿副蝸桿頭數(shù)z2模數(shù)m6.3導(dǎo)程角螺旋線方向右旋齒形角精度重等級(jí)蝸桿8f中心距a180配對(duì)蝸輪圖號(hào)軸向齒距累積公差0.014軸向齒距極限偏差0.024蝸輪齒開公差0.032 軸向螺旋剖面6.3 蝸輪的工作圖 因?yàn)槲佪営描T錫青銅zcusn10p1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵ht100制造，而蝸輪的直徑較大，所以對(duì)蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是必要的。蝸輪的結(jié)構(gòu)如上圖所示，齒圈厚度。在齒圈與輪芯聯(lián)結(jié)處，采用輪箍式。并采用h

9、7/m6配合，并加臺(tái)肩和螺釘固定，此蝸輪直徑較大，采用12個(gè)螺釘平均分布。深度為一半左右，裝配后將鏍釘?shù)念^部切掉輪幅打均分的六個(gè)圓孔，直徑為25，其厚度mm，則取mm。蝸輪輪轂厚度約為，則取。蝸輪的大體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已完成，詳細(xì)的結(jié)構(gòu)尺寸見蝸輪的零件圖。蝸輪主要參數(shù)如上圖；傳動(dòng)類型zi型蝸桿副蝸輪端在模數(shù)6.3蝸桿頭數(shù)2導(dǎo)程角螺旋方向右旋蝸桿軸向剖面內(nèi)的齒形角蝸輪齒數(shù)49蝸輪變位系數(shù)-0.1032中心距180配對(duì)蝸輪圖號(hào)精度等級(jí)蝸輪8cgb10089-1988蝸輪齒距累積公差0.125齒距極限偏差蝸輪齒厚4.1蝸桿的聯(lián)軸器4.1.1選凸圓聯(lián)軸器4.1.2計(jì)算轉(zhuǎn)矩tc=kt1=1.5×54.

10、7×103=82.05nm4.1.3=22.3mm,而電動(dòng)機(jī)的的軸經(jīng)為38，查標(biāo)準(zhǔn)gb5843-86，選擇yld7，公稱轉(zhuǎn)矩=100。滿足要求。該半聯(lián)軸器長(zhǎng)度=44mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度l=62mm。4.2對(duì)蝸輪軸的設(shè)計(jì)。4.2.1由前面的計(jì)算可知軸的主要參數(shù) 又 于是 4.2.2求作用在蝸輪上的力已知軸上的蝸輪的分度圓直徑為則 圓周力 徑向力 軸向力4.2.3初步定軸的最小直徑初步估算低速軸的最小直徑，選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取=110mm，于是得 根據(jù)工作條件選用yl11型凸緣聯(lián)軸器，該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ,考慮轉(zhuǎn)矩變化很小,故取,則:查標(biāo)準(zhǔn)gb/t5843-1986可選取yl

11、11型聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速>72r/min選用軸孔直徑mm，。取最小直徑為42mm，則可取最小直徑為60mm，則可選取聯(lián)軸器軸孔=60mm,=60。該半聯(lián)軸器長(zhǎng)度=142mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度l=107mm。所以選用yl11型聯(lián)軸器能滿足要求。4.2.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、擬定軸上的零件的裝配方案 因?yàn)檩S上零件只有一個(gè)蝸輪，則應(yīng)將蝸輪放在兩軸承的中間，如此軸的受力比較合理。2、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，12軸段右端需制出一軸肩，故?。话肼?lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故12段的長(zhǎng)度

12、應(yīng)比 略短一些，現(xiàn)取 。 2)、初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的角接觸軸承7214ac，其尺寸為，所以可取。右端滾動(dòng)軸承采用檔油板進(jìn)行軸向定位。由標(biāo)準(zhǔn)gb/t276-1994查得7214ac型軸承的定位軸肩高度4.5mm，因此取。 3)、取安裝齒輪處的軸段45 的直徑；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為90mm ，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d，取h=5mm ，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度

13、b>1.4h，取。4)、軸承端蓋的總寬度為25mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離，故取。 5)、取齒輪距箱體內(nèi)壁之距a=16mm ，考慮到箱體鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s ，取 s=8mm ，已知滾動(dòng)軸承寬度 t=24mm ，因?yàn)榇溯S上只有一個(gè)零件，而且并沒(méi)有其他零件在任何位置對(duì)軸的長(zhǎng)度造成影響，則蝸輪應(yīng)位于中心位置，所以3、軸上零件的周向定位蝸輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按蝸輪用a型平鍵，按,查手冊(cè)得a型平鍵截面 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為80mm ，同時(shí)為了保證蝸輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選取蝸輪輪

14、轂與軸的配合為h7/n6 ；半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，用c型平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合為h7/k6 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的，選軸的直徑尺寸公差為m6 。4、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為 ，各軸肩處的圓角半徑均為2mm。4.2.5、校核1）求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于7214ac角接觸軸承，查得=35.1mm。因此，作簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖如下圖所示。 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面c是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算出的截面c處的結(jié)果列于下表1-2：載荷水平面h垂直面v

15、支反力f彎矩m總彎矩扭矩t2）、按彎扭合成應(yīng)力來(lái)校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只是校核軸上受最大彎矩和扭矩（即危險(xiǎn)截面c）的強(qiáng)度。此圖為軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖及,并取=0.6，軸的抗彎截面系數(shù)取=。軸的計(jì)算應(yīng)力為前已選定軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得。因此，故此軸的各項(xiàng)要求是安全的。因?yàn)榇溯S不是特別重要的，所以此軸不需要進(jìn)行精確校核軸的疲勞強(qiáng)度。至此，軸的設(shè)計(jì)計(jì)算已告結(jié)束。5.1蝸輪軸承的驗(yàn)算=1988.1=2653.6a型平鍵符合要求c型平鍵符合要求油的牌號(hào)lan220查得可知7214ac軸承的=53200n1、求兩軸承受到的徑向載荷 和 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面（圖b）

16、和水平面（圖c）兩個(gè)平面力系。其中：圖a中的為通過(guò)另加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線；圖b中的亦應(yīng)通過(guò)另加彎矩而平移到作用于軸線上（上述兩步轉(zhuǎn)化圖中均未畫出）。由力分析可得：1224.31769.1查軸承的有關(guān)系數(shù)， 。 則軸承的派生力為=703.6 =1016.7 則軸向當(dāng)量荷為 703.6n 703.6+662.8=1366.4n5.2計(jì)算軸承壽命 因?yàn)?< 查出徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為 對(duì)軸承1 對(duì)軸承2 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有沖擊載荷，查得1.8，取。則 2653.6n因?yàn)椋园摧S承2的受力大小驗(yàn)算（由前面的結(jié)果得 故所選軸承可滿足壽命要求。5.3蝸桿軸承校核由于蝸桿軸的軸向力太大,于是才用

17、推力軸承52207和深溝球軸承6307配合使用,再此就不對(duì)其進(jìn)行精確校核。6.1低速軸即蝸輪軸上的鍵驗(yàn)算 由前面軸的設(shè)計(jì)得出的軸上鍵的選擇為蝸輪周向定位的鍵為a型平鍵規(guī)格為x80，半聯(lián)軸器周向定位為c型平鍵為x100。查得平鍵的驗(yàn)算公式為 鍵、軸材料為鋼，輪轂的材料是鑄鐵，鑄鐵的許用壓力較小。查得鑄鐵許用擠壓力，取其平均值。a型鍵的工作長(zhǎng)度=80-20=60，鍵與輪轂槽的接觸高度6。由以上公式可得 可見，a型平鍵不符合要求，于是才用兩個(gè)鍵,鍵的標(biāo)記為：鍵20x80（gb/t10961979）。 對(duì)于半聯(lián)軸器的c型平鍵盤，鍵、軸和半聯(lián)軸器材料都為鋼，查得鋼的許作擠壓應(yīng)力，取其平均值。c型鍵的工作

18、長(zhǎng)度，鍵與輪轂槽的接觸高度。由以上公式可得可見，c型平鍵符合要求，鍵的標(biāo)記為：鍵c （gb/t10961979）。7.1潤(rùn)滑油的選擇和潤(rùn)滑方式 由前已計(jì)算出蝸桿傳動(dòng)的相對(duì)滑動(dòng)速度，查得潤(rùn)滑方式用油池潤(rùn)滑，油的運(yùn)動(dòng)粘度為。查得油的牌號(hào)為號(hào)（gb9503-1986）8.1蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算 蝸桿傳動(dòng)由于效低，所以工作時(shí)發(fā)熱量大。在閉式傳動(dòng)中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散逸，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥♂專瑥亩龃竽ゲ翐p失，甚至發(fā)生膠合。所以，必須根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量和同時(shí)間內(nèi)的散熱量平穩(wěn)衡，以保證油溫穩(wěn)定地處于規(guī)定的范圍內(nèi)。 查得以下計(jì)算公式。 因?yàn)?，則必須采取措施，以提高散熱能力。這里采用在蝸桿端加裝風(fēng)扇以加速成空氣流通。 風(fēng)扇消耗的功率，為風(fēng)扇葉輪的圓周速度，單位為m/s, ，其中非 為風(fēng)扇葉輪外徑，單位為mm； 為風(fēng)扇葉輪轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 查得 其中，、為風(fēng)冷及自