機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)上的單級(jí)蝸桿減速器設(shè)計(jì)

1、攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)（論文）帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的蝸桿減速器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 院 （系）： 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 年級(jí)專業(yè)：200 級(jí) 指導(dǎo)教師： 助理指導(dǎo)教師： 二一一年 月機(jī)械課程設(shè)計(jì)說明書目錄： 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書-錯(cuò)誤！未定義書簽。-目錄：-2-1 設(shè)計(jì)題目:-2-2 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖:-2-3 原始數(shù)據(jù)- 2-4 設(shè)計(jì)工作量要求-2-5 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)-2-5.1 擬定傳動(dòng)方案-2-5.2 選擇電動(dòng)機(jī)-3-5.3 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配-4-5.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)-錯(cuò)誤！未定義書簽。-6 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算-錯(cuò)誤！未定義書簽。-6.1 選定蝸輪蝸桿類

2、型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)-4-6.2 確定許用應(yīng)力-5-6.3 接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)-5-6.4 校核蝸輪齒面接觸強(qiáng)度-7-6.5 蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度校核-7- 6.6 蝸桿剛度校核. -8-7 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算-9-7.1 蝸輪軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算-9-7.2 蝸桿軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算-13-8 滾筒軸承的選擇-17-9 蝸桿聯(lián)軸器選擇-17-10潤滑劑的選擇-18-11箱體的選擇-18-12設(shè)計(jì)小結(jié)-19-13參考資料-21-1 設(shè)計(jì)題目帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的蝸桿減速器設(shè)計(jì)2前言2.1 題目分析 采用聯(lián)軸器將蝸桿和電動(dòng)機(jī)相連，采用蝸桿下置式，因?yàn)槲仐U的具有減速的作用，因此將蝸桿通過聯(lián)軸器與帶輪連接，從而將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速

3、通過蝸桿減速器傳到帶輪上，驅(qū)動(dòng)帶輪運(yùn)動(dòng)，從而傳遞載荷。2.2 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 2.3原始數(shù)據(jù) 已知條件：帶拉力F=2300N;帶速度V=1.1 m/s(轉(zhuǎn)速誤差為+5%);滾筒直徑D=570 mm;設(shè)計(jì)使用期限8年（每年工作日300天），兩班制工作;單向運(yùn)轉(zhuǎn)，空載起動(dòng)，運(yùn)輸機(jī)工作平穩(wěn)，大修期為3年;減速器由一般規(guī)模廠中小批量生產(chǎn)。2.4設(shè)計(jì)工作量要求 要求裝配圖（0或1號(hào)）（1：1）一張，低速級(jí)齒輪與軸，箱體或箱蓋（共3張零件圖），設(shè)計(jì)說明書（6000-8000字，word）一份。傳動(dòng)簡(jiǎn)圖（附后）2.5擬定傳動(dòng)方案采用一級(jí)蝸輪蝸桿減速器，優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，適合于繁重及惡劣

4、條件下長期工作。缺點(diǎn)是效率低，發(fā)熱量較大，不適合于傳遞較大功率。3電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算過程及說明結(jié) 果3.1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)3.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇 工作機(jī)所需要的有效功率為：=23001.1 /1000=2.53Kw工作機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為：36.87r/min工作機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩：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)分別為聯(lián)軸器,蝸桿渦輪傳動(dòng)效率,軸承效率，滾筒的效率：查得：=0.99 = 0.83 = 0.98 =0.95則傳動(dòng)裝置的總效率為： =0.727聯(lián)軸器，蝸桿蝸輪，滾動(dòng)軸承滾筒 所以電動(dòng)機(jī)所需功率為

5、： =2.53/0.727=3.48Kw 選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為：4Kw 3.3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。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/min1Y112M-44150014402 Y132M1-641000960由上表可知傳動(dòng)方案1雖然電動(dòng)機(jī)的價(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Y132M1-6。 則選電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為 n=1000r/min電動(dòng)機(jī)額定功率 電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 3.4 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配總傳動(dòng)比 i=26.03743.5 計(jì)算傳動(dòng)

6、裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速： 各軸的輸入功率 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩： 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 4傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算過程及說明結(jié) 果4.1 選定蝸輪蝸桿類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，減速器使用期限8年（每年工作日300天），兩班制工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，空載起動(dòng)，運(yùn)輸機(jī)工作平穩(wěn)，大修期為3年。轉(zhuǎn)速誤差為+5%，減速器由一般規(guī)模廠中小批量生產(chǎn)。由此，推薦采用漸開線蝸桿（ZI），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。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

7、鐵HT100制造。蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比： 4.2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。傳動(dòng)中心距由式：4.2.1確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2按蝸桿頭數(shù)計(jì)算，則：渦輪軸的轉(zhuǎn)矩T2為：4.2.2確定載荷系數(shù)K因運(yùn)輸機(jī)工作平穩(wěn)，故取載荷分布不均勻系數(shù)=1；由于空載起動(dòng)，固選取使用系數(shù)=1；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載荷系數(shù)為=1.1則： 4.2.3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=。4.2.4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=0.35,可查得4.2.5確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸

8、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=268MPa。應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60j 壽命系數(shù)為： 0.7653則： = =4.2.6 計(jì)算中心距 取中心距a=200 mm，因i=26，固從表中取m= 6.3 蝸桿分度圓直徑：這時(shí)0.325 ,查得接觸系數(shù)=2.87，因?yàn)?lt;,因此計(jì)算結(jié)果可用。 4.3蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸4.3.1蝸桿主要參數(shù)齒頂高： 齒根高： 全齒高： 直徑系數(shù)： q=10分度圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 蝸桿導(dǎo)程:蝸桿螺紋部分長度：取=140mm蝸桿分度圓導(dǎo)程角：=蝸桿軸向齒距： 4.3

9、.2、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%，在允許的范圍內(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： 蝸輪分度圓螺旋角：=4.4蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 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)； 為蝸輪的許用彎曲應(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)。 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4.5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

10、料得，不需對(duì)蝸桿的結(jié)構(gòu)及剛度做特別設(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a200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H7/m6配合，并加臺(tái)肩和螺釘固定，此蝸輪直徑較大，采用8個(gè)螺釘

11、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)如下圖；傳動(dòng)類型ZI型蝸桿副蝸輪端在模數(shù)6.3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)53蝸輪變位系數(shù)-0.1032中心距200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5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核計(jì)算過程及說明結(jié)果5.1對(duì)蝸輪軸的設(shè)計(jì)5.1.1由前面的計(jì)算可知軸的主要參數(shù) Kw 5.1.2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

12、力 徑向力 軸向力5.1.3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 為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故須同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)，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YL11型凸緣聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速n=3200 r/min >72r/min選用YL11型聯(lián)軸器,選用軸孔直徑50mm，取最小軸孔直徑為50mm，固取。該半聯(lián)軸器長度=229mm,半聯(lián)軸器軸孔長度L=112mm,與軸配合的轂孔長度=84mm,選用YL11型聯(lián)軸器能滿足要求。5.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.1、擬定軸上的零件的裝

13、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。5.2.2、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度5.2.2.1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，故取,左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=60mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，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段的長度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取 。5.2.3、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，故選用圓錐滾子軸承。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)的圓錐滾子軸承，其尺寸為，所以可取組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的圓錐滾子軸承，

14、其尺寸為，所以可取。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由標(biāo)準(zhǔn)GB/T276-1994查得 型軸承的定位軸肩高度 mm，因此取。5.2.4、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 mm，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2-3mm，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d，取h= mm ，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度b1.4h，取。5.2.5、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）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離，故取。 5.2.6、取齒

15、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s，取s=8mm ，已知滾動(dòng)軸承寬度 T=mm ，因?yàn)榇溯S上只有一個(gè)零件，而且并沒有其他零件在任何位置對(duì)軸的長度造成影響，則蝸輪應(yīng)位于中心位置，所以5.3、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，長為 mm ，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由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公

16、差為m6 。5.4、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。5.5、校核5.5.1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 型圓錐滾子軸承，查得a= mm。因此,作為簡(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支反力F彎矩M總彎矩扭矩T5.5.2、按彎扭合成應(yīng)力來校核軸的強(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。軸的抗彎截面系數(shù)取=。前

17、已選定軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得=MPa。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。6、軸承的驗(yàn)算計(jì)算過程及說明結(jié)果6.1蝸輪軸承的驗(yàn)算6.1,1兩軸承承受的徑向載荷 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面，如下圖將軸系部件受到的空間力系分解為水平面，如下圖查軸承的有關(guān)系數(shù)， 。 則軸承的派生力為 則軸向當(dāng)量荷為 6.1,2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，查得取。則 因?yàn)椋园摧S承2的受力大小驗(yàn)算（由前結(jié)果得 選軸承可滿足壽命要求。6.1,3蝸桿軸承校核由于蝸桿軸的軸向力太大,于是選用角接觸球軸承配,在此就不對(duì)其進(jìn)行精確校核。7、鍵的驗(yàn)算計(jì)算過程及說明結(jié)果7.1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