设计一带式运输机上用的蜗杆减速器.docx

1、目录1设计题目：设计一带式运输机上用的蜗杆减速器31.1带式运输机的传动示意图如图31.2工作情况：31.3设计数据32传动装置总体设计42.1拟定传动方案42.2电动机的选择43蜗轮蜗杆的设计及其参数计算73.1传动参数73.2蜗轮蜗杆材料及强度计算73.3蜗轮与蜗杆的主要参数与几何尺寸93.4验算传动效率104轴的初步设计计算104.1输出轴的设计105联轴器的选择115.1载荷计算115.2选择联轴器的型号126轴承的选择及校核136.1初选输入轴的轴承型号136.2计算蜗杆轴的受力136.3计算当量动载荷146.4验算轴承寿命157轴的结构设计及校核167.1蜗杆轴结构设计167.2蜗

2、轮轴的结构设计与校核168键连接设计计算箱体的设计计算208.1输入轴与联轴器连接采用平键连接208.2输出轴与涡轮连接用平键连接209箱体的构设计和材料209.1箱体主要结构尺寸和关系2010设计小结2111参考文献221 设计题目：设计一带式运输机上用的蜗杆减速器1.1 带式运输机的传动示意图如图1.2 工作情况：已知条件： 运输机连续工作，单向运转，载荷平稳、空载起动。运输带速度允许误差为 ，减速器小批量生产，使用期限年，三班制工作。1.3 设计数据按老师要求选序号-16号，原始数据如下：运输带拉力F(KN)卷筒直径D(mm)带速V(m/s)43200.8.2 传动装置总体设计2.1 拟

3、定传动方案根据设计要求采用一个单级蜗杆减速器传动装置传动，如下图所示：2.2 电动机的选择1. 选择电动机1) 选择电动机类型和结构形式。按工作条件和要求，选用一般用途的Y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。2)选择电动机的容量。工作机所需功率： kw 电动机所需功率:为传动装置总效率为： 查表并根据工作条件取较合理值： kw选取电动机的额定功率，使查表得 3)确定电动机的转速卷筒轴的工作转速：查机械设计课程设计指导书： 理论总传动比：所以电动机转速的可选范围为：在设计中常选用同步转速为1500r/min 或 1000r/min 的电动机，在此处我们选用1000r/min。根据选定电动机的类型

4、、结构、容量和转速，查机械设计课程设计第二篇第十二章确定电动机为：Y136M2-4其满载转速2. 确定传动装置总传动比1) 传动装置总传动比：由于是蜗杆传动，传动比都集中在蜗杆上，其他不分配传动比。则总传动比: 所以取3. 传动装置的运动和动力参数计算1) 各轴的转速：第一轴转速：第二轴转速：第三轴转速与第二轴转速相等2)各轴的输入功率第一轴功率：第二轴功率：第三轴功率：3)各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩：第一轴转矩：第二轴转矩：第三轴转矩：将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：轴 名功 率P/kW转矩转速n/(r/min)传动比效 率电机轴4.51244.885960 11第一轴4.

5、46744.4373960 10.99第二轴3.5696.3548200.78第三轴（卷筒轴）3.3957675.64810.973 蜗轮蜗杆的设计及其参数计算3.1 传动参数蜗杆输入功率P=4.512kW，蜗杆转速，理论传动比i=20.12，实际传动比i=20，蜗杆头数，蜗轮齿数为，蜗轮转速3.2 蜗轮蜗杆材料及强度计算1. 选择蜗杆传动类型：根据传动类型选择的原则，此处我们选择阿基米德圆柱蜗杆（ZA蜗杆）2. 选择材料：减速器的为闭式传动，蜗杆选用材料45钢经表面淬火，齿面硬度 45 HRC,蜗轮轮缘选用材料铸锡磷青铜ZCuSn10Pb1,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈采用青铜

6、制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。3. 按齿面接触疲劳强度进行设计：根据闭式蜗杆传动设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由式1) 蜗轮轴转矩：2) 载荷系数K：因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数;由机械设计第十一章表11-5选取使用系数;由于蜗轮转速V45HRC，从机械设计第十一章，表11-7中查得蜗轮的基本许用应力。应力循环次数 寿命系数 =0.668则 =4)计算值 由，故从表11-2中取模数,故蜗杆分度圆直径3.3 蜗轮与蜗杆的主要参数与几何尺寸中心距：1. 蜗杆轴向齿距；直径系数;齿顶圆直径；齿根圆直径;分度圆导程角=；蜗杆轴向齿厚=12.5664mm

7、变位系数 蜗杆尺宽 2. 蜗轮蜗轮分度圆直径 蜗轮喉圆直径 蜗轮齿根圆直径 蜗轮咽喉圆半径 蜗轮尺宽 3.4 验算传动效率蜗杆导程角 蜗杆分度圆的圆周速度 滑动速度 查机械设计当量摩擦角验算啮合效率 （与估取值相近）。传动总效率 ，大于原估值，因此不用重算。 4 轴的初步设计计算4.1 输出轴的设计1. 选择轴的材料及热处理考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩，其传递的功率不大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常用的45钢，调质处理。2. 初算轴的最小直径1) 计算输入轴的最小直径已知轴的输入功率为4.467 KW，转速为960 r/min，查机械设计表15-3

8、值在103126间。此处我们取。输入轴的最小直径： 但是，由于轴上要开1个键槽，计入键槽的影响：2) 计算输出轴的最小直径已知输出轴的输入功率为3.5kW，转速为48r/min，则输出轴的最小直径： 由于轴上要开2个键槽，故5 联轴器的选择5.1 载荷计算由于蜗杆减速器的载荷较平稳，按转矩变化小考虑，查表14-1取工作情况系数k=1.3。1) 已知蜗杆轴名义转矩为；蜗杆轴计算转矩： 2) 已知蜗轮轴名义转矩为;蜗轮轴计算转矩：3) 卷筒轴计算转矩为所以蜗轮轴；卷筒轴计算转矩：5.2 选择联轴器的型号查机械设计课程设计指导书354页下表可知，电动机轴的直径，轴长；蜗杆轴直径。1) 查机械设计课程

9、设计294页表17-9可知，蜗杆轴与电机轴之间选用LT6型弹性套柱销联轴器。联轴器标记 LT6联轴器GB/T4323-2002许用转矩 许用转速 2) 查机械设计课程设计294页表17-9可知，蜗轮轴与卷筒轴之间选用LT10型弹性套柱销联轴器。联轴器标记 LT10联轴器GB/T4323-2002许用转矩 许用转速 6 轴承的选择及校核6.1 初选输入轴的轴承型号1) 输入轴：据已知工作条件和输入轴的轴颈，由机械设计课程设计313页表18-4初选轴承型号为圆锥滚子轴承30208（一对），其尺寸：D=80mm,d=40mm,B=18mm，基本额定动载荷 ，计算系数 e=0.37，轴向载荷系数 Y=

10、1.6。2) 输出轴：据已知工作条件和输出轴的轴颈，由机械设计课程设计314页表18-4初选轴承型号为圆锥滚子轴承30214（一对），其尺寸：D=125mm,d=70mm,B=24mm。基本额定动载荷 ，计算系数 e=0.42，轴向载荷系数 Y=1.4。6.2 计算蜗杆轴的受力1. 蜗杆轴的切向力，轴向力和径向力1) 蜗杆轴： 蜗杆轴的切向力，轴向力和径向力2) 蜗轮轴： 2. 计算蜗杆轴承的派生轴向力轴承的内部轴向力：3. 计算两轴承的轴向力1) 轴承2的轴向载荷 由已知得，与方向相同，其和为 （轴承2为“压紧”端），所以2) 轴承1的轴向载荷 （轴承1为“放松”端）6.3 计算当量动载荷1

11、) 轴承1的载荷系数 根据，由机械设计317页表13-5可知2) 轴承2的载荷系数 根据由表13-5可知3) 轴承1的当量动载荷 4) 轴承2的当量动载荷 所以轴承的当量动载荷取、中较大者，所以6.4 验算轴承寿命温度系数 由机械设计316页表13-4可知 载荷系数 由机械设计318页表13-6可知 寿命指数 滚子轴承 轴承实际寿命 轴承预期寿命 结论 由于 轴承30208满足要求7 轴的结构设计及校核7.1 蜗杆轴结构设计1. 蜗杆轴的径向尺寸的确定从联轴段开始逐渐选取轴段直径，起固定作用，定位轴肩高度，故 。该直径处安装密封毡圈，标准直径，应取；与30208轴承的内径相配合，因此 ，起定位

12、作用，定位轴肩高度 故取；与蜗轮相配合，取蜗杆的齿顶圆直径；起定位作用与相同故=47；与轴承的内径配合，与相同，故取； 2. 蜗杆轴的轴向尺寸的确定联轴段取；轴肩段取；与轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为18mm取；左轴承轴肩宽度；蜗杆齿宽取；右轴承轴肩宽度；与右轴承配合的轴段长度；轴的总长为559mm。7.2 蜗轮轴的结构设计与校核1. 蜗轮轴的轴上零件的定位、固定和装配单级减速器中，可将蜗轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，蜗轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴固定，轴向固定靠平键和过渡配合。两轴承分别一轴肩和套筒定位，轴向则采用过渡配合或过盈配合固定。联轴器以轴肩轴向定位，右面用轴端挡圈轴向固

13、定，键联接作轴向固定。轴做成阶梯形，左轴承从左面装入，蜗轮、套筒、右轴承和联轴器依次从右面装到轴上。蜗轮轴的径向尺寸的确定从左轴承段与轴承的内径相配合，为便与轴承的安装取，选定轴承型号为30214开始逐渐选取轴段直径，起固定作用，定位轴肩高度，此处取；为轴肩定位蜗轮此处取100mm;与蜗轮孔径相配合，取蜗轮的内径; 与轴承的内径配合，与相同，故取； 起定位作用，定位轴肩高度故取。与联轴器内径相配合。2. 蜗轮轴的轴向尺寸的确定 左面与轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为,取 ；左轴承的定位轴肩长度取 ；蜗轮右轴肩长度取；蜗轮齿宽，尺宽取70mm,取；套筒取长度取50mm，故取；联轴段;右轴承轴肩取

14、；故轴的总长为425mm。3. 蜗轮轴的强度校核a) 弯矩图如下： 已知蜗轮的切向力 蜗轮的径向力 蜗轮轴向力 2) 求水平面支反力： 水平面弯矩： 3) 垂直面支反力，由,即 ，得 在铅垂方向上，由，即,得 垂直面弯矩 4) 根据合成弯矩 得C截面左侧弯矩 C截面右侧弯矩 5) 转矩T 6) 按弯扭合成应力校核轴的强度由以上计算可知C截面为危险截面，此处可将轴的钮切应力视为脉动循环，取 前已选定材料为45号钢，调制处理，由机械设计表15-1查得因此， ，故安全。8 键连接设计计算箱体的设计计算8.1 输入轴与联轴器连接采用平键连接轴径d1=32mm L1=80mm T= 44.4373Nm

15、查机械课程设计指导书 选A型平键，得：b=10 h=8 L=40 即：键A1035 GB/T1096-1979工作长度 l=L-b=40-10=30mm 8.2 输出轴与涡轮连接用平键连接轴径d2=80mm L2=60mm T2=696.35 N.m 查机械课程设计指导书选用A型平键，得：b=22 h=14 L=65即：键A2265GB/T1096-1979工作长度l=L-b=65-22=43mm轴径d3=63mm L3=142mm T3=696.35 N.m 查机械课程设计指导书选用A型平键，得：b=18 h=11 L=90即：键A1890GB/T1096-1979工作长度l=L-b=90-

16、18=72mm9 箱体的构设计和材料采用下置式蜗杆减速器，铸造箱体，材料HT150。9.1 箱体主要结构尺寸和关系 名称 减速器型式及尺寸关系箱座壁厚 =11mm 箱盖壁厚1 1=10mm箱盖凸缘厚度bb=57mm箱座凸缘厚度b1b1=40mm 箱盖和箱座联接螺栓直径 D1=10mm n=12轴承端盖螺钉直径 轴承30208 轴承30214d2=10mm d3=12mmn=4 n=6检查孔盖螺钉直径 d4=6mm轴承端盖外径蜗杆轴：D1=130mm 蜗轮轴：D2=180 蜗轮外圆与箱内壁间距离 30mm蜗轮轮毂端面与箱内壁距离 55mm蜗轮外圆与箱内壁间距离 40mm10 设计小结通过这次课程

17、设计我感觉受益匪浅。机械设计课程设计是机械设计课程的一个重要环节，它可以让我们进一步巩固和加深学生所学的理论知识，通过课程设计把机械设计及其他有关先修课程（如机械制图、理论力学、材料力学等）中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，使理论知识和生产实践密切的结合起来。而且，本次设计是我们学生首次进行完整综合的机械设计，它让我们树立了正确的设计思想，培养了我们对机械工程设计的独立工作能力；让我们具有了初步的机构选型与组合和确定传动方案的能力；为我们今后的设计工作打了良好的基础。通过本次课程设计，还提高了我们的制图能力；同时对减速器的结构和设计步骤有了一个大概的了解，对之前所学的专业知识作了一个很好的总结。11 参考文献【1】濮良贵 陈国定 吴立言. 机械设计(第九版)【M】. 高等教育出版社【2】王旭 王积森. 机械设计课程设计（第2版）【M】. 机械工业出版社【3】郑文纬 吴克坚. 机械原理（第七版）【M】. 高等教育出版社【4】吴彦红 林双画法几何及机械制图【M】.华中科技大学出版社22