蜗轮蜗杆减速器.docx
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蜗轮蜗杆减速器.docx
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蜗轮蜗杆减速器
机械设计课程设计
计算说明书
题目带式输送机传动装置设计
专业班级机械设计制造及其自动化1003班
学号
学生姓名
指导教师
河北工程大学
2012年12月
机械设计课程设计任务书
学生姓名韩泽专业机械设计制造及其自动化学号100200323
题目带式输送机传动装置设计
传动系统图:
原始数据:
输送带工作拉力
输送带速度
卷筒直径
8.1
0.85
340
工作条件:
带式输送机连续单向运转,载荷变化不大,空载启动;输送带速度允许误差±5%;室内工作,有粉尘,两班制工作(每班按8h计算),使用期限10年,大修期3年;在中小型机械厂小批量生产。
要求完成:
需要提交的设计成品:
纸质版、电子版(以班级学号+中文姓名作为文件名)各1份。
内容包括:
(1)减速器装配图一张;
(2)零件图2张(完成的传动零件、轴和箱体的名称);
(3)设计计算说明书一份。
1.电机选择1
2.选择传动比3
2.1总传动比3
2.2减速装置的传动比分配3
3.各轴的参数4
3.1各轴的转速4
3.2各轴的输入功率4
3.3各轴的输出功率4
3.4各轴的输入转矩4
3.5各轴的输出转矩5
3.6各轴的运动参数表6
4.蜗轮蜗杆的选择6
4.1选择蜗轮蜗杆的传动类型7
4.2选择材料7
4.3按计齿面接触疲劳强度计算进行设7
4.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸8
4.5校核齿根弯曲疲劳强度9
4.6验算效率9
4.7精度等级公差和表面粗糙度的确定10
5.圆柱齿轮的设计11
5.1材料选择11
5.2按齿面接触强度计算设计11
5.3计算12
5.4按齿根弯曲强度计算设计13
5.5取几何尺寸计算14
6.轴的设计计算15
6.1蜗杆轴15
6.1.1按扭矩初算轴径15
6.1.2蜗杆的结构设计15
6.2蜗轮轴16
6.2.1输出轴的设计计算16
6.2.2轴的结构设计17
6.3蜗杆轴的校核18
6.3.1求轴上的载荷18
6.3.2精度校核轴的疲劳强度21
6.4蜗轮轴的强度校核23
6.4.2精度校核轴的疲劳强度26
7.滚动轴承的选择及校核计算30
7.1蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算30
7.2蜗杆轴上轴承的选择计算31
8.键连接的选择及校核计算35
8.1输入轴与电动机轴采用平键连接35
8.2输出轴与联轴器连接采用平键连接35
8.3输出轴与蜗轮连接用平键连接35
9.联轴器的选择计算37
9.1与电机输出轴的配合的联轴器37
9.2与二级齿轮降速齿轮轴配合的联轴器37
10.润滑和密封说明39
10.1润滑说明39
10.2密封说明39
11.拆装和调整的说明40
12.减速箱体的附件说明41
13.设计小结42
14.参考文献43
§1.电机选择
工作机所需输入功率
所需电动机的输出功率
传递装置总效率
式中:
:
蜗杆的传动效率0.75
:
每对轴承的传动效率0.98
:
联轴器的效率0.99
:
卷筒的传动效率0.96
所以
故选电动机的额定功率为11kw
卷筒的工作转速为:
取蜗轮蜗杆的传动比i=10~40
符合这一要求的同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min电机容量的选
择比较:
表1.1电动机的比较
方案
型号
额定功率
/kw
同步转速
/r/min
满载转速
/r/min
重量
价格
1
Y180L-8
11
750
730
重
高
2
Y160L-6
11
1000
970
中
中
3
Y160M-4
11
1500
1460
轻
低
考虑电动机和传动装置的尺寸重量及成本,可见第二种方案较合理,
因此选择型号为:
Y160L-6的电动机。
§2.选择传动比
2.1总传动比
2.2减速装置的传动比分配
所以
§3.各轴的参数
将传动装置各轴从高速到低速依次定为I轴II轴III轴;
、、、依次为电动机与I轴,I轴与II轴,II轴与III轴的传动效率则:
3.1各轴的转速
3.2各轴的输入功率
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
3.3各轴的输出功率
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
3.4各轴的输入转矩
电动机
Ⅰ轴
Ⅱ轴
卷筒轴
3.5各轴的输出转矩
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
3.6各轴的运动参数表
表3.1各轴的运动参数表
轴号
功率
转矩(N·m)
转速(r/min)
传动i
效率
输入
输出
输入
输出
电机轴
11
10.37
102.096
970
1
0.99
1轴
10.266
10.061
101.075
99.054
970
20.31
2轴
7.546
7.395
1508.832
1478.655
47.77
0.735
1
卷轴
7.32
7.174
1463.869
1434.5992
47.77
0.97
§4.蜗轮蜗杆的选择
4.1选择蜗轮蜗杆的传动类型
根据GB/T10085—1998推荐选择渐开线蜗杆ZI
4.2选择材料
蜗杆选45钢,齿面要求淬火,硬度为45-55HRC.蜗轮用ZCuSn10P1,
金属模制造。
为了节约材料齿圈选青铜,而轮芯用灰铸铁HT100制造
4.3按计齿面接触疲劳强度计算进行设
(1)根据闭式蜗杆传动的设计进行计算,先按齿面接触疲劳强度计
进行设计,再校对齿根弯曲疲劳强度。
由式(11-12),传动中心距
由前面的设计知作用在蜗轮上的转矩T2,按Z=2,估取,则:
(2)确定载荷系数K
因工作比较稳定,取载荷分布不均系数;由表11-5选取使用系数;由于转速不大,工作冲击不大,可取动载系;则
(3)确定弹性影响系数
因选用的是45钢的蜗杆和蜗轮用ZCuSn10P1匹配的缘故,有
(4)确定接触系数
先假设蜗杆分度圆直径和中心距的比值,从图11-18中可查到
(5)确定许用接触应力
根据选用的蜗轮材料为ZCuSn10P1,金属模制造,蜗杆的螺旋齿面硬
度>45HRC,可从11-7中查蜗轮的基本许用应力
应力循环次数
寿命系数
则
(6)计算中心距:
取a=250mm,由i=20.31,则从机械手册中查取,模数m=10蜗杆分度圆直径从图中11-18中可查,由于<,即以上算法有效。
4.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸
(1)蜗杆
轴向尺距=31.416mm
直径系数q==9
齿顶圆直径
齿根圆直径
分度圆导程角
蜗杆轴向齿厚
蜗杆的法向齿厚
(2)蜗轮
蜗轮齿数,变位系数
验算传动比,
这时传动比误差为:
,在误差允许值内。
蜗轮分度圆直径
喉圆直径
齿根圆直径
咽喉母圆半径
蜗轮的最大直径
4.5校核齿根弯曲疲劳强度
当量齿数
根据
从图11-19中可查得齿形系数Y=2.375
螺旋角系数:
许用弯曲应力:
从表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力[]=56MPa
寿命系数
可以得到:
<,因此弯曲强度是满足的。
4.6验算效率
已知;;与相对滑动速度有关。
从表11-18中用差值法查得:
代入式中,得大于原估计值,因此不用重算。
4.7热平衡核算
取润滑油最高温度,周围空气温度取,箱体表面传热系数取:
传动中心距:
散热面积:
润滑油工作温度:
所以热平衡合格
4.8精度等级公差和表面粗糙度的确定
考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从
GB/T10089-1988圆柱蜗杆,蜗轮精度选择8级精度,侧隙种类为f。
然后
由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙
度,此处从略。
详细情况见零件图。
§5.轴的设计计算
5.1蜗杆轴
蜗杆上的功率P转速N和转矩分T别如下:
P=10.266kwN=970r/minT=101.075Nm
5.1.1按扭矩初算轴径
轴选用45钢调质,硬度为
根据教材式,并查教材表15-3,取
考虑到有键槽,将直径增大7%,则:
因此选
5.1.2蜗杆的结构设计
(1)初选联轴器
端:
轴的最小直径为安装联轴器处的直径,故同时选用联轴器的转矩计算,查教材14-1,考虑到转矩变化很小,故取
按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件和考虑到蜗杆与电动机连接
处电动机输出轴的直径查机械手册表13-10选用LT6型号弹性套柱销联轴
器。
表5.1联轴器
型号
公称转距
许用转速
轴的直径
250
3800
60
82
32
因此选择段
1)半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm,为了保证轴端挡圈只压
在半联轴器上而不压在轴端面上,故I-II段的长度应比L1略短,现取,为满足半联轴器的轴向定位要求,I-II轴段右端要制出一轴肩,故取II-III段的直径
2)初步选择滚动轴承,左端用深沟球轴承,参考要求并根据,由机械设计手册0基本游隙组,标准精度级的深沟球轴承6409,其尺寸,故,轴承与轴环之间采用套筒定位,套筒的高度应小于轴肩,所以取轴环的直径,轴环宽度,取,右端选用圆锥滚子轴承32310,其尺寸为,故,圆锥滚子轴承外径采用套杯和外端盖定位,由套杯的结构设计,取,圆锥滚子轴承外径采用圆螺母定位,故取,
3)左轴承端盖的总宽度为24.6mm(由减速器及轴承端的结构设计而
定)。
根据轴承端盖的装拆及便于对轴承润滑的要求,故取。
4)蜗杆齿宽b1的确定
由于变位系数,Z2=41,则,取,由前面设计知蜗杆的齿根圆直径为66mm,可取。
5)由设计知箱体长527mm,综合考虑蜗杆齿轮处于箱体正中央,故取。
(2)轴上零件的周向定位。
半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接,按由表6-1查得平键尺寸,半联轴器与轴的配合为。
滚动轴承与轴
的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为m6。
(3)确定轴上圆角和倒角尺寸
取轴端倒角为,各轴肩处的圆角半径见零件图。
5.2蜗轮轴
5.2.1输出轴的设计计算
(1)输出轴上的功率,转速和转矩:
P=7.546kw,N=47.77r/min,T=1508.832Nm
(2)初步确定轴径的最小直径
选用钢,硬度
根具教材公式式,并查教材表15-3,取
考虑到键槽,将直径增大7%,则;
所以,选用
5.2.2轴的结构设计
(1)确定轴的各段直径和长度
轴的最小直径为安装联轴器处的直径,故同时选用联轴器的转矩计算,查教材14-1,考虑到转矩变化很小,故取
由输出端开始往里设计。
查机械设计手册选用LT10弹性套柱销联轴器。
表5.2联轴器
型号
公称转矩
许用转速
轴孔直径
LT10
2000
2300
132
172
65
故。
(2)根据周向定位要求确定轴的各段
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