机械课程设计涡轮蜗杆减速器Word格式.docx
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一般选择通用机械的传动装置作为设计的课程,传动装置中包括齿轮减速器、带传动、链传动、蜗杆传动及联轴器等零、部件。
传动装置是一般机械不可缺少的组成部分,其设计内容既包括课程中学过的主要零件,又涉及到机械设计中常遇到的一般问题,能达到课程设计的目的。
(具体题目附在任务书的后面)
2、内容
总体设计、主要零件的设计计算、减速器装配图和零件工作图的绘制及设计计算说明书的编写等。
3、份量
减速器装配图一张(AO或A1图纸),零件工作图二张(齿轮减速器为输入或输出轴、蜗杆减速器为蜗杆轴一张,齿轮或蜗轮一张。
)设计计算说明书一份。
三、课程设计的步骤和进度
课程设计的具体步骤为:
1、设计准备
认真阅读设计任务书,明确设计要求、工作条件、内容和步骤;
通过阅读有关资料、图纸;
参观实物和模型,了解设计对象;
准备好设计需要的图书、资料和用具;
拟定设计计划等。
2、传动装置的总体设计
确定传动装置的传动方案;
计算电动机的功率、转速,选择电动机的型号;
计算传动装置的运动和动力参数(确定总传动比;
分配各级传动比,计算各轴的转速、功率和转矩等);
3、传动零件的设计计算
减速器以外的传动零件设计计算(带传动、链传动);
减速器内部的传动零件设计计算(如齿轮传动等)。
4、减速器装配草图设计
绘制减速器装配草图,选择联轴器,初定轴径;
选择轴承类型并设计轴承组合的结构;
定出轴上受力点的位置和轴承支点间的跨距;
校核轴及轮毂联接的强度;
校核轴承寿命;
箱体和附件的结构设计。
5、工作图设计
零件工作图设计;
装配工作图设计。
6、整理编写设计计算说明书
整理编写设计计算说明书,总结设计的收获和经验教训。
下面列表各阶段所占总工作量的大致百分比,以及完成的参考时间:
序号
设计内容
占总设计工作量的
百分比%
完成阶段设计的
参考时间
1
2
3
4
5
6
7
传动装置的总体设计
传动零件的设计计算
减速器装配草图设计
装配工作图设计
零件工作图设计
整理编写设计计算说明书
答辩
40
25
8
第1--2天
第3天
第4--5天
第6--9天
第10天
第11--13天
第14--15天
四、课程设计的基本要求
1、认真、仔细、整洁。
2、理论联系实际,综合考虑问题,力求设计合理、实用、经济、工艺性好。
3、正确处理继承与创新的关系,正确使用标准和规范。
4、学会正确处理设计计算和结构设计间的关系,要统筹兼顾。
5、所绘图纸要求作图准确、表达清晰、图面整洁,符合机械制图标准;
说明书要求计算准确、书写工整,并保证要求的书写格式。
(关于设计计算说明书的编写要求附在任务书后面)
一课程设计题目
设计一用于带式运输机的蜗杆减速器。
运输机连续工作,空载启动,工作有轻微震动,单向运转使用期限15年,每天工作16小时,每年工作300天。
运输带速度允许误差在±
5%。
原始数据:
运输带拉力:
F=3500N
运输带速度 v=1.5m/
卷筒直径:
d=400mm
二电动机的选择
2.1选择电动机的类型
按工作要求和条件,选用三相笼型异步电动机,封闭式结构,电压380V,Y型。
2.1选择电动机的容量
估算由电动机至运输带的传动的总效率为
根据实验指导书查得
为联轴器的传动效率初选
为轴承传动的传动效率
为蜗杆的传动效率
为卷筒的传动效率
电动机工作所需的工作效率为:
其中
,因此
2.2确定电动机
由已知可以计算出卷筒的转速为
按《机械设计基础》推荐的合理范围,蜗杆传动选择为闭式(闭式为减速器的结构形式),且选择采用双头传动,同时可以在此表中查得这样的传动机构的传动比是8—40。
故可推算出电动机的转速的可选范围为:
查《机械设计手册》,符合这一范围的同步转速为:
根据容量和转速,由《机械设计手册》查出的电动机型号,因此有以下三种传动比选择方案,如下表:
表1电动机的主要性能
方案
电动机型号
额定功率
同步转速
满载转速
电动机质量
最大转矩
Y160M1-2
11
3000
2930
117
2.3
Y132S2-2
7.5
2900
70
Y132M-4
1500
1440
81
综合考虑电动机和传动装置的尺寸,质量以及传动比,可见第二种方案比较合适,因此选定电动机的型号是Y132S2-2。
该电动机的主要外型和安装尺寸如下表:
(装配尺寸图参考《机械设计手册》)
表2电动机的外型及尺寸
中心高
外形尺寸
地脚安装尺寸
地脚螺栓孔直径
轴伸尺寸
装键部位尺寸
132
475×
345×
315
216×
140
12
38×
80
10×
41
2.3确定总的传动比
由选定的电动机满载转速nm和工作机的主轴的转速n,可得传动装置的总的传动
比是:
在15—30范围内可以选用双头闭式传动。
三计算传动装置运动和动力参数
3.1计算各轴的转速
为蜗杆的转速,因为和电动机用联轴器连在一起,其转速等于电动机的转速。
为蜗轮的转速,由于和工作机联在一起,其转速等于工作主轴的转速。
3.2计算各轴的输入功率
为电动机的功率
蜗杆轴的功率
蜗轮轴的功率
工作机主轴的功率
3.3计算各轴的转矩
为电动机轴上的转矩
(1)输入转矩:
蜗杆轴上的转矩
工作机主轴上的转矩
卷筒轴转矩
(2)输出转矩:
表3各轴动力参数表
轴名
功率P/kw
转矩T/(N•m)
转速n/(r/min)
效率
传动比i
输入
输出
电动机轴
7.29
24.00
0.98
蜗杆轴
7.14
7.07
23.51
23.16
0.80
11.3
蜗轮轴
5.66
5.60
323.21
319.78
167.24
卷筒轴
5.49
5.43
313.50
310.07
四传动零件的设计计算
4.1选择蜗杆类型
根据GB/T10085-1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。
4.2材料选择
考虑到蜗杆传动的功率不大,速度中等,故蜗杆采用45刚;
而又希望效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为45~55HRC;
蜗轮选用铸锡青铜(ZCuSn10P1),砂模铸造;
为了节约贵重有色金属,仅齿圈用青铜铸造,而轮芯用灰铸铁(HT150)制造。
4.3按齿面接触强度设计
根据闭式蜗杆蜗轮的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行计算,再校核齿根弯曲疲劳强度。
由《机械设计基础》式(12-9)则传动中心距为
(1)确定轮上转矩
由
查表《机械设计基础》12-2,取
查表12-8得
,取
,则
(2)确定接触系数
假设蜗杆分度远直径和传动中心距的比值为
=0.4,从《机械设计基础》图12-11中查得
=2.8
(3)确定使用系数
因工作是有轻微振动,冲击不是很大,可选取使用系数
(4)确定综合弹性系数
因为选用的是锡磷青铜(ZCuSn10P1)的蜗轮和45刚蜗杆相配,故
150
(5)确定许用接触应力[
]H
根据蜗轮材料为锡磷青铜(ZCuSn10P1),金属模铸造,蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC,可从《机械设计基础》表12-4查得蜗轮的基本许用应力
=220MPa
(6)计算寿命系数
应力循环次数
寿命系数
=
0.8517
(7)计算中心距
mm
取
由
可粗算出分度圆直径
及模数
取
查表12-1,可取
由式
,符合条件
则取
,圆整中心距取
则变位系数
导程角
4.4蜗杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸
蜗杆尺寸
分度圆直径:
齿顶高:
齿根高:
轴向齿距:
直径系数
齿顶圆直径:
齿根圆直径:
分度圆导程角:
蜗轮尺寸
蜗轮分度圆直径:
;
蜗轮喉圆直径:
蜗轮齿根圆直径:
蜗轮咽喉母圆半径:
蜗轮轮缘宽度:
圆柱蜗杆传动的主要几何尺寸如下表:
表4圆柱蜗杆传动的主要几何尺寸
名称
蜗杆(mm)
蜗轮(mm)
分度圆直径
63
214.2
齿顶高
6.3
齿根高
7.56
齿顶圆直径(喉圆直径)
75.6
226.8
齿根圆直径
47.88
199.08
蜗杆轴向齿距(蜗轮端面齿距)
19.782
径向间隙
1.26
中心距
138.6
4.5校核齿根弯曲疲劳强度
蜗轮的齿形系数:
=
从《机械设计基础》图11-8中可查得齿形系数
2.55
从表12-4中查得许用接触应力
,从表12-6中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力
=70MPa,所以
,
<
综上所述,弯曲强度校核满足要求。
4.6验
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