机械设计课程说明书螺旋输送机蜗杆减速器.docx
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机械设计课程说明书螺旋输送机蜗杆减速器
密级:
《机械设计》课程设计
题目:
螺旋输送机蜗杆减速器
学院机电工程学院
专业材料成型及控制工程
班级13材料本
(1)班
学号
姓名
指导教师
起讫时间2015.11—2015.12
目录
设计题目及任务···························································4
1传动方案的分析··························································4
2电动机的选择及运动参数的计算············································5
2.1电动机的选择························································5
2.2总传动比计算及传动比分配············································5
2.3传动装置运动参数的计算··············································6
3蜗杆传动设计····························································7
4链传动设计······························································10
5轴的设计································································11
5.1蜗杆和蜗轮轴最小直径的确定··········································11
5.2轴的结构设计························································11
5.3轴的强度校核························································14
6滚动轴承选择····························································20
6.1蜗杆轴滚动轴承的选择················································20
6.2蜗轮轴滚动轴承的选择················································21
7键的选择及强度校核······················································24
7.1蜗杆轴与联轴器处的键连接··········································24
7.2蜗轮轴与小链轮配合处的键连接········································24
7.3蜗轮轴与蜗轮配合处的键连接··········································25
8联轴器的选择····························································26
9减速器润滑······························································18
9.1蜗杆蜗轮润滑························································27
9.2滚动轴承润滑························································27
10减速器的装配图零件图···················································27
11参考文献·······························································28
设计题目:
螺旋输送机传动装置
原始数据:
螺旋输送机工作轴转矩T=550N·m,螺旋输送机工作轴转速nW=30r/m。
使用寿命8年,单班制工作。
制造条件:
减速器有一般厂中小批量生产。
计算与说明
主要结果
1传动方案的分析
螺旋输送机由电动机通过联轴器使蜗杆减速器运动,再经过链传动使工作轴转动从而运送砂、谷类物料。
根据原始数据经初算可知该传动装置传动的功率很小,再加电动机选用结果简单、工作可靠、不易燃,市场供应最多,且价格低廉的,同步转速1500r/min或1000r/min的Y系列三相异步电动机时,传动装置的总传动比则相对比较大,而蜗杆传动与链传动组成的传动链能达到这样较大传动比的要求。
由于蜗杆传动显著的特点是传动比大而传动效率低,因此在这种传递功率小、传动比要求大的螺旋输送机中采用蜗杆传动合适。
蜗杆传动放在传动链的第一级,这样可以使得蜗杆减速器结构相对小,从而节约材料、节省制造成本。
而链传动放传动链的最后一级,则可以减小其自身产生的动载荷和冲击,从而使整个传动平稳,因而该传动方案切实可行。
由于蜗杆传动的传动比可达到较大的值,因此在该题中如果没有链传动,而只有蜗杆传动也能满足传动比要求。
这时传动装置的结构显得更为紧凑,且总体制造成本会降低。
2电动机的选择及运动参数的计算
2.1电动机的选择
1确定螺旋输送机所需的功率
由P8式(2.2)得:
2.确定传动装置的效率
由[1]【常用基础资料】【常用资料和数据】【机械传动效率】得:
弹性联轴器效率=0.99滚动轴承效率=0.99
蜗杆传动效率=0.73链传动效率=0.96
据式(2.3)得:
3.电动机的输出功率由式(2.4)得:
4.选择电动机
因为螺旋运输机传动载荷稳定,据P8所述,取过载系数k=1.05,又据P10式(2.5)得计算功率:
据P11表2.1取型号为Y100L2-4的电动机,则电动机额定功率P=3kw,电动机满载转速n=1430r/min。
由[1]【常用电动机】【三相异步电动机】【三相异步电动机选型】【Y系列(IP44)三相异步电动机技术】【机座带底脚、端盖上无凸缘的电动机】,并根据机座号100L查的电动机伸出端直径D=28mm,电动机伸出端轴安装长度E=60mm。
Y100L2-4电动机主要数据如下:
电动机额定功率P
3kw
电动机满载转速n
1430r/min
电动机伸出端直径D
28mm
电动机伸出端轴安装长度E
60mm
2.2总传动比计算及传动比分配
1.总传动比计算
由P11式(2.6)得总传动比:
2.传动比的分配
为了使传动系统结构较为紧凑,据P5所述,取蜗杆传动传动比,则由P11式(2.8)得V带的传动比:
2.3传动装置运动参数的计算
1.各轴功率的确定
取电动机的额定功率作为设计功率,并参考P14式(2.12)得蜗杆输入的功率:
蜗轮轴的输入功率:
2.各轴转速的计算
蜗杆转速
参考P14式(2.15)得:
蜗轮轴转速
3各轴输入转矩的计算
参考P14式(2.16)、式(2.17)得:
蜗杆转矩:
蜗轮轴转矩:
各轴功率、转速、转矩列于下表:
轴名
功率(Kw)
转矩(r/min)
转矩(N•m)
蜗杆
2.97
1430
19.83
蜗杆轴
2.15
6.17
330.26
3蜗杆传动设计
使用[1]【常用设计计算程序】【普通圆柱蜗杆传动设计】的设计软件进行设计。
设计时输入蜗杆传递的功率2.97kW,蜗杆转速1430r/min,蜗杆转速62.17r/min,预期寿命19200h(),选蜗杆材料45号钢调质,蜗轮材料ZCuSn10P1等相关数据后,得到以下稍加整理的蜗杆传动的设计报告:
****************传动参数*********************
蜗杆输入功率:
2.97kW
蜗杆类型:
阿基米德蜗杆(ZA型)
蜗杆转速n1:
1430r/min
蜗轮转速n2:
62.17r/min
使用寿命:
19200小时
理论传动比:
23.001
蜗杆头数z1:
2
蜗轮齿数z2:
46
实际传动比i:
23
************蜗杆蜗轮材料***********
蜗杆材料:
45
蜗杆热处理类型:
调质
蜗轮材料:
ZCuSn10P1
蜗轮铸造方法:
砂型铸造
疲劳接触强度最小安全系数SHmin:
1.1
弯曲疲劳强度最小安全系数SFmin:
1.2
转速系数Zn:
0.762
寿命系数Zh:
1.077
材料弹性系数:
蜗轮材料接触疲劳极限应力:
265N/mm2
蜗轮材料许用接触应力:
197.851N/mm2
蜗轮材料弯曲疲劳极限应力:
115N/mm2
蜗轮材料许用弯曲应力:
95.833N/mm2
**************蜗轮材料强度计算***********
蜗轮轴转矩
蜗轮轴接触强度要求:
模数
蜗杆分度圆直径
*************蜗轮材料强度校核**********
蜗轮使用环境:
平稳
蜗轮载荷分布情况:
平稳载荷
蜗轮使用系数:
1
蜗轮动载系数:
1.2
导程角系数:
0.906
蜗轮齿面接触强度:
183.398N/mm2,通过接触强度验算!
蜗轮齿根弯曲强度:
19.574N/mm2,通过弯曲强度计算!
*****************几何尺寸计算结果***************
实际中心距:
140mm
齿根高系数:
1
齿底根系数:
0.2
蜗杆分度圆直径:
50mm
蜗杆齿顶圆直径:
60mm
蜗杆齿根圆直径:
38mm
蜗轮分度圆直径:
230mm
法面模数:
5mm
蜗轮喉园直径:
240mm
蜗轮齿根圆直径:
218mm
蜗轮齿顶圆弧半径:
20mm
蜗轮齿根圆弧半径:
31mm
蜗轮顶圆直径:
246mm
蜗杆导程角:
轴向齿形角:
蜗杆轴向齿厚:
7.854mm
蜗杆法向齿厚:
7.701mm
蜗轮分度圆齿厚:
7.854mm
蜗杆螺纹长取
蜗轮齿宽取
齿面滑动速度:
3.818m/s
*****************热平衡计算*****************
据[8]P249取散热系数
由蜗杆减速器装配图得其有效散热面积为:
据[8]P249式(7-13)得:
故该蜗杆传动热平衡条件满足。
4链传动设计
使用[1]【常用设计计算程序】【链传动设计】的设计软件进行设计式,输入链传动功率2.15kW,主动链轮转速62.17r/min,传动比2.07等相关数据后得链传动设计结果:
链号:
12A
链条节距:
31.75mm
中心距:
1262.93mm
链条节数:
106
链条长度:
3.37m
链速:
0.56m/s
有效圆周力:
3839.29N
作用于轴上的拉力:
4530.3N
润滑方法:
用油壶或油刷定期人工润滑
5轴的设计
5.1蜗杆和蜗轮轴最小直径的确定
1.蜗杆
因为蜗杆选用的是45号钢调质,据P45D所述,取C=112.5,由式(3.1)得:
考虑到直径最小处安装联轴器需开一个键槽,将加大5%后得。
由于该处安装标准弹性联轴器,配合处的直径与长度应与标准弹性联轴器的直径、长度相符,故
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