机械设计简易卧式铣床的传动装置的课程设计(蜗杆减速器)Word格式文档下载.doc
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5.2蜗杆轴上键的选择计算…………………………………………………28
5.3蜗杆轴的联轴器上键的选择计算…………………………………29
第六章轴承和联轴器的选择和计算…………………………………31
6.1轴承和联轴器的选择…………………………………………………31
6.2轴承的校核计算……………………………………………………31
第七章箱体的设计…………………………………………………33
7.1箱体结构设计……………………………………………………33
7.2减速器附件及其结构设计………………………………………………34
设计心得体会…………………………………………………………37
计算与说明
主要结果
简易卧式铣床的传动装置设计
1.设计题目
设计用于简易卧式铣床的传动装置(如下图)。
(1)设计数据
数据编号
1
丝杠直径/mm
50
丝杠转矩/Nm
500
转速/r/min
20
丝杠直径∅50mm,丝杠转矩T=500N·
m,转速n=20r/min,
(2)工作条件
室内工作,动力源为三相交流电动机,电动机双向运转,载荷较平稳,间歇工作。
(3)使用期限
设计寿命为12000h,每年工作300天;
检修期间隔为三年。
(4)生产批量及加工条件
中等规模的机械厂,可加工7、8级精度的齿轮、蜗轮。
2.设计任务
1)确定传动方案,完成总体方案论证报告;
2)选择电动机型号;
3)设计减速传动装置。
3.具体作业
1)机构简图一份;
2)减速器装配图一张;
3)零件工作图二张(输出轴及输出轴上的传动零件);
4)设计说明书一份。
第一章传动方案的分析和拟定
对本题目进行分析:
首先,卧式铣床的刀具的行程有工作行程和返回行程,进行往返运动,这就决定着所设计的方案中电机是正反转工作的,在这种情况下,需要将频繁起动电动机正反转的要素考虑到设计方案中。
其次,卧式铣床作为一种加工工具,是用来满足一定的使用要求,需要将其精度考虑到设计方案中。
最后,要满足卧式铣床的功能要求,例如传递功率的大小,转速和运动形式。
此外还要适应工作条件(工作环境、场地、工作制度等),满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护便利、工艺性和经济性合理等要求。
要同时满足这些要求是困难的,在进行传动系统方案设计时应统筹兼顾,保证重点。
根据机器的功能要求以及传动比大小,拟定以下三种传动方案
1.1采用带传动——蜗杆传动
方案一
图1-1
1.2采用二级圆锥——圆柱齿轮传动
方案二
图1-2
1.3采用二级蜗杆——圆柱齿轮传动
方案三
图1-3
1.4确定传动方案
带传动承载能力较小,传动相同转矩时,其结构尺寸要比其他传动形式的结构尺寸大,传动效率中等,传动精度低,但传动平稳,能缓冲吸振。
因此宜布置在高速级。
蜗杆传动可实现较大的传动比,结构紧凑,传动平稳。
头数较少时,效率较低,头数多或环面蜗杆效率高,但加工困难,成本高。
其承载能力较齿轮的低,当与齿轮传动同时应用时,宜布置在高速级,以减少蜗杆尺寸,节省有色金属;
另外,由于在高速下,涡轮和蜗杆有较大的齿面相对滑动速度,易于形成动力润滑油膜,有利于提高承载能力和效率,延长寿命。
圆锥齿轮(特别时大直径,大模数的圆锥齿轮)加工困难,所以一般只在需要改变轴的分布方向时采用,并尽量放在高速级和限制传动比,以减小大锥齿轮的直径和模数。
斜齿轮的传动平稳性较直齿轮的好,常用于高速级或要求传动平稳的场合。
本设计是简易卧式铣床的传动装置设计,首先传动精确,不易用带传动;
其次,锥齿轮加工困难,且对轴承的要求较高,也不宜采用。
故选择方案一,即采用蜗杆传动。
第二章传动装置总设计
2.1选择电动机类型和结构形式。
电动机类型和结构形式要根据电源、工作条件(温度、环境、空间尺寸等)和载荷特点(性质、大小、启动性能和过载情况)来选择。
根据工作条件和载荷特点应选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步交流电动机,电压380V。
2.2选择电动机的容量.
由机器的工作要求可知:
工作机所需功率Pw应由机器工作转矩和运动参数计算求得,
电动机至工作机之间传动装置的总效率,总效率按下式计算:
其中联轴器的效率;
2头蜗杆传动的效率(已包括一对轴承的效率);
滚动轴承的传动效率。
把各效率代入上式得
%
则所需电动机的功率
因载荷平稳,电动机额定功率略大于即可。
查《设计手册》表12—1,该电动机的额定功率应选择为1.5kW。
2.3确定电动机转速
丝杠工作转速为,蜗杆传动比范围为。
电动机的转速可选范围为
符合这一范围的同步转速有750,1000,1500,3000.由于750的转速不符合功率要求,可排除。
转速越高,重量约轻,价格越便宜,但减速器的传动比越大,外廓尺寸越大,制造成本越高,结构不紧凑。
所以,选择型号为Y100L-6的电动机,其转速为,异步转速为,重量为33Kg。
2.4计算传动装置的总传动比和分配各级传动比
总传动比
2.5计算传动装置的运动和动力参数
0轴(电动机)
涡杆轴
丝杠
将各轴的参数列入表中
表一
轴名
功率(Kw)
转矩(Nm)
转速
r/min
传动比
效率
输入
输出
电动机
1.41
13.2
940
蜗杆轴
1.4
1.1
177
175
60
15.7
0.78
1.06
506
0.99
Pw=1.05kW
Pd=1.41kW
I=47
第三章蜗杆传动的设计计算
3.1选择蜗杆传动类型
根据GB/T10085-1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)
3.2选择材料
考虑到蜗杆传动功率不大,速度只是中等,故蜗杆用45钢,因希望效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为45-55HRC。
涡轮用铸锡磷青铜
ZCuSn10P1,金属模铸造。
为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造。
3.1.3蜗杆传动设计计算
1.蜗杆副的滑动速度
因为
所以,蜗杆下置
初选[]值
由,查《机械设计手册》表9-8,得
°
查《机械设计手册》图9-6,的[]=0.43,(z=2)
2.中心距计算
由,查《机械设计手册》表9-9,得
使用系数
转速系数
查《机械设计手册》表9-1,得
弹性系数
寿命系数
查《机械设计手册》表9-7,得
接触系数
接触疲劳极限
接触疲劳最小安全系数
中心距
取
3.传动基本尺寸
蜗杆头数
蜗轮齿数
模数
取
蜗杆分度圆直径
取
蜗轮分度圆直径
蜗杆导程角得
蜗轮宽度
1.蜗杆:
分度圆直径
齿顶圆直径
齿根圆直径
2.蜗轮:
齿根圆直径
齿宽
4.齿面接触强度验算
许用接触应力
最大接触应力
合格
5.轮齿弯曲疲劳强度验算
轮齿弯曲疲劳极限查《机械设计手册》表9-1,得
弯曲疲劳最小安全系数
许用弯曲疲劳应力
轮齿最大弯曲应力
6.温度计算
传动啮合效率
轴承效率
搅油效率
总效率
散热面积
箱体工作温度
°
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