涡轮蜗杆减速器说明书.docx
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涡轮蜗杆减速器说明书
设计题目:
矿用回柱绞车传动装学生姓名:
王丽娟)(学生学号:
0309135831班09-4专业班级:
电力学院热能指导教师:
周晓谋
设计题目J.矿用回柱绞车传动装置设计
1.设计条件
(1)机器功用:
煤矿井下回收支柱用的慢速绞车;
(2)工作情况:
工作平稳,间歇工作(工作于间歇时间比为1:
2),绳筒转向定期变换;
(3)运动要求:
绞车绳筒转速误差不超过8%;
(4)工作能力:
储备余量10%;
(5)使用寿命:
10年;每年350天;每天8小时;
(6)检修周期:
一年小修,五年大修;
(7)生产批量:
小批生产;
(8)生产厂型:
中型机械厂。
2.原始数据
题号
钢绳牵引力(KN)
钢绳最大速度(m/s)
绳筒直径(mm)
钢绳直径mm)(
最大缠绕层数
J8
56
0.15
300
16
5
3.设计任务
(1)设计内容
①电动机选型;②开式齿轮设计;③减速器设计;
④联轴器选择设计;⑤滚筒轴系设计;⑥其他。
(2)设计工作量
①减速器装配图1张;②零件图两张(高速轴与低速齿轮);
③设计计算说明书1份。
4.设计要求:
J8蜗杆-齿轮减速器
要求蜗杆减速器设计成:
阿基米德蜗杆减速器。
)1(.
(2)第一级开式齿轮与蜗杆传动合并设计成蜗杆—齿轮减速器。
设计计算依据和过程
一、传动装置的设计
1.分析传动装置的组成和特点,确定传动方案
2.电动机选择
(1)电动机输出功率计算
若已知工作机上作用力和线速度时:
)mF(N)/sv(?
(kW)/1000vP'=F'(r/min)n时:
和转速若已知工作机上的阻力m)T(N
''?
(kW)Tn9550P/?
本设计中:
F=56KNF=56KN已知滚筒上钢绳的牵引力:
V=0.15m/sV=0.15m/s钢绳的最大线速度:
?
的计算:
得9-1查表?
0.96?
卷筒:
1?
?
0.961
?
0.98?
滚动轴承:
2?
0.97?
(低速)梅花弹性联轴器:
3?
0.99?
(高速)挠性联轴器:
4?
=0.95卷绳轮:
5?
0.97?
油池内油的飞溅和密封摩擦:
6?
0.97?
8级精度油润滑的齿轮传动:
7?
0.80?
油润滑的双头蜗杆:
8?
=0.95加工齿的开式齿轮传动(脂润滑):
9?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
=0.57=?
5948531726?
?
14.74KW)?
?
FV/(1000P2)确定电动机型号:
('之间有以下关系:
电动机所需额定功率和电动机输出功率PP'KPP?
根据工作情况取1.3K?
?
KW19.16?
14.74P?
KP?
1.3?
?
查表16-2得:
综合选用电动机:
Y180L-4型额定功率=22KW,P额满载转速=1470r/minn满3.传动比分配总传动比①5?
dDmm
滚筒最大直径=D+38016300?
?
?
5?
m绳
?
?
2?
?
3?
?
4?
=0.955?
?
6?
?
7?
?
8?
=0.959?
?
?
14.74KWP==22KWP额=1470r/min
n满
0.90.90.90.90.90.80.5
式中:
--绳筒直径;Dd--钢绳直径。
绳滚筒的转速'?
n=D1000?
v/60?
m?
)(1000?
0.15/380?
?
60?
min/=7.54r'?
1470/7.54/n?
194.96i?
n额②传动比分配1?
i联轴器:
0i?
20(ZA蜗轮蜗杆:
闭式)
1·ii?
0.05i?
9.75齿轮传动比:
233.25?
i外齿轮:
3传动装置运动参数的计算4.IIIII轴、I减速器传动装置各轴从高速至低速依次编号为:
轴、轴。
1()各轴转速计算电动机轴转速:
min/1470n?
r额I轴转速:
第min?
1470?
1470?
/1/in?
nr/I额0
'=7.54r/min
n=194.96ii?
201i?
32i?
3.253n?
额n1470?
I.
mi147mi?
minr/?
?
n/i?
1470/2073.5?
n第II轴转速:
1IIIminr/in?
n/?
73.5/3?
24.5?
?
第III轴转速:
2IIIII)=(第IV轴转速:
1?
ii/n?
nmin/24.5rNNIVIII卷筒轴转速:
minn?
nr/?
24.5/3.257.54/i?
3IV筒'之间有以下关系:
和电动机输出功率电动机所需额定功率PP'KP?
P根据工作情况取1.3K?
?
KW19.16?
14.74P?
KP?
1.3?
?
(2)各轴功率的计算电动机轴功率:
kW?
19.16P?
?
?
19.16?
P?
0.98?
0.99P?
第I轴功率:
4I2?
?
?
?
?
?
PP第II轴功率:
0.8018.59?
0.98?
0.97?
8I26II?
?
?
0.97?
14.14?
0.98?
?
P?
P0.97?
III轴功率:
第7III6II2?
?
0.97?
?
13.040.98?
?
P?
P第IV轴功率:
3IIIIV2?
?
卷筒轴功率:
0.95?
?
P?
12.400.98?
?
P9IV2筒式中:
?
0.96?
卷筒:
1?
0.98?
滚动轴承:
2?
0.97?
(低速)梅花弹性联轴器:
3
n?
73.5IIn?
24.5IIIn?
?
?
?
?
IVn?
7.54筒P?
19.16
P?
18.59I14.14P?
II?
PIIIP?
IV?
P筒
mimimimiKKK13.0K12.4K11.5KW
?
0.99?
(高速)挠性联轴器:
4?
0.95?
卷绳轮:
5?
0.97?
油池内油的飞溅和密封摩擦:
6?
0.97?
级精度油润滑的齿轮传动:
87?
0.80?
油润滑的双头螺杆:
8?
0.95?
加工齿的开式齿轮传动(脂润滑):
93)各轴扭矩的计算(电动机轴扭矩19.16?
9550mT?
N?
1470T?
9550P/n?
9550?
18.59/1470轴扭矩第IIII73.514.14/n?
9550?
T?
9550P/II轴扭矩第IIIIII24.5/13.04P?
9550/n?
9550?
T轴扭矩第IIIIIIIIIIII24.5?
12.40/9550?
P?
T9550/n轴扭矩第IVIVIVIV卷筒轴扭矩7.5411.54?
/9550?
/P?
T9550n筒筒筒
124.47T?
T?
120.77IT?
1837.24IIT?
IIIT?
IV?
T筒
5082.94833.414616.31
(4)各轴转速、功率、扭矩列表效率传动比轴号转速输出功率输出n?
)kWP(扭矩imin)(r/T(N·m)电机轴147019.16124.470.97147018.591120.77I0.7614.1473.5II201837.240.9213.0424.5III5082.9430.9512.404833.47124.5IV0.93
11.54
3.25
7.54
卷筒轴14616.31二、传动件设计计算蜗杆传动设计计算1.=20选用ZA闭式,i已知:
蜗杆传递功率:
KwP18.59?
minr/1470?
n蜗杆转速:
,1minnr73.5/?
蜗轮转速:
;2
(1)材料选择,确定许用应力:
''?
30?
12设
=20i18.59P?
n?
14701n?
2
Kmi73.mi
''?
30?
12滑动速度
'?
?
)?
V(60)/nd(?
1000cos1s1m/s0.079?
?
10d1Vm/s10?
选择材料:
s
蜗杆:
45-50号钢表面淬火,表面硬度HRC:
45蜗轮:
ZCuSn10Pb1(砂模铸造)蜗轮许用接触应力?
?
'][[]?
KHNHH'?
-蜗轮的基本许用接触应力,][H由《机械设计》表7.6查得应力循环次数:
jL60nN?
h2?
60?
73.5?
1?
(10?
350?
8)接触强度的寿命系数787)10?
10(1.23?
K?
10N88HN则蜗轮许用接触应力'?
?
?
0.7307]?
[]?
K[200HHHN蜗轮的许用弯曲应力:
'?
?
]K[][?
FFFN'?
蜗轮的基本许用弯曲应力,][ ̄ ̄F查得由《机械设计》表7.6'?
?
2?
mm?
32N/F弯曲强度的疲劳寿命系数.
蜗杆:
45号钢表面淬火表面硬度蜗轮:
ZCuSn10Pb1(砂模铸造)?
1.23N
KHN'?
?
?
H?
?
?
?
H
'?
?
?
F
HR45-510.730m20/m146.1m32
8660.585910?
N?
10)(1.23?
K?
1099FN则蜗轮的许用弯曲应力?
]?
32?
0.5859[?
18.74F
(2)齿面接触疲劳强度设计计算由《机械设计》式7-8:
Z22E)kT(md?
1021?
]z[H2式中:
2?
z:
蜗杆头数12?
?
20z?
iz蜗轮齿数:
12mT?
1837.24N?
:
蜗轮转矩2载荷系数:
KKKK?
?
VA查《机械设计》表7.8,K?
1使用系数:
A1.1?
K:
动载系数V齿向载荷分布系数:
1?
K?
1?
?
1.11K?
则有:
材料弹性系数:
2铸锡青铜m155?
ZN/mE
K?
FN?
[]?
F
2z?
140z?
2T?
1837.242
K?
1.1?
ZE.
0.585m18.715/
155232故)?
?
1.1?
1837.24?
10(m?
d101146.1440?
得查《机械设计》表7.312.5mmm?
模数:
d?
112mm蜗杆分度圆直径:
1蜗杆导程角:
?
?
591234?
?
2dm1
m?
d?
112mm1?
?
12
m14209.012.5m53?
:
蜗轮分度圆直径
d?
mz?
12.5?
4022d?
500mm2:
蜗轮圆周速度v?
1.92m/s2?
?
?
500?
73.5/60000v?
nd/60000?
222(符合估计)
)齿根弯曲疲劳强度校核计算(3?
蜗轮齿根弯曲应力F
7-10
由《机械设计》式
KT2?
?
2][?
Y?
FFF?
cosmdd21Y?
2.32FY蜗轮齿形系数F2?
mm13.72N/?
F7.9
由《机械设计》表?
?
][ 1.1? 1837240弯曲强度足够? ? ? 2.32F? '''112? 500? 12.5? cos123459 热平衡计算(4). 由《机械设计》式7-15可得A 蜗杆传动所需的散热面积? )(1? 1000P? A)? tK(t? 0? ? ? ? ? : 传动效率312? tan? 啮合效率: ? 1? ? )? tan(V当量摩擦角: 由《机械设计》式7-14: 滑动速度? ? nd1470? ? 11211? ? vs'''? 34591000cos126060? 1000cos? v? 8.83s / v7.10 由查《机械设计》表s'? 30? 1V '? 30? 1V '5934tan12? ? ? 0.89则 ? 1? 0.89'')30tan(123459? 11 ? ? 0.992? ? 0.99: 轴承效率2? 0.96? 3? ? 0.96: 搅油耗损的效率3? ? 0.84 ? ? ? ? 0.96? ? 0.99? 0.89? 则312 K散热系数? 2? C/m? K17W2α按通风良好,取17? m/WCK? t? 85CC? t85: 油的工作温度 周围空气温度: t? 20C0 t? 200 故 2m2.59A? 0.846)? 1000? 18.59? (1? A20)17? (85? (5)其它主要尺寸计算 由《机械设计》表7.4、表7.5 *齿顶高系数1? ha蜗杆齿顶圆直径d? 137mma1*12.5? 2? 12hm? 112? ? d? daa11 h? 15mm**m? ? 齿根高h(h? c1.2)mf1af1mmh? 15f2**m? 1.2c? x)mh? (h? af22 *? 0.2通常取c 蜗杆齿根圆直径d? 82mm1f15112? 2? ? ? dd? 2h1f1f1 蜗杆螺纹部分长度 b? (11? 0.06z)m? (11? 0.06? 40)? 12.5? 167.5(圆整)mmb? 168211蜗轮喉圆直径 *d? d? 2hm? 500? 2? 1? 12.5? 525(圆整)2aa2d? 525mm2a蜗轮根圆直径 d? 470mm470? ? dd15? ? 500? 2h2? 2f22f2f 蜗轮外圆直径543.75m1.5? 525? 1.5? 12.5? d? d? (圆整)2ae2蜗轮宽度B? 0.75d? 0.75? 137? 102.75(圆整)a111500)? d? d)? (112? a(中心距21222.直齿圆柱齿轮传动设计计算kw? 14.14P已知: 高速齿轮传递功率? 3imin73.5r/n? 小齿轮转速,传动比1选择齿轮材料,确定许用应力 (1)由《机械设计》表6.2选HBSHBS? 260调质,小齿轮材料: 40Cr1210? HBSHBS钢正火,45大齿轮材料: 2? ][由《机械设计》式许用接触应力6-6: H? ? HlimZ]? [NHSminH? 6-4接触疲劳极限由《机械设计》图HlimNZ,应力循环次数接触强度寿命系数N6-7 由《机械设计》式8)173.560? jL60? Nn? ? ? ? 350(10? h1183/N? 10N? 1.23? i/12. d? e2102B? a? 316 HBS1HBS2? lim1H? 2HlimN? 1N? 2 54mmHB26HB21/70/5511.214.1 由《机械设计》图6-5得ZZ,N2N1S接触强度最小安全系数Hmin700? 1.15? ]? [则H11.3550? 1.23? ]? [H21.3? ? ? Flim][: 许用弯曲应力由《机械设计》式6-12Y[Y]? FXFNSFmin? 6-7查《机械设计》图弯曲疲劳极限FlimY6-8 弯曲强度寿命系数查《机械设计》图Nm? 5mm)弯曲强度尺寸系数查《机械设计》图6-9(设模数YXS弯曲强度最小安全系数Fmin378? 1? ? 1[]? F11.4294? ? [? 1? 1]F21.4 (2)齿面接触疲劳强度设计计算v? (0.013~0.022)nPn确定齿轮传动精度等级,按3111s0.76m/v? 估取圆周速度t6.8选取、表参考《机械设计》表6.7d6-5由《机械设计》式小轮分度圆直径得1 Z? N1Z? N2SminH? ][H1? []H2? ]? [H? Flim1? 2FlimY? N1Y? 1XSFmin? []F1? ][F2 公差组II 1.11.21./6152//52/37/29N1./27/211 2? ? 1? u? ? KTZZZ2εE1H? d3? ? 1? ? ]u[? ? dH? ,按齿轮相对轴承为非对称布置查《机械设计》表6.9齿宽系数d4020~中选小齿轮齿数在推荐值z1大齿轮齿数313? z? iz? 12齿数比31? z/93/z? u120.05? /? u/u? (3? 3)3? 0传动比误差6673.5? ? /n9.55? 1014.14/10T? 9.55? PT小轮转矩111载荷系数KKK? KKβVαAK6.3查《机械设计》表使用系数A~1.41.05K动载系数由推荐值V~1.21.0K由推荐值齿间载荷分配系数α~1.21.0由推荐值齿间载荷分布系数Kβ载荷系数: 1.1? 1.11.2? KK? KKK1? ? βαAVZ6.4 查《机械设计》表材料弹性系数Eo? Z6-3由《机械设计》图节点区域系数0)x? (,? 0x? H210.920.85~Z重合度系数由推荐值ε故: ? ? dz? 311z? 932u? 3合适T? 18372381K? AK? VK? α? Kβ K? 1.45Z? EZ? HZ? ε 0./m1.1.1.m189.2.0.8 ? ? 21? 31837238? 189.8? 2.5? 0.872? 1.45? ? ? d3? ? 130.8520? ? 齿轮模数mm? 5.73? 177.54/31m? d/z11(按《机械设计》表6.6圆整)31? ? mz? 6d小轮分度圆直径11圆周速度v? ? 60000v? /dn60000? /? 186? 73.511a? m(z? z)/2? 6? (31? 93)/2标准中心距21? 齿宽mm? 186? 148.8b? ? d0.81db? b大齿轮齿宽210)~? b? (5b小齿轮齿宽21)齿根弯曲疲劳强度校核计算(36-10 由《机械设计》式2KT? ? 1][Y? YY? FSaεFaFbdm1Y查《机械设计》表6.5 齿形系数FaY小轮Fa1Y大轮2FaY查《机械设计》表应力修正系数6.5 SaY小轮Sa1Y大轮Sa2? 重合度α. ? 177.54d1m? 6d? 1861v? 0.71与估计值接近a? 372b? 1492? 154b1? YFa1? Y2FaY? Sa1Y? Sa2 mm2.52.21.61.7 1? ? ? ? ? )]? tan)? ? z[z(tan(tan? tan212αaa1? 202031cos16? 0? )? tan20)? [31? (tan(arccos? 62? 6? 31? 20206? 91cos0)])? tan2091? (tan(arccos66? 91? 2? ? 重合度系数/0.75Y? 0.25? αε2? 1.45? 1837238? ? 2.51? ? 1.63? 0.68故F1154? 186? 61837238? 1.45? 2? ? ? 0.68? 2.20? 1.78F26? 149? 186 (4)齿轮其它主要尺寸计算大轮分度圆直径93? ? dmz? 622齿根圆直径dfd? d? 2h? 186? 2? 1.25? 6ff1161.25? 558? 2? ? d? d2h? ff22其中: ****0.25? h? 1,cm? (? hhc)aafd齿顶圆直径ad? d? 2h? 186? 2? 1? 6a1a1*式中: mh? haa) 滚筒齿轮组(内啮合齿轮传动设计计算3. ? ? 1.75α0.68Y? ε? ? F1? ? F2齿根弯曲强度满足 d? 5582d? f1d? 2fd? a1d? 2a m86.2m85.317541957 P? 12.40kW已知: 高速齿轮传递功率3.25i? ,传动比小齿轮转速min/n? 24.5r1mm4833470N? T? 小轮转矩11)选择齿轮材料,确定许用应力(选由《机械设计》表6.2HBSHBS? 260调质,小齿轮材料: 40Cr1HBSHBS? 210大齿轮材料: 正火,452? 6-6 由《机械设计》式许用接触应力][H? ? limHZ[? ]NHSminH? 由《机械设计》图6-4接触疲劳极限HlimNZ,应力循环次数接触强度寿命系数N由《机械设计》式6-7知: 8)(1024.5jL? 60? ? 1? ? 350? 60N? nh11iN/? N12ZZ,得由《机械设计》图6-5N2N1S接触强度最小安全系数Hmin700? ? ? 1.23[]则H11550? 1.27? ][? H21. HBS1HBS2? lim1H? 2HlimN? 1? N2Z? N1Z? N2SminH? ][H1? []H2? ][? H 26HBHB21/70/5514.111.21.21.286//698.698./ ? 由《机械设计》式许用弯曲应力6-12 ][F? ? FlimY? [Y]XNFSFmin? 由《机械设计》图6-7,双向传动乘弯曲疲劳极限0.7Flim6-8由《机械设计》图弯曲强度寿命系数YNY弯曲强度尺寸系数X)(设模数由《机械设计》图6-9m5mm ? []? 1? 1则F11.4294? 1? ? [1]? F21.4齿根弯曲疲劳强度校核计算 (2)d6-5得小轮分度圆直径由《机械设计》式12? ? 1u? ? ? KTZ2ZZεEH1? d? ? 31? ? ]u[? ? dH? 6.9齿宽系数由《机械设计》表d按齿轮相对轴承为非对称布置2517~z在推荐值中选小齿轮齿数165? 3.25? iz? z20? 大齿轮齿数12. ? Flim1? 2FlimY? N1Y? 1XSFmin? ][F1? []F2 ? ? dz? 201z? 652 /37/29N1./27/21 齿数比z/? zu120.050? /u? (3.25? 3.25)/3.25? ? u传动比误差6612.40/24.5P/n? ? ? 10T? 9.55? 109.55小轮转矩T111载荷系数K? KKKKβVAα6.3由《机械设计》表使用系数KA~1.41.05动载系数由推荐值KV~1.21.0K齿间载荷分配系数由推荐值α~1.21.0齿间载荷分布系数由推荐值Kβ载荷系数1.11.1? ? KKKK1? 1.2? ? KβAVαZ由《机械设计》表6.4 材料弹性系数Eo? Z节点区域系数6-3由《机械设计》图0)? x,x(? ? 0H210.92~0.85Z由推荐值重合度系数ε故: ? ? 21? 3.254833469189.8? 2.5? ? 1.450.852? ? ? ? d3? ? 13.251698.5? ? m? d/z? 182.83/20? 9.14mm齿轮模数11m20%10%~圆整扩大开式齿轮2010? mzd? ? 小齿轮分度圆直径: 11标准中心距 3.25? u合适T=4833469N1K? AK? VK? αK? β 1.45? K? ZEZ? HZ? εd? 182.831? 10md? 1. 1.1.1.m189.2.0.820m 2/? 20)? 10? (65? m(z? z)/2a12齿宽? (圆整)200200b? ? d? 1? 1d大齿轮齿宽bb? 2小齿轮齿宽10)? (5~b? b21KT2? ? 1由《机械设计》式6-10知: ][YYY? ? FFaεFSambd1齿形系数由《机械设计》表6.5 YFaY小轮Fa1Y大轮2FaY6.5 由《机械设计》表应力修正系数SaY小轮Sa1Y大轮Sa2? 重合度? 1? ? ? ? ? )](tantan? tan? )? ? [z(tanzα2aa121? 2? 2020cos10? 1? )20? (tan(arccos)? tan? ? [20? 10? 20? 2? 210? 2010? 65cos? )]tan20)65? (tan(arccos? 10? 6510? ? 2重合度系数? /0.750.25? Y? ? ? . a? 225b? 200b? 2002b? 2051 ? YFa1Y? 2Fa Y? Sa1Y? Sa2? ? 1.67α0.70Y? ε m2.82.21.51.7 2? 1.45? 4833470? 0.701.55? ? ? 2.80? 故F110200? 205? 2? 1.45? 4833470? ? ? 2.26? 1.74? 0.70F210? 200? 200(3)齿轮其它主要尺寸计算6510? d? mz? 大齿轮分度圆直径: 22d齿根圆直径f101.25? 200? 2? hd? d? 2? ff1110? 2? d2h? 650? ? 1.25? dff22d齿顶
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