單機(jī)渦輪蝸桿減速器說(shuō)明書(shū)(課程設(shè)計(jì))

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱(chēng)：課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)學(xué) 院：制造科學(xué)與工程學(xué)院班 級(jí)：機(jī)械1106學(xué) 號(hào)：姓 名：指導(dǎo)老師：設(shè)計(jì)時(shí)間：2014.01.051 .課程設(shè)計(jì)任務(wù)2.2 .傳動(dòng)方案的分析與擬定2.3 .電機(jī)的選擇3.4 .傳動(dòng)裝置參數(shù)的確定5.5 .傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)乙6 .蝸輪蝸桿效率及潤(rùn)滑計(jì)算9.7 .蝸輪蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸9.8 .渦輪蝸桿疲勞強(qiáng)度校核 .119 .蝸桿軸、蝸桿軸及渦輪、蝸桿的參數(shù) 121 .蝸輪及蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.22 .蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .17十.箱體的設(shè)計(jì)2(0十一.減速器熱平衡計(jì)算 21十二.其他部分的設(shè)計(jì)與選擇221 .窺視孔蓋222 .通氣器

2、223 .減速器的潤(rùn)滑油選擇 22十三.參考文獻(xiàn)2224.課程設(shè)計(jì)任務(wù)題目：設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)的單級(jí)蝸桿減速器帶式運(yùn)輸機(jī)工作原理圖：已知條件：1）工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有灰塵，環(huán)境最高溫度35c；2）使用折舊期；8年；3）檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修；4）動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流電，電壓 380/220v;5）運(yùn)輸帶速度容許誤差：5%6）制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力f=2200n;運(yùn)輸帶工作速度 v=1.1m/s；滾筒直徑d=240mm。二.傳動(dòng)方案的分析與擬定（方案f2）電動(dòng)機(jī)軸與減速器高速軸

3、連接用的聯(lián)軸器， 由于軸的轉(zhuǎn)速較高，為了減小啟 動(dòng)載荷、緩和沖擊，應(yīng)選用具有較小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和具有彈性的聯(lián)軸器，故選用彈性 柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。減速器低速軸與工作機(jī)軸連接用的聯(lián)軸器， 由于軸的轉(zhuǎn)速較低，不 必要求具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，但傳遞轉(zhuǎn)矩較大，故選用齒式聯(lián)軸器。按本次課設(shè)要求選擇一級(jí)渦輪蝸桿減速器，簡(jiǎn)圖如下：1電動(dòng)機(jī)；2聯(lián)軸器；3蝸桿減速器；4一卷筒；5一輸送帶三.電機(jī)的選擇計(jì)算與說(shuō)明結(jié)果1 .選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選用y系列三相異步交流電動(dòng)機(jī)。2 .選擇電動(dòng)機(jī)容量卷筒的肩效功率為：pw= = 2200 1.1 =2.42kw 10001000式中，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得聯(lián)軸器效率n =0.991滾動(dòng)軸承效率=0

4、.98 2雙頭蝸桿效率v3=0.8卷筒效率”5 =0.96由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為：州31=0.72電機(jī)的有效效率為：pd - pw = o7？ =3.36kw45hrc,可從手冊(cè)中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 c-h =268mpan = 8.13 107應(yīng)力循環(huán)次數(shù)14407n=60j n2lh=60x 1x 1440 x 16000=8.13 x 107壽命系數(shù)khn = 81077 =0.7708.13 107則 th 1=khn i.ch 1 =0.770x 268mpa =206.4mpa計(jì)算中心距.160 3.1a 3 1.38 x 294300 父 i206.4、2mm=132

5、.7mm查表取中心距a=160mm,模數(shù)m=6.3,蝸桿分度圓直徑d1=63mm這時(shí)d1/a=0.39對(duì)應(yīng)的z p=2.73.1,因此以上計(jì)算結(jié)果可用確定蝸輪齒數(shù)：z2 -zi i =2 17=34計(jì)算傳動(dòng)中心距蝸輪分度圓直徑d2 =m z2，其中z2為34,d2 = mz2 =6.3 34=214.2mm中心距 a =d +d2 =138.5 2變位系數(shù)d1 = 63mmz2 =34d2 = 214.2mma = 138.5mmx2 =0.238x2 =0.238六.蝸輪蝸桿效率及潤(rùn)滑計(jì)算計(jì)算與說(shuō)明1.蝸輪蝸桿速度蝸桿倒程角7mz12 m 6.3與7 = 11.31a =arctan() =

6、arctan() =11.31d163蝸桿分度圓圓周速度vi = 51 =363父1440 =4.75 mzv1= 4.75mi60 m100060000z ss s蝸桿副滑動(dòng)速度v14.75vs = 4.84m/svs = 4.84m/scos cos11.31由于 5m/s,所以蝸桿卜置。蝸桿卜置2.驗(yàn)算效率當(dāng)量摩擦角 查表并通過(guò)插值法求的pv-141r人”八一tan ；tan11.31八八八n =0.82驗(yàn)算效率 ”=0.95=0.95父.二=0.82tand + pv)tan(11.31 +141)與所選效率相差不大七.蝸輪蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算與說(shuō)明結(jié)果中心距：由前面計(jì)算的a=138.

7、5mm取140mm蝸桿頭數(shù)：z = 2渦輪齒數(shù)：z2 =34齒形角：4=%=20傳動(dòng)比：i=17a=140mmi=17蝸桿軸向齒距：pa -二m =19.79mm蝸桿導(dǎo)程：pz -二 mzi=39.58mm蝸桿分度圓直徑：d1 = mq=6.3 10=63蝸桿齒頂圓直徑:da1 =d1 2ha1 =d1 2ham=63 2 1 6.3 = 75.60mm蝸桿齒根圓直徑：df1 =d1 -2hf1 =弓-2(h；m c) = 47.25mm蝸桿齒高：h1 = ha1 hf1 =14.175mm蝸桿齒寬：b| _ 11 0.1z2 m=90.72mm蝸輪分度圓直徑：d2 = mz2 =214.2m

8、m蝸輪齒根高：hf2 vm ha*-x2 c* =6.3 (1-0.238+0.2)=6.061mm蝸輪齒頂高：ha2vm ha* x2 =6.3 (1+0.238)=7.799mm蝸輪齒高：h2 = ha2 hf2=(7.799+6.061)mm=13.86mm蝸輪齒根圓直徑：df2 =d2 -2hf2 =214.2-2 6.061=202.078mm蝸輪寬度：b 0.75da1=56.7mm蝸輪齒寬：取b2 -47.83mm取 b = 100mm取 b=50mm蝸輪齒寬角：2 = 2arcsin起)=76.73 -八.渦輪蝸桿疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算與說(shuō)明結(jié)果1.校核輪齒接觸疲勞強(qiáng)度許用接觸應(yīng)力由

9、參考文獻(xiàn)3表8-5查得*h 1 180mpa1彈性影響因數(shù)ze =160mpa2由d1/a =0.38可查機(jī)械設(shè)計(jì)圖7.7得 zp = 2.8最大接觸應(yīng)力：/=zez 唇=160 x 2.7 x j294；*：1.38 =166.2mpaj h =180mpa故接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。接觸疲勞強(qiáng)度 滿足要求2.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1.53kt2仃 f 一yfa2y p f dd2m當(dāng)里內(nèi)數(shù)：zv2 -3 -3 =36.12cos (cos11.31)根據(jù)x2 0.238,從機(jī)械設(shè)計(jì)圖7.8中可差得齒形系數(shù)yfa2 =2.3v 一 1. 11.31, _螺旋角系數(shù):ypt120120c -0.90

10、575由機(jī)械設(shè)計(jì)表7.8差得zcusn10p1制造的渦輪的基本許用彎曲應(yīng)力oh=40mp 一. 一. 1440 7應(yīng)力循環(huán)次數(shù) n=60j n2lh =60 x 1 x義 16000=8.13 x 10壽命系數(shù) khn = 8 10 7 =0.770丫8.13父1071.35 父1.38 m 284300r 一5= 63m2142m63 m2.3m0.90575 =13.44mpakh =40mp 故齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。af =12.34mp故齒根彎曲疲 勞強(qiáng)度滿足要 求。九.蝸桿軸、蝸桿軸及渦輪、蝸桿的參數(shù)1.蝸輪及蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果計(jì)算與說(shuō)明1) .蝸輪軸的材料選擇及附圖因傳遞功率

11、不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，考慮到經(jīng)濟(jì) 選用常用材料45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得(rb=640mpa , h/b=60mpa.12345 6 72) .按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，初步估計(jì)蝸輪軸的最小直徑初步估計(jì)軸的最小直徑查表的 c取112p21 2.61dmin =c3 2 =112 334.73mm n287.54軸伸部位安裝聯(lián)軸器，考慮補(bǔ)償軸的可能位移，選用齒式聯(lián)軸器，由 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩得聯(lián)軸器ji40 84j1b35 82tca -kat2 -1.15 294300=338.445nm由手冊(cè)表8-3選gicl2聯(lián)軸器40父84 gb/t8854.3 2001j1b35 82公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為1400nm,

12、半聯(lián)軸器孔徑4 =40mm,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度l1=84mm。3) .軸段各部分及鍵尺寸軸承部件的結(jié)構(gòu)形式：蝸桿減速器的中心距a=140mm,通過(guò)查表選擇減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小，故軸承的固定方 式可采用兩端固定方式。因此，所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如上圖 所示。然后可按轉(zhuǎn)軸軸上零件的順序，從 dmin處開(kāi)始設(shè)計(jì)；d1=40mml1=84mmd2=45mml2=65mm(1) .軸段1由所選聯(lián)軸器可得 d1=40mm,l1=84mm;(2) .密封圈與軸段2考慮到聯(lián)軸器右端的固定和密封圈的標(biāo)準(zhǔn)，由手冊(cè)表 7-12,取軸 段 d2=45mm；軸段2的長(zhǎng)度根據(jù)箱體的壁厚、軸承凸臺(tái)的厚度、

13、軸承端蓋的厚 度以及聯(lián)軸器類(lèi)型確定，可取l2=65mm:(3)軸段3與軸段7:d3=d7=50mml3=45mml7=22mmd4=54.0mml4=62mmd5=64.0mml5=10.00mm考慮到渦輪蝸桿減速器有軸向力，軸承類(lèi)型選用圓錐滾子軸承， 軸段3上安裝軸承，要使軸承便于安裝又符合軸承內(nèi)徑系列，取軸承 型號(hào)為30210,由手冊(cè)表6-7得，其內(nèi)徑d=50mm,外徑d=90mm,寬 度b=20mm ,故取 d3=d7=50mm,考慮到安裝套筒時(shí)的位置，取 l3=45mm,軸段7安裝軸承，故l7=22mm；(4) .蝸輪與軸段4:軸段4上安裝蝸輪，d4=d3+4=50+4=54.0mm按

14、照蝸輪的設(shè)計(jì)，取 輪轂寬為65mm；則取l4=62mm;(5) .軸段5軸肩高度 h=(0.070.1)d4=3.785.4mm取 h=5mm,即 d5=d4+2h=64.0mm;d6=57mml6=10mm軸肩寬度 b 2 1.4h =5.6mm,即 l5=10.00mm;(6) .軸段6由軸承 30210 在手冊(cè)表 6-7 得 da=57mm,d6=57mm,l6=10mm;(7)軸的總長(zhǎng)度l=319mml=l1+l2+l3+l4+l5+l6+l7=84+65+45+62+10+10+22=298mm;(8)鍵連接：聯(lián)軸器及蝸輪的軸向連接均采用普通平鍵連接，第一段及第四段 為鍵 12x8x

15、62 gb/t1096-2003及鍵 16x 10x 56gb/t1096-2003.4) .渦輪軸的受力及強(qiáng)度校核(1)：由于蝸桿的直徑很小，可以將蝸桿和蝸桿軸做成一體，即做蝸桿軸蝸桿的轉(zhuǎn)矩t1=21.64nm,蝸輪的轉(zhuǎn)矩t2 =294.30nm。則作用于齒輪上的圓周力：ft2 = fa12t2d22 294300214.2= 2747.90n軸向力:fa22ti di2 2164063= 686.98n徑向力：2=f.2 = ft2tan- = 1020n cos(2):對(duì)渦輪軸作如圖受力分析，并作出彎扭圖ft2 = fa1 = 2747.90nfa2 = ft1=686.9nfr1 =

16、f,2= 1020nfh1 = 1474.06nfh2 = 1272.84nfv2 = -164.55n, fv1 = 1184.55n則在水平面上的支反力：fh1 =1474.06n, fh2 = 1272.84n最豎直面內(nèi)的支反力：fv1 =1184.55n, fv2 =-164.55n,求出彎矩： m h1 =147012.65nmm , mv1 =136815.53 nmm , mv2 =-8803.43nmm 一 得上圖。,m1 =200526.31nmm , m2 =147276.00nmm：軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為g ca ca2 4(力,m2 (：t)查表得q=60mp ,且有a

17、 =0.6= 17.28mpajm 2 +“ oca =x_d2：32=17.28mpa601pr=0.4fr+yfafrfdifr11891.032y2.8=675.37 nfd2fr2 1283.43 =2y 2.8=458.37n;貝日得 fa1 -fae fd2 -687.37 458.37 -1145.74 nfa1fa2= 1145.74n-458.37nfa2 =fd2 =458.37n又由fa1fr11145.741891.03= 0.61 e 貝 u 得pr1 =0.4fr yfa =0.4 1891.03 1.4 1145.74 =2360.45n ;fa2 _ 458.3

18、7fr2 - 1283.43= 0.36 pr2,則按照1軸校核：106 c 1：10673200 11072lh = (一)3 =()3 =2.2m107h4 年60n pr160 70 2360.45故渦輪軸軸承壽命滿足要求。r1r2lh2360.45n1283.43n2.2 107h2.蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果計(jì)算與結(jié)果1) .材料與類(lèi)型選擇及附圖因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故選用常用 材料45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。漸開(kāi)線蝸桿。456789dmin, 3.1晚2) .初算軸頸-13.141mm軸伸部位安裝聯(lián)軸器，考慮補(bǔ)償軸的可能位移，選用非金屬?gòu)椥?元件撓性聯(lián)軸器，由轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩得

19、tca =kat1 =1.15m21.64n m =24.89n m由前面可知電機(jī)周徑為28mm由手冊(cè)表8-5選lx2型彈性銷(xiāo)聯(lián)軸器zc28 44jb25 44gb/t5014-2003。zc28 44jb25 44gb/5014-2(d1=25mml1=44mmd2=30mml2=58m3) .軸各段尺寸軸段1由所選聯(lián)軸器可得 d1=25mm,l1=44mm;由軸段的直徑查表得鍵的尺寸：bxhxl=8x7x26;軸段2確定軸段2的直徑時(shí)，應(yīng)考慮聯(lián)軸器的固定及密封圈的尺寸兩個(gè)方 面。由機(jī)械設(shè)計(jì)表7-12可得d2=30mm,l2=58;軸段3、9考慮到蝸桿減速器有軸向力，軸承類(lèi)型選用圓錐滾子軸承

20、，軸段3上安裝軸承，要使軸承便于安裝又符合軸承內(nèi)徑系列，取軸承型號(hào)為30207,有手冊(cè)表6-7得，其內(nèi)徑d=35mm,外徑d=72mm,寬度 b=17mm,故取 d3=d9=35mm,取 l3=20mm； l9=32mm軸段4、8軸 4、8 的兩外端固定套筒，h=(0.070.1)d3=2.453.5mm取 h=2.5mm取 d4=d8=40mmi；( l4=l8=30mm;(5)軸段6由 da1=75.60mm, df1=47.25mm則 d6=75.60mm考慮螺旋線長(zhǎng)度齒寬，取 l6=100mm;d3=d9=35mm l3=20mm l9=32mmd4=d8=40mm l4=l8=30m

21、m d6=75.60mm l6=100mm(6)軸段5、7避免軸段直徑變化過(guò)快，故取 d5=d7=46mm;l5=l7=31mm;(7)蝸桿軸總長(zhǎng)：l=l1+l2+l3+l4+l5+l6+l7+l8+l9=44+58+20+30+31+100+31+30+40=376mm=4).鍵的強(qiáng)度校核鍵的連接強(qiáng)度c-p p2t 103 2tl 103kld0.5hld= 19.03mp cp pd5=d7=46mm l5=l7=31mml=384mm=19.03mpp蝸桿軸鍵的連接強(qiáng)度滿足要求。5).軸承受力作出軸承受力圖:fh1 =% -fh2 =1031nft1fh2=-343.57n2豎直面上：對(duì)

22、1點(diǎn)取矩有a1d_ + fr1 l =fv2 (li +l2)得2fv2 =988.1nfv1 =f2 -fv2 =809.2n。6)軸承強(qiáng)度校核軸承型號(hào)為30210,其內(nèi)徑d=35mm,外徑d=72mm,寬度b=17mm, 軸承反裝由設(shè)計(jì)手冊(cè)表 6-7 得 e=0.37,y=1.6,c=54.2knfr1 =在/+f；1 =1310.6n_ 2_ 2fr2 =、fv2 fh2 =1046.13n,fm1310.6f d 1409.6n2y 3.2f - fr2fd2 -2y1046.13326.9n3.2fae =2692.24n ae則 fa2 =fae fd1 =2692.24 409.

23、6 -3101.8nfa1 = fd1 =409.6nfh1 =1031nfv1 =809.2nfh2 = -343.57nfv2 =988.1nfr1 =1310.6nfr2 =1046.13n由 fl=_4096=0.3i2 =0.4fr +yfa =0.4x1046.13+1.6m 3101.8 = 5381.3n則有pr2 pr1 ,則按照1軸校核：106 c 告10654200 掾2lh =()3 =()3 =25538.4h%4.4 年60n pr160x1440 5381.3故蝸桿軸軸承壽命滿足要求。pr1 = 1310.6npr2 = 5381.3nlh = 25538.4h片

24、4.4年十.箱體的設(shè)計(jì)箱座壁厚6 = 10箱蓋壁厚61 5t 6 =10箱蓋凸緣厚度b1 =15箱座凸緣厚度b =15箱座底凸緣厚度b2 =25地角螺釘直徑df =20mm地腳螺釘數(shù)目n = 4軸承旁連接螺栓直徑d1 = 16mm蓋與座連接螺栓直徑d2 =12mm連接螺栓d2的間距l(xiāng) = 120mm軸承端蓋螺釘直徑d3 = 10mm視孔蓋螺釘直徑d4 =8mm定位銷(xiāo)直徑d =10mmdf ,d1,d2到外箱壁的跑離c1 = 26mm,22mm,18mmdf ,&82至凸緣邊緣距離c2 = 24mm,20mm,16mm凸臺(tái)高度h =40mm外箱壁至軸承座端面距離l1 =50鑄造過(guò)度尺寸x =5mm, y = 25mm,