機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計一級蝸桿減速器

1、20機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說 明 書設(shè)計題目：一級蝸桿減速器專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： xx學(xué)院機械工程學(xué)院目 錄1、機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書 -（2）2、機構(gòu)運動簡圖-（4）3、運動學(xué)與動力學(xué)計算 -（5）4、傳動零件設(shè)計計算-（8）5、軸的設(shè)計計算及校核-（12）6、箱體的設(shè)計 -（16）7、鍵等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的選擇-（17）8、減速器結(jié)構(gòu)與潤滑的概要說明-（18）9、設(shè)計小結(jié)-（19）10、參考資料-（20）1. 機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)班級04 學(xué)生姓名學(xué)號課題名稱一級蝸桿減速器設(shè)計起止時間課題類型工程設(shè)計課題性質(zhì)真實一、原始數(shù)據(jù)已知條件輸送帶拉力f/kn輸送帶速度v/(m/s)滾筒直

2、徑(mm)數(shù)據(jù)2.20.9350工作條件：單向運轉(zhuǎn)，連續(xù)工作，空載起動，載荷平穩(wěn)，三班制工作 ，減速器使用壽命不低于10年，輸送帶速度允許誤差位5%二、基本要求 1、完成裝配圖一張、零件圖兩張（齒輪、軸各一） 2、編寫設(shè)計說明書一份（按畢業(yè)設(shè)計論文格式打?。?3、裝配圖手工繪制，零件圖cad繪制4、自制文件帶裝好全部文件，寫上學(xué)好、姓名2.機構(gòu)運動簡圖3.運動學(xué)與動力學(xué)計算 3.1電動機的選擇計算 3.1.1 選擇電動機3.1.1.1選擇電動機的類型按工作要求和條件選取y系列一般用途全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。3.1.1.2選擇電動機容量 電動機輸出功率： kw工作機所需的功率： 所以

3、kw 由電動機至工作機之間的總效率： 其中 分別為聯(lián)軸器，軸承，窩桿，齒輪，鏈和卷筒的傳動效率。查表可知=0.99（彈性鏈軸器）=0.98（滾子軸承）=0.73單頭窩桿）=0.90鑄造的開式齒輪傳動）=0.96（滾子鏈）=0.96（卷筒） 所以： p=3.1.1.3確定電動機轉(zhuǎn)速 卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為 rmin 根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)中查的蝸桿的傳動比在一般的動力傳動中；i=60600，電動機的轉(zhuǎn)速的范圍因為 n=(2080)*n=（2080）x49.1=9823928r/min 在這個范圍內(nèi)的電動機的同步轉(zhuǎn)速有1000r/min和1500r/min,2800r/min.三種傳動比方案，綜合考慮電動機

4、和傳動裝置的情況來確定最后的轉(zhuǎn)速，為降低電動機的重量和成本，可以選擇同步轉(zhuǎn)速1500r/min。根據(jù)同步轉(zhuǎn)速查表10-100確定電動機的型號為y90l1-4。 3.1.2 計算總傳動比和各級傳動比的分配 3.1.2.1 計算總傳動比： 3.1.2.2 各級傳動比的分配 由于為蝸桿傳動，傳動比都集中在蝸桿上，其他不分配傳動比。 3.1.3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 3.1.3.1 蝸桿蝸輪的轉(zhuǎn)速： 蝸桿轉(zhuǎn)速和電動機的額定轉(zhuǎn)速相同 蝸輪轉(zhuǎn)速： 滾筒的轉(zhuǎn)速和蝸輪的轉(zhuǎn)速相同 3.1.3.2 功率 蝸桿的功率：p=3.57*0.99=3.534kw 蝸輪的功率：p=3.534*0. 8*0.99=2

5、.799kw 滾筒的功率：p=2.799*0.97*0.98=2.661kw.轉(zhuǎn)矩 將所計算的結(jié)果列表： 參數(shù)電動機蝸桿蝸輪滾筒轉(zhuǎn)速r/min1420142063.6763.67功率p/kw3.57 3.5342.799 2.661轉(zhuǎn)矩n.m24.0123.77514.27 493.85傳動比i22.3效率0.990.790.904.傳動零件的設(shè)計計算4.1蝸桿蝸輪設(shè)計計算計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果4.1.1選擇材料4.1.2確定許用壓力 時蝸輪材料的許用接觸當(dāng)時蝸輪材料的許用彎曲應(yīng)力初步估計vs的值滑動系數(shù)影響系數(shù)zvs應(yīng)力循環(huán)的次數(shù) 接觸強度壽命系數(shù)zn 彎曲強度壽命系數(shù)yn 許用接觸應(yīng)力

6、許用彎曲應(yīng)力 4.1.3按接觸疲勞強度設(shè)計載荷系數(shù)k 傳動比i 初步估計蝸桿傳動效率確定蝸桿的頭數(shù) 蝸輪齒數(shù) 確定模數(shù)及蝸桿直徑 確定蝸桿傳動 基本參數(shù)4.1.4求蝸輪圓周數(shù)度并校核效率 蝸輪分度圓導(dǎo)程角 實際傳動比i 蝸輪的實際轉(zhuǎn)速n 蝸輪的圓周數(shù)度v 滑動速度vs 嚙合效率 攪油效率0.940.99 軸承效率0.980.99 蝸桿的傳動效率 4.1.5校核蝸輪的齒面接觸強度材料彈性系數(shù)ze 使用系數(shù)ka 動載系數(shù)kv 載荷系數(shù) = 蝸輪實際轉(zhuǎn)矩t2 滑動速度影響系數(shù)zvs 許用接觸應(yīng)力h 校核蝸桿輪齒接觸疲勞強度 4.1.6校核蝸輪齒根彎曲強度蝸輪綜合齒形系數(shù) 導(dǎo)程角系數(shù) 校核彎曲強度 4

7、.1.7熱平衡校核初步估計散熱面積a 周圍空氣的溫度t 熱散系數(shù)k 熱平衡校核 4.1.8計算蝸桿傳動主要尺寸中心距 a=200mm 蝸桿齒頂圓直徑da1 蝸桿齒根圓直徑df1 導(dǎo)程角 蝸桿軸向齒距 px1 蝸桿齒寬b1 蝸輪分度圓直徑d2 蝸輪喉圓直徑de2 蝸輪齒根圓直徑df2 蝸輪齒頂圓直徑da2 蝸輪齒寬b2 蝸輪齒頂圓弧半徑 蝸輪螺旋角 4.1.9蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 蝸桿 選40gr，表面淬火4555hrc；由表8-7查得， 蝸輪邊緣選擇zcusn10p1。金屬模鑄造查表8-7得許用壓力為查表8-7查圖8-13得vs3/s，查圖8-14得zvs=0.93（浸油潤滑）。=60n2jl=

8、6063.713651610=223204800zn=0.68yn=0.55由式（8-6） =2200.930.68= 由式（8-7）=yn =700.55=從k=11.4 取 k=1.2 由%=%0.835 查表8-2 =2-3 取z1=2=i=22.32=44.645 由式（8-10） 由表8-1取m=6.3，d=63查表8-4按i=25，m=6.3，d=63得基本參數(shù)為：中心距a=190，=2，=50，x2=-0.206=m=6.350=330mm =arctan m/d=arctan 26.3/63=11度18分35秒i=/=53/2=26.5n=n1/i=1420/26.5=53.6

9、r/mm vs= 查表8-10 取0.96 取 0.98 得：=0.9030.960.98=0.85查表8-8 ze=155 查表8-9 ka=1（間隙工作） 由于v2=0.9373m/s，kv=11.1，取kv=1 =1（載荷平穩(wěn)） 查圖8-14 zvs=0.93 h= 2200.930.68=139.13n/mm =125.62h=139.13 按=/cos =53/cos =54 查圖7-32 = 4.0及=+0.246 =1-/120=1-111835/120=0.906 =11.12 f=38.5 取t=20c 從k=1417.5 取k=17w/（mc） 由式（8-14） =54.1

10、3c 85c 蝸桿分度圓直徑 d1=63mm da1=d1+2ham=63+216.3=76mm df1=d1-2m（ha+c ）=63-26.3（1+0.2）=48mm =111835 px1=m=3.146.3=20mm d2=334mm de2da2+1.5m=350+1.56.3=359.5mmdf2=d2-2hf2 =d2-2m（ha-x2+c） =334-26.3（1-0.246+0.2） =320mm da2=d2+2m（ha+x2）=334+26.3（1+0.246）= 350mm b20.75da1=0.7576=57mm ra2 =d1/2-m=63/2-6.3=25mm

11、= =111835蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。蝸輪采用輪箍式，青銅輪緣與鑄造鐵心采用h7/s6配合，并加臺肩和螺釘固定，螺釘選6個40grzcusn10p1vs3/szvs=0.93=223204800k=1.2i=22.3=2=45m=6.3，d=63=2，=53x2=+0.246i=26.5n=53.6r/minvska=1kv=1 =1h=139.13合格合格a=1.11m合格a=200mm da1=76mm=111835 b1=93mmd2=334mm=1118355.軸的設(shè)計計算及校核5.1輸出軸的設(shè)計計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果5.1.1軸的材料的選擇，確定許用應(yīng)力5.1.2按扭轉(zhuǎn)強度

12、，初步估計軸的最小直徑5.1.3軸承和鍵5.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.1.4.1、徑向尺寸的確定 5.1.4.2、軸向尺寸的確定5.1.5軸的強度校核 5.1.5.1計算蝸輪受力 5.1.5.2計算支承反力5.1.5.3彎矩5.1.5.4當(dāng)量彎矩5.1.5.5分別校核5.1.5.6鍵的強度校核考慮到減速器為普通中用途中小功率減速傳動裝置，軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩。d 軸伸安裝聯(lián)軸器，考慮補償軸的可能位移，選用無彈性元件的聯(lián)軸器，由轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩得tc=kt=1.59.5502.799/63.67=315nm查表gb 4323-84 hl3選無彈性擾性聯(lián)軸器，標(biāo)準(zhǔn)孔徑d=38mm，即軸伸直徑為38mm 。

13、 采用角接觸球軸承，并采用凸緣式軸承蓋，實現(xiàn)軸承系兩端單向固定，軸伸處用c型普通平鍵聯(lián)接，實現(xiàn)周向固定。用a型普通平鍵連接蝸輪與軸 從軸段d1=38mm開始逐漸選取軸段直徑，d2起固定作用，定位軸肩高度可在（0.070.1）d范圍內(nèi)，故d2=d1+2h38（1+20.07）=43.32mm，該直徑處安裝密封氈圈，標(biāo)準(zhǔn)直徑。應(yīng)取d2=45mm；d3與軸承的內(nèi)徑相配合，為便與軸承的安裝，取d3=50mm，選定軸承型號為7210cj，d4與蝸輪孔徑相配合。按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，取d4=53mm；d5起定位作用，由h=（0.070.1）d=（0.070.1）53=3.715.3mm，取h=4mm，d5=60

14、mm；d7與軸承配合，取d7=d3=50mm；d6為軸承肩，查機械設(shè)計手冊，取d6=57mm。與傳動零件相配合的軸段長度，略小于傳動零件的輪轂寬。輪轂的寬度b2=（1.21.5）d4=（1.21.5）53=63.679.5mm，取b=70mm，聯(lián)軸段l4=68mm，聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器b2=60mm，取聯(lián)軸段l1=58mm。與軸承配合的軸段長度，查軸承寬度為20mm，取擋油板厚為1mm，則l7=21mm，其他軸段的尺寸長度與箱體等的設(shè)計有關(guān)，蝸輪端面與箱體的距離取1015mm，軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離取5mm；分箱面取5565mm，軸承蓋螺釘至聯(lián)軸器距離1015mm，初步估計l2=55mm，軸

15、承環(huán)寬度為8mm，兩軸承的中心的跨度為130mm，軸的總長為263mm。蝸輪的分度圓直徑d=334mm； 轉(zhuǎn)矩t=513.27nm蝸輪的切向力ft=2t/d=2513.27/334=3073.47n蝸輪的徑向力fr=fttan/cos=3073.47tan20/cos111835=1158.4蝸輪軸向力fx=fttan=3073.47tan111835=619.72n水平平面 n垂直平面fv1=n水平平面彎矩：垂直平面彎矩：合成彎矩： 單向運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán) a=0.6at=0.6513270=307962mmm截面 mea=mel=at=0.6428430=307962mmm考慮到鍵d1=

16、105%36.02=37.821mm；d2=105%38.69=40.62mm。實際直徑分別為38mm和53mm，強度足夠。應(yīng)為選用a型平鍵聯(lián)接，根據(jù)軸徑d=53，由gb1095-79，查鍵寬b=16mm；鍵高h(yuǎn)=10mm，因為輪轂的長度為70mm，故取標(biāo)準(zhǔn)鍵長60mm。將l=l-b=60-16=44mm，k=0.4h=0.410=4mm 查得靜荷時的許用擠壓應(yīng)力p=120p，所以擠壓強度足夠由普通平鍵標(biāo)準(zhǔn)查得軸槽深t=6mm，轂槽深t1=4.3mm選用45號鋼，正火處理 b=600mpa b1=55mpad=38mmd1=38mmd2=45mmd3=d7=50mmd4=53mmd5=60mm

17、d6=57mml1=58mml2=55mml7=21mml=263mmd=334mmt=513.27nm合格b=16mmh=10mmk=4mmt=6mmt1=4.3mm5.2蝸桿軸的設(shè)計計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果5.2.1軸的材料的選擇，確定許用應(yīng)力5.2.2按扭轉(zhuǎn)強度，初步估計軸的最小直徑5.2.3軸承5.2.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.2.4.1徑向尺寸的確定5.2.4.2軸向尺寸的確定考慮到減速器為普通中用途中小功率減速傳動裝置，軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩。d 軸伸安裝聯(lián)軸器，考慮補償軸的可能位移，選用彈性拄銷聯(lián)軸器，由轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩tc=kt=1.523.77=35.66nm 查表gb 4323-84 選

18、用hl2彈性柱銷聯(lián)軸器，標(biāo)準(zhǔn)孔徑d=30mm，即軸伸直徑為30mm采用角接觸球軸承，并采用凸緣式軸承蓋，實現(xiàn)軸承系兩端單向固定。從軸段d1=30mm開始逐漸選取軸段直徑，d2起固定作用，定位軸肩高度可在（0.070.1）d范圍內(nèi)，故d2=d1+2h30（1+20.07）=34.2mm，該直徑處安裝密封氈圈，標(biāo)準(zhǔn)直徑。應(yīng)取d2=35.5mm；d3與軸承的內(nèi)徑相配合，為便與軸承的安裝，取，選定軸承型號為7208cj。d4起定位作用，由h=（0.070.1）d3=（0.070.1）40=2.84mm，取h=3mm，d4=d8=40+3=43mm；d5=d7=35mm，d6取蝸桿齒頂圓直徑d6=60m

19、m。由gb5014-85查聯(lián)軸段長度80mm，與軸承配合的軸段長度，查軸承寬度為18mm，取擋油板厚為1mm，其他軸段的尺寸長度與箱體等的設(shè)計有關(guān)，蝸桿端面與箱體的距離取1015mm，軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離取5mm；分箱面取5565mm，軸承蓋螺釘至聯(lián)軸器距離1015mm，軸承環(huán)寬度為8mm ，蝸桿軸總長460mm選用45號鋼，正火處理 b=600mpa b1=55mpad1=30mmd2=35.5mmd3=d9=40mmd5=d7=35mmd6=60mml=460mm 6.箱體的設(shè)計計算6.1 箱體的結(jié)構(gòu)形式和材料采用下置剖分式蝸桿減速器（由于v=1m/s4m/s）鑄造箱體，材料ht150

20、。6.2鑄鐵箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸和關(guān)系 名稱 減速器型式及尺寸關(guān)系箱座壁厚 =11mm 箱蓋壁厚1 1=10mm箱座凸緣厚度b1，箱蓋凸緣厚度b，箱座底凸緣厚度b2 b=1.5=16mm b1=1.51=15mm b2=2.5=28mm地腳螺釘直徑及數(shù)目 df=19mm n=6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1=14mm箱蓋，箱座聯(lián)接螺栓直徑 d2=10mm 螺栓間距 150mm軸承端蓋螺釘直徑 d3=9mm 螺釘數(shù)目4檢查孔蓋螺釘直徑 d4=6mmdf，d1，d2至外壁距離 df，d2至凸緣邊緣距離 c1=26,20,16 c2=24,14軸承端蓋外徑 d2=140mm 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 s=140mm

21、軸承旁凸臺半徑 r1=16mm軸承旁凸臺高度 根據(jù)軸承座外徑和扳手空間的要求由結(jié)構(gòu)確定箱蓋，箱座筋厚 m1=9mm m2=9mm蝸輪外圓與箱內(nèi)壁間距離 12mm蝸輪輪轂端面與箱內(nèi)壁距離 10mm7.鍵等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的選擇本部分含鍵的選擇聯(lián)軸器的選擇，螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇墊圈，墊片的選擇，具體內(nèi)容如下：7.1鍵的選擇查表10-33機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計：a型普通平鍵，b*h=8*7gb1095-79軸與相配合的鍵：a型普通平鍵，b*h=16*10gb1095-79，3軸與聯(lián)軸器相配合的鍵a型普通平鍵b*h=12*8a 型，8*7a型， 16*10a型， 12*8gb1095-797.2聯(lián)軸器的選擇

22、根據(jù)軸設(shè)計中的相關(guān)數(shù)據(jù)，查表10-43機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計，選用聯(lián)軸器的型號hl3。 gb5014-85hl3gb5014-857.3螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇考慮到減速器的工作條件，后續(xù)箱體附件的結(jié)構(gòu)，以及其他因素的影響選用 螺栓gb5782-86， m10*35， 數(shù)量為3個 m12*100， 數(shù)量為6個 螺母gb6170-86 m10 數(shù)量為2個 m12， 數(shù)量為6個螺釘gb5782-86 m6*20 數(shù)量為2個 m8*25， 數(shù)量為24個 m6*16 數(shù)量為12個 *（參考機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計圖10-8裝配圖）m10*35m12*100m10m12m6*20m8*25m6*167.4銷，墊

23、圈墊片的選擇選用銷gb117-86，b8*30，數(shù)量為2個選用墊圈gb93-87數(shù)量為8個選用止動墊片1個選用石棉橡膠墊片2個選用08f調(diào)整墊片4個*（參考機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計圖10-8裝配圖）gb117-86b8*30gb93-87止動墊片石棉橡膠墊片08f調(diào)整墊片有關(guān)其他的標(biāo)準(zhǔn)件，常用件，專用件，詳見后續(xù)裝配圖 8.減速器結(jié)構(gòu)與潤滑的概要說明在以上設(shè)計選擇的基礎(chǔ)上，對該減速器的結(jié)構(gòu)，減速器箱體的結(jié)構(gòu)，軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸，減速器的潤滑與密封，減速器的附件作一簡要的闡述。8.1 減速器的結(jié)構(gòu)本課題所設(shè)計的減速器，其基本結(jié)構(gòu)設(shè)計是在參照機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計圖10-8裝配圖的基礎(chǔ)上完成的，該項減速

24、器主要由傳動零件（蝸輪蝸桿），軸和軸承，聯(lián)結(jié)零件（鍵，銷，螺栓，螺母等）。箱體和附屬部件以及潤滑和密封裝置等組成。箱體為剖分式結(jié)構(gòu)，由i箱體和箱蓋組成，其剖分面通過蝸輪傳動的軸線；箱蓋和箱座用螺栓聯(lián)成一體；采用圓錐銷用于精確定位以確保和箱座在加工軸承孔和裝配時的相互位置；起蓋螺釘便于揭開箱蓋；箱蓋頂部開有窺視孔用于檢查齒輪嚙合情況及潤滑情況用于加住潤滑油，窺視孔平時被封??；通氣器用來及時排放因發(fā)熱膨脹的空氣，以放高氣壓沖破隙縫的密封而致使漏油；副標(biāo)尺用于檢查箱內(nèi)油面的高低；為了排除油液和清洗減速器內(nèi)腔，在箱體底部設(shè)有放汕螺塞；吊環(huán)螺栓用來提升箱體，而整臺減速氣的提升得使用與箱座鑄成一體的吊鉤；

25、減速氣用地腳螺栓固定在機架或地基上。8.2減速箱體的結(jié)構(gòu)該減速器箱體采用鑄造的剖分式結(jié)構(gòu)形式具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖8.3軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸詳見零件工作圖8.4減速器的潤滑與密封蝸輪傳動部分采用潤滑油，潤滑油的粘度為118cst（100c）查表5-11機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計軸承部分采用脂潤滑，潤滑脂的牌號為zl-2查表5-13機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計8.5減速器附件簡要說明該減速器的附件含窺視孔，窺視孔蓋，排油孔與油蓋，通氣空，油標(biāo)，吊環(huán)螺釘，吊耳和吊鉤，起蓋螺釘，其結(jié)構(gòu)及裝配詳見裝配圖。具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖具體結(jié)構(gòu)裝配圖詳見零件工作圖潤滑油118cst潤滑脂zl-2 詳見裝配圖9.設(shè)計小結(jié)通過設(shè)計一級蝸桿減速器，覺得自己