帶式輸送機(jī)蝸桿傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 答辯日期： 目 錄課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書1§1機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)任務(wù)書3傳動(dòng)方案要求如下圖所示3設(shè)計(jì)內(nèi)容：選擇合適的電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器型號(hào)，設(shè)計(jì)減速器。3工作條件：?jiǎn)蜗蜻\(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，兩班制工作，輸送帶速度容許誤差為±5%。3使用年限：8年3生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)3§2傳動(dòng)方案的分析4§3電動(dòng)機(jī)選擇，傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算5§4傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算6§5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算11§6軸承的選擇和校核15§7

2、減速器箱體設(shè)計(jì)及附件的選擇和說(shuō)明18§8聯(lián)軸器的選擇19§9減速器的潤(rùn)滑、密封和潤(rùn)滑牌號(hào)的選擇19§10鍵聯(lián)接的選擇和校核20§11設(shè)計(jì)小結(jié)21§12參考資料22機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名： 專業(yè)：機(jī)電班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 題號(hào)(六)題目帶式輸送機(jī)蝸桿傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)設(shè) 計(jì) 條 件 及 要 求設(shè)計(jì)內(nèi)容：選擇合適的電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器型號(hào)；設(shè)計(jì)蝸桿減速器。工作條件：?jiǎn)蜗蜻\(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，兩班制工作，輸送帶速度容許誤差為±5%。使用年限：8年生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)編號(hào)：1輸送帶拉力F（N）2000輸送帶速度v（m/s）0.8滾筒

3、直徑D(mm)350設(shè)計(jì)工作量1. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份2. 減速器裝配圖1張3. 減速器零件工程圖(1) 減速器箱蓋(2) 第一軸的齒輪(3)輸出軸§2傳動(dòng)方案的分析傳動(dòng)裝置是將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給工作機(jī)的中間裝置。它常具備減速、改變運(yùn)動(dòng)形式或運(yùn)動(dòng)方向以及將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行傳遞與分配的作用。傳動(dòng)裝置是機(jī)器的重要組成部分。傳動(dòng)裝置的質(zhì)量和成本在整部機(jī)器中占有很大的比重，整部機(jī)器的工作性能、成本費(fèi)用以及整體尺寸在很大程度上取決于傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的狀況。因此，合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置是機(jī)械設(shè)計(jì)工作的一個(gè)重要組成部分。合理的傳動(dòng)方案首先應(yīng)滿足工作機(jī)的性能要求。另外，還要與工作條件相適應(yīng)。同時(shí)還要求工作可

4、靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，傳動(dòng)效率高，使用維護(hù)方便，工藝性和經(jīng)濟(jì)性好。若要同時(shí)滿足上述各方面要求往往是比較困難的。因此，要分清主次，首先滿足重要要求，同時(shí)要分析比較多種傳動(dòng)方案，選擇其中既能保證重點(diǎn)，又能兼顧其他要求的合理傳動(dòng)方案作為最終確定的傳動(dòng)方案。運(yùn)輸帶工作速度=0.8 m/s，運(yùn)輸帶滾筒直徑D=350mm滾筒轉(zhuǎn)速nw =60v/D=60×0.8×/（3.14×350）=43.7r/min若選用同步轉(zhuǎn)速為960或720r/min的電動(dòng)機(jī)，則可估算出，總傳動(dòng)比約為22，蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比常用值為1040，本傳動(dòng)由一級(jí)蝸輪蝸桿或一級(jí)帶傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，方案如下： 圖2 .

5、1 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)方案記1、2、3、4分別為聯(lián)軸器、滾動(dòng)軸承（3對(duì)）、蝸輪蝸桿、工作機(jī)的效率，Pd為電動(dòng)機(jī)的輸出總功率, Pw為工作機(jī)卷筒上的輸入功率。§3電動(dòng)機(jī)選擇，傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算一、電動(dòng)機(jī)的選擇1.確定電動(dòng)機(jī)類型 按工作要求和條件,選用y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。2.確定電動(dòng)機(jī)的容量（1）工作機(jī)卷筒上所需功率PwPw = Fv/1000w(2)電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率為了計(jì)算電動(dòng)機(jī)的所需的輸出功率Pd，先要確定從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間的總效率總。查得1 = 0.98，2 = 0.99，3 = 0.8，4 = 0.97，則傳動(dòng)裝置的總效率為 總=122343 = 0.98 x 0

6、.992 x0.8x 0.973=0.70=2.29 kw3.選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速蝸輪蝸桿傳動(dòng)比常用值 i帶=1040 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=i總×nw=（1040）x43.7=4371748r/min根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率和同步轉(zhuǎn)速，查1附表8.1，符合這一范圍的常用同步加速有1500、960。選用同步轉(zhuǎn)速為960 r/min選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132S-6二、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的確定及各級(jí)傳動(dòng)比的分配1.傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 i總= nm / nw=22式中nm-電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，960 r/min; nw-工作機(jī)的轉(zhuǎn)速， 43.7 r/min。三、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1.各軸轉(zhuǎn)速計(jì)

7、算 960 r/min n= nm = 960 r/min n= n / i齒1 =43.7r/minn= n / i齒2 =43.7 r/min2.各軸輸入功率 P0= Pd=2.29 kwP= Pd1 = 2.24kw P= P23 =1.76kwP= P21 =1.70kw3.各軸輸入轉(zhuǎn)矩T0 = 9550Pd/n0 =24.87NmT1= 9550P/n =24.37Nm T2= 9550P/n = 382.12 NmT3= 9550P/n = 371.5Nm表1 傳動(dòng)裝置各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)表 項(xiàng)目軸號(hào)功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩0軸（電動(dòng)機(jī)軸）2.2996024.87軸（蝸桿軸）2.249602

8、4.37軸（蝸輪軸）1.7643.7382.12軸（卷筒軸）1.7043.7371.5§4傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。4.2選擇材料根據(jù)庫(kù)存材料的情況，并考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45號(hào)鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。4.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎

9、曲強(qiáng)度。由式：（機(jī)械設(shè)計(jì)第八版）公式（11-2），得傳動(dòng)中心距：1、 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2(機(jī)械設(shè)計(jì)第2版推薦)按估取效率，則： T2=400940.8N.m2、 確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)；查表12-8（第2版）去工作情況系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載荷系數(shù)為=1.05。則： 3、 確定彈性影響的系數(shù) 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故=。4、 確定接觸系數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版課本，先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距a的比值/a=0.35,從圖11-18可查得5、 確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，

10、蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，查表12.6可得到接觸應(yīng)力=220MPa 6 計(jì)算中心距 mm取中心距a=125mm,因i=22，取模數(shù)m=5mm蝸桿分度圓直徑：。這時(shí),查第八版圖11-18得接觸系數(shù)=2.74，因?yàn)?lt;,因此計(jì)算結(jié)果可用。 4.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸（根據(jù)第八版表11-3和11-9公式）1、 蝸桿主要參數(shù)齒頂高： 齒根高：全齒高： 分度圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 蝸桿分度圓導(dǎo)程角：蝸桿軸向齒距：蝸桿導(dǎo)程:2、蝸輪主要參數(shù)查表第八版11-2得：蝸輪齒數(shù)：，變位系數(shù)：X=0.5驗(yàn)算傳動(dòng)比，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為<5%，在允許范圍內(nèi)。蝸輪齒頂高： 蝸輪齒

11、根高：全齒高： 分度圓直徑： 齒頂圓直徑：齒根圓直徑： 咽喉半徑:蝸輪分度圓螺旋角：4.5蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 由經(jīng)驗(yàn)可知對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)通常只作蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核計(jì)算。查得蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式為 式中：-蝸輪齒根彎曲應(yīng)力，單位為MP；-蝸輪齒形系數(shù)； -螺旋角影響系數(shù)；-蝸輪的許用彎曲應(yīng)力，單位為MP；當(dāng)量齒數(shù) 根據(jù) ，由第八版圖11-9查得齒形系數(shù)=3.25 螺旋角影響系數(shù)： 查表第2版12.6，得許用彎曲應(yīng)力=56MPa 校驗(yàn)結(jié)果為 33.12MP<56MP。所以蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度是滿足要求的蝸桿工作圖 因?yàn)槲仐U的結(jié)構(gòu)單一，幾何參數(shù)為所查資料得，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知不需

12、對(duì)蝸桿的結(jié)構(gòu)及剛度不做特別設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。所以以下只列出了蝸桿的詳細(xì)參數(shù)。傳動(dòng)類型ZI型蝸桿副蝸桿頭數(shù)Z2模數(shù)m5導(dǎo)程角螺旋線方向右旋齒形角精度重等級(jí)蝸桿8f中心距a125配對(duì)蝸輪圖號(hào)軸向齒距累積公差0.014軸向齒距極限偏差0.024蝸輪齒開公差0.032 軸向螺旋剖面5 蝸輪的工作圖 因?yàn)槲佪営描T錫青銅ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造，而蝸輪的直徑較大，所以對(duì)蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是必要的。在齒圈與輪芯聯(lián)結(jié)處，采用輪箍式。 蝸輪的大體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已完成，詳細(xì)的結(jié)構(gòu)尺寸見蝸輪的零件圖。蝸輪主要參數(shù)如下圖；傳動(dòng)類型ZI型蝸桿副蝸輪端在模數(shù)5蝸桿頭

13、數(shù)2導(dǎo)程角螺旋方向右旋蝸桿軸向剖面內(nèi)的齒形角蝸輪齒數(shù)41蝸輪變位系數(shù)-0.5中心距125配對(duì)蝸輪圖號(hào)精度等級(jí)蝸輪8cGB10089-1988蝸輪齒距累積公差0.125齒距極限偏差蝸輪齒厚§5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的結(jié)構(gòu)草圖蝸桿軸蝸輪軸一、蝸輪蝸桿軸設(shè)計(jì)1選擇軸的材料及熱處理方法蝸桿軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235A；強(qiáng)度極限=420Mpa，許用彎曲應(yīng)力=40 Mpa，許用扭切力=1220Mpa。蝸輪軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限=736 Mpa，許用彎曲應(yīng)力= 70Mpa2確定軸的最小直徑由表16.2查得Q235A鋼許用扭切力=1220Mpa ， d1根據(jù)與聯(lián)軸器連接尺寸取d1=2

14、5mmd2 考慮到鍵等影響，增大5%，取d2=35mm二、校核蝸桿軸如軸的結(jié)構(gòu)草圖所示，蝸桿總長(zhǎng)為445mm，兩軸承間的支承距離為148mm，取直徑為50mm和40mm的兩個(gè)截面進(jìn)行校核。蝸桿的受力分析：圓周力徑向力軸向力1求支反力、繪彎矩、扭矩圖（1）垂直平面支反力，如圖b（2）垂直平面彎矩如圖b1、直徑50mm截面NmmNmm2、直徑40mm截面 Nmm（3）水平平面支反力,水平平面彎矩，如圖c1、直徑50mm截面2、直徑40mm截面 N.mm（5）合成彎矩，如圖d1、直徑50mm截面2、直徑40mm截面（6）扭矩，如圖e（7）當(dāng)量彎矩，修正系數(shù)Nmm Nmm，都小于=40Mpa，故蝸桿軸

15、安全。三、校核蝸輪軸如軸的結(jié)構(gòu)草圖所示，蝸輪軸總長(zhǎng)為366mm，兩軸承間的支承距離為=198mm，取直徑為50mm和45mm的兩個(gè)截面進(jìn)行校核。蝸輪軸的受力分析圓周力徑向力軸向力1求支反力、繪彎矩、扭矩圖（1）垂直平面支反力，如圖b（2）垂直平面彎矩,如圖b1、直徑50mm截面2、直徑45mm截面（3）水平平面支反力,水平平面彎矩如圖c1、直徑50mm截面2、直徑45mm截面（5）合成彎矩，圖d1、直徑50mm截面2、直徑45mm截面（6）扭矩，如圖e（7）當(dāng)量彎矩，修正系數(shù) Nmm Nmm，都小于=70Mpa，故蝸輪軸安全。§6軸承的選擇和校核一、1蝸桿軸承的選擇選擇蝸桿軸軸承為圓

16、錐滾子軸承32307軸承，校核軸承，軸承使用壽命為8年，每年52周，一周5個(gè)工作日計(jì)算，每天工作16小時(shí)。2根據(jù)滾動(dòng)軸承型號(hào)，查出和。查附表10.4 3校核蝸桿軸承是否滿足工作要求（1）畫軸的受力簡(jiǎn)圖。（2）求軸承徑向支反力、（3）求兩端面軸承的派生軸向力（計(jì)算系數(shù)Y=1.9 附表10.4）（4）確定軸承的軸向載荷、=2779.5N由于所以軸2被壓緊軸1放松（5）計(jì)算軸承的當(dāng)量載荷、>e >e查表13-5得：X=X=0.67 Y=Y=1.9查2表取.1，因?yàn)榈茫?結(jié)論：選定的軸承合格，蝸桿軸承型號(hào)最終確定為：圓錐滾子軸承32307二,、1.蝸輪軸承的選擇選擇蝸輪軸承為圓錐滾軸承，型

17、號(hào)為32210校核軸承，軸承使用壽命為8年，每年52周，一周5個(gè)工作日計(jì)算，每天工作16小時(shí)。2根據(jù)滾動(dòng)軸承型號(hào)，查出。查1附表10.4 3校核蝸桿軸承是否滿足工作要求（1）畫軸的受力簡(jiǎn)圖。（2）求軸承徑向支反力、（3）求兩端面軸承的派生軸向力（Y=1.4）（4）確定軸承的軸向載荷、由于所以軸2被壓緊軸1放松（5）計(jì)算軸承的當(dāng)量載荷、>e >eX=X=0.67 Y=Y=1.4查2表取.1，因?yàn)榈茫?結(jié)論：選定的軸承合格，蝸輪軸承型號(hào)最終確定為：圓錐滾子軸承32210§7減速器箱體設(shè)計(jì)及附件的選擇和說(shuō)明一、箱體主要設(shè)計(jì)尺寸名稱計(jì)算依據(jù)計(jì)算結(jié)果箱座壁厚8箱蓋壁厚7箱座凸緣厚度

18、12箱蓋凸緣厚度11箱座底凸緣厚度20地腳螺栓直徑18地腳螺釘數(shù)目4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑13箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑9聯(lián)接螺栓的間距150200150200軸承端蓋螺釘直徑8檢查孔蓋螺釘直徑=（0.30.4）7定位銷直徑7、至外箱壁距離查1表4.2241915、至凸緣邊緣距離查1表4.2221713軸承旁凸臺(tái)半徑=22凸臺(tái)高度52外箱壁至軸承座端面距離=+(510)5156大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離12齒輪端面與內(nèi)箱壁距離>10箱蓋、箱座肋厚、 67軸承端蓋外徑8084軸承旁聯(lián)接螺栓距離8084§8聯(lián)軸器的選擇1、電機(jī)與減速器端采用彈性套聯(lián)軸器 計(jì)算轉(zhuǎn)矩：查第2版19.1，取工作情況系

19、數(shù)K=1.4故轉(zhuǎn)矩查附表19.3選取LT4型彈性套柱銷聯(lián)軸器，許用轉(zhuǎn)矩為63 N.m，聯(lián)軸器材料為鋼時(shí)，許用轉(zhuǎn)速為5700r/min，允許的軸孔直徑d=20282、減速器與滾筒端采用彈性柱銷聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩：查第2版19.1，取工作情況系數(shù)K=1.4故轉(zhuǎn)矩：查附表19.4選取HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器,許用轉(zhuǎn)矩為630 N.m，聯(lián)軸器材料為鋼時(shí)，許用轉(zhuǎn)速為5000r/min，允許的軸孔直徑d=3042§9減速器的潤(rùn)滑、密封和潤(rùn)滑牌號(hào)的選擇一、傳動(dòng)零件的潤(rùn)滑1齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑因?yàn)槲仐U圓周速度，故選擇油池浸油潤(rùn)，潤(rùn)滑油選用N680。2滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑容易密封，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，滾動(dòng)軸承選用脂

20、潤(rùn)滑，適用于軸承轉(zhuǎn)速不高，溫度不高的場(chǎng)合，在最初裝配時(shí)和每隔一定時(shí)間（通常每年1-2次）將潤(rùn)滑脂填充道軸承空隙中即可。故蝸桿軸承選用脂潤(rùn)滑，根據(jù)蝸輪轉(zhuǎn)速，箱體結(jié)構(gòu)等條件，蝸輪軸用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。二、減速器密封1.軸外伸端密封毛氈圈、密封蓋油封。2.軸承靠箱體內(nèi)側(cè)的密封擋油環(huán)：防止油漲到或?yàn)R進(jìn)軸承。3.箱體結(jié)合面的密封箱體結(jié)合面的密封性要求是指在箱體剖分面、各接觸面及密封處均不出現(xiàn)漏油和滲油現(xiàn)象，剖分面上不加入墊片或填料。為了保證機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，連接表面應(yīng)精加工，其表面粗糙度應(yīng)為6.3,密封的表面要經(jīng)過(guò)刮研。§10鍵聯(lián)接的選擇和校核1鍵的選擇鍵長(zhǎng)度小于輪轂長(zhǎng)度

21、且鍵長(zhǎng)不宜超過(guò)，前面算得蝸桿軸鍵槽處的直徑為d=25 mm,蝸輪軸鍵槽處直徑為d=35mm，蝸輪輪轂處軸直徑d=50mm，查附5.14選用普通平鍵。 蝸桿軸的鍵選用: 鍵 =8mm =7mm =40mm蝸輪軸鍵選用：鍵 =10mm =8mm =70mm蝸輪輪轂鍵選用：鍵 =14mm =9mm =60mm 2鍵的校核鍵與鋼制軸在輕微沖擊載荷下的許用擠壓應(yīng)力為：，則：蝸桿軸鍵1： 蝸輪軸鍵2：蝸輪輪轂鍵3：所以所選用的平鍵強(qiáng)度均足夠。鍵標(biāo)記為： 鍵1：8×40 GB/T1096鍵2：10×70 GB/T1096鍵3：14×60 GB/T1096二、附屬零件設(shè)計(jì)1窺視孔和窺視孔蓋在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，能看到傳動(dòng)零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板用鑄鐵制成，用M7螺釘緊固。2.通氣塞和通氣器由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在