哈工大機械設(shè)計課程設(shè)計

1、目 錄1電動機的選擇12蝸輪、蝸桿的設(shè)計計算23傳動裝置的運動、動力參數(shù)計算54軸的校核計算65嚙合件及軸承的潤滑方法、潤滑劑牌號及裝油量136密封方式的選擇137箱體機構(gòu)設(shè)計138附件及其說明149參考文獻1616一、電動機的選擇工作機的有效功率為式中 F輸送帶的有效拉力，N；v輸送帶的線速度，m/s；工作機的有效功率，kW。故從電動機到工作機輸送帶間的總效率為式中電動機與蝸桿之間的聯(lián)軸器的傳動效率，暫選0.99；蝸輪軸與卷筒軸之間的聯(lián)軸器的傳動效率，暫選0.99；滾動軸承的傳動效率，暫選0.98；雙頭蝸桿的傳動效率，查表取0.79；卷筒的傳動效率，查表取0.96。故電動機所需的工作功率為工

2、作機主動軸轉(zhuǎn)速為式中d卷筒直徑，mm。故總的傳動比即是蝸輪蝸桿的傳動比，查表知i=1080，所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為由電動機工作功率及可選轉(zhuǎn)速查表，選擇Y系列三相鼠籠型異步電動機Y112M-6。并且查得該電動機的額定功率為2.2kW，滿載轉(zhuǎn)速為940r/min，軸徑28mm，軸座中心高112mm。電動機型號額定功率kW滿載轉(zhuǎn)速/（r/min）起動轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y112M-62.29402.02.0確定傳動比為蝸輪齒數(shù)所以最終確定傳動比i=18.5。二、 蝸輪、蝸桿的設(shè)計計算蝸桿輸入功率為轉(zhuǎn)速，傳動比i=18.5。（1） 材料選擇及熱處理方式減速器傳遞功率不大，速度不高，蝸桿

3、選用材料45鋼調(diào)制處理，齒面硬度 220250HBW,蝸輪緣選用材料鑄造鋁青銅（ZCuAl0Fe3）,金屬模鑄造。（2） 蝸桿頭數(shù)及蝸輪齒數(shù)蝸桿頭數(shù)，蝸輪齒數(shù)為。（3） 按齒面接觸疲勞強度確定模數(shù)和蝸桿分度圓直徑蝸輪軸轉(zhuǎn)矩 載荷系數(shù)由表9.4查得使用系數(shù)；預(yù)估蝸輪圓周速度，則動載系數(shù)；因為工作載荷平穩(wěn)，故齒向載荷分布系數(shù)。所以。查表9.6得蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力。材料彈性系數(shù)：對于青銅或者鑄鐵蝸輪與鋼制蝸桿配對時，取。模數(shù)及蝸桿分度圓直徑由表9.1取標(biāo)準(zhǔn)值，分別為：模數(shù)m= 5mm，蝸桿分度圓直徑。（4） 計算傳動中心距蝸輪分度圓直徑： 。中心距 。取，得。（5） 驗算蝸輪圓周速度、相對滑動速

4、度、傳動效率蝸輪圓周速度與假設(shè)相符。蝸桿導(dǎo)程角相對滑動速度 與預(yù)測吻合較好。當(dāng)量摩擦角由表9.7得驗算嚙合效率 與初取值相近。（6） 計算蝸輪蝸桿的主要幾何尺寸名稱符號計算公式及結(jié)果蝸桿蝸輪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上導(dǎo)程角蝸輪分度圓上螺旋角節(jié)圓直徑傳動中心距蝸桿軸向齒距蝸桿螺旋線導(dǎo)程蝸桿螺旋部分長度x z20.5按照結(jié)構(gòu)，取80mm蝸輪外圓直徑取208mm蝸輪齒寬取45mm齒根圓弧面半徑齒頂圓弧面半徑齒寬角（7） 熱平衡計算環(huán)境溫度取，工作溫度取，傳熱系數(shù)取。需要的散熱面積 （8） 精度等級及側(cè)隙種類，取9級精度，側(cè)隙種類代號為c，即傳動9c GB/T 100

5、89-1998。（9） 蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作圖繪制（見圖紙）三、 傳動裝置的運動、動力參數(shù)計算蝸桿軸轉(zhuǎn)速：蝸輪軸轉(zhuǎn)速：蝸桿軸功率：蝸輪軸功率：卷筒軸功率：電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩：蝸桿軸轉(zhuǎn)矩：蝸輪軸轉(zhuǎn)矩：卷筒軸轉(zhuǎn)矩：帶式傳動裝置的運動和動力參數(shù)軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/(N.mm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動比i效率電機軸1.82394010.99轉(zhuǎn)軸1.80594018.50.76轉(zhuǎn)軸1.39750.810.94卷筒軸1.35550.8四、 軸的校核計算已知渦輪軸輸出功率P=1.397kW，轉(zhuǎn)矩T=262500N.mm，轉(zhuǎn)速n=50.8r/min。蝸輪分度圓直徑d=185mm，齒寬b=45mm，圓

6、周力，徑向力，軸向力。（1） 材料選擇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，其傳遞的功率不大，對其重量和尺寸無特殊要求，故選擇常用的45鋼，正火回火處理，毛坯用鍛件。主要機械性能：硬度170217HBW，抗拉強度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞極限。（2） 初算軸徑對于轉(zhuǎn)軸,按照扭轉(zhuǎn)強度初算軸頸,由表10.2知C值在106118間。考慮軸端彎矩小于轉(zhuǎn)矩，故取C=106，已知軸的輸入功率為1.379kW，轉(zhuǎn)速為50.8 r/min。所以蝸桿軸的最小直徑：計入鍵槽的影響：（3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計對于連接減速器蝸桿和電動機的聯(lián)軸器，為了減小起動轉(zhuǎn)矩，選擇具有較小轉(zhuǎn)動慣量和

7、良好減震性能的有彈性元件的撓性聯(lián)軸器，選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器。對于減速器與卷筒軸的聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)速低，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，選用凸緣聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器，電動機驅(qū)動，所以由表13.1可以查得載荷系數(shù)為K=2，則計算轉(zhuǎn)矩。由表13.4可以查得GB/T 5843-2003中的GY6型號凸緣聯(lián)軸器符合要求，其參數(shù)為：公稱轉(zhuǎn)矩為900N.m，許用轉(zhuǎn)速為6800r/min，軸孔直徑為38mm，軸孔長度為60mm，J1型軸孔。軸段1的直徑，取。通過草圖繪制，確定采用兩端固定方式，并且使用圓錐滾子軸承，由于軸承距油面較高，采用脂潤滑。最終確定軸承型號為30209 GB/T 297-1994。并依次確定軸承各部分的軸徑及長度

8、如圖所示。根據(jù)軸徑選擇A型普通平鍵，分別為鍵10x8 GB/T 1096-2003和鍵14x9 GB/T 1096-2003。蝸桿根據(jù)軸徑選擇A型普通平鍵，為鍵8x7 GB/T 1096-2003（4） 軸的受力分析軸的受力分析、轉(zhuǎn)矩圖、彎矩圖如圖所示。軸承的支反力計算：在水平面上在垂直平面上軸承的總支反力軸承的總支反力在水平面上，a-a剖面左側(cè)a-a剖面右側(cè)垂直面合成彎矩（5） 校核軸的強度圖aa剖面左側(cè)受轉(zhuǎn)矩彎矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，為危險剖面，抗彎截面模量為式中：d-aa截面的直徑，47mm；b-鍵槽寬度，14mm；t-鍵槽深度，5.5mm。同理可得抗扭截面模量為彎曲應(yīng)力扭剪應(yīng)力查數(shù)

9、據(jù)得45號鋼正火回火處理硬度170217HBW，抗拉強度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞極限。對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，取折合系數(shù)，則當(dāng)量應(yīng)力為，顯然滿足，故a-a截面左側(cè)強度滿足要求。（6） 校核鍵連接的強度鍵連接的擠壓應(yīng)力為式中：d鍵連接處直徑，mm； T傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.mm； h鍵的高度，mm； l鍵連接的計算長度，mm，l=L-b。蝸輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力取鍵、軸及聯(lián)軸器的材料都為鋼，查得 。顯然，故強度足夠。聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力取鍵、軸及齒輪的材料都為鋼，已查得 。顯然，故強度足夠。聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力取鍵、軸及齒輪的材料都為鋼，已查得 。顯然，故強度足

10、夠。（7） 校核軸承壽命查手冊知道30209軸承的。軸承的軸向力所以所以只需校核軸承。，查得e=0.4；，查得X=0.4，Y=1.5。當(dāng)量載荷軸承在100以下工作，查表得。同時，。軸承的壽命為預(yù)期壽命，比預(yù)期壽命長，所以合格。對于蝸桿，結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖受力分析蝸桿分度圓直徑d=50mm，圓周力，徑向力，軸向力。轉(zhuǎn)速n=940r/min。軸承的支反力計算：在水平面上在垂直平面上軸承的總支反力：軸承的總支反力：查手冊知道30207軸承的。軸承的軸向力所以所以只需校核軸承。，查得e=0.37；，查得X=0.4，Y=1.6。當(dāng)量載荷軸承在100以下工作，查表得。同時，。軸承的壽命為預(yù)期壽命，比預(yù)期壽命長，

11、所以合格。五、 嚙合件及軸承的潤滑方法、潤滑劑牌號及裝油量蝸輪傳動部分采用潤滑油，潤滑油的粘度為118cSt（100°C），潤滑油118cSt。蝸輪軸承部分采用脂潤滑，潤滑脂的牌號為ZL-2。六、 密封方式的選擇蝸桿軸承采用油潤滑，用內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈密封，型號唇形圈B28 52 7GB/T 1387.1-1992。蝸輪軸采用脂潤滑，用氈圈密封，氈圈38FZ/T 92010-1991。七、 箱體機構(gòu)設(shè)計剖分式箱體，材料HT200。 名稱 減速器型式及尺寸關(guān)系機座壁厚 =10mm機蓋壁厚1 1=8mm機座凸緣厚度b機蓋凸緣厚度b1機座底凸緣厚度p b=15mm b1=15mm p

12、=25mm地腳螺釘直徑及數(shù)目 df=20mm n=4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1=16mm機蓋，機座聯(lián)接螺栓直徑 d2=12mm 軸承端蓋螺釘直徑 d3=10mm 窺視孔蓋螺釘直徑 d4=6mmDf，d1，d2至外壁距離 df，d2至凸緣邊緣距離 C1=26,22,18 C2=24,16軸承端蓋外徑 D1=122mm D2=130mm軸承旁凸臺半徑 R1=20mm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)確定機蓋，機座筋厚 m1=10mm m2=10mm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 12mm八、 附件及其說明（1） 窺視孔和窺視孔蓋在機蓋頂部中心位置鑄造100mmX50mm的方孔，并且鑄造出5mm凸臺，對凸臺進行加工?？咨w采用鑄造板，并在中間開螺紋孔安裝通氣器，孔蓋140mmX80mm。（2） 放油孔及油螺塞選擇六角螺塞M18（JB/ZQ 4450-1986）油圈25X18 ZB 71-62。（3） 油面指示器選擇壓配式圓形油標(biāo)A20GB/T 1160.1-1989。（4） 通氣器因為工作環(huán)境為清潔，所以選擇結(jié)構(gòu)簡單的通氣螺塞M20。（5） 吊耳為了方便減速器機體的安裝拆卸，設(shè)置吊耳，同時充當(dāng)筋板的作用，加固箱體，結(jié)構(gòu)見裝配圖，孔徑25mm。（6） 定位銷為保證渦輪軸軸承座孔的加工及