哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)蝸桿減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(含圖)

傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖1—電動(dòng)機(jī)2、4—聯(lián)軸器3—一級(jí)蝸輪蝸桿減速器5—傳動(dòng)滾筒6—輸送帶一、選擇電機(jī)1．選擇電機(jī)類型按工作要求和工作條件選擇YB系列三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)為全封閉式自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V。選擇電機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為式中：---聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率；---軸承的傳動(dòng)效率；---蝸輪的傳動(dòng)效率；---卷筒的傳動(dòng)效率。 由表9.1可知，，，，那么所以電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速工作機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速為由于蝸桿的頭數(shù)越大，效率越低，中選擇蝸桿的頭數(shù)Z1=1時(shí)，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)所算出的傳動(dòng)比不在推薦范圍內(nèi)。應(yīng)選那么蝸桿的頭數(shù)Z1=2。所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選的范圍為符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為1000r/min和1500r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型、容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y112M-6，其主要性能如表1.1所示，電動(dòng)機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸如表1.2所示。表1.1Y112M-6型電動(dòng)機(jī)的主要性能電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)Y112M-62.29402.02.0表1.2 電動(dòng)機(jī)的主要外形和安裝尺寸〔單位mm〕中心高H外形尺寸L1×〔AC/2+AD〕×HD底腳安裝尺寸A×B底腳螺栓直徑K軸伸尺寸D×E鍵連接局部尺寸F×GD112400×〔115+90〕×265190×1401228×608×7計(jì)算傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比總傳動(dòng)比計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸的轉(zhuǎn)速Ⅰ軸Ⅱ軸卷筒軸各軸的輸入功率Ⅰ軸Ⅱ軸卷筒軸各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Td為Ⅰ軸Ⅱ軸卷筒軸將上述計(jì)算結(jié)果匯總于表1.3，以備查用。表1.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/()轉(zhuǎn)速n/(r/min)電機(jī)軸2.12.13×104940Ⅰ軸2.062.09×104940Ⅱ軸1.552.76×10553.7卷筒軸1.502.67×10553.7四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1．蝸輪蝸桿的材料選擇由于輸入功率不太大，轉(zhuǎn)速也不是很高，蝸桿材料選用45鋼，整體調(diào)質(zhì)，外表淬火，齒面硬度220~250HBW蝸輪材料，根據(jù)其中n1為蝸桿轉(zhuǎn)速，T2為蝸輪轉(zhuǎn)矩初估蝸桿副的滑動(dòng)速度vs>6m/s，選擇蝸輪的材料為鑄錫磷青銅按疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，根據(jù)公式那么有由表取m=6.3，蝸桿分度圓直徑d1=63蝸桿倒程角蝸輪圓周速度蝸桿副滑動(dòng)速度蝸輪圓周速度應(yīng)選擇減速器的類型為蝸桿下置符合初取的效率值渦輪蝸桿的尺寸計(jì)算蝸輪分度圓直徑中心距變位系數(shù)其他尺寸總匯于表1.4名稱符號(hào)計(jì)算公式和數(shù)據(jù)〔單位mm〕蝸輪數(shù)據(jù)蝸桿數(shù)據(jù)齒頂高h(yuǎn)a6.36.401齒根高h(yuǎn)f7.567.459全齒高h(yuǎn)13.8613.86分度圓直徑d63226.8齒根圓直徑df47.88239.602齒頂圓直徑da75.6211.882蝸桿分度圓上倒程角γ11°30'36"蝸輪分度圓上螺旋角β2節(jié)圓直徑d'63.202226.8傳動(dòng)中心距a'145蝸桿軸向齒距pa119.79蝸桿螺旋線倒程ps35.98蝸桿螺旋局部長(zhǎng)度L86蝸桿外圓直徑de2252蝸輪齒寬b254齒根圓弧半徑R139.06齒頂圓弧半徑R225.2齒寬角θ48°6'54"熱平衡計(jì)算：根據(jù)公式該設(shè)計(jì)的減速器工作環(huán)境是煤場(chǎng)，故取油溫t=70℃。周?chē)諝鉁囟萾0=20℃，通風(fēng)條件良好，取散熱系數(shù)Ks=15W/m2*℃，傳動(dòng)效率為η=0.78.那么機(jī)體外外表的面積機(jī)體外表凸緣面積所需要加的散熱片面積每片散熱片的面積所加散熱片的數(shù)目選擇蝸桿和渦輪的精度等級(jí)蝸輪的圓周速度通過(guò)查表選用精度等級(jí)為9級(jí)，應(yīng)為該傳動(dòng)平穩(wěn)，選用的側(cè)隙種類為c，即傳動(dòng)9cGB/T10089-1988.蝸桿的圓周速度通過(guò)查表選用精度等級(jí)為8級(jí)，應(yīng)為該傳動(dòng)平穩(wěn)，選用的側(cè)隙種類為c，即傳動(dòng)8cGB/T10089-1988.根據(jù)傳動(dòng)中心距a可以確定鑄鐵蝸桿減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算表如下：名稱符號(hào)計(jì)算公式數(shù)據(jù)〔單位mm〕機(jī)座壁厚10機(jī)蓋壁厚9機(jī)座凸緣厚度15機(jī)蓋凸緣厚度12機(jī)座底凸緣厚度25地腳螺釘直徑20地腳螺釘數(shù)目4軸承旁連接螺栓直徑16機(jī)蓋與機(jī)座螺栓直徑12連接螺栓d2的間距150~200軸承端蓋螺釘直徑8窺視孔蓋螺釘直徑6定位銷直徑10df、d1、d2至外機(jī)壁距離見(jiàn)表1.5df、d2至凸緣距離軸承旁凸臺(tái)半徑外機(jī)壁至軸承座端面距離48內(nèi)機(jī)壁至軸承座端面距離58蝸輪外圓與內(nèi)機(jī)壁距離15蝸輪輪轂與內(nèi)機(jī)壁距離12軸承端蓋凸緣厚度10表1.5連接螺栓扳手空間c1，c2值和沉頭座直徑表螺栓直徑M8M10M12M16M20M24M301316182226344011141620242834沉頭座直徑20242632404860四.蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸的材料選擇因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，考慮到經(jīng)濟(jì)性選用常用材料45#鋼，調(diào)質(zhì)處理初算軸徑對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，查參考書(shū)1表10.2得C=106~118，考慮到軸端的彎矩和轉(zhuǎn)矩的大小，故取C=110那么考慮到鍵槽的影響，取3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸承部件的結(jié)構(gòu)形式：蝸桿減速器的中心距a=135，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)。聯(lián)軸器及軸段1的設(shè)計(jì)：dmin就是軸段1的直徑，又考慮到軸段1上安裝聯(lián)軸器，因此，軸段1的設(shè)計(jì)和聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。由于聯(lián)軸器的一端連接工作機(jī)一端連接軸，其轉(zhuǎn)速比擬低，傳遞轉(zhuǎn)矩比擬大?？紤]到安裝時(shí)不一定能保證同心度，采用有良好的補(bǔ)償位移偏差性能的剛性可移式聯(lián)軸器。選用金屬滑塊聯(lián)軸器。那么轉(zhuǎn)矩由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得聯(lián)軸器的軸孔長(zhǎng)度為70mm，許用轉(zhuǎn)矩為500N*m許用轉(zhuǎn)速為250r/min，軸徑范圍為36~40mm，考慮到軸段3連接的是軸承，故取L1=70mm，d1=40mm。密封圈與軸段2的設(shè)計(jì)：考慮到聯(lián)軸器右端的固定和密封圈的標(biāo)準(zhǔn)，取軸段d2=48mm，密封圈為毛氈油封密封圈FZ/T92023-1991中直徑是50的。軸段3與軸段6：考慮到蝸桿減速器有軸向力，軸承類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，暫取軸承型號(hào)為30210，查軸承手冊(cè)，其內(nèi)徑d=50mm，外徑D=90mm，寬度B=20mm，故取d3=d6=50mm，考慮到安裝擋油板時(shí)的側(cè)隙，L3=50mm，軸段6除了安裝軸承外還有有加工倒角，故L6=32mm。蝸輪與軸段4：軸段4上安裝蝸輪，為了方便安裝蝸輪d4應(yīng)該略大于d3，取d4=52mm，按照蝸輪的設(shè)計(jì)，蝸輪的輪轂寬為〔1.5~1.9〕d5，取輪轂寬為78mm，那么軸段5的長(zhǎng)度略小于蝸輪輪轂寬度，取L5=75mm軸肩5的設(shè)計(jì)：軸段6上安裝與軸段3成對(duì)的擋油板，考慮到軸承受力的對(duì)稱性軸肩5的長(zhǎng)度L5=11mm。軸段2的長(zhǎng)度：軸段2的長(zhǎng)度根據(jù)箱體的壁厚、軸承凸臺(tái)的厚度、軸承端蓋的厚度以及聯(lián)軸器類型確定:L25=0mm鍵連接：聯(lián)軸器及蝸輪的軸向連接均采用普通平鍵連接，分別為鍵12×61GB/T1096-1990及鍵16×68GB/T1096-1990.4.軸受力分析蝸輪所受力Fa=Fr=Ft991NFt==2720N在水平面上負(fù)號(hào)表示力的方向于受力簡(jiǎn)圖中所設(shè)方向相反。在垂直平面上軸承Ⅰ上的總支承反力軸承Ⅱ上的總支承反力畫(huà)彎矩圖在水平面上A-A剖面左側(cè)：A-A剖面右側(cè)：在豎直平面上合成彎矩A-A剖面左側(cè)：A-A剖面右側(cè)：畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖校核軸的強(qiáng)度A-A剖面左側(cè)因彎矩大、有轉(zhuǎn)矩，還有鍵引起的應(yīng)力集中，故A-A剖面左側(cè)為危險(xiǎn)截面。由附表10.1，抗彎剖面模量抗扭剖面模量彎曲應(yīng)力扭剪應(yīng)力對(duì)于調(diào)質(zhì)處理的45鋼，由表10.1查得，，，由表10.1注查得材料的等效系數(shù)，。鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，由表10.4查得絕對(duì)尺寸系數(shù)，由附圖10.1查得軸磨削加工時(shí)的外表質(zhì)量系數(shù)由附圖10.2查得。平安系數(shù)查表10.5得許用平安系數(shù)，顯然，故A-A剖面平安。5.校核鍵連接的強(qiáng)度聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力取鍵、軸、聯(lián)軸器的材料都為鋼，查表6.1得。顯然，，故強(qiáng)度足夠。齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力取鍵、軸、齒輪的材料都為鋼，查表6.1得。顯然，，故強(qiáng)度足夠。6.校核軸承壽命計(jì)算軸承的軸向力。由表11.13查得70309軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，那么軸承Ⅰ、Ⅱ的內(nèi)部軸向力分別為根據(jù)軸承手冊(cè)查得圖一：軸承布置及受力的方向如圖一所示，同向，那么顯然，，因此軸有左移趨勢(shì)，但由軸承部件的結(jié)構(gòu)圖分析可知軸承Ⅰ將保持平衡，故兩軸承的軸向分力分別為比餃兩軸承的受力，因，故只需校核軸承Ⅰ。計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷。因?yàn)樗訶=0.56,Y=2.30當(dāng)量動(dòng)載荷校核軸承壽命。軸承在以下工作，查表11.9得。平穩(wěn)，查表11.10，得。軸承的壽命減速器使用4年，二班制工作，那么預(yù)期壽命顯然，故軸承壽命很充裕。蝸輪設(shè)計(jì)計(jì)算蝸輪的分度圓直徑d=226.8mm，為了節(jié)約比擬貴重的青銅材料，故蝸輪的結(jié)構(gòu)采用裝配式，按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖號(hào)16設(shè)計(jì)蝸輪結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)如下表所示符號(hào)計(jì)算公式數(shù)據(jù)(單位mm)d390l90c12a14b14R139.06R225.2d2226.8da2239.4d410l120e3d5183.68D0122.84n3DW252減速器的附件設(shè)計(jì)窺視孔和窺視孔蓋得設(shè)計(jì)窺視孔的作用是方便人手伸入機(jī)箱內(nèi)手動(dòng)調(diào)節(jié)蝸輪的輪齒嚙合，因此窺視孔蓋的大小應(yīng)該能伸入手的大小，如果太大，結(jié)構(gòu)會(huì)顯得不合理而且加工費(fèi)用會(huì)比擬貴，綜合上述因素，按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的表14.7選擇窺視孔的參數(shù)如下表〔單位mm〕ABA1B1CC1C2R螺釘尺寸螺釘數(shù)目11090140120125801055M16×156通氣器的設(shè)計(jì)根據(jù)減速器的工作環(huán)境，選擇帶過(guò)濾網(wǎng)的防塵式通氣器，根據(jù)機(jī)體的大小按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的表14.9選擇的通氣器參數(shù)如下表〔單位mm〕dd1d2d3d4Dhabch1RD1skefM18M32×1.510516403610614174026.919522放油孔及放油螺栓的設(shè)計(jì)放油螺栓的設(shè)計(jì)按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的表14.14選取的螺栓及油圈參數(shù)如下表〔單位mm〕螺紋dDD1SLhabD0H材料M12c×1.25221513241232222皮封油圈-工業(yè)皮革螺塞-Q235油標(biāo)的設(shè)計(jì)考慮到減速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單原那么，選用桿式油標(biāo)，其油標(biāo)孔直接在減速器箱體上鑄出，按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的表14.13選取油標(biāo)的參數(shù)如下表(單位mm)dd1d2d3habcDD1M12412628106420165.高速軸輸入端的聯(lián)