2022年机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动.pdf

机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动目 录第一章总论 . - 1 - 一、机械设计课程设计的内容. - 1 - 二、设计任务 . - 2 - 三、设计要求 . - 2 - 第二章机械传动装置总体设计. - 3 - 一、电动机的选择. - 3 - 二、传动比及其分配. - 4 - 三、校核转速 . - 4 - 四、传动装置各参数的计算. - 4 - 第三章传动零件 蜗杆蜗轮传动的设计计算. - 5 - 一、蜗轮蜗杆材料及类型选择. - 5 - 二、设计计算 . - 5 - 第四章轴的结构设计及计算. - 9 - 一、安装蜗轮的轴设计计算. - 9 - 二、蜗杆轴设计计算. - 14 - 第五章滚动轴承计算 . - 16 - 一、安装蜗轮的轴的轴承计算. - 17 - 二、蜗杆轴轴承的校核. - 17 - 第六章键的选择计算 . - 18 - 第七章联轴器 . - 19 - 第八章润滑及密封说明. - 19 - 第九章拆装与调整的说明. - 19 - 第十章减速箱体的附件说明. - 19 - 课程设计小结 . - 20 - 参考文献 . - 20 - 第一章总论一、机械设计课程设计的内容机械设计课程设计包括以下内容: 1、传动方案的分析与选择 ; 2、电动机的选择与运动参数的计算; 3、传动件设计 ; 4、轴的设计 ; 5、轴承及其组合部件设计 ; 6、键与联轴器的选择及其校核; 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 20 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动7、箱体 ,润滑机器与附件设计 ; 8、装配图的设计及绘制 ; 9、零件图的设计及绘制 ; 10、编写设计说明书。二、设计任务1、设计题目设计用于带速传输机的传动装置。2、工作原理及已知条件工作原理 : 工作传动装置如下图所示: 1- 电动机2、4- 联轴器3- 一级蜗轮蜗杆减速器5- 传动滚筒6- 输送带3、设计数据 : 运输带工作拉力 F=3200N 运输带工作速度 v=0、85m/s 卷筒直径 D=410mm 工作条件 : 运输机使用期 5 年、两班制工作、单向运转、工作平稳、运输带速度允许误差5% 、减速器由一般规模厂中小批量生产。4、传动装置方案 : 蜗轮蜗杆传动三、设计要求1、设计说明书1 份【70009000 字, 按标准格式书写 (电子版 )】2、减速器装配图草图1 张【A1 图,手工绘图 , 坐标纸】3、减速器装配图1 张【A1 图,电脑绘图】精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 20 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动4、任一轴零件图1 张【A3 图,手工绘图】5、任一齿轮零件图1 张【A3 图,手工绘图】第二章机械传动装置总体设计机械传动装置总体设计的主要任务就是分析研究与拟定传动方案、电动机的选择、传动比的分配及计算、传动装置的运动参数及动力参数计算, 为后续的传动设计与装配图绘制提供依据。一、电动机的选择根据工作机的负荷、特性与工作环境,选择电动机的类型、结构形式与转速,计算电动机功率 ,最后确定电动机型号。1、选择电动机的类型按工作要求与条件选取Y 系列一般用途全封闭自扇冷鼠笼式三相异步电动机。2、选择电动机容量(1) 工作机各传动部件的传动效率及总效率其中弹性联轴器的传动效率1=0、99; 单线蜗杆与蜗轮的传动效率2=0、75; 运输机驱动轴一对滚动轴承的效率3=0、99; 凸缘联轴器的传动效率4=0、99 所以减速机构的总效率42321=0、990、750、9920、99=0、7203 (2) 选择电动机的功率所选电动机的额定功率应该等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求, 则不能保证工作机的正常工作, 或使电动机长期过载、发热大而过早损坏; 容量过大 , 则增加成本 , 并且由于效率与功率因数低而造成电能浪费。带式运输机所需的功率 : Pw=Fv1000 w=32000、8510001=2、72kW( 其中w为工作机传动效率且w =1); 初步估计电动机额定功率P: 所需电机输出的功率Pd= Pw / =2、72/0、72=3、78kW; 查机械设计课程设计表2、1, 选取 Y112M-4电动机 , 主要参数如下 : 额定功率 P=4kw 满载转速 nm=1440 r/min 电机轴伸出端直径 :28mm 伸出端安装长度 :60mm 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 20 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动二、传动比及其分配1、查机械设计书中得各级齿轮传动比如下:825蜗杆i; 理论总传动比 :825蜗杆总ii; 运输机驱动滚筒转速nw=Dv100060=41085.0100060=39、62r/min; 根据初选电机转速nm=1440 r/min, 计算总传动比 i=nm/nw=1440/39、 62=36、35。由工作原理图可知该传动装置为蜗轮蜗杆单级传动, 即总传动比就等于蜗轮蜗杆传动比。2、查机械设计表11-1, 取蜗杆头数z1=1,蜗轮齿数 z2=36,则实际总传动比i=12zz=36。三、校核转速滚筒的实际转速 nw= nm/i =1440/36=40。转速误差 nw= wwwnn-n=39.6240-39.62=0、97%5%, 符合要求。四、传动装置各参数的计算1、各轴功率计算蜗杆输入功率 :P1=P1=40、99=3、96kW 蜗轮输出功率 :P2= P12= P12=2、97kW 滚筒轴的传递功率 :P3= P213=2、970、990、99=2、91kW 2、各轴转速计算由于蜗杆就是通过联轴器与电机伸出轴连接在一起, 故蜗杆转速等于电机转速即 n1=nm=1440 r/min; 涡轮轴的转速 n2=n1/i=1440/36=40 r/min; 滚筒轴转速 n3=n2=40 r/min 。3、各轴转矩计算蜗杆传递的转矩 T1=9550P1/n1=26、26 Nm 蜗轮轴传递的转矩T2=9550P2/n2=709、09 Nm 滚筒轴传递的转矩T3=9550P3/n3=694、76 Nm 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 20 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动第三章传动零件蜗杆蜗轮传动的设计计算传动装置中传动零件的参数、尺寸与结构,对其她零部、件的设计起决定性的作用 ,因此,应首先设计计算传动零件。 当减速器有传动件时 ,应先设计减速器外的传动零件。一、蜗轮蜗杆材料及类型选择1、选择蜗杆传动类型根据 GB/T10085-1988的推荐 , 选用渐开线蜗杆 (ZI) 。2、选择材料考虑到蜗杆传动的功率不大, 速度中等 , 故蜗杆采用 45 刚; 而又希望效率高些 ,耐磨性好些 , 故蜗杆螺旋齿面要求淬火 , 硬度为 4555HRC; 蜗轮选用铸锡磷青铜(ZCuSn10P1),砂模铸造 ; 为了节约贵重有色金属 , 仅齿圈用青铜铸造 , 而轮芯用灰铸铁(HT100)制造。二、设计计算1、按齿面接触强度设计根据闭式蜗杆蜗轮的设计准则, 先按齿面接触疲劳强度进行计算, 再校核齿根弯曲疲劳强度。由机械设计根据式子:m2dKT222)480(Hz(1) 确定载荷系数因工作就是有轻微振动, 故取载荷分布不均匀系数K =1,由机械设计表11-5 选取使用系数AK=1, 由于转速不就是很高, 冲击不大 , 可选取动载荷系数VK=1、1, 则K= KAKVK=11、0511、1 (2) 确定弹性影响系数EZ因为 选 用 的 就 是 锡 磷 青 铜 (ZCuSn10P1)的 蜗轮 与 45 刚 蜗 杆 相 配 , 故EZMPa160(3) 确定许用接触应力 H根据蜗轮材料为锡磷青铜(ZCuSn10P1),金属模铸造 , 蜗杆螺旋齿面硬度45HRC, 可从机械设计表11-7 查得蜗轮的基本许用应力H =268 MPa。应力循环次数N=60hLjn2=60140(165365)=7、008710, 寿命系数精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 20 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动HNK=87710008. 7100、784 , 则H=HNKH=0、784 268=210、1 MPa (4) 计算 m2d 由于 z2=36,T2=709、09 Nm=709 、09103 Nmm, 故m2dKT222)480(Hz=1、1709、091032)21036480(=3144、33 mm3 因 z1=1,故从机械设计表11-2 中查取模数 m=6 、3 mm,蜗杆分度圆直径d1=112mm 。2、蜗杆与蜗轮主要参数与几何尺寸(1) 中心距 a= 2dd21=2363.6112=169、4 (2) 蜗杆: 轴向齿距 Pa=m=3 、146、3=19、78 mm; 直径系数 q=md1=17、78; 齿顶圆直径1ad=d1+2ha1=d1+2ha*m=112+2 16、3=124、6 mm; 齿根圆直径1fd=d1-2hf1=d1-2(ha*m+c)=112-2(16、3+1、6)=47、88mm; 分度圆导程角=arctanqz1=3、22(右旋); 轴向齿厚 sa=21m=9 、89 mm 。(3) 蜗轮: 蜗轮齿数 :2z=36; 变位系数2x=0; 螺旋角 :30、96(右旋) 蜗轮分度圆直径 :22mzd=226、8 mm; 蜗轮喉圆直径 :2ad=2d+22ah=239、4 mm; 蜗轮齿根圆直径 :2fd=2d+22fh=211 mm; 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 20 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动蜗轮咽喉母圆半径 :2gr=a-221ad=169、4-21239、4=49、7 mm; 蜗轮轮缘宽度 :B=(0 、670、7)1ad=(83、4887、22)mm,取 B=85 mm 。3、校核齿根弯曲疲劳强度FFaFYYmddKTcos53.12212当量齿数vz=332)22.3(cos36cosz=36、173 根据2x=0,vz=36、173, 从机械设计图 11-17 中可查得齿形系数2FaY2、44 螺旋系数 Y =14022.311401=0、977 许用弯曲应力F=/FFNK从表 11-8 中查得由 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力/F=56 MPa 寿命系数624.010008.7101097696NKFNF=/FFNK=56 0、624=34、92 MPa 所以F=YYmddKTFan221253. 1=MPa78.17977.044.23 .68 .2261127090901.153.156 MPa 即FF, 弯曲强度校核满足要求。4、验算效率)tan(tan96. 095.0v已知=3、22,v=vfarc tan,vf与相对滑移速度sv有关, 45.822.3cos1000601440112cos10006011ndvs m/s 从机械设计表11-18 中用插值法查得vf=0、0175,v=1代入上式得)tan(tan)96.095.0(v(0、72390、732)大于原估计值0、7203, 因精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 20 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动此不用重算 , 且进一步验证了电机选择的合理性。5、精度等级公差与表面粗糙度的确定考虑到所涉及的蜗杆传动就是动力传动, 属于机械减速器。从 GB/10089-1988中, 蜗轮圆周速度sv=n2d2/60=0、47 m/se rBBFFa=0、29292000 h 因此选用该轴承没问题。二、蜗杆轴轴承的校核设计轴时 , 两端均初选轴承 30307,e=0、31,Y=1、9 径向力 : FrA=2121FFvH=3327 N FrB=2222FFvH=3327 N 派生力 : FdB=YrB2F=875、53 N FdA=YrA2F=875、53 N 轴向力 :FaA=FdB+Fa1=7110、5 N FaB=FdB=875、53 N 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 20 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动当量载荷 : 由于rBBFFa=rAAFFa=0、37e,所以 X=0、4,Y=1、9 由于为一般载荷 , 则 fp=1、2, 故当量载荷为 : PA=fp(XFrA+YFaA)=17808、9 N 而 Cr=75、2 kN, 故轴承寿命 Lp=ArPC16n0610=3/1069.178087520014400610=1405、6103 h292000 h 因此选用该轴承也没问题。第六章键的选择计算对于键连接 ,首先选择键的类型,决定键与键槽的剖面尺寸,然后校核键连接的强度。在设计轴时已初选轴承为滚子轴承,现只需计算校核。1、输入轴与电动机轴采用平键连接根据轴径 d1=28mm,l1=58,可选用 A 型平键 , 由机械设计表6-1 得:b hL=8744, 即: 键 744GB/T1096-2003。键、 轴与联轴器的材料都就是钢, 由表 6-2 查的许用应力 p=100120MPa,取其平均值 110MPa 。 键的工作长度 :l=L-b=44-8=32mm, 键与联轴器接触高度k=0、5h=3、5mm, 则p=kld3110T2=15、63 MPap 所以此键强度符合设计要求2、输出轴与联轴器连接采用平键连接根据轴径 d1=50mm , l1=82,可选用 A型平键 , 得:b hL=14970 即: 键 970GB/T1096-2003 。键、 轴与联轴器的材料都就是钢, 键的工作长度 :l=L-b=70-14=56mm, 键与联轴器接触高度 k=0、5h=4、5, 则: p=kld3210T2=96、25 MPap 所以此键强度符合设计要求。3、输出轴与蜗轮连接用平键连接根据轴径 d4=65,l4=81,可选用 A型平键 , 得:b hL=181160, 即: 键 1160GB/T1096-2003,键、轴与联轴器的材料都就是钢, 键的工作长精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 18 页，共 20 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动度:l=L-b=60-18=42mm, 键与联轴器接触高度k=0、5h=5、5, 则: p=kld3210T2=94、45 MPap 所以此键强度符合设计要求。第七章联轴器常用的联轴器已经标准化或规范化, 在机械设计中 , 主要就是根据使用条件及所传递扭矩大小来选择其类型与尺寸。在轴 的 设 计 当 中 , 已 经 选 择了 联 轴 器 , 输 出 轴 选 用 HL4 型 弹 性 联 轴器,d=50mm,l=80mm; 输入轴上的联轴器选用YL5型凸缘联轴器 ,d=28mm,l=62mm 。第八章润滑及密封说明因为就是下置式蜗杆减速器, 且其传动的圆周速度12/vm s, 故蜗杆采用浸油润滑 , 取浸油深度 h=12mm; 润滑油使用 50号机械润滑油。轴承采用润滑脂润滑 ,因为轴承转速 v1500r /min,所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/2 。在试运转过程中 , 所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃 , 不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。第九章拆装与调整的说明在安装调整滚动轴承时,必须保证一定的轴向游隙,因为游隙大小将影响轴承的正常工作。在安装齿轮或蜗杆蜗轮后,必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点,侧隙与接触斑点就是由传动精度确定的,可查手册。当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时,可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。也可调整蜗轮轴垫片,使蜗杆轴心线通过蜗轮中间平面。第十章减速箱体的附件说明箱体就是减速器的重要组成部件, 用以支持与固定轴系零件, 保证转动件的润滑, 实现与外界的密封。机座与箱体等零件工作能力的主要指标就是刚度, 箱体的一些结构尺寸, 如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等, 对机座与箱体的工作能力、材料消耗、质量与成本, 均有重大影响。但就是由于其形状的不规则与应力分布的复杂性, 未能进行强度与刚度的分析计算, 但就是可以根据经验公式大概计算出尺寸, 加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度与强度。 箱体的大小就是根据内部传动件的尺寸大小及考虑散热、润滑等因素后确定的。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 19 页，共 20 页 - - - - - - - - - - 机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动课程设计小结随着大四的脚步声响起, 课程设计也将接近尾声, 在戴老师的精心指导下经过几周的努力奋战 , 终于完成。做课程设计前, 觉得所学理论知识很单调乏味, 感觉都懂了又好像都不懂, 通过这次课程设计 , 才意识到那些理论知识就是真的没有完全搞懂。课程设计就是机械设计及相关课程知识综合应用的实践训练, 就是我们迈向社会 , 从事职业工作前的一个必不可少的过程。这次课程设计 , 我深深地感受到千里之行始于足下, 今天认真的做好课程设计, 就就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下了坚实的基础。这三周真的很累 , 但我收获了很多 , 也让我发现了自己的不足之处。这三周的课程设计进一步巩固、 加深与拓宽所学的知识 ; 通过设计实践 , 树立了正确的设计思想 , 增强创新意识与竞争意识, 熟悉掌握了机械设计的一般规律,也培养了分析与解决问题的能力; 通过设计计算、绘图以及对运用技术标准、规范、设计手册等相关设计资料的查阅, 对自己进行了一个全面的机械设计基本技能的训练。在这个过程中 , 就是在老师的讲解下让我对整个设计过程以及绘图过程有了很好的了解 , 对我后面的整体的设计与绘图的进行有了很大的帮助, 在此真诚的感谢戴老师！参考文献1 机械设计 ( 第八版 )濮良贵、陈国定、吴立言主编, 高等教育出版社2 机械设计课程设计 ( 修订版 )周元康、林昌华、张海兵主编 , 重庆大学出版社3 机械原理 ( 第七版 )孙恒、陈作模、葛文杰主编, 高等教育出版社4 工程制图霍光青、刘洁主编 , 中国林业出版社5 材料力学刘鸿文主编 , 高等教育出版社6 互换性与技术测量基础胡凤兰主编 , 高等教育出版社精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 20 页，共 20 页 - - - - - - - - - -