蜗杆齿轮减速器课程设计说明书.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流蜗杆齿轮减速器课程设计说明书.精品文档.燕山大学机械设计课程设计说明书题目: 蜗杆-齿轮二级减速器 学院(系):机械工程学院 年级专业: 12级机自卓工班 学 号: 120101040019 学生姓名: 王博皓 指导教师: 齐效文 教师职称: 教授 目录一传动方案分析11蜗杆传动12斜齿轮传动1二电动机选择计算11原始数据12电动机型号选择1三总传动比确定及各级传动比分配2四运动和动力参数的计算2五传动零件的设计计算31蜗杆蜗轮的选择计算42斜齿轮传动选择计算8六轴的设计和计算121.初步计算轴径122轴的结构设计133轴的弯扭合成强度计算1
2、4七滚动轴承的选择计算18八键连接的选择19九联轴器的选择20十减速器附件的选择20十一润滑和密封说明211润滑说明212密封说明21十二拆装和调整的说明22十三减速箱体的附加说明22十四设计小结22十五爆炸视图23十六参考文献.26一传动方案分析1蜗杆传动蜗杆传动可以实现较大的传动比,尺寸紧凑,传动平稳,但效率较低,适用于中、小功率的场合。采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动,由于允许齿面有较高的相对滑动速度,可将蜗杆传动布置在高速级,以利于形成润滑油膜,可以提高承载能力和传动效率。因此将蜗杆传动布置在第一级。2斜齿轮传动斜齿轮传动的平稳性较直齿圆柱齿轮传动好,常用在高速级或要求传动平稳的场合。因
3、此将斜齿轮传动布置在第二级。因此,蜗杆传动斜圆柱齿轮传动,这样的传动方案是比较合理的。二电动机选择计算1原始数据运输链牵引力F=1894N运输链工作速度V=0.38m/s滚筒直径 D=0.41m2电动机型号选择运输链所需功率,取 PI =FV=18940.38=0.72Kw取1=0.99(连轴器),2=0.98(轴承) ,3=0.97(斜齿轮),4=0.80(蜗杆), 5=0.96(卷筒),则a=1( 2)4 3 4 5=0.67电动机功率 Pd=Pw / a=0.72/0.67=1.07 Kw卷筒轮转速 综合考虑选电动机型号为Y100L-6,主要性能如下表:电动机型号额定功率(Kw)同步转速
4、(r/min)满载转速(r/min)Y100L-61.510009402.02.2三总传动比确定及各级传动比分配 总传动比为 ia=齿轮传动比i2=(0.060.07)ia =3.1863.717取i2=3.50,则蜗杆传动比 四运动和动力参数的计算设蜗杆为1轴,蜗轮轴为2轴,齿轮轴为3轴,卷筒轴为4轴。1.各轴转速:n1=nm =940r / minn2=n1 / i1= 940/15.2= 61.8 r / minn3=n2 / i2= 61.8/3.50=17.7 r / min2.各轴输入功率:P1=Pd01=1.070.99=1.06kwP2=P102=1.060.980.8=0.8
5、3kwP3=P234=0.830.970.98=0.79kwP4=P345=0.790.990.98=0.766kw3.各轴输入转距:Td=9550Pd/nm=95501.07/940=10.87NmT1=9550P1/n 1=95501.06/940=10.76 NmT2=9550P2/n 2=95500.83/61.8=128.26 NmT3=9550P3/n 3=95500.79/17.7=426.24NmT4=9550P4/n 4=95500.766/17.7=413.02 Nm运动和动力参数计算结果整理于下表:轴号功率P(Kw)转矩T(Nm)转速n(r/min)传动比i效率电机轴1.
6、0710.879401.000.99轴1.0610.7694015.20.78轴0.83128.2661.83.500.95轴0.79426.2417.71.000.97卷筒轴0.766413.0217.7五传动零件的设计计算1蜗杆蜗轮的选择计算(1).选择蜗杆的传动类型 根据GB/T 100851988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。(2).选择材料、精度等级和蜗杆头数 材料:蜗杆:蜗杆传递功率不大,速度中等,故蜗杆用45钢,调质处理;蜗轮:铸锡青铜ZCuSn10P1,金属膜铸造。轮芯用灰铸铁HT100制造。精度等级:初选取8级蜗杆头数:z1=2(由i=15.2取i=15) 则z2= ia
7、z1=30.4取z2=30 (3).按齿面接触疲劳强度进行计算根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。计算公式 查表得:9.47cos=9.26 确定载荷:K=KAKKV由于所用为电动机,机械设计查表6-4取KA=1.0因载荷工作性质微震,故取载荷分布不均匀系数K=1.2预估v23m/s,取Kv=1.05则K=11.051.2=1.26 确定作用在蜗轮上的转距T2 =1.283105Nmm 确定弹性系数 因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配查表得 ZE=155 确定许用接触应力根据蜗杆材料为铸锡青铜ZCuSn10P1,金属铸造模,蜗杆螺旋齿面硬度45HR
8、C,可查得=250MPa 应力循环次数则 计算m3qm3q9.261.261.283105()2=1532.4 查表取 m3q=1575则 m=5,d1=63mm,q=12.6(4).蜗杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸 涡轮分度圆直径d2= m z2=530=150mm 取a=105 蜗杆头数z1=2,直径系数q=12.6;齿顶圆直径=73mm;分度圆导程角= 919.56; 蜗轮蜗轮齿数 z2=30;蜗轮分度圆直径 d2=mz2=530=150mm蜗轮喉圆直径 da2=d2+2m(+x) =150+25(1-0.3)=157mm蜗轮齿根圆直径 df2=d2-2m(-x+)=150-25(1+0.
9、3+0.25)=134.5mm 确定精度等级 故初选8级精度等级合适;KV不变。 (4).校核齿根弯曲疲劳强度 当量齿数 zv=z2/cos3=32.82由此,查110页表7-8可得齿形系数YF=1.92 螺旋角系数 Y=1-/140O=0.899 许用弯曲应力 弯曲应力 满足弯曲强度。(5).精度等级和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从GB/T 100891988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择9级精度,蜗杆表面粗糙度为6.3,涡轮表面粗糙度为6.3。侧隙种类为f,标注为9f GB/T 100891988。(6).热平衡核算。 由于摩擦损耗的功率,则产生的热流
10、量P蜗杆传递的功率以自然冷却方式,能从箱体外壁散逸到周围空气中去的热流量为箱体的散热系数,可取;A散热面积,箱内能溅到,而外表面又可为周围空气所冷却的箱体表面面积,单位为m2t油的工作温度;按热平衡条件,可求得在即定工作条件下的油温滑动速度:查112页表7-10取 啮合效率取搅油效率为2=0.99,滚动轴承效率为3=0.99则总效率为=123=0.92其中=20,=0.92,P1=1.077Kw,取Kd=15W/(m2)箱体面积 则工作油温为 满足温度要求。2斜齿轮传动选择计算(1).初选传动类型、精度等级、材料及齿数运输机一般工作机器,速度不高,故选用8级精度。材料选择。选择小齿轮材料为45
11、钢(调质),硬度为240HBS,大齿轮材料为45钢(正火)硬度为190HBS。选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿z2=mz1=70选取螺旋角。初选螺旋角=10o。 齿宽系数 取 传动类型:斜齿圆柱齿轮传动(2).按齿面接触疲劳强度设计1) 确定小齿轮分度圆直径 确定公式内各计算数值a.使用系数 查表取 KA=1.0 84页 表6-4b.动载系数 预估v=4m/s,则vZ1/100=0.84m/s 查图取 KV=1.07c.齿间载荷分配系数端面重合度 轴向重合度 总重合度 =2.83查84页图6-13取齿间载荷分配系数 d.齿向载荷分布系数 查85页图6-17取 K=1.06 则K=KAKVKK=
12、1.59e.材料的弹性影响系数 查87页表6-15得 ZE=189.8f. 齿向区域系数 查图取 ZH=2.46 87页 表6-19g.重合度系数 h.螺旋角系数 则 i.接触疲劳强度极限查图取 Hlim1=550MPaHlim2=450MPaj. 应力循环次数 N2=N1/i=7.12107/3.5=2.04107查表得接触疲劳寿命系数 KHN1=1.03; KHN2 =1.1k.计算接触疲劳许用应力,取安全系数SH=1(失效概率为1%)则 故 计算a. 试算小齿轮分度圆直径d1b.校核圆周速度 c.修正载荷系数 vz1/100=0.04m/s 取KV=1.00,则d.校正分度圆直径2) 确
13、定主要参数 计算法向模数 查表取标准值 mn=4mm 计算中心距 圆整取 a=185mm 修正螺旋角 将=1321带入上述过程进行计算得结果变化不大 故设计合理,不需再做修正 计算分度圆直径 计算齿宽 圆整得=85则取b1=90mm,b2=85mm3) 校核齿根弯曲疲劳强度 计算重合度系数 计算螺旋角系数 计算当量齿数 查取齿形系数 YFa1=2.69,YFa2=2.23 查取应力集中系数 YSa1=1.57,YSa2=1.72 计算弯曲疲劳许用应力 F=KFNFlim/SHa. 弯曲疲劳极限应力 Flim1=450MPa,小齿轮调质Flim2=390Mpa,大齿轮正火b. 查取寿命系数 KF
14、N1=KFN2=1c. 安全系数 SH=1 (取失效概率为1%)则 F1=1420/1=450MPaF2=1390/1=390MPa 计算弯曲应力故设计合理。六轴的设计和计算1.初步计算轴径轴的材料选用常用的45钢当轴的支撑距离未定时, 无法由强度确定轴径,要用初步估算的方法,即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d,计算公式为: 考虑到各轴均有弯矩,取C=118,初算各轴头直径 考虑到1轴要与电动机联接,初算直径d1必须与电动机轴和联轴器空相匹配及d3必须和联轴器空相匹配,所以初定d1=28mm,d3=55mm,取d2 =40mm。2轴的结构设计 轴(蜗杆)的初步设计如下图:装配方案是:左端
15、,甩油环、套杯、左端轴承、止动垫片、圆螺母、密封圈、端盖、联轴器依次从轴的左端向右安装;右端,甩油环、止动垫片、圆螺母、右端轴承依次从轴的右端向左安装。轴的径向尺寸:当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时,直径变化值要大些,可取(68)mm,否则可取(46)mm。轴的轴向尺寸:轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的,而轮毂宽度一般是和轴的直径有关,确定了直径,即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L,以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用,一般可取L=(13)mm。轴上的键槽在靠近轴的端面处的距离取(13)mm,靠近轴肩处的距离应大于等于5mm。轴的初步设计
16、如下图:装配方案是:左端,蜗轮、挡油板、左端轴承、调整垫片、端盖依次从轴的左端向右安装;右端,齿轮、挡油板、右端轴承、调整垫片、端盖依次从轴的右端向左安装。尺寸设计准则同轴。轴的初步设计如下图:装配方案:右端,齿轮、挡油板、右端轴承、调整垫片、端盖、联轴器依次从轴的右端向左安装;左端,挡油板、左端轴承、端盖、调整垫片、密封圈依次从轴的右端向右安装。尺寸设计准则同轴。3轴的弯扭合成强度计算由轴装轴承处轴的直径d=55mm,查机械设计课程设计指导手册得到应该使用的轴承型号为30205E,D=100mm,B=21mm,a=20.9mm(轴承的校核将在后面进行)。a. 轴的结构 (单位Nmm)(1)
17、计算大齿轮受力:转矩 T3=426.24Nm 由此画出大齿轮轴受力图,见b图(2) 计算轴承反力(c、e图) 水平面 垂直面 (3) 画出水平弯矩Mxy图(图d),垂直面弯矩Mxz图(图f)和合成弯矩图(图g)。(4) 画出轴的转矩T图(图h),T=426239.68Nmm(5) 初步分析三个截面有较大的应力和应力集中。现对面将进行安全系数校核。(6) 轴材料选用45钢调质,b=650MPa,s=360MPa,查表得疲劳极限:-1=0.45b=0.45650=293MPa,0=0.81b=0.81650=527MPa-1=0.26b=0.26650=169MPa0=0.5b=0.5650=32
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