螺旋输送机传动装置机械设计课程设计-本科论文.doc

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1、攀枝花学院学生课程设计（论文）题 目： 机械设计课程设计 螺旋输送机传动装置 学生姓名： 学 号： 所在院(系)：机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 20级机制3班 指 导 教 师： 2013年 12 月 日目 录一、传动系统方案选择与拟定1二、电动机的选择2三、计算总的传送比及分配各级的传动比43.1 计算总传动比43.2 分配传动装置各级传动比4四、传动系统的运动和动力参数的计算44.1 已知条件44.2 各轴转速 （r/min）44.3各轴功率 （kw）44.4各轴的转矩 （N.mm）5五、内传动零件的设计计算55.1选择蜗杆传动的类型55.2 选择材料55.3 按齿

2、面接触疲劳强度进行设计65.4 蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸75.5 校核齿根弯曲疲劳强度85.6 效率验算95.7 精度等级公差和表面粗糙度的确定9六、外传动设计96.1材料选择96.2按齿面接触强度计算设计96.3计算各参数106.4按齿根弯曲强度计算设计126.5几何尺寸计算136.6转速误差验算14七、轴的设计计算147.1蜗杆轴147.2蜗轮轴167.3圆柱齿轮轴18八、轴的校核20 8.1蜗杆轴校核208.2蜗轮轴的校核25九、滚动轴承的选择及校核计算319.1蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算319.2蜗轮轴上轴承的选择计算329.3,圆柱齿轮轴轴承的选择计算33十、键连接的选择及

3、校核计算3410.1输入轴与电动机轴采用平键连接3410.2输出轴与悬臂齿轮连接采用平键连接3410.3输出轴与蜗轮连接用平键连接3510.4圆柱大齿轮与轴联接选用A型平键35十一、联轴器的选择计算3511.1与电机输出轴配合的联轴器3611.2与二级齿轮降速齿轮轴配合的联轴器36十二、润滑和密封说明3712.1润滑说明3712.2密封说明37十三、拆装和调整的说明37十四、减速箱体的附件说明38十五、设计小结40十六、参考文献41设计任务书设计螺旋输送机传动装置原始数据： 参 数 题 号12345678910工作机轴上的功率0.680.70.650.80.91.21.51.72.03.2工作

4、机轴上的转速1111.51113152025283536已知条件：1. 螺旋筒轴上的功率：；2. 螺旋筒轴上的转速：3.工作情况：三班制，单向连续运转，载荷较平稳；4.使用折旧期：10年；5.工作环境：室外，灰尘较大，环境最高温度35；6.动力来源：电力，三相交流，电压380V/220V；7.检修间隔期：三年一大修，两年一中修，半年一小修；8.制造条件及生产批量：一般机械厂制造，单件生产。设计工作量：1. 减速器装配图1张（A0或A1）；2. 零件工作图2张；3. 说明书1份；4. 参考传动方案：见图19-6 计算及说明一、传动系统方案选择与拟定传动方案：电动机传动系统执行机构。初选三种传动方

5、案，如下： （a）蜗轮蜗杆减速器 （b）二级圆柱齿轮减速器 （c）二级圆锥齿轮减速器系统方案总体评价：方案（a）为整体布局最小,结构紧凑，传动平稳，而且可以实现较大的传动比,箱体结构简单，零件数相对较少，因此该装置的使用寿命及稳定性很强。(b)方案布局适中，传动也较平稳，但是传动零件及箱体都太复杂既不经济又影响装置寿命（c）方案布局适中，但是圆锥齿轮加工较困难，特别的是大直径，大模数的锥轮，所以一般不采用。根据设计任务书要求，原始数据：数据编号3工作机轴上的功率Pw/kw0.65工作机轴的转速n/(r/min)11最终方案选：（a）蜗轮蜗杆减速器工作条件与技术要求： 输送机转速允许误差为5%；

6、工作情况：三班制，单向连续运转，载荷较平稳；工作年限：10年；工作环境：室外，灰尘较大，环境最高温度35；动力来源：电力，三相交流，电压380V/220V；检修间隔期：三年一大修，两年一中修，半年一小修；制造条件及生产批量：一般机械厂制造，单价生产。二、电动机的选择(1) 选择电动机的类型和结构形式 生产单位一般用三相交流电源，如无特殊要求(如在较大范围内平稳地调速，经常起动和反转等)，通常都采用三相交流异步电动机。我国已制订统一标准的Y系列是一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械，如金属切削机床、风机、输送机、搅拌机、农业机械和食品机

7、械等。由于Y系列电动机还具有较好的起动性能，因此也适用于某些对起动转矩有较高要求的机械(如压缩机等)。在经常起动，制动和反转的场合，要求电动机转动惯量小和过载能力大，此时宜选用起重及冶金用的YZ型或YZR型三相异步电动机。 三相交流异步电动机根据其额定功率(指连续运转下电机发热不超过许可温升的最大功率，其数值标在电动机铭牌上)和满载转速(指负荷相当于额定功率时的电动机转速，当负荷减小时，电机实际转速略有升高，但不会超过同步转速磁场转速)的不同，具有系列型号。为适应不同的安装需要，同一类型的电动机结构又制成若干种安装形式。各型号电动机的技术数据(如额定功率、满载转速、堵转转矩与额定转矩之比、最大

8、转矩与额定转矩之比等)、外形及安装尺寸可查阅产品目录或有关机械设计手册。 按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。(2) 选择电动机的功率 根据已知条件，工作机所需的电动机输出功率为2KW查【2】表1得： 弹性联轴器的传动效率0.93 滚动轴承的传动效率=0.97 涡轮蜗杆的传动效率=0.81电动机至运输带之间总效率 = =0.6738确定电动机转速 按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围，可以推算出电动机转速的可选范围，即 r/min式中：工作机轴的转速 为总传动比 n电动机可选转速范围(3) 初选为同步转速为1000r/min的电动机查【3】（P16-53）表16-

9、1-28型号额定 功率KW电动机转速(r/min)电动机重量(N)价格(元)同步转速满载转速1Y90L-61.1100091024最便宜2Y90S-41.11500140025次便宜综合考虑选择电动机型号为Y90L-6,其额定功率为1.1kw，满载转数为910r/min 即 电动机轴伸出端直径24mm 电动机轴伸出长度50mm三、计算总的传送比及分配各级的传动比3.1 计算总传动比总传动比 3.2 分配传动装置各级传动比 初步分配为 四、传动系统的运动和动力参数的计算4.1 已知条件 4.2 各轴转速 （r/min）电动机轴 轴： r/min 轴： r/min 轴 、工作轴： r/min4.3

10、各轴功率 （kw） 电动机轴 ： 轴： 轴： 轴 ： 工作轴：4.4各轴的转矩 （N.mm） 电动机轴 ： 轴： 轴： 轴 ： 工作轴：现把减速器各轴有用数据集中如下： 轴参数转速（r/min）功率（kw）转矩（N.mm）电动机轴9100.964710.1240轴9100.92649.7221轴44.000.7279157.9874轴11.000.6566570.0482工作轴110.6501564.405五、内传动零件的设计计算5.1选择蜗杆传动的类型 根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI).5.2 选择材料考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望

11、效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC。涡轮用铸锡青铜ZCuSn10P1，金属模铸铁H7100制造。5.3 按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式涡轮传动的设计准则，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。传动中心距 确定作用在蜗轮上的转矩 查前面设计表格知 N*M确定载荷系数K 因工作载荷较稳定，故载荷分布不均匀系数；选取使用系数；由于转速不高，冲击不打，可取动载荷系数；则 确定弹性影响系数 因选用的是铸锡青铜蜗轮和蜗杆相配，故确定接触系数 先假设蜗杆分度圆至今和传动中心距比值， 查【1】图11-18中可查得=2.9。确定许用接触应力 根据蜗杆材料为铸锡

12、磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，查【1】可得到蜗轮的基本许用应力的值=268MPa 应力循环次数： 寿命系数： 计算中心距 = 107.7468 取中心距a=125，因i=20.6818，查【1】表11-2中取模数m=5mm，蜗杆分度圆直径。这时，从【1】图11-18可查得接触系数,因为,因此以上计算结果可用。传动比验证：（20.5-20.6818）/20.6818 =0.88%5% 成立。5.4 蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸 （1）蜗杆 分度圆直径 模数m=5mm 轴向齿距： 蜗杆头数： 直径系数： 齿顶园直径： 齿根园直径： 导程角： 轴向齿厚： 径向间

13、隙： （2) 蜗轮 齿数： 蜗轮分度圆直径： 喉圆直径： 咽喉母圆半径 齿顶高： 齿根高： 齿根圆直径： 端面齿距： 变位系数：5.5 校核齿根弯曲疲劳强度 当量齿数 根据，得： 查【1】图11-9得 齿形系数： 螺纹角系数：许用弯曲应力 查【1】表11-8得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力，寿命系数： 由上述计算可得： 可以得到：S=1.5故该轴在截面右侧强度也是足够的。本设计因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称，故可略去静强度校核。至此轴的设计即告结束。8.3 圆柱齿轮轴校核 8.3.1已知作用在齿轮上的力 Ft=3510.8889Fr=1277.8591N将齿轮所受载荷

14、简化为集中力，并通过轮毂中截面作用于轴上，轴的支反力也简化为集中力。FAY=FBY= Fr /2=638.9295NFAZ =FBZ= Ft/2=1755.4444NLA=LB=52mm由垂直平面受力图和水平面受力图求出作用于轴上的载荷 将危险截面在垂直面和水平面处：MC1=FAYL/2=16612.167N.mmMC2=FAZL/2=45641.5544N.mm合成弯矩将计算出的危险截面处的的值列入下表：载荷 水平面H 垂直面V支反力弯矩总弯矩 扭矩8.3.2按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转

15、切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 60Mpa结论：按弯矩合成应力校核轴的强度足够。九、滚动轴承的选择及校核计算根据条件，轴承预计寿命：。9.1蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算（1）轴承的选择采用圆锥滚子轴承，根据轴直径d=35mm，选择圆锥滚子查【3】轴承为32007x2其参数为：基本额定静载荷基本额定动载荷极限转速（2）寿命计算因蜗杆轴所受的轴向力向左，所以只有最左边轴承受轴向载荷该轴承所受的径向力约为对于圆锥滚子轴承，按【1】表13-7轴承派生轴向力，其中Y=1.4 ;X=0.4当量动载荷轴承所受的径向力约为当量动载荷所以，应用核算轴承的寿命因为是球轴承，所以取指数轴承计算寿命减速器

16、设计寿命所以满足寿命要求。9.2蜗轮轴上轴承的选择计算（1）轴承的选择选择使圆锥滚之轴承轴承，根据轴直径d=40mm，查【3】选用圆锥滚子轴承号为32008x2。主要参数如下： 基本额定静载荷基本额定动载荷极限转速 （2）寿命计算因蜗轮轴所受的轴向力向左，所以只有最左边轴承受轴向载荷该轴承所受的径向力约为对于圆锥滚子轴承，按【1】表13-7轴承派生轴向力，其中Y=1.4 ;X=0.4当量动载荷轴承所受的径向力约为当量动载荷所以，应用核算轴承的寿命因为是球轴承，所以取指数轴承计算寿命减速器设计寿命所以满足寿命要求。9.3,圆柱齿轮轴轴承的选择计算（1）轴承的选择选择使用深沟球承轴，根据轴直径d=

17、60mm，查【3】选用圆锥滚子轴承号为61912.主要参数如下： 基本额定静载荷基本额定动载荷极限转速 （2）寿命计算由于深沟球轴承无轴向载荷根据【1】(P198)式（10-3）减速器设计寿命所以满足寿命要求。十、键连接的选择及校核计算10.1输入轴与电动机轴采用平键连接根据轴径，查【1】（P106）表6-1可选用A型平键，得：，。即：键840 GB/T1096-2003键、轴和联轴器的材料都是钢，由【1】表6-2查的许用应力 ，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。由【1】式（6-1）得： 所以此键强度符合设计要求。10.2输出轴与悬臂齿轮连接采用平键连接根据轴径，查【1】（P106

18、）表6-1选用A型平键，得：，。即：键1050GB/T1096-2003键、轴和联轴器的材料都是钢，由【1】表6-2查的许用应力 ，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。由【1】式（6-1）得： 所以此键强度符合设计要求。10.3输出轴与蜗轮连接用平键连接根据轴径，查【1】（P106）表6-1选用A型平键，得：，即：键1250GB/T1096-2003键、轴和联轴器的材料都是钢，由表6-2查的许用应力 ，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。 所以此键强度符合设计要求。10.4圆柱大齿轮与轴联接选用A型平键根据轴径，查【1】（P106）表6-1选用A型平键，得：，即：键1250

19、GB/T1096-2003键、轴和联轴器的材料都是钢，由【1】表6-2查的许用应力 ，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。 所以此键强度符合设计要求.十一、联轴器的选择计算11.1与电机输出轴配合的联轴器（1）计算联轴器的计算转距查【1】表14-1得小转距、电动机作原动机情况下取（2）型号选择根据前面的计算，电机输出轴，选择弹性联轴器TL4型。主要参数如下：公称扭距（满足要求）许用转速 ，因此此联轴器符合要求。轴孔直径轴孔长度11.2与二级齿轮降速齿轮轴配合的联轴器（1）计算联轴器的计算转距查【1】表14-1得小转距、电动机作原动机情况下取（2）型号选择根据前面的计算，蜗轮输出轴，选

20、择弹性销柱联轴器HL9型。主要参数如下：公称扭距 许用转速 ，因此此联轴器符合要求。轴孔直径轴孔长度十二、润滑和密封说明12.1润滑说明蜗杆蜗轮润滑：因为是下置式蜗杆减速器，且其传动的圆周速度，故蜗杆采用浸油润滑，取浸油深度h=5mm；润滑油使用50号机械润滑油。蜗杆轴承润滑：浸油润滑但是浸油深度不低于滚之也不超过滚子中心，由于蜗杆的旋转使有对轴承由冲击则在轴承处装有挡油环。蜗轮轴承润滑：才有油润滑，由于为下置式蜗杆且圆周速度小于2m/s则可采用油润滑在底座凸缘上开油槽并安装刮油板使蜗轮上的油流进油槽进而流进轴承润滑。外传动齿轮润滑：采用脂润滑，开式齿轮润滑脂是由复合皂基稠化剂稠化高粘度基础油

21、，并加有极细的胶体分散固体润滑剂、极压抗磨、抗氧化、防腐蚀、防锈等添加剂而成的高粘性齿轮脂。此高粘极压齿轮润滑剂在高负荷下保持稳定性的润滑膜层,设计用于要求粘附性高、负荷大的齿轮传动装置及机械设备摩擦部位的润滑，可增加高负荷设备的寿命，防震和减震，平滑被损坏齿轮的表面。适用温度范围：-5+200。有优异的极压抗磨性能，极强的渗透稳定性和抗冲击负荷能力；极好的粘附性、润滑性和耐高温性，可用于温度较高的部位；良好的机械安定性和氧化安定性，具有较长的使用寿命；良好的抗水性、防锈性和防护性，用于受天气和灰尘影响的摩擦表面润滑。12.2密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允

22、许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何垫片。轴伸处密封应涂上润滑脂。十三、拆装和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，侧隙和接触斑点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。十四、减速箱体的附件说明机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度，箱体的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成本，均有重大影响。但是由于其形状的不规则和应力分布的复杂性，未能进行强度和刚度的分析计算，但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和强度。箱体的大小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。根据【2】设计箱体尺寸如下名称符号计算公式（mm）结果（mm）箱座壁厚 12箱盖壁厚 10箱盖凸缘厚度 15箱座凸缘厚度 18箱座底凸缘厚度 30地脚螺钉直径 M16地脚螺钉数目查手册 4轴承旁联接螺栓直径 M12机盖与机座联接螺栓直径 M10轴承端