蜗轮-齿轮二级减速器设计.doc

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1、燕山大学机械设计课程设计说明书题目： 蜗轮-齿轮二级减速器 学院（系）： 机械工程学院 年级专业： 锻压2班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 第 31 页 共 30页 燕山大学课程设计说明书目 录一、传动方案拟定二、电动机的选择三、计算总传动比及分配各级的传动比四、运动参数及动力参数计算五、传动零件的设计计算六、轴的设计计算七、滚动轴承的选择及校核计算八、键联接的选择及计算九、联轴器的选择十、箱体及附件设计十一、密封和润滑选择十二、拆装和调整说明十三、减速箱的附加说明十四、设计小结十五、参考资料 设计及计算过程结果1. 原始数据 (1)输送带拉力 1840N (2)输送带速度 0.39m/s

2、 (3)滚筒直径 330mm2. 工作条件 连续单向运转，载荷平稳，使用年限八年，一班制工作，生产批量大批量，运输带速度允许误差5%3. 机械课程设计内容 计算及设计工作： 1.电机选择、传动方案的拟定 2.运动和动力参数计算 3.传动、轴系零件设计（带传动计算、齿轮强度计算、轴强度计算、轴 承寿命计算、键强度计算） 4.选择联接件、键、轴承、密封件 5.装配图、零件图绘制 6.绘图工作 减速器装配图1张（A0图纸）； 零件图2张（A3图纸，高速轴、端盖、低速大齿轮） 设计计算说明书1份，（20页） 7说明书一、传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动 （1）工作条件：使用年限8年，工作

3、为一班工作制，载荷平稳，环 境清洁。 （2）原始数据：滚筒圆周力F=1840N；带速v=0.39m/s；滚筒直径 D=330mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机（P44)2、电动机功率选择：（1）卷筒功率 传动装置的总效率： 2个联轴器效率 1 1个涡轮传动效率2 1个齿轮传动效率3 4个轴承传动效率4 （2） 电机所需的工作功率： =(18400.39)/(10000.7015) =1.076kW （3）确定电动机转速：计算卷筒工作转速： =(6010000.39)/(330) =22.58r/min4、确定电动机型号电动机转速范围由指导手册表2-2的，i=156

4、0根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y100L-6。其主要性能：额定功率：1.5KW，满载转速940r/min，额定转矩2.0 电动机型号额定功率（Kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）Y100L-61.510009402.02.2三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比： i总=n电动/n筒=940/22.58=41.63 r/min2、分配各级传动比（查指导手册P12)（1） 蜗杆-齿轮式 =（0.040.07）41.63 =1.672.91（2） 取齿轮i齿轮=2.4（低速级减速器i=合理）（3） i总=i齿轮i带i带=i总/i齿轮=4

5、1.63/2.4=17.34四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI=n电机=940 r/minnII=nI/i带=940/15=54.20 r/minnIII=nII/i齿轮=54.20/2.4=22.5r/minnIII=n卷=22.5r/min2、 计算各轴的功率（kW）PI=P工作 1= 1.059 kWPII=PI24=1.0590.980.8=0.83 kWPIII=PII34= 0.830.970.98= 0.788kWP卷=P14=0.790.990.98=0.766kW3、计算各轴扭矩（Nm） Td=9.55103Pd/nm=9.551031.067/94

6、0 =10.84 NmTI=9.55103PI/nI=9.551031.059/940=10.76 NmTII=9.55103PII/nII=9.551030.83/54.20 =146.2NmTIII=9.55103PIII/nIII=9.551030.708/22.5 =300.5 NmT=9.55103P/n=9.551030.687/22.5 =291.59 Nm五、传动零件的设计计算1、蜗轮蜗杆的传动计算根据GB/T 100851988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。.选择材料、精度等级和蜗杆头数材料：蜗杆:45钢，表面淬火处理,4555HRC,初选8级精度； 蜗轮：铸铝青铜ZcuA

7、l9Fe4Ni4Mn2，砂型铸造。轮芯用灰铸铁HT200制造。精度等级：初选取8级选取蜗杆头数Z1=2,i1=17.34实际齿数比齿数误差由于0.9%5%,所以在误差允许范围内.2、 初定模数m，蜗杆直径系数q，蜗杆中圆直径d1查书P110得， KA:由P109表7-6得，KA=0.81.25.取KA=1KV:估计V23m/s此时，KV=11.1取KV=1K：载荷是平稳的，K=1代入=111=1TII=146.2Nm查P111表7-7得，N2=60n2t2=6047（63008）=4.0610725107查书P104表7-2得，MPa代入 9.260.8166.2103（155/166.235

8、）2=8741000当m=5，q=8.00，d1=40，m3q=10003、 确定传动尺寸中心距：a=m/2(qZ2)=2.5（835）=107.5mm圆整中心距为a，108mm，变位系数X=（a，_a)/m=0.1头数z1=2，直径系数q=8；齿顶圆直径da1=48mm；分度圆导程角=14.03；蜗杆轴向齿厚Sa=1/2m=7.85蜗轮齿数 z2=35，蜗轮中圆直径d1=40，蜗轮直径d2=mZ2=535=175mm蜗轮齿根圆直径 df2=d2-2hf2=175-24（1+0.2）=165.4mm蜗轮齿宽b2=2m（0.5）=35确定精度等级涡轮圆周速度V2 V2=n2d2/601000=0

9、.4304m/s, VS=V2/sin=0.4304/sin(14.03）=1.775m/s,因此KV=1.，VS=0.4304/0.2424=1.775m/s，取当量摩擦角v=2故初选8级精度等级合适。校核齿根弯曲疲劳强度1.当量齿数 zv=z2/cos3=45.964由此，查表可得齿形系数YF=1.7432.螺旋角系数 Y=1-/140=0.923.许用弯曲应力 =30.69MPa4.弯曲应力 =9.950MPa满足弯曲强度5. 验算效率 啮合效率： 搅油效率： 滚动轴承效率： 复核 747 S2由图示结构知，1轴承“放松”，2轴承“压紧”。则 Fa1=S1=836.35N，Fa2=S1+

10、FA=1318.98N3. 计算当量载荷 P=fP（XFr+YFa） 查表取fP=1.5 4.计算寿命 取P1、P2中的较大值带入寿命计算公式 大于12000h，符合要求。 5 静载荷验算 查表得X0=0.5，Y0=0.38，则P01= X0R1+Y0Fa1=0.52090.870.38836.35=1363.25N 因P01 Fr1，故取P01= R1=579.3NC。 P02=X0R2+Y0Fa2= 0.52020.270.381318.98=1511.35Nn f12f22nlim=10.996300=6237r/minn 故选用7209C型向心球轴承符合要求 八键连接的选择 1、键连接

11、的选择轴键槽部分的轴径为24mm 键 A1040 普通圆头平键轴左右两端键槽部分的轴径为38mm 蜗轮 键 A1040 普通圆头平键 小斜齿轮 键 A1270 普通圆头平键 轴输出端键槽部分的轴径为40mm键 键 A1072 普通圆头平 大斜齿轮端键槽部分的轴径为50mm 键 A1460 普通圆头平键 键的校核以大齿轮上键的校核为例键长L=60mm，键宽b=14mm，键的接触长度 L=L-b=60-14=46mm。取连接键的许用应力。则键传递的扭矩为 所以键的强度符合要求。九 联轴器的选择 1.考虑到联轴器的可靠性和工作环境，选择由金属原件制成的不需润滑的联轴器。 2.在满足使用性能的前提下，

12、应选用装拆方便，维护简单、成本低的联轴器。 3.弹性柱销联轴器具有良好的综合性能，适宜用于一般的中小功率传动，选择弹性柱销联轴器。十 减速器附件的选择1.窥视孔盖 窥视孔盖的规格为140100mm。箱体上开窥视孔处设有凸台10mm，一边机械加工支撑盖板的表面，并用垫片加强密封，盖板材料为Q235A，用6个M6螺栓紧固。2.通气器 减速器运转时，箱体内温度升高，气压加大，对密封不利，故在窥视孔盖上安装通气器，是箱体内热膨胀气体自由逸出，以保证压力均衡，提高箱体缝隙处的密封性能。考虑到室内的工作环境，选用不带金属滤网的通气器。3.启盖螺钉 在减速器装配时于箱体剖分面上涂有水玻璃或密封胶，为了便于开

13、盖故设有启盖螺钉。其螺纹长度要大于机盖连接凸缘的厚度，螺杆端部做成圆柱形、大倒角或半圆形，以免破坏螺纹。4.定位销 为了保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱体连接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销，两销尽量远些，以提高定位精度。定位销的直径为d=6mm，长度应大于箱盖和箱座连接凸缘的总厚度，以便于装卸。5.吊环和吊钩 为了便于拆卸和搬运，在箱盖上铸出吊环并在箱座上铸出吊钩。6.油标尺 油标尺应放在便于观测减速器油面及油面稳定之处。先确定右面高度，再确定油标尺的高度和角度，应使油孔位置在油面以上，以免油溢出。油标尺应足够长，保证在油液中。采用带有螺纹部分的焊接管状油标尺。7.放油螺

14、塞 放油孔的位置应在油池的最低处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便于放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的箱座外壁要有凸台，经机械加工成为螺塞头部的支承面，并加封油圈以加强密封。十一. 密封和润滑说明1润滑说明因为是下置式蜗杆减速器，且其传动的圆周速度v2m/s，故蜗杆采用浸油润滑，取浸油深度h=70mm；大、小斜齿圆柱齿轮采用飞溅润滑；润滑油使用50号机械润滑油。大、小斜齿圆柱齿轮采用飞溅润滑,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。2密封说明在试运行过程中，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，

15、不允许使用任何垫片。轴伸处密封应涂以润滑脂。十二拆装和调整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。当轴直径为3050mm时，可取游隙为。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。十三 减速箱体的附加说明 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

16、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。十四心得小结机械设计课程设计让我又重温了一遍学过的机械类课程的知识，经过多次修改，设计的结果还是存在很多问题的。但是体验了机械设计的过程，学会了机械设计的方法，能为以后学习或从事机械设计提供一定的基础。在开始，我由于事务耽误了几天，回来后火急火燎的把图画好了，但是画的规格根本不相符，导致老师在第一次画图中给了一个“太差”，于是我连夜加班加点把图修改，修正。机械设计是到目前最疲劳的

17、课程了，经常连夜加班到一点，也因为好多小问题不会虚心请教，大家一起解决，经过大家不懈的努力，在最后终于解决了所有的问题，如期交稿，画二维，三维图真是一场疲劳战，不停地修改，不停的修改细节，机械设计课程设计虽然与真正的机械设计有所差别，但是它们的设计过程是一样的，任何一个地方都不允许有差错，如在三维装配中一个零件装错，整个机器就不会运动起来。它不仅让我们温习了旧知识和学习了一些新的知识、技巧，而且还培养和锻炼了我们认真、严谨的做事态度。机械设计课程设计是一个相对较长的项目，也锻炼了我们的耐性。在初次设计中，错误是难免的，关键是要积极的改正，要不厌其烦的改正。经过一个月的课程设计，自己感觉很有收获

18、，在软件的熟练运用上有很大的提高。同时，经过两天的拆装实验不仅使我了解了发动机的工作原理和所学过的很多东西在机械中的巧妙应用，而且使我对机械有了更浓重的兴趣，并加深了我对所学知识的理解，对我以后的实践设计提供了很大的帮助。最后感谢老师最后一个月的辛勤指导，不厌其烦的指出我们错误，帮助我们修改，起早贪黑的，感谢老师。十五参考资料机械设计 许立忠 周玉林 主编 中国标准出版社 2009年机械设计课程设计图册龚桂义 主编 高等教育出版社 2011年机械设计课程设计指导手册 韩晓娟 主编 中国标准出版社 2008年画法几何与机械制图 贾春玉 张树存 主编中国标准出版社 2011年互换性与测量技术基础

19、邵晓荣 张艳 主编 中国标准出版社 2011年附录：F=1840Nv=0.39m/sD=330mmn总=22.58r/minP工作=1.076kWn总=0.7015电动机型号Y100L-6nI=970r/minnII=321.19r/minnIII=107r/minPI=1.059 kWPII=0.83 kWPIII=0.788 kWP卷=0.766kWTd=10.84 NmTI=10.76 NmTII=146.2NmTIII=300.5 NmT=291.59 Nm蜗轮计算公式和有关数据皆引自机械设计第102页115页蜗杆材料用45钢，蜗轮用铸铝青铜ZcuAl9Fe4Ni4Mn2=1=1K=1

20、K=1N2=4.0107Z1=30Z2=72=19t =60蜗轮-蜗杆的设计合理K=3.05ZE=189.8ZH=2.38SH=1KHN2=1.12d1=66.23mmKV=1.01K=1.59d1=61.83mmmn=3a=160mmd2=225.8mmb1=60mmb2=55mmY=0.710Y=0.74YFa1=2.5YFa2=2.18YSa1=1.63YSa2=1.79 Flim1=510MPaFlim2=400MPaKFN1=KFN2=1SH=1F1=5100MPa=400MPa斜齿轮的设计合理d1=24mmd2=30mmd3=38mm轴设计合理轴承的计算公式和有关数据皆引自机械设计第159页第173页R1=888.6NR2=1298.5NS1=355.3NS2=519.4NFa1= 836.35NFa2 =1318.98NfP=1.5X=0.44Y=1.35P1=2049.0NP2=2669.5N 燕山大学 机械设计 课程设计综评项目细则成绩平时成绩(30分)出勤(15分)(A)全勤(B)缺勤不多于2次(C)缺勤不多于5次(D)缺勤5次以上的态度(15分)(A)积极 (B)比较积极(C)一般(D)不积极图面成绩(50分)结构(10分)合理比较合理图面质量(40分)优良中及格不及格答辩成绩(20分)优良中及格不及格总成绩答辩小组成员签字年 月 日