哈工大机械设计课程设计蜗杆减速器设计说明书(含图)

哈工大机械设计课程设计1传动装置简图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—输送带哈工大机械设计课程设计2一、选择电机1．选择电机类型按工作要求和工作条件选择YB系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭式自扇冷式结构，电压为380V。2．选择电机的容量工作机的有效功率为19000.751.425kW10001000WFvP从电动机到工作机输送带间的总效率为231234=式中：1---联轴器的传动效率；2---轴承的传动效率；3---蜗轮的传动效率；4---卷筒的传动效率。由表9.1可知，10.99，20.98，30.75，40.95则=0.671所以电动机所需的工作功率为d1.4252.1kW0.671WPP3．确定电动机的转速工作机卷筒的转速为W6010006010000.7553.1r/min270vnd由于蜗杆的头数越大，效率越低，当选择蜗杆的头数Z1=1时，对应电动机所算出的传动比不在推荐范围内。故选则蜗杆的头数Z1=2。所以电动机转速可选的范围为'W(14~27)60840~1620)r/mindnin（哈工大机械设计课程设计3符合这一范围的同步转速为1000r/min和1500r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min的电动机。根据电动机的类型、容量和转速，由机械设计手册选定电动机的型号为Y112M-6，其主要性能如表1.1所示，电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如表1.2所示。表1.1Y112M-6型电动机的主要性能电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/min)启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y112M-62.29402.02.0表1.2电动机的主要外形和安装尺寸（单位mm）中心高H外形尺寸L1×（AC/2+AD）×HD底脚安装尺寸A×B底脚螺栓直径K轴伸尺寸D×E键连接部分尺寸F×GD112400×（115+90）×265190×1401228×608×7二、计算传动装置的传动比1．总传动比W94017.753.1mniin三、计算传动装置各轴的运动和动力参数1．各轴的转速Ⅰ轴mnn940r/minⅡ轴mnn53.7r/min卷筒轴mnn53.7r/min卷2．各轴的输入功率Ⅰ轴哈工大机械设计课程设计412.10.992.06kWdPPⅡ轴232.060.990.751.55kWPPⅡ卷筒轴211.550.990.991.50kWPPⅡ卷3．各轴的输入转矩电动机的输出转矩Td为64d9.55102.1310NmmdmPTnⅠ轴4d12.0910NmmTTⅡ轴5232.7610NmmTTiⅡ卷筒轴5212.6710NmmTTⅡ卷将上述计算结果汇总于表1.3，以备查用。表1.3传动装置的运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/(Nmm)转速n/(r/min)电机轴2.12.13×104940Ⅰ轴2.062.09×104940Ⅱ轴1.552.76×10553.7卷筒轴1.502.67×10553.7四、传动零件的设计计算1．蜗轮蜗杆的材料选择由于输入功率不太大，转速也不是很高，蜗杆材料选用45钢，整体调质，表面淬火，齿面硬度220~250HBW蜗轮材料，根据哈工大机械设计课程设计5其中n1为蜗杆转速，T2为蜗轮转矩初估蜗杆副的滑动速度vs6m/s，选择蜗轮的材料为铸锡磷青铜1.按疲劳强度设计，根据公式为材料的许用应力为系数为系数，为蜗轮的转矩，为蜗轮的齿数，其中][,KzTz2H15.115.10.10.1KKKK0.1K1.0K15.1KvAvA、、及载荷情况取根据减速器的工作环境MPaH160][MPa160z，通过查表取36z,16.36206.18212取izz则有325222.2172)36160160(1072.215.19mmdm由表取m=6.3，蜗杆分度圆直径d1=63蜗杆倒程角31.11)633.62arctan()arctan(11dmz蜗轮圆周速度smndv/62.0100060528.22614.3100060222π蜗杆副滑动速度m/s16.331.11cos1000609406314.3cos100060nd11πsv蜗轮圆周速度smvvvs/10.362.016.3222221故选择减速器的类型为蜗杆下置则涡轮蜗杆的传动效率查表取当量摩擦角'172v)80.0~78.0()6017231.11tan(31.11tan)96.0~95.0()tan(tan)96.0~95.0(v哈工大机械设计课程设计6符合初取的效率值涡轮蜗杆的尺寸计算蜗轮分度圆直径中心距9.14428.22663221dda变位系数016.03.69.144145'maax其他尺寸总汇于表1.4名称符号计算公式和数据（单位mm）蜗轮数据蜗杆数据齿顶高hamha16.3mxha)1(26.401齿根高hfmhf2.117.56mxhf)2.1(17.459全齿高hmh2.2113.86mh2.2213.86分度圆直径d1d6322mzd226.8齿根圆直径df1112ffhdd47.882222ffhdd239.602齿顶圆直径da1112aahdd75.62222aahdd211.882蜗杆分度圆上倒程角γ11/arctandmz11°30'36蜗轮分度圆上螺旋角β22节圆直径d'mxdd2'1163.20222'dd226.8传动中心距a')2(21'21mxdda145蜗杆轴向齿距pa1mpaπ119.79蜗杆螺旋线倒程ps11aspzp35.98蜗杆螺旋部分长LmzL)06.011(286哈工大机械设计课程设计7度蜗杆外圆直径de2mddae5.122252蜗轮齿宽b21275.0adb54齿根圆弧半径R1mdRa2.02/1139.06齿顶圆弧半径R2mdRf2.02/1225.2齿宽角θ)5.0/(2sin12mdba48°6'54热平衡计算：根据公式)()1(1000011ttKPAs该设计的减速器工作环境是煤场，故取油温t=70℃。周围空气温度t0=20℃，通风条件良好，取散热系数Ks=15W/m2*℃，传动效率为η=0.78.则568.0)5070(15)78.01(936.11000)()1(1000/012ttKPmAs机体外表面的面积395.0)132.0277.0277.0374.0132.0374.0(21A机体表面凸缘面积185.022132.0277.0844814022）（πA所需要加的散热片面积0.1610.395)-0.50.185-(0.5682)0.5A-A-2(AA213每片散热片的面积0.00195320.030.2790.0010.279A0所加散热片的数目。取散热片数目10n8.243,0.019530.161AAn03选择蜗杆和涡轮的精度等级蜗轮的圆周速度smsmv/5.1/68.02哈工大机械设计课程设计8通过查表选用精度等级为9级，应为该传动平稳，选用的侧隙种类为c，即传动9cGB/T10089-1988.蜗杆的圆周速度smsmv/5/10.31通过查表选用精度等级为8级，应为该传动平稳，选用的侧隙种类为c，即传动8cGB/T10089-1988.根据传动中心距a可以确定铸铁蜗杆减速器机体的结构尺寸计算表如下：名称符号计算公式数据（单位mm）机座壁厚8304.0a10机盖壁厚1885.09机座凸缘厚度b5.115机盖凸缘厚度1b15.112机座底凸缘厚度p5.225地脚螺钉直径fd12036.0a20地脚螺钉数目n4轴承旁连接螺栓直径1dfd75.016机盖与机座螺栓直径2dfd)6.0~5.0(12连接螺栓d2的间距150~200轴承端盖螺钉直径3dfd)6.0~5.0(8窥视孔盖螺钉直径4dfd)4.0~3.0(6定位销直径d2)8.0~7.0(d10df、d1、d2至外机壁距离1c见表1.5df、d2至凸缘距离2c轴承旁凸台半径1R2c外机壁至轴承座端面距离1l)8~5(21cc48内机壁至轴承座端面距离2l)8~5(21cc58蜗轮外圆与内机壁距离12.115哈工大机械设计课程设计9蜗轮轮毂与内机壁距离212轴承端盖凸缘厚度e3)2.1~1(d10表1.5连接螺栓扳手空间c1，c2值和沉头座直径表螺栓直径M8M10M12M16M20M24M30min1c13161822263440min2c11141620242834沉头座直径20242632404860四.蜗杆轴的设计计算1.轴的材料选择因传递功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，考虑到经济性选用常用材料45#钢，调质处理2.初算轴径对于转轴，按扭转强度初算轴径，查参考书1表10.2得C=106~118，考虑到轴端的弯矩和转矩的大小，故取C=110则考虑到键槽的影响，取哈工大机械设计课程设计103.结构设计（1）轴承部件的结构形式：蜗杆减速器的中心距a=135，通过查表选择减速器的机体采用剖分式结构。因传递功率小，故轴承的固定方式可采用两端固定方式。因此，所设计的轴承部件的结构形式如上图所示。然后可按转轴轴上零件的顺序，从dmin处开始设计。（2）联轴器及轴段1的设计：dmin就是轴段1的直径，又考虑到轴段1上安装联轴器，因此，轴段1的设计和联轴器的设计同时进行。由于联轴器的一端连接工作机一端连接轴，其转速比较低，传递转矩比较大。考虑到安装时不一定能保证同心度，采用有良好的补偿位移偏差性能的刚性可移式联轴器。选用金属滑块联轴器。则转矩mNKTTc4171078.25.1T5.1KmmN1072.2T,5c511，故，查表取由机械设计手册查得联轴器的轴孔长度为70mm，许用转矩为500N*m许用转速为250r/min，轴径范围为36~40mm，考虑到轴段3连接的是轴承，故取L1=70mm，d1=40mm。（3）密封圈与轴段2的设计：考虑到联轴器右端的固定和密封圈的标准，取轴段d2=48mm，密封圈为毛毡油封密封圈FZ/T92010-1991中直径是50的。（4）轴段3与轴段6：考虑到蜗杆减速器有轴向力，轴承类型选用圆锥滚子轴承，轴段3上安装轴承，要使轴承便于安装又符合轴承内径系列，暂取轴承型号为30210，查轴承手册，其内径d=50mm，外径D=90mm，宽度B=20mm，故取d3=d6=50mm，考虑到安装挡油板时的侧隙，L3=50mm，轴段6除了安装轴承外还有有加工倒角，故L6=32mm。哈工大机械设计课程设计11（5）蜗轮与轴段4：轴段4上安装蜗轮，为了方便安装蜗轮d4应该略大于d3，取d4=52mm，按照蜗轮的设计，蜗轮的轮毂宽为（1.5~1.9）d5，取轮毂宽为78mm，则轴段5的长度略小于蜗轮轮毂宽度，取L5=75mm（6）轴肩5的设计：轴段6上安装与轴段3成对的挡油板，考虑到轴承受力的对称性轴肩5的长度L5=11mm。（7）轴段2的长度：轴段2的长度根据箱体的壁厚、轴承凸台的厚度、轴承端盖的厚度以及联轴器类型确定:L25=0mm（8）键连接：联轴器及蜗轮的轴向连接均采用普通平键连接，分别为键12×61GB/T1096-1990及键16×68GB/T1096-1990.4.轴受力分析蜗轮所受力Fa=Fr=Ft991NFt==2720NNdTFt499.2451222在水平面上N