螺旋输送机上的蜗杆减速器设计书

-1-机械设计课程设计计算说明书设计题目蜗杆减速器专业10机械电子3班设计者冯斌指导教师廖水容2013年1月15日-2-目录设计任务书……………………………………………………1传动方案的拟定及说明………………………………………4电动机的选择…………………………………………………4计算传动装置的运动和动力参数……………………………5传动件的设计计算……………………………………………5轴的设计计算…………………………………………………8滚动轴承的选择及计算………………………………………14键联接的选择及校核计算……………………………………16连轴器的选择…………………………………………………16减速器附件的选择……………………………………………17润滑与密封……………………………………………………18设计小结………………………………………………………18参考资料目录…………………………………………………18-3-机械设计课程设计任务书题目：设计一螺旋输送机上用的单级蜗杆减速器总体布置简图1—电动机；2—联轴器；3—齿轮减速器；4—带式运输机；5—鼓轮；6—联轴器工作情况平衡、间断不联系、室内工作、有灰尘原始数据带速允许偏差：%5使用年限（年）：10工作制度（班/日）：2设计内容电动机的选择与运动参数计算；蜗杆传动设计计算轴的设计及校核滚动轴承的选择键和连轴器的选择与校核；装配图、零件图的绘制设计计算说明书的编写设计任务1．减速器总装配图一张2．齿轮、轴零件图各一张3．设计说明书一份设计进度第一阶段：总体计算和传动件参数计算第二阶段：轴与轴系零件的设计第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写-4-传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为：单级蜗轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。电动机的选择计算及说明结果1.、电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、连续单向旋转。所以选用常用的封闭式Y（IP44）系列的电动机。2、电动机容量的选择1）工作机所需功率PwPw＝P=2.7kw2）电动机的输出功率awdPPa=1.2.32蜗轮蜗杆传动效率1=0.85；角接触轴承效率2=0.98；联轴器效率3=0.99；所以a=0.85*0.99*0.99*0.98*0.98=0.80所以Pd=3.375kw3、确定电动机的转速输出端轴的转速为80r/min单级蜗杆减速器传动比i=10~40.故电动机转速的可选范围为dn=i*n=（10~40）*80=800~32004、电动机型号的确定综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量，价格和减速器的传动比由机械设计手册查出电动机型号为Y132M1-6，Ped=4kw，同步转速1000r/min，满载转速960r/min，基本符合题目所需的要求。工作机所需功率：Pw=2.7kW总效率：a=0.80电动机输出功率：Pd=3.375kw输出端轴转速：n=80r/min电动机可选转速范围：dn=800~3200r/min电动机型号：Y132M1-6-5-计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比和分配传动比计算及说明结果1.计算总传动比由电动机的满载转速960mnr/min和工作机主动轴转速n=80r/min可确定传动装置应有的总传动比为：ia=nm/n=12总传动比：ia=12传动装置的运动和动力参数计算及说明结果1、各轴转速：1轴：960nn1mr/min2轴：n2=80r/min2、各轴输入功率：1轴：34.399.0375.33d1PPkW2轴：PP1212=Wk78.285.098.028.33轴：223PP3=2.7KW3、各轴输入转矩：电动机输出转矩：mNmdP57.33960375.395509550nTd1轴：mN24.3399.043.333d1TT2轴：mN25.33285.098.01224.3321a12TTi3轴：mN35.32299.098.025.3323223TT960n1r/min80n2r/min34.3P1kWP2Wk78.2KW7.2P3mN57.33Td1轴：mN24.33T12轴mN25.332T23轴mN35.322T3蜗杆的传动计算蜗杆传动的主要参数-6-计算及说明结果1.蜗杆类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆2.材料选择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45～55HRC；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）制造蜗杆传动的主要参数传动中心距：32HEZZkTa（1）、蜗杆上的转矩T2mN35.33285.098.01224.3321a12TTi（2）、载荷系数K由于工作时轻微振荡，转速不高，冲击不大，故查表可得05.1,15.1,1KNAKK21.1KKNAKK(3)、弹性影响指数：因为选用的是锡磷青铜（ZCuSn10P1）的蜗轮和45刚蜗杆相配，故EZMPa160(4)、接触系数:先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距a的比值a1d=0.35查表可知Z=2.9（5）、许用接触应力蜗轮材料：铸锡磷青铜ZCuSn10P1。蜗杆螺旋齿面硬度,表11-7知蜗轮的基本许用应力'H=268MPa应力循环系数：N=60hLjn2=60×1×80×（365×10×16）=2.8032×8102.5×810所以取N=2.5×81021.1KKNAKKN=2.5×810-7-寿命系数HNK=887105.2100.669则：H=HNK‘H=0.669×268=179.2MPa（6）、计算中心距a322)][(HEZZKT=mmmm2.139)2.1799.2160(33235021.132取中心距a=180mm，因为1i=12，故从表11-2中选取模数m=6.3mm，蜗杆分度圆直径1d=63mm，这时1d/a=0.35，与假设相等，从《机械设计》图11-18中可查得,Z=2.8=Z，因此以上计算结果可用。蜗杆：分度圆直径：1d=qm=10×6.3=63mm节圆直径：1dw=m(q+2x)=57.6mm齿顶圆直径：1ad=1d+12ah=1d+2m=63+2*6.3=75.6mm齿根圆直径：1fd=1d-12fh=63-2*1.2m=47.88mm3.蜗轮尺寸齿数：z2=48变位系数：x=mddm2a21=-0.429直径系数：q=10模数：m=6.3蜗轮齿宽：B=0.751ad=0.75*75.6=56.7mm分度圆直径：mmmzd4.302483.622齿顶圆直径：2ad=2d+22ah=2d+2m(1+x)=302.4+2*6.3*(1-0.429)=309.6mm齿根圆直径：2fd=2d-22fh=2d-2m(1.2-x)=302.4-2*6.3*(1.2+0.429)=281.9mm外圆直径：wD2ad+1.5m=309.6+1.5*6.3=319.05mm4.校核齿根弯曲疲劳强度:a=180mm1d=63mm1dw=57.6mm1ad=75.6mm1fd=47.88mmz2=48X=-0.429q=10m=6.3mmd4.30222ad=309.6mm2fd=281.9mmwD319.05mm-8-分度圆导程角=arctanqz1=arctan104=21.80°FFaFYYmddKT][cos53.12212当量齿数vz=97.59)80.21(cos48cos332z根据2x=-0.429，vz=59.97，从《机械设计》图11-19中可查得齿形系数2FaY2.36螺旋系数Y=8443.014080.2111401许用弯曲应力F][=/FFNK从表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力/F=56MPa寿命系数HNK=887105.2100.669F][=/FFNK=560.669=37.464MPa所以F=YYmddKTFan221253.1=MPa02.108443.036.23.64.3026333235021.153.1FF][,弯曲强度校核满足要求。5.验算效率η)tan(tan9.0~95.01v已知=21.80°，v=vfarctan，vf与相对滑移速度sv有关smndvs48.39285.010006098063cos10006011从《机械设计》表11-18中用插值法查得vf=0.0261，v=1.50°代入上式得88.0)tan(tan)96.0~95.0(1v于原估计值，因此不用重算。4.7热平衡计算=21.80°vz=59.97Y=0.8443HNK=0.669F][=37.464MPaF=10.02aMP校核满足要求smvs48.3vf=0.0261v=1.50°88.01满足-9-1估算散热面积AA=275.175.192.010018033.010033.0ma2验算油的工作温度ti室温0t：通常取20。散热系数sk=14~17.5：取Ks=17.5W/(㎡·℃)；啮合效率89.01；轴承效率0.98~0.99，取轴承效率2=0.99；搅油效率0.94~0.99，搅油效率3=0.98；=1×2×3=0.88×0.99×0.98=0.8520364.15.1739.585.0110001100001tAkPtsi53.9℃＜80℃油温未超过限度A=292.0m=0.85it53.9℃满足轴的设计计算及说明结果蜗杆轴的设计及校核图5-1蜗杆轴草图（1）选择轴的材料及热处理-10-考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要向蜗轮传递转矩，其传递的功率不大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常用的45钢，调质处理。查《机械设计》（表15-1）硬度HBS=217~255Mpa，强度极限B=640Mpa，s=355Mpa，1-=275Mpa，1-=155Mpa，][1-=60Mpa。（2）求蜗杆轴上的功率、转速和转矩由第3章可知kwp28.31，9801n，mmNT4110324.3。（3）求作用在蜗杆上的力因已知蜗杆的分度圆直径为63mm，则切向力NdTFt2.10556310324.3224111轴向力NdTFFta1.21984.302103235.32252221径向力NFFFtrr04.800tan221（4）初步确定轴的最小直径查《机械设计》（表15-3）先初步校核估算轴的最小直径，取A。=110mmnPAd53.16980324.31103311min（5）轴的结构设计[1]初选轴承初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向和轴向力的作用，故选用角接触球轴承；参照工作要求并根据1d=55mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的角接触球轴承。查《机械设计课程设计》（表5-11）初选型号为7211C，其尺寸为d×D×B=55mm×100mm×21mm。[2]各轴段径向尺寸确定查课本114343表P,选取5.1aKNFt2.10551NFa1.21981NFr04.8001mmd53.16min-11-mNTKTaca86.4924.335.13因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查《机械设计手册》112