带式输送机蜗杆传动装置设计说明书

机械设计课程设计机械设计课程设计说明书题目带式运输机传动装置设计学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级2013级本二学号完成人：指导老师：完成日期：2015.12.29机械设计课程设计-1-目录机械设计课程设计任务书-----------------------------------------------------1一、传动方案的分析设计-----------------------------------------------------3二、电动机的选择-----------------------------------------------------------4三、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配-------------------------------4四、传动系统的运动和动力参数计算-------------------------------------------4五、减速器传动零件的设计计算-----------------------------------------------5六、减速器轴的设计计算----------------------------------------------------10七、减速器滚动轴承和蜗轮轴承的选择----------------------------------------14八、减速器箱体设计及附件的选择和说明--------------------------------------17九、联轴器的选择----------------------------------------------------------18十、减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择------------------------------------19十一、键联接的选择和校核--------------------------------------------------19十二、附属零件设计--------------------------------------------------------20十三、设计小结------------------------------------------------------------21致谢----------------------------------------------------------------------21机械设计课程设计-2-机械设计课程设计任务书姓名：陆帅专业：机械设计制造及其自动化班级：13级本科二班方案(五)题目《带式运输机蜗轮蜗杆传动装置设计》设计条件及要求联轴器输送带电动机滚筒减速器设计内容：选择合适的电动机、联轴器型号；设计蜗杆减速器。工作条件：单向运转，工作平稳，单班工作，输送带速度容许误差为±0.005.使用年限：8年大修期：3年生产批量：小批量生产原始数据原始数据编号：B5输送带拉力F（N）2000输送带速度v（m/s）1.7滚筒直径D(mm)300设计工作量1.设计说明书1份2.减速器装配图1张3.减速器零件图2份(1)蜗轮轴(2)蜗轮机械设计课程设计-3-一、传动方案的分析设计传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。它常具备减速、改变运动形式或运动方向以及将动力和运动进行传递与分配的作用。传动装置是机器的重要组成部分。传动装置的质量和成本在整部机器中占有很大的比重，整部机器的工作性能、成本费用以及整体尺寸在很大程度上取决于传动装置设计的状况。因此，合理地设计传动装置是机械设计工作的一个重要组成部分。合理的传动方案首先应满足工作机的性能要求。另外，还要与工作条件相适应。同时还要求工作可靠，结构简单，尺寸紧凑，传动效率高，使用维护方便，工艺性和经济性好。若要同时满足上述各方面要求往往是比较困难的。因此，要分清主次，首先满足重要要求，同时要分析比较多种传动方案，选择其中既能保证重点，又能兼顾其他要求的合理传动方案作为最终确定的传动方案。∵运输带工作速度mV=1.7m/s，运输带滚筒直径D=300mm∴滚筒转速nw=60v/πD=60×1.7/（3.14×300）=10.8r/min若选用同步转速为960或720r/min的电动机，则可估算出，总传动比约为22，蜗杆传动的传动比常用值为10～40，本传动由一级蜗轮蜗杆或一级带传动来实现，方案如下：联轴器输送带电动机滚筒减速器图2.1带式输送机传动方案记η1、η2、η3、η4分别为联轴器、滚动轴承（3对）、蜗轮蜗杆、工作机的效率，Pd为电动机的输出总功率,Pw为工作机卷筒上的输入功率。二、电动机的选择(一)确定电动机类型按工作要求和条件,选用y系列三相交流异步电动机。（二）确定电动机的容量1、工作机卷筒上所需功率PwPw=Fv/1000w机械设计课程设计-4-2、电动机所需的输出功率为了计算电动机的所需的输出功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总效率η总。查得η1=0.98，η2=0.99，η3=0.8，η4=0.97，则传动装置的总效率为η总=η1η22η3η43=0.98x0.992x0.8x0.973=0.70总wdPP70.010007.12000=4.86kw（三）选择电动机转速蜗轮蜗杆传动比常用值i带=10~40所以40~10i蜗杆总i电动机转速的可选范围为nd=i‘总×nw=（10—40）x43.7=437~1748r/min根据电动机所需功率和同步转速，查[1]附表8.1，符合这一范围的常用同步加速有1500minr、960minr。选用同步转速为960r/min选定电动机型号为Y132S-6三、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配传动装置总传动比i总=nm/nw=22式中nm----电动机满载转速，960r/min;nw----工作机的转速，43.7r/min。四、传动系统的运动和动力参数计算(一)各轴转速计算mnn0960r/minnⅠ=nm=960r/minnⅡ=nⅠ/i齿1=43.7r/minnⅢ=nⅡ/i齿2=43.7r/min(二)各轴输入功率P0=Pd=2.29kwPⅠ=Pdη1=2.24kwPⅡ=PⅠη2η3=1.76kwPⅢ=PⅡη2η1=1.70kw(三)各轴输入转矩T0=9550Pd/n0=24.87NmT1=9550PⅠ/nⅠ=24.37NmT2=9550PⅡ/nⅡ=382.12NmT3=9550PⅢ/nⅢ=371.5Nm机械设计课程设计-5-表1传动装置各轴运动参数和动力参数表项目轴号功率kw转速minrn转矩mNT0轴（电动机轴）2.2996024.87Ⅰ轴（蜗杆轴）2.2496024.37Ⅱ轴（蜗轮轴）1.7643.7382.12Ⅲ轴（卷筒轴）1.7043.7371.5五、减速器传动零件的设计计算(一)选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。(二)选择材料根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45号钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45~55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。(三)按齿面接触疲劳强度进行设计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，在校核齿根弯曲强度。由式：（机械设计第八版）公式（11-2），得传动中心距：322)][(hEZZKTa确定作用在蜗轮上的转矩T2(机械设计第2版推荐)按21Z估取效率8.0，则：T2=226n5.5910P=400940.8N.m确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数1K；查表12-8（第2版）去工作情况系数0.1KA；由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数为KV=1.05。则：05.1KKKFAK机械设计课程设计-6-确定弹性影响的系数EZ因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故EZ=21160MP。确定接触系数Z根据机械设计第八版课本，先假设蜗杆分度圆直径1d和传动中心距a的比值1d/a=0.35,从图11-18可查得32.9Z确定许用接触应力[H]根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，查表12.6可得到接触应力[H]=220MPa6、计算中心距6.2123.840094005.1322209.2160amm取中心距a=125mm,因i=22，取模数m=5mm蜗杆分度圆直径：mmd501。这时4.0/1ad,查第八版图11-18得接触系数/Z=2.74，因为/ZZ,因此计算结果可用。(四)蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸蜗杆主要参数齿顶高：mmmhhaa551*1齿根高：mmChhaf25.65)25.01()(**11全齿高：mmhhhfa25.1125.65111分度圆直径：mmmqd501051齿顶圆直径：mmhddaa605250211齿根圆直径：mmhddff3852.12502111蜗杆分度圆导程角：018.11蜗杆轴向齿距：mmmp7.15514.3机械设计课程设计-7-蜗杆导程:mmp1.2022、蜗轮主要参数查表第八版11-2得：蜗轮齿数：412Z，变位系数：X=0.5验算传动比5.2024112zzi，这时传动比误差为5%，在允许范围内。蜗轮齿顶高：mmmxhhaa5.25)5.01()(*2蜗轮齿根高：mmmxchhaf165)5.02.05.2()(**2全齿高：mmhhhfa5.18165.2222分度圆直径：mmmzd20541522齿顶圆直径：mmhddaa21552205222齿根圆直径：mmhddfaf1731622052222咽喉半径:mmadrag5.17215211252/122蜗轮分度圆螺旋角：0211.18(五)蜗轮齿根弯曲疲劳强度校核由经验可知对闭式蜗杆传动通常只作蜗轮齿根弯曲疲劳强度的校核计算。查得蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算公式为322121.53FaFKTYYFddm式中：F----蜗轮齿根弯曲应力，单位为MP；2FaY----蜗轮齿形系数；Y----螺旋角影响系数；F----蜗轮的许用弯曲应力，单位为MP；当量齿数8.4434131.11coscos3322zzv根据8773.32,5.022zv，由第八版图11-9查得齿形系数机械设计课程设计-8-2Fa=3.25螺旋角影响系数：11.31110.9192140140Ya33.12192.90.728520550.84009405.013.51MPF查表第2版12.6，得许用弯曲应力F=56MPa校验结果为33.12MP56MP。所以蜗轮齿根弯曲疲劳强度是满足要求的蜗杆工作图因为蜗杆的结构单一，几何参数为所查资料得，根据经验可知不需对蜗杆的结构及刚度不做特别设计和验算。所以以下只列出了蜗杆的详细参数。传动类型ZI型蜗杆副蜗杆头数Z2模数m5导程角'111836螺旋线方向右旋齿形角20精度重等级蜗杆8f中心距a125配对蜗轮图号轴向齿距累积公差pxf0.014轴向齿距极限偏差pxLf0.024蜗轮齿开公差1ff0.032轴向螺旋剖面1xs89.9009.0071.01ns0.2220.31212.571ah5蜗轮的工作图因为蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造，而蜗轮的直径较大，所以对蜗轮的结构设计是必要的。在齿圈与轮芯联结处，采用