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北京理工大学机械基础设计实践1机械基础设计实践设计说明书设计题目:一级蜗轮蜗杆减速器姓名:王松指导老师:荣辉学号:20092061班号:092209012011/9/8北京理工大学机械基础设计实践2目录前言------------------------------------------------------------(4)1、机械设计课程设计任务书---------------------------------------(4)2、系统运动方案的设计-------------------------------------------(5)3电动机的选择及传动比----------------------------------------(6)3.1、电动机类型的选择------------------------------------(6)3.2、电动机功率选择--------------------------------------(6)3.3、确定电动机转速--------------------------------------(6)3.4、总传动比--------------------------------------------(7)4、运动学与动力学计算---------------------------------------(8)4.1、蜗杆蜗轮的转速--------------------------------------(8)4.2、功率------------------------------------------------(8)4.3、转矩-----------------------------------------------(8)5、传动零件设计计算------------------------------------------(9)5.1、选择蜗杆传动类型------------------------------------(9)5.2、选择材料--------------------------------------------(9)5.3、按齿面接触疲劳强度进行设计--------------------------(9)5.4校验蜗轮弯曲强度5.5、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸----------------------(9)6、轴的设计计算及校核---------------------------------------(10)6.1高速轴(蜗杆轴)的设计计算-----------------------------(10)6.1.2联轴器的选择-----------------------------------(10)北京理工大学机械基础设计实践36.1.3输入轴的结构设计----------------------------------(11)6.1.4由弯扭合成法校核轴的强度-----------------------------(11)6.2输出轴的设计计算--------------------------------------(13)6.2.1轴上的零件定位,固定和装配------------------------(13)6.2.2确定轴的各段直径和长度---------------------------(14)6.2.3按弯扭复合强度计算147、滚动轴承的选择及校核计算---------------------------------(16)7.1、计算输入轴轴承------------------------------------(16)7.2、计算输出轴轴承------------------------------------(18)8、联轴器及键等相关标准的选择-------------------------------(19)8.1、连轴器与电机连接采用平键连接-----------------------(19)8.2、输入轴与联轴器连接采用平键连接---------------------(20)8.3、输出轴与蜗轮连接用平键连接-------------------------(20)9、减速器结构与润滑的概要说明-------------------------------(20)9.1、箱体的结构形式和材料-------------------------------(20)9.2、铸铁箱体主要结构尺寸和关系-------------------------(21)9.3、齿轮的润滑-----------------------------------------(22)9.4、滚动轴承的润滑-------------------------------------(22)9.5、密封-----------------------------------------------(22)9.6、注意事项-------------------------------------------(22)9.7减速器附件简要说明-----------------------------------(22)10、设计小结------------------------------------------------(22)11、参考资料------------------------------------------------(23)北京理工大学机械基础设计实践4前言课程设计能培养学生综合运用所学的理论知识与实践技能,树立正确的设计思想,掌握设计的基本方法。本设计是蜗轮蜗杆减速器的设计,在荣辉老师的指导下,由本人独立完成设计任务。根据所给数据选择第二组参数,从而由所选参数设计整个传动装置,其中包括电动机的选择,运动参数计算,蜗轮蜗杆传动设计,蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计,蜗轮蜗杆轴的尺寸设计与校核,减速器箱体的结构设计,减速器其他零件的选择,最后完成减速器装配图一长,零件工作图两张,设计说明书一份。一,课程设计任务书1,题目:设计用于带式运输机上的减速器。2,基本要求:运输机每天单班制工作,每班工作8小时,每年按300天计算,轴承寿命为齿轮寿命的1/3~1/4。设计参数:运输带拉力F/kN运输带速度V/(m/s)滚筒直径(mm)使用年限/年2.31.230083,技术条件:(1)工作机上的载荷性质比较平稳,启动过载不大于5%,单向回转。(2)电动机的电源为三相交流电,电压为380V。(3)允许鼓轮的速度误差为±5%4,工作环境:室内5,设计要求:(1)减速器装配图一张(2)零件图2张(低速段轴及与轴配合的蜗轮)(3)设计说明书一份,按指导书的要求写北京理工大学机械基础设计实践5二,系统运动方案的设计采用一级蜗轮蜗杆减速器,优点是传动比较大,结构紧凑,传动平稳,噪音小,适合于繁重及恶劣条件下长期工作。缺点是效率低,发热量较大,不适合于传递大功率。传动路线为:电机——连轴器——减速器——连轴器——带式运输机。电动机与蜗杆之间采用弹性联轴器,低速轴与工作机之间使用齿式联轴器。蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。蜗杆一端采用一对圆锥滚子构成固定端,一端实用深沟球轴承构成游动端。蜗轮和蜗杆承受径向载荷和轴向载荷的复合作用,为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘,异物侵入箱内,在轴承盖中装有密封元件。该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。传动装置简图如右图:北京理工大学机械基础设计实践6三、电动机的选择及传动比3.1、电动机类型的选择按工作要求和条件,选择全封闭自散冷式笼型三相异步电动机,电压380V,型号选择Y系列三相异步电动机。3.2、电动机功率选择○1稳定运转下工件机主轴所需功率:kw76.210002.1*10*3.21000FVP3w○2工作机主轴转速为:min433.76300*14.32.1*1000*601000*60rDvn○3工作机主轴上的转矩:mNnPT85.344433.769550*76.29550*○4如传动简图所示,各联轴器及传动零件的效率如下。弹性柱销联轴器:99.0齿式联轴器:99.0圆锥滚子轴承:98.0闭式蜗轮蜗杆的传动效率:85.0(四头闭式)○5所以,电动机至工件机主轴之间的总效率为:η=0.99*0.99*0.98*0.98*0.85=0.80○6所以电动机所需功率为:kWPPd45.380.076.23.3、确定电动机转速选取电动机的转速为n=min960r,查《机械设计手册》,取电动机型号为Y132M1-6,则所选取电动机部分性能如下:额定功率kWPed4北京理工大学机械基础设计实践7满载转速min960rnm对Y系列电动机,通常选用同步转速为1000rpm或1500rpm的电动机,如无特殊需要,不选用低于750rpm的电动机配合计算出的容量,由表查出有两种适用的电动机型号,其技术参数比较情况见下表:方案电动机型号额定功率kw电动机转速r/min同步转速满载转速1Y132M1-6410009602Y112M-4415001440综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和减速器的传动比,可知方案1比较适合。因此选定电动机型号为Y132M1-6,所选电动机的额定功率P=4kw,满载转速n=960r/min。3.4、总传动比1,计算总传动比和各级传动比的分配5.1257.124.76960nniwm(mn为蜗杆转速,wn为蜗轮转速)2,各级传动比的分配由于为蜗杆传动,传动比都集中在蜗杆上,其他不分配传动比。北京理工大学机械基础设计实践8四、运动学与动力学计算4.1、蜗杆蜗轮的转速:蜗杆转速和电动机的额定转速相同蜗轮转速:minr80.765.12960n则4.768.76-4.76在5%内滚筒的转速和蜗轮的转速相同4.2、功率:蜗杆的功率:p=3.45*0.99=3.4155kW蜗轮的功率:p=3.4155*0.98*0.85=2.845kW4.3、转矩:电动机转N.m32.3496045.3*10*55.9np*10*55.9T6md61d蜗杆转矩N.m0.3499.0*32.34*TTd1d2联蜗轮转矩N.m625.355np*10*55.9T6d3轮轮表格统计如下:参数电动机蜗杆蜗轮转速r/min96096080功率P/kw3.5553.5193.136转矩N.m34.3234.00355.635北京理工大学机械基础设计实践9五、传动零件的设计计算5.1、选择蜗杆传动类型根据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,故蜗杆采用45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HT200制造。5.3、按齿面接触疲劳强度进行设计m3q≥9000kT2(ZEZ2[σH2])2=1080.34mm3由教材表7-1取标准值:模数:m=4,分度圆直径d1=71,蜗杆系数q=17.755.4校验蜗轮弯曲强度蜗杆导程角:γ=arctanz1q=12°42’05‘蜗轮弯曲许用应力(教材表7-6)[σF2]=75MPa蜗轮当量齿轮zvzv=z2cosγ3=53.86蜗轮齿形系数YF2(教材表7-5)YF2=1.45+1.40−1.4560−50x(53.86−50)=1.4307根据蜗轮齿根弯曲强度校核公示(教材7-13)σF2=1530KT2cosγm3qz2YF2=21.39σF2[σF2]校核安全5.5、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸(1)蜗杆蜗杆齿顶圆直径:da1=d1+2ha∗m=71+2x1x4=79mm齿
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