带式运输机蜗杆减速器设计

JIANGXIAGRICULTURALUNIVERSITY机械设计课程设计说明书题目：带式运输机蜗杆减速器设计（题号III-1）学院：工学院姓名学号：专业：年级：指导教师：职称：讲师1目录1设计题目…………………………………………………………………41.1带式运输机的工作原理…………………………………………………41.2工作情况…………………………………………………………………41.3设计数据…………………………………………………………………41.4传动方案……………………………………………………………………51.5课程设计内容及内容………………………………………………………52总体传动方案的选择与分析…………………………………………52.1传动方案的选择……………………………………………………………52.2传动方案的分析……………………………………………………………63电动机的选择……………………………………………………………73.1电动机功率的确定…………………………………………………………73.2确定电动机的转速…………………………………………………………74传动装置运动及动力参数计算…………………………………………84.1各轴的转速计算…………………………………………………………84.2各轴的输入功率…………………………………………………………94.3各轴的输入转矩…………………………………………………………95蜗轮蜗杆的设计及其参数计算……………………………………105.1传动参数…………………………………………………………………105.2蜗轮蜗杆材料及强度计算…………………………………………………1025.3计算相对滑动速度与传动效率……………………………………………115.4确定主要集合尺寸………………………………………………………115.5热平衡计算………………………………………………………………125.6蜗杆传动的几何尺寸计算………………………………………………136轴的设计计算及校核………………………………………………136.1输出轴的设计……………………………………………………………136.2初算轴的最小直径………………………………………………………146.3联轴器的选择…………………………………………………………146.4轴承的选择及校核……………………………………………………156.5轴的结构设计…………………………………………………………176.6蜗轮的强度校核………………………………………………………217键连接设计计算………………………………………………………247.1蜗杆联接键……………………………………………………………247.2蜗轮键的选择与校核……………………………………………………247.3蜗轮轴键的选择与校核…………………………………………………258箱体的设计计算………………………………………………………268.1箱体的构形式和材料……………………………………………………268.2箱体主要结构尺寸和关系………………………………………………269螺栓等相关标准的选择…………………………………………289.1螺栓、螺母、螺钉的选择……………………………………………2939.2销，垫圈垫片的选择……………………………………………………3010减速器结构与润滑的概要说明…………………………………3210.1减速器的结构……………………………………………………………3210.2减速箱体的结构…………………………………………………………3310.3速器的润滑与密封………………………………………………………3310.4减速器附件简要说明…………………………………………………33参考文献………………………………………………………………………34谢辞……………………………………………………………………………3541设计题目：设计一带式运输机上用的蜗杆减速器1.1带式运输机的工作原理带式运输机的传动示意图如图1.2工作情况：已知条件：运输机连续工作，单向运转，载荷平稳、空载起动。运输带速度允许误差为５％，减速器小批量生产，使用期限１０年，三班制工作。1.3设计数据按老师要求选序号41号，原始数据如下：运输带拉力F(KN)卷筒直径D(mm)带速V(m/s)51.83300.81.4传动方案本课程设计采用的是单级蜗杆减速器传动。1.5课程设计要求及内容课程设计说明书要求：正文包括：1、运动简图和原始数据2、电动机选择3、主要参数计算4、减速器圆柱齿轮传动的设计计算5、轴的设计6、键、联轴器等的选择与校核7、滚动轴承及密封的选择与校核8、齿轮、轴承配合的选择9、参考文献2总体传动方案的选择与分析2.1传动方案的选择该传动方案在任务书中已确定，采用一个单级蜗杆减速器传动装置传动，如下图所示：62.2传动方案的分析该工作机采用的是原动机为Y系列三相笼型异步电动机，三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机，电压380V，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便；另外其传动功率大，传动转矩也比较大，噪声小，在室内使用比较环保。传动装置采用单级蜗杆减速器组成的封闭式减速器，采用蜗杆传动能实现较大的传动比，结构紧凑,传动平稳，但效率低，多用于中、小功率间歇运动的场合。工作时有一定的轴向力，但采用圆锥滚子轴承可以减小这缺点带来的影响，但它常用于高速重载荷传动，所以将它安放在高速级上。并且在电动机心轴与减速器输入轴及减速器输出轴与卷筒轴之间采用弹性联轴器联接，因为三相电动机及输送带工作时都有轻微振动，所以采用弹性联轴器能缓冲各吸振作用，以减少振动带来的不必要的机械损耗。总而言之，此工作机属于小功率、载荷变化不大的工作机，其各部分零件的标准化程度高，设计与维护及维修成本低；结构较为简单，传动的效率比较高，适应工作条件能力强，可靠性高，能满足设计任务中要求的设计条件及环境。73电动机的选择3.1电动机功率的确定3.1.1工作机各传动部件的传动效率及总效率：查《机械设计课程设计指导书》表9.2可知蜗杆传动的传动比为：40~10i蜗杆；又根据《机械设计基础》表4-2可知蜗杆头数为2Z1，由表4-4可知蜗杆传动的总效率为：82.0~75.0蜗杆查《机械设计课程设计指导书》表9.1可知各传动部件的效率分别为：995.0~99.0联轴器；)(97.0一对轴承；97.0~94.0卷筒工作机的总效率为：74.0~65.022卷筒轴承蜗轮蜗杆联轴器总3.1.2电动机的功率：kwFvPw44.110008.018001000所以电动机所需工作效率为：8kwPPwd215.265.044.1minmax总3.2确定电动机的转速3.2.1传动装置的传动比的确定：查《机械设计课程设计指导书》书中表9.2得各级齿轮传动比如下：40~10蜗杆i理论总传动比：40~10蜗杆总ii3.2.2电动机的转速：卷筒轴的工作转速：min/3.465008.0100060100060rDvn滚筒所以电动机转速的可选范围为：min/1852~4633.46)40~10(.rinnd总滚筒根据上面所算得的原动机的功率与转速范围，符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。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。其主要功能表如下：电动机型号额定功率满载转速起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩9kW/r/minY132S-639602.02.04传动装置运动及动力参数计算4.1各轴的转速计算4.1.1实际总传动比及各级传动比的他配：由于是蜗杆传动，传动比都集中在蜗杆上，其他不分配传动比。则总传动比i:i==20.73所以取i=214.1.2各轴的转速：第一轴转速：r/min960nnm1第二轴转速：r/min7.4521960nnn12总4.2各轴的输入功率第一轴功率：kW19.299.0215.2PPd01d1联轴器第二轴功率：kW75.18.019.2PPP112d2蜗杆第三轴功率：kW68.199.097.075.1PPP223d3联轴器轴承4.3各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩：mmN102.2960215.21055.9nP1055.9T46md6d10第一轴转矩：mmN1018.296019.21055.91055.9nP1055.9T4661161第二轴转矩：mmN1066.37.4575.11055.9nP1055.9T562262第三轴转矩：mmN1051.37.4568.11055.9nP1055.9T56w363将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：轴名功率P/kW转矩/TNmm转速n/(r/min)传动比i效率电机轴2.2154102.2960/minr11第一轴2.1941018.2960/minr10.99第二轴1.7541066.346.3r/min210.80卷筒轴1.6851051.346.3r/min10.955蜗轮蜗杆的设计及其参数计算5.1传动参数11蜗杆输入功率P=2.215kW，蜗杆转速min/r960n1，蜗轮转速min/r7.45n2，理论传动比i=20.73，实际传动比i=21，蜗杆头数2Z1，蜗轮齿数为42221ZiZ12，蜗轮转速min/5.7421960inn125.2蜗轮蜗杆材料及强度计算减速器的为闭式传动，蜗杆选用材料45钢经表面淬火，齿面硬度45HRC,蜗轮缘选用材料ZCuSn10Pb1,砂型铸造。蜗轮材料的许用接触应力，由《机械设计基础》表4-5可知,H=180MPa.估取啮合效率：10.8蜗轮轴转矩：mmNnPT662'121066.37.458.019.21055.9*9550载荷系数：载荷平稳，蜗轮转速不高，取K=1.1.计算21md值22212480KTZdmH36216231066.31.118042480mm模数及蜗杆分度圆直径由《机械设计基础》表4-1取标准值，分别为：模数m=5蜗杆分度圆直径mmd501125.3计算相对滑动速度与传动效率蜗杆导程角31.11arctan11dmZ°蜗杆分度圆的圆周速度smndv/51.260000112相对活动速度smvvs/56.2cos1当量摩擦角1v°43´=1.72°验算啮合效率86.0tantan1v（与初取值相近）传动总效率83.096.086.0321（在表4-4所列范围内）。5.4确定主要集合尺寸蜗轮分度圆直径：12dmz834272mm21042511mzd中心距mmdda1302502102215.5热平衡计算环境温度取0t20C工作温度取t70C13传热系数取2tk13/mWC需要的散热面积20158.0)()1(1000mttKPAA5.6蜗杆传动的几何计算蜗杆分度圆柱直径mmd501蜗杆齿顶圆直径mmhddaa605250211蜗杆齿根圆直径mmhddff5.3755.2502111蜗杆导程角31.11arctan11dmZ°蜗杆齿宽6.67)06.011(21mzbmm蜗轮分度圆直径mmmzd21042512蜗轮齿根圆直径mmzmhddaa220)2(2222蜗轮齿根圆直径mmzmdddff5.197)4.242(5)4.2(2222蜗轮外圆直径mmmdda5.22755.12205.122