帶式蝸輪蝸桿減速器傳動(dòng)設(shè)計(jì)呢說明書

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1、 目錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書…………………………………………………………………3 1、帶式運(yùn)輸機(jī)工作原理………………………………………………………3 2、已知條件……………………………………………………………………3 3、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)……………………………………………………………………3 4、傳動(dòng)方案……………………………………………………………………3 5、設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………………………………………………………3 二、總體傳動(dòng)方案的選擇與分析……………………………………………4 1、傳動(dòng)方案的選擇……………………………………………………………4 2、傳動(dòng)方案的分析

2、……………………………………………………………4 三、原動(dòng)機(jī)的選擇………………………………………………………………4 1、原動(dòng)機(jī)功率的確定…………………………………………………………4 2、原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定…………………………………………………………5 3、原動(dòng)機(jī)的選擇………………………………………………………………5 四、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算…………………………………………5 1、各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算……………………………………………………………5 2、各軸功率的計(jì)算……………………………………………………………5 3、各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算……………………………………………………

3、………6 五、蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………6 六、低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核………………………………………………7 七、聯(lián)軸器的選取擇……………………………………………………………11 1、高速級(jí)聯(lián)軸器的選擇………………………………………………………111 2、低速級(jí)聯(lián)軸器的選擇………………………………………………………111 八、低速級(jí)滾動(dòng)軸承和鍵的校核……………………………………………12 九、潤滑方式的選擇……………………………………………………………13 一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 1．帶度運(yùn)輸機(jī)的工作原理 帶式動(dòng)輸機(jī)傳動(dòng)示意圖如下所示：

4、 圖1.1 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)示意圖 2．設(shè)計(jì)已知條件 1）工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度為35℃； 2）使用折舊期：8年； 3）檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修； 4）動(dòng)力來源：電力，三相交流，電壓380/220V； 5）運(yùn)輸帶速度允許誤差：5%； 6）制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。 3．設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 運(yùn)輸帶工作接力F/N 運(yùn)輸帶工作速度n/（m/s） 卷筒直徑D/mm 1500 1.1 220 4．傳動(dòng)方案 本課題采用的是蝸輪蝸桿封閉式減速器

5、傳動(dòng)。 5．課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 1）按照給定的數(shù)據(jù)及傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)減速器裝置； 2）完成減速器裝配圖1張（A0或A1）； 3）零件工作圖1 ~ 3張； 4）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份； 二、總體傳動(dòng)方案的選擇與分析 1．傳動(dòng)方案的選擇 該傳動(dòng)方案在任務(wù)書中已確定，采用一個(gè)一級(jí)蝸輪蝸桿封閉式減速器傳動(dòng)裝置傳動(dòng)，如下圖所示： 2．傳動(dòng)方案的分析 該工作機(jī)采用的是原動(dòng)機(jī)為Y系列的三相異步電動(dòng)機(jī)，三相異步電動(dòng)機(jī)在室內(nèi)比較實(shí)用，傳動(dòng)功率大，傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩也比較大，噪聲小；另外價(jià)格相對(duì)于其它種類的各種原動(dòng)機(jī)稍微便宜，在室內(nèi)使用比較環(huán)保。傳動(dòng)裝置采用一級(jí)蝸輪蝸桿減速器組

6、成的封閉式減速器，采用蝸桿傳動(dòng)能實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)平穩(wěn)，但效率低，多用于中、小功率間歇運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。工作時(shí)有一定的軸向力，但采用圓錐滾子軸承可以減小這缺點(diǎn)帶來的影響，但它常用于高速重載荷傳動(dòng)，所以將它安放在高速級(jí)上。并且在電動(dòng)機(jī)心軸與減速器輸入軸及減速器輸出軸與卷筒軸之間采用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接，因?yàn)槿嚯妱?dòng)機(jī)及輸送帶工作時(shí)都有輕微振動(dòng)，所以采用彈性聯(lián)軸器能緩沖各吸振作用，以減少振動(dòng)帶來的不必要的機(jī)械損耗。 總而言之，此工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大的工作機(jī)，其各部分零件的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，設(shè)計(jì)與維護(hù)及維修成本低；結(jié)構(gòu)較為簡單，傳動(dòng)的效率比較高，適應(yīng)工作條件能力強(qiáng)，可靠性高，能滿足設(shè)計(jì)任務(wù)

7、中要求的設(shè)計(jì)條件及環(huán)境。 三、原動(dòng)機(jī)的選擇 1．原動(dòng)機(jī)的功率的確定 1）工作機(jī)各傳動(dòng)部件的傳動(dòng)效率及總效率： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》書中表1- 7得各傳動(dòng)部件的效率分別為： ； ； ； 工作機(jī)的總效率為： 2）原動(dòng)機(jī)的功率： 2．原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的確定 1）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比的確定： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》書中表13 – 2得各級(jí)齒輪傳動(dòng)比如下： 理論總傳動(dòng)比： 2）原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速： 3．原動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)上面所算得的原動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速范圍，

8、可由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》書中表12 – 1可選擇合適的電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)選擇的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)及參數(shù)如下表： 型號(hào) 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 軸的直徑 Y100L2 – 4 3kw 1430r/min 2.3 38 kg 24mm 四、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1．各軸的轉(zhuǎn)速的計(jì)算 1）實(shí)際總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比的他配： 由于是蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)比都集中在蝸桿上，其他不分配傳動(dòng)比。 則總傳動(dòng)比=1430/95.5=14.9 所以取=15 2）各軸的轉(zhuǎn)速： 第一軸轉(zhuǎn)速： 第二軸轉(zhuǎn)速： 2．各軸的功率 第一軸功率： 第二軸功率： 第三軸

9、功率： 3．各軸的轉(zhuǎn)矩 第一軸轉(zhuǎn)矩： 第二軸轉(zhuǎn)矩： 第三軸轉(zhuǎn)矩： 五、蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)及其參數(shù)計(jì)算(用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0設(shè)計(jì)的) 1．傳動(dòng)參數(shù) 蝸桿輸入功率：2.32kW 蝸桿類型：阿基米德蝸桿(ZA型) 蝸桿轉(zhuǎn)速n1：1430r/min 蝸輪轉(zhuǎn)速n2：95.5r/min 使用壽命：46080小時(shí) 理論傳動(dòng)比：14.974 蝸桿頭數(shù)z1：2 蝸輪齒數(shù)z2：30 實(shí)際傳動(dòng)比i：15 2．蝸桿蝸輪材料 蝸桿材料：45 蝸桿熱處理類型：調(diào)質(zhì) 蝸輪材料：ZCuSn10P1 蝸輪鑄造方法：離心鑄造 疲勞接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)SHmin；1.1 彎曲疲勞強(qiáng)度最

10、小安全系數(shù)SFmin；1.2 轉(zhuǎn)速系數(shù)Zn：0.726 壽命系數(shù)Zh；0.903 材料彈性系數(shù)Ze：147N^0.5/mm 蝸輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力σHlim：340N/mm^2 蝸輪材料許用接觸應(yīng)力[σH]：202.654N/mm^2 蝸輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力σFlim：190N/mm^2 蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力[σF]：158.333N/mm^2 3．蝸輪材料強(qiáng)度計(jì)算 蝸輪軸轉(zhuǎn)矩T2:185.6N.m 蝸輪軸接觸強(qiáng)度要求:m^2d1≥1355.784mm^3 模數(shù)m:5mm 蝸桿分度圓直徑d1:50mm 4．蝸輪材料強(qiáng)度校核 蝸輪使用環(huán)境：平穩(wěn) 蝸輪載荷分布情況

11、：平穩(wěn)載荷 蝸輪使用系數(shù)Ka：1 蝸輪動(dòng)載系數(shù)Kv：1.2 蝸輪動(dòng)載系數(shù)Kv：1.2 導(dǎo)程角系數(shù)Yβ：0.906 蝸輪齒面接觸強(qiáng)度σH:200.532N/mm^2，通過接觸強(qiáng)度驗(yàn)算！ 蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度σF:15.262N/mm^2，通過彎曲強(qiáng)度計(jì)算！ 5．幾何尺寸計(jì)算結(jié)果 實(shí)際中心距a：100mm 齒根高系數(shù)ha*:1 齒根高系數(shù)c*:0.2 蝸桿分度圓直徑d1：50mm 蝸桿齒頂圓直徑da1：60mm 蝸桿齒根圓直徑df1：38mm 蝸輪分度圓直徑d2：150mm 蝸輪變位系數(shù)x2：0 法面模數(shù)mn：4.903mm 蝸輪喉圓直徑da2：160mm 蝸輪齒根

12、圓直徑df2：138mm 蝸輪齒頂圓弧半徑Ra2：20mm 蝸輪齒根圓弧半徑Rf2：31mm 蝸輪頂圓直徑de2：161mm 蝸桿導(dǎo)程角γ：11.31 軸向齒形角αx：20 法向齒形角αn：19.642 蝸桿軸向齒厚sx1：7.854mm 蝸桿法向齒厚sn1：7.701mm 蝸桿分度圓齒厚s2：7.854mm 蝸桿螺紋長b1≥：64mm 蝸輪齒寬b2≤：45mm 齒面滑動(dòng)速度vs：3.818m/s 六、低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 1、低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 １)選擇軸的材料及熱處理 由于減速器傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無特殊要求故選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理.

13、 2 )初估軸的最小直徑 已知功率為1.806kw ， 轉(zhuǎn)速為95.5r/min 。 按扭矩初估軸的直徑,查參考文獻(xiàn)[2]中的表15-3,得Ao=106至118,考慮到安裝聯(lián)軸器的軸段僅受扭矩作用.取Ao=115則: 又軸上有二個(gè)鍵槽 則取 3 )軸的設(shè)計(jì)參數(shù)及校核 (用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0設(shè)計(jì)的): 1、軸的總體設(shè)計(jì)信息如下： 軸的編號(hào)：001 軸的名稱：階梯軸 軸的轉(zhuǎn)向方式：單向恒定 軸的工作情況：無腐蝕條件 軸的轉(zhuǎn)速：95.5r/min 功率:1.806kW

14、 轉(zhuǎn)矩：180600Nmm 所設(shè)計(jì)的軸是實(shí)心軸 材料牌號(hào)：45調(diào)質(zhì) 硬度(HB)：230 抗拉強(qiáng)度：650MPa 屈服點(diǎn)：360MPa 彎曲疲勞極限：270MPa 扭轉(zhuǎn)疲勞極限：155MPa 許用靜應(yīng)力：260MPa 許用疲勞應(yīng)力：180Mpa 2、確定軸的最小直徑如下： 所設(shè)計(jì)的軸是實(shí)心軸 A值為：118 許用剪應(yīng)力范圍：30～40MPa 最小直徑的理論計(jì)算值：31.44mm 滿足設(shè)計(jì)的最小軸徑：40mm 3、

15、軸的結(jié)構(gòu)造型如下： 軸各段直徑長度： 長度 直徑 左起第一段 25mm 50mm 二 10mm 60mm 三 58mm 54mm 四 37mm 50mm 五

16、 47mm 46mm 六 45mm 40mm 軸的總長度：222mm 軸的段數(shù)：6 軸段的載荷信息： 直徑 距左端距離 垂直面彎矩 水平面彎矩 軸向扭矩 54mm 64mm 180600Nmm 65733Nmm 180600Nmm 40mm 199.5mm 0Nmm -165000Nmm 0Nmm 軸

17、所受支撐的信息： 直徑 距左端距離 50mm 12.5mm 50mm 111.5mm 4、支反力計(jì)算 距左端距離 水平支反力Rh1 垂直支反力Rv1 12.5mm -751.13N -2979.58N 距左端距離 水平支反力Rh2 垂直支反力Rv2 111.5mm

18、1374.71N 571.6N 5、內(nèi)力 x/mm d/mm m1/Nmm m2/Nmm 12.5 50 0 0 64 54 158249.12 38326.28 111.5 50 33002.04 33002.04 199.5 40 165003.8 5.07 6、彎曲應(yīng)力校核如下： 危險(xiǎn)截面的x坐標(biāo)：111.5mm

19、 直徑：50mm 危險(xiǎn)截面的彎矩M：33002.04Nmm 扭矩T：180600Nmm 截面的計(jì)算工作應(yīng)力：9.76MPa 許用疲勞應(yīng)力：180MPa 111.5mm處彎曲應(yīng)力校核通過 結(jié)論：彎曲應(yīng)力校核通過 7、安全系數(shù)校核如下： 疲勞強(qiáng)度校核如下： 危險(xiǎn)截面的x坐標(biāo)：111.5mm 直徑：50mm 危險(xiǎn)截面的彎矩M：33002.04Nmm 扭矩T：180600Nmm 有效應(yīng)力集中系數(shù)（彎曲作用）：2.62

20、 （扭轉(zhuǎn)作用）：1.89 截面的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S：7.89 許用安全系數(shù)[S]：2.0 111.5mm處疲勞強(qiáng)度校核通過 結(jié)論：疲勞強(qiáng)度校核通過 靜校核計(jì)算： 危險(xiǎn)截面的x坐標(biāo)：111.5mm 直徑：50mm 危險(xiǎn)截面的彎矩M：33002.04Nmm 扭矩T：180600Nmm 截面的靜強(qiáng)度安全系數(shù)：29.21 許用安全系數(shù)[Ss]：1.8 111.5mm處靜強(qiáng)度校核通過 結(jié)論：靜強(qiáng)度校核通過 8、扭轉(zhuǎn)剛度校核如下：

21、 圓軸的扭轉(zhuǎn)角：0.059() 許用扭轉(zhuǎn)變形：0.9/m 扭轉(zhuǎn)剛度校核通過 9、彎曲剛度校核如下： 撓度計(jì)算如下： x/mm νi/mm 1 3.125 0.003108 2 6.25 0.002072 3 9.375 0.001036 4 12.5 0 5 37.25 -0.001036

22、 6 62 -0.001513 7 86.75 -0.000875 8 111.5 0 9 125.3125 0.000978 10 139.125 0.002123 11 152.9375 0.003591 許用撓度系數(shù)：0.003 最大撓度：0.003591mm 彎曲剛度校核通過 10、臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算如下： 當(dāng)

23、量直徑dv：53.19mm 軸截面的慣性距I：392906.75mm^4 支承距離與L的比值：0.45 軸所受的重力：400N 支座形式系數(shù)λ1：9.0 軸的一階臨界轉(zhuǎn)速ncr1：36614.45r/min 5 )低速軸的受力分析： 蝸輪軸上的力： 圓周力 　　 徑向力　 軸向力 6 )低速軸零件圖及各彎矩圖和扭矩圖(用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0設(shè)計(jì)的)： 零件圖 垂直面彎矩： 水平面彎矩： 合成彎矩

24、： 扭矩： 七、聯(lián)軸器的選擇 1、高速級(jí)聯(lián)軸器的選擇 1.1、選擇軸的材料及熱處理 由于減速器傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無特殊要求故選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理. 1.2、初估軸的最小直徑 已知扭矩為2.303kw ， 轉(zhuǎn)速為1430r/min 。 按扭矩初估軸的直徑,查參考文獻(xiàn)[2]中的表15-3,得Ao=106至118,考慮到安裝聯(lián)軸器的軸段僅受扭矩作用.取Ao=115則: 又軸上有1個(gè)鍵槽 則取 1.3、載荷計(jì)算 已知轉(zhuǎn)矩為15.380N.m , 查文獻(xiàn)[2]中的表14-1得 = 1.5 1.4、選擇聯(lián)軸器 而所選的聯(lián)軸器為彈

25、性套柱銷聯(lián)軸器，查文獻(xiàn)[1]中的表8-5選用其型號(hào)為LT3。它的公稱扭矩為31.5Nm，故滿足要求。 2、低速級(jí)聯(lián)軸器的選擇 2.1、載荷計(jì)算 已知轉(zhuǎn)矩為376.476N.m , 查文獻(xiàn)[2]中的表14-1得 = 1.5 2.2、選擇聯(lián)軸器 而所選的聯(lián)軸器為彈性套柱銷聯(lián)軸器，查文獻(xiàn)[1]中的表8-5選用其型號(hào)為LT7。它的公稱扭矩為500Nm，故滿足要求。 八、低速級(jí)滾動(dòng)軸承和鍵的校核 1、低速級(jí)軸鍵的校核 1, 低速級(jí)軸蝸輪軸上鍵的校核(用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0設(shè)計(jì)的) 平鍵連接（靜連接）校核計(jì)算結(jié)果 傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =180600Nmm 軸的直徑 d=54

26、 mm 鍵的類型　sType =A型 　鍵的截面尺寸bh =16x10mm 鍵的長度L=50mm 鍵的有效長度L0 =34.000 mm 　接觸高度k =4.000 mm 最弱的材料　Met =鋼 載荷類型PType =靜載荷 　許用應(yīng)力[σp] =135 Mpa 計(jì)算應(yīng)力σp =49.183 MPa 校核計(jì)算結(jié)果： σ≤[σ] 滿足 2, 低速級(jí)軸聯(lián)軸器上鍵的校核(用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0設(shè)計(jì)的) 平鍵連接（靜連接）校核計(jì)算結(jié)果 傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =180600 Nmm 軸的直徑 d =40 mm 鍵的類型　sType =A型 　鍵的截面尺寸

27、bh=10x8 mm 鍵的長度L=32 mm 鍵的有效長度L0=22.000 mm 　接觸高度k=3.200mm 最弱的材料Met=鋼 載荷類型PType =靜載荷 　許用應(yīng)力[σp] =135 Mpa 計(jì)算應(yīng)力σp =128.267 MPa 校核計(jì)算結(jié)果： σ≤[σ] 滿足 2、低速級(jí)滾動(dòng)軸承的選用及校核 1、設(shè)計(jì)參數(shù)(用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0設(shè)計(jì)的) 徑向力 Fr=876.44 (N) 　　軸向力 Fa=615.2 (N) 　　圓周力 Ft=2408 (N) 　　軸頸直徑 d1=50 (mm) 　　轉(zhuǎn)速 n=95.5 (r/min)

28、 　　要求壽命 Lh=46080 (h) 　　作用點(diǎn)距離 L=99 (mm) 　　Fr與軸承1距離 L1=47.5 (mm) 　　Fr與軸心線距離 La=75 (mm) 　　溫度系數(shù) ft=1 　　潤滑方式 Grease=脂潤滑 2、選擇軸承型號(hào) 　　軸承類型 BType=圓錐滾子軸承 　　軸承型號(hào) BCode=30210 　　軸承內(nèi)徑 d=50 (mm) 　　軸承外徑 D=90 (mm) 　　軸承寬度 B=22 (mm) 　　基本額定動(dòng)載荷 C=73200 (N) 　　基本額定靜載荷 Co=92000 (N) 　　極限轉(zhuǎn)速(脂) nlimz=4300 (r/min

29、) 3、計(jì)算軸承受力 　　軸承1徑向支反力 Fr1=1252.69 (N) 　　軸承1軸向支反力 Fa1=1015.24 (N) 　　軸承2徑向支反力 Fr2=1456.31 (N) 　　軸承2軸向支反力 Fa2=1630.44 (N) 4、計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 　　當(dāng)量動(dòng)載荷 P1=1503.23 (N) 　　當(dāng)量動(dòng)載荷 P2=1906.21 (N) 5、校核軸承壽命 　　軸承工作溫度 T=<=120 (℃) 　　軸承壽命 L10=190812 (10^6 轉(zhuǎn)) 　　軸承壽命 Lh=33300574 (h) 　　驗(yàn)算結(jié)果 Test=合格 九、潤滑方式的選擇 1．齒輪的潤滑 因齒輪的圓周速度為3.818m/s<12 m/s，所以才用浸油潤滑的潤滑方式。 低速級(jí)齒輪浸入油高度約為1個(gè)齒高（不小于10mm），1/6齒輪。 2．滾動(dòng)軸承的潤滑 因在減速器中各軸的軸頸圓周速度v=0.29m/s所以采用脂潤滑。 12