機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿傳動.doc

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目 錄第一章 總論- 2 -一、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容- 2 -二、設(shè)計(jì)任務(wù)- 2 -三、設(shè)計(jì)要求- 3 -第二章 機(jī)械傳動裝置總體設(shè)計(jì)- 3 -一、電動機(jī)的選擇- 4 -二、傳動比及其分配- 4 -三、校核轉(zhuǎn)速- 5 -四、傳動裝置各參數(shù)的計(jì)算- 5 -第三章 傳動零件蝸桿蝸輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算- 5 -一、蝸輪蝸桿材料及類型選擇- 6 -二、設(shè)計(jì)計(jì)算- 6 -第四章 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算- 10 -一、安裝蝸輪的軸設(shè)計(jì)計(jì)算- 10 -二、蝸桿軸設(shè)計(jì)計(jì)算- 15 -第五章 滾動軸承計(jì)算- 17 -一、安裝蝸輪的軸的軸承計(jì)算- 18 -二、蝸桿軸軸承的校核- 18 -第六章 鍵的選擇計(jì)算- 19 -第七章 聯(lián)軸器- 20 -第八章 潤滑及密封說明- 20 -第九章 拆裝和調(diào)整的說明- 20 -第十章 減速箱體的附件說明- 20 -課程設(shè)計(jì)小結(jié)- 21 -參考文獻(xiàn)- 22 -第一章 總論一、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：1.傳動方案的分析與選擇；2.電動機(jī)的選擇與運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算；3.傳動件設(shè)計(jì)；4.軸的設(shè)計(jì)；5.軸承及其組合部件設(shè)計(jì)；6.鍵和聯(lián)軸器的選擇及其校核；7.箱體，潤滑機(jī)器和附件設(shè)計(jì)；8.裝配圖的設(shè)計(jì)及繪制；9.零件圖的設(shè)計(jì)及繪制；10.編寫設(shè)計(jì)說明書。二、設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)用于帶速傳輸機(jī)的傳動裝置。2、工作原理及已知條件工作原理:工作傳動裝置如下圖所示：1-電動機(jī) 2、4-聯(lián)軸器 3-一級蝸輪蝸桿減速器 5-傳動滾筒 6-輸送帶3、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力F=3200N運(yùn)輸帶工作速度v=0.85m/s卷筒直徑D=410mm工作條件：運(yùn)輸機(jī)使用期5年、兩班制工作、單向運(yùn)轉(zhuǎn)、工作平穩(wěn)、運(yùn)輸帶速度允許誤差5%、減速器由一般規(guī)模廠中小批量生產(chǎn)。4、傳動裝置方案：蝸輪蝸桿傳動三、設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)說明書 1份【70009000字,按標(biāo)準(zhǔn)格式書寫（電子版）】2、減速器裝配圖草圖 1張【A1圖，手工繪圖,坐標(biāo)紙】3、減速器裝配圖 1張【A1圖，電腦繪圖】4、任一軸零件圖 1張【A3圖，手工繪圖】5、任一齒輪零件圖 1張【A3圖，手工繪圖】第二章 機(jī)械傳動裝置總體設(shè)計(jì)機(jī)械傳動裝置總體設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是分析研究和擬定傳動方案、電動機(jī)的選擇、傳動比的分配及計(jì)算、傳動裝置的運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)計(jì)算，為后續(xù)的傳動設(shè)計(jì)和裝配圖繪制提供依據(jù)。一、電動機(jī)的選擇根據(jù)工作機(jī)的負(fù)荷、特性和工作環(huán)境，選擇電動機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)形式和轉(zhuǎn)速，計(jì)算電動機(jī)功率，最后確定電動機(jī)型號。1、選擇電動機(jī)的類型按工作要求和條件選取Y系列一般用途全封閉自扇冷鼠籠式三相異步電動機(jī)。2、選擇電動機(jī)容量（1）工作機(jī)各傳動部件的傳動效率及總效率其中彈性聯(lián)軸器的傳動效率=0.99；單線蝸桿與蝸輪的傳動效率=0.75；運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動軸一對滾動軸承的效率 =0.99；凸緣聯(lián)軸器的傳動效率=0.99所以減速機(jī)構(gòu)的總效率=0.990.750.9920.99=0.7203（2）選擇電動機(jī)的功率所選電動機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動機(jī)長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；容量過大，則增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成電能浪費(fèi)。帶式運(yùn)輸機(jī)所需的功率:Pw=Fv1000 w=32000.8510001=2.72kW（其中w為工作機(jī)傳動效率且w =1）；初步估計(jì)電動機(jī)額定功率P：所需電機(jī)輸出的功率Pd= Pw / =2.72/0.72=3.78kW；查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表2.1，選取Y112M-4電動機(jī),主要參數(shù)如下：額定功率P=4kw滿載轉(zhuǎn)速nm=1440 r/min電機(jī)軸伸出端直徑：28mm伸出端安裝長度：60mm二、傳動比及其分配1、查機(jī)械設(shè)計(jì)書中得各級齒輪傳動比如下：；理論總傳動比：；運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)速nw=39.62r/min；根據(jù)初選電機(jī)轉(zhuǎn)速nm=1440 r/min，計(jì)算總傳動比i=nm/nw=1440/39.62=36.35。由工作原理圖可知該傳動裝置為蝸輪蝸桿單級傳動，即總傳動比就等于蝸輪蝸桿傳動比。2、查機(jī)械設(shè)計(jì)表11-1，取蝸桿頭數(shù)z1=1,蝸輪齒數(shù)z2=36，則實(shí)際總傳動比i=36。三、校核轉(zhuǎn)速滾筒的實(shí)際轉(zhuǎn)速nw= nm/i =1440/36=40。轉(zhuǎn)速誤差nw= =0.97%5%，符合要求。四、傳動裝置各參數(shù)的計(jì)算1、各軸功率計(jì)算蝸桿輸入功率：P1=P=40.99=3.96kW蝸輪輸出功率：P2= P1= P=2.97kW滾筒軸的傳遞功率：P3= P2=2.970.990.99=2.91kW2、各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算由于蝸桿是通過聯(lián)軸器與電機(jī)伸出軸連接在一起，故蝸桿轉(zhuǎn)速等于電機(jī)轉(zhuǎn)速即n1=nm=1440 r/min；渦輪軸的轉(zhuǎn)速n2=n1/i=1440/36=40 r/min;滾筒軸轉(zhuǎn)速n3=n2=40 r/min。3、各軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算蝸桿傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=9550P1/n1=26.26 Nm蝸輪軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=9550P2/n2=709.09 Nm滾筒軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T3=9550P3/n3=694.76 Nm第三章 傳動零件蝸桿蝸輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動裝置中傳動零件的參數(shù)、尺寸和結(jié)構(gòu)，對其他零部、件的設(shè)計(jì)起決定性的作用，因此，應(yīng)首先設(shè)計(jì)計(jì)算傳動零件。當(dāng)減速器有傳動件時，應(yīng)先設(shè)計(jì)減速器外的傳動零件。一、蝸輪蝸桿材料及類型選擇1、選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，選用漸開線蝸桿(ZI)。2、選擇材料考慮到蝸桿傳動的功率不大，速度中等，故蝸桿采用45剛；而又希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC；蝸輪選用鑄錫磷青銅（ZCuSn10P1）,砂模鑄造；為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用青銅鑄造，而輪芯用灰鑄鐵（HT100）制造。二、設(shè)計(jì)計(jì)算1、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由機(jī)械設(shè)計(jì)根據(jù)式子：m2dKT2（1）確定載荷系數(shù) 因工作是有輕微振動，故取載荷分布不均勻系數(shù)=1，由機(jī)械設(shè)計(jì)表11-5選取使用系數(shù)=1，由于轉(zhuǎn)速不是很高，沖擊不大，可選取動載荷系數(shù)=1.1，則 K=11.0511.1（2）確定彈性影響系數(shù)因?yàn)檫x用的是錫磷青銅（ZCuSn10P1）的蝸輪和45剛蝸桿相配，故（3）確定許用接觸應(yīng)力H根據(jù)蝸輪材料為錫磷青銅（ZCuSn10P1），金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從機(jī)械設(shè)計(jì)表11-7查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 =268 MPa。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60=60140（165365）=7.008，壽命系數(shù) =0.784 ，則=0.784268=210.1 MPa（4）計(jì)算m2d由于z2=36，T2=709.09 Nm=709.09103 Nmm，故m2dKT2=1.1709.09103=3144.33 mm3因z1=1，故從機(jī)械設(shè)計(jì)表11-2中查取模數(shù)m=6.3 mm,蝸桿分度圓直徑d1=112mm。 2、蝸桿與蝸輪主要參數(shù)與幾何尺寸(1)中心距 a= =169.4(2)蝸桿：軸向齒距Pa=m=3.146.3=19.78 mm；直徑系數(shù)q=17.78；齒頂圓直徑=d1+2ha1=d1+2ha*m=112+216.3=124.6 mm；齒根圓直徑=d1-2hf1=d1-2(ha*m+c)=112-2（16.3+1.6）=47.88mm；分度圓導(dǎo)程角=arctan=3.22（右旋）；軸向齒厚sa=m=9.89 mm。(3)蝸輪：蝸輪齒數(shù)：=36；變位系數(shù)=0；螺旋角：30.96（右旋）蝸輪分度圓直徑：=226.8 mm；蝸輪喉圓直徑：=+=239.4 mm；蝸輪齒根圓直徑：=+=211 mm；蝸輪咽喉母圓半徑：=a-=169.4-239.4=49.7 mm；蝸輪輪緣寬度：B=(0.670.7)=(83.4887.22)mm,取B=85 mm。3、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度當(dāng)量齒數(shù)=36.173根據(jù)=0，=36.173，從機(jī)械設(shè)計(jì)圖11-17中可查得齒形系數(shù)2.44螺旋系數(shù)=0.977許用彎曲應(yīng)力 =從表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力=56 MPa壽命系數(shù) =560.624=34.92 MPa所以=56 MPa即,彎曲強(qiáng)度校核滿足要求。4、驗(yàn)算效率已知=3.22，=，與相對滑移速度有關(guān)， m/s從機(jī)械設(shè)計(jì)表11-18中用插值法查得=0.0175，=1代入上式得(0.72390.732)大于原估計(jì)值0.7203，因此不用重算,且進(jìn)一步驗(yàn)證了電機(jī)選擇的合理性。5、精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所涉及的蝸桿傳動是動力傳動，屬于機(jī)械減速器。從GB/10089-1988中，蝸輪圓周速度=n2d2/60=0.47 m/se =0.29292000 h因此選用該軸承沒問題。二、蝸桿軸軸承的校核設(shè)計(jì)軸時，兩端均初選軸承30307，e=0.31，Y=1.9徑向力： FrA=3327 N FrB=3327 N派生力： FdB=875.53 N FdA=875.53 N軸向力：FaA=FdB+Fa1=7110.5 N FaB=FdB=875.53 N當(dāng)量載荷：由于=0.37e，所以X=0.4，Y=1.9由于為一般載荷，則fp=1.2，故當(dāng)量載荷為：PA=fp(XFrA+YFaA)=17808.9 N而Cr=75.2 kN，故軸承壽命 Lp=1405.6103 h292000 h因此選用該軸承也沒問題。第六章 鍵的選擇計(jì)算對于鍵連接，首先選擇鍵的類型，決定鍵和鍵槽的剖面尺寸，然后校核鍵連接的強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)軸時已初選軸承為滾子軸承，現(xiàn)只需計(jì)算校核。1、輸入軸與電動機(jī)軸采用平鍵連接根據(jù)軸徑d1=28mm，l1=58，可選用A型平鍵，由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-1得：bhL=8744，即：鍵744GB/T1096-2003。鍵、軸和聯(lián)軸器的材料都是鋼，由表6-2查的許用應(yīng)力p=100120MPa，取其平均值110MPa。鍵的工作長度：l=L-b=44-8=32mm，鍵與聯(lián)軸器接觸高度k=0.5h=3.5mm，則p=15.63 MPap所以此鍵強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求2、輸出軸與聯(lián)軸器連接采用平鍵連接根據(jù)軸徑d1=50mm，l1=82，可選用A型平鍵，得：bhL=14970即：鍵970GB/T1096-2003。鍵、軸和聯(lián)軸器的材料都是鋼，鍵的工作長度：l=L-b=70-14=56mm，鍵與聯(lián)軸器接觸高度k=0.5h=4.5，則：p=96.25 MPap 所以此鍵強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。3、輸出軸與蝸輪連接用平鍵連接根據(jù)軸徑d4=65，l4=81，可選用A型平鍵，得：bhL=181160，即：鍵1160GB/T1096-2003，鍵、軸和聯(lián)軸器的材料都是鋼，鍵的工作長度：l=L-b=60-18=42mm，鍵與聯(lián)軸器接觸高度k=0.5h=5.5，則：p=94.45 MPap所以此鍵強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。第七章 聯(lián)軸器常用的聯(lián)軸器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)范化，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)使用條件及所傳遞扭矩大小來選擇其類型和尺寸。在軸的設(shè)計(jì)當(dāng)中，已經(jīng)選擇了聯(lián)軸器，輸出軸選用HL4型彈性聯(lián)軸器，d=50mm，l=80mm；輸入軸上的聯(lián)軸器選用YL5型凸緣聯(lián)軸器，d=28mm，l=62mm。第八章 潤滑及密封說明因?yàn)槭窍轮檬轿仐U減速器，且其傳動的圓周速度，故蝸桿采用浸油潤滑，取浸油深度h=12mm；潤滑油使用50號機(jī)械潤滑油。軸承采用潤滑脂潤滑，因?yàn)檩S承轉(zhuǎn)速v1500r /min，所以選擇潤滑脂的填入量為軸承空隙體積的1/2。在試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，所有聯(lián)接面及軸伸密封處都不允許漏油。剖分面允許涂以密封膠或水玻璃，不允許使用任何碘片。軸伸處密封應(yīng)涂上潤滑脂。第九章 拆裝和調(diào)整的說明在安裝調(diào)整滾動軸承時，必須保證一定的軸向游隙，因?yàn)橛蜗洞笮⒂绊戄S承的正常工作。在安裝齒輪或蝸桿蝸輪后，必須保證需要的側(cè)隙及齒面接觸斑點(diǎn)，側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)是由傳動精度確定的，可查手冊。當(dāng)傳動側(cè)隙及接觸斑點(diǎn)不符合精度要求時，可以對齒面進(jìn)行刮研、跑合或調(diào)整傳動件的嚙合位置。也可調(diào)整蝸輪軸墊片，使蝸桿軸心線通過蝸輪中間平面。第十章 減速箱體的附件說明箱體是減速器的重要組成部件，用以支持和固定軸系零件，保證轉(zhuǎn)動件的潤滑，實(shí)現(xiàn)與外界的密封。機(jī)座和箱體等零件工作能力的主要指標(biāo)是剛度，箱體的一些結(jié)構(gòu)尺寸，如壁厚、凸緣寬度、肋板厚度等，對機(jī)座和箱體的工作能力、材料消耗、質(zhì)量和成本，均有重大影響。但是由于其形狀的不規(guī)則和應(yīng)力分布的復(fù)雜性，未能進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的分析計(jì)算，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式大概計(jì)算出尺寸，加上一個安全系數(shù)也可以保證箱體的剛度和強(qiáng)度。箱體的大小是根據(jù)內(nèi)部傳動件的尺寸大小及考慮散熱、潤滑等因素后確定的。課程設(shè)計(jì)小結(jié)隨著大四的腳步聲響起，課程設(shè)計(jì)也將接近尾聲，在戴老師的精心指導(dǎo)下經(jīng)過幾周的努力奮戰(zhàn)，終于完成。做課程設(shè)計(jì)前，覺得所學(xué)理論知識很單調(diào)乏味，感覺都懂了又好像都不懂，通過這次課程設(shè)計(jì)，才意識到那些理論知識是真的沒有完全搞懂。課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)及相關(guān)課程知識綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前的一個必不可少的過程。這次課程設(shè)計(jì)，我深深地感受到千里之行始于足下，今天認(rèn)真的做好課程設(shè)計(jì)，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這三周真的很累，但我收獲了很多，也讓我發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處。這三周的課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)的知識；通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立了正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識和競爭意識，熟悉掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，也培養(yǎng)了分析和解決問題的能力；通過設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖以及對運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊等相關(guān)設(shè)計(jì)資料的查閱，對自己進(jìn)行了一個全面的機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。 在這個過程中，是在老師的講解下讓我對整個設(shè)計(jì)過程以及繪圖過程有了很好的了解，對我后面的整體的設(shè)計(jì)和繪圖的進(jìn)行有了很大的幫助，在此真誠的感謝戴老師！參考文獻(xiàn)1機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）濮良貴、陳國定、吳立言主編，高等教育出版社2機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（修訂版）周元康、林昌華、張海兵主編，重慶大學(xué)出版社3機(jī)械原理（第七版）孫恒、陳作模、葛文杰主編，高等教育出版社4 工程制圖 霍光青、劉潔主編,中國林業(yè)出版社 5 材料力學(xué) 劉鴻文主編，高等教育出版社6 互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ) 胡鳳蘭主編，高等教育出版社