单级蜗杆减速器设计.docx

机械设计课程设计说明书前言课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节。根据学院的教学环节，在20XX年6月12B-20XX年6月30口为期三周的机械设计课程设计。本次是设计一个蜗轮蜗杆减速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。本减速器属单级蜗杆减速器（电机一一联轴器一一减速器一一联轴器一带式运输机），本人是在周知进老师指导下独立完成的。该课程设计内容包括：任务设计书，参数选择，传动装置总体设计，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，减速器的润滑等和AO图纸一张、A3图纸三张。设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。该减速器的设计基本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望老师批评指正。参数选择:总传动比：1=35Zl=IZ2=35卷筒直径：D=350mm运输带有效拉力：F=6000N运输带速度：V=0.5ms工作环境：三相交流电源有粉尘常温连续工作一、传动装置总体设计：根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机一一连轴器一一减速器一一连轴器一一带式运输机。（如图2.1所示）根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度V4-5ms,所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式见（如图2.2所示），采用此布置结构，由于蜗杆在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润滑均较好。蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。蜗杆及蜗轮轴均采用圆锥滚子轴承，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。图2.1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。二、电动机的选择：由于该生产单位采用三相交流电源，可考虑采用Y系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。一般电动机的额定电压为380V根据生产设计要求，该减速器卷筒直径D=350mm0运输带的有效拉力F=6000N,带速V=0.5ms,载荷平稳，常温下连续工作，工作环境多尘，电源为三相交流电，电压为380V1、按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压为380V,Y系列2、传动滚筒所需功率1 OOOCSOOOx 0.51 OOO3、传动装置效率：（根据参考文献机械设计课程设计刘俊龙何在洲主编机械工业出版社第133T34页表12-8得各级效率如下）其中:蜗杆传动效率11=0.70搅油效率n2=0.95滚动轴承效率（一对）113=0.98联轴器效率11=0.99传动滚筒效率Ly=O.96所以：=q11123311e2cy=0.7×0.99×O.983×O.992X0.96=0.633电动机所需功率：Pr=K=3.0/0.633=4.7KW传动滚筒工作转速：nw=60×1000×v/X350=27.9rmin根据容量和转速，根据参考文献机械零件设计课程设计毛振扬陈秀宁施高义编浙江大学出版社第339-340页表附表15-1可查得所需的电动机Y系列三相异步电动机技术数据，查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，如表3-1:表3-1方案电动机型号额定功率PrdkW电动机转速r/min额定转矩同步转速满载转速1Y132S1-25.5300029002.02Y132S-45.5150014402.23Y132M2-65.510009602.04Y160M-85.57507202.0综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，可见第3方案比较适合。因此选定电动机机型号为Y132M2-6其主要性能如下表3-2：表3-2中心高H外形尺寸1.×(AC2+D)XHD底角安装尺寸AXB地脚螺栓孔直径K轴身尺寸DXE装键部位尺寸FXGXD132515X(270/2+210)X315216X1781238X8010X33X38四、运动参数计算：4.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩Po=P1=4.7kwno=96Ormin=9.55Po/n0=4.7×10-46.7N.m4. 2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩P1=P0no.=4.7×0.99×0.99×0.7×0.992=3.19kwni=z=960=27.4r/min%35T1=9550A=955OX芷=1111.84Nmn127.45. 3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩P2=P1Henty=3.19×0.99×0.99=3.13kwn2=巴=27.4r/min*12IT2=95502=955OX士=1089.24Nmn227.4运动和动力参数计算结果整理于下表4-1：表4-1类型功率P(kw)转速n(r/min)转矩T(Nm)传动比i效率n蜗杆轴4.796046.7510.679蜗轮轴3.1927.41111.8435传动滚筒轴3.1327.41089.24五、蜗轮蜗杆的传动设计：蜗杆的材料采用45钢，表面硬度45HRC,蜗轮材料采用ZCUAllOFe3,砂型铸造。以下设计参数与公式除特殊说明外均以参考由机械设计第四版邱宜怀主编高等教育出版社出版1996年第13章蜗杆传动为主要依据。具体如表31：表5-1蜗轮蜗杆的传动设计表项目计算内容计算结果中心距的计算蜗杆副的相对滑动速度V=5.2×10-4n17=5.2×lO-4×96VlllL84=5.17”S参考文献5第37页(23式)4ms<Vs<7ms当量摩擦系数4ms<Vs<7s由表13.6取最大值v=0.03pv=1.72°选d值在图13.11的i=35的线上，查得dj=0.45=6o小=87,dxla=0.45/=6°小=0.7蜗轮转矩T2=Ti=9.55-3-Z71-4.7×103CU-C=9.55×35×0.7960=1145Nm7=!14SVn使用系数按要求查表12.9KA=Ii转速系数Z"=(.+3,960l4=(+I)88×35=0.83Zn=0.83弹性系数根据蜗轮副材料查表13.2Ze=164寿命系数Z，符=6晅V12000=1.13Z=1.13接触系数按图13.121线查出Zp=2.68接触疲劳极限查表13.2HIim=250接触疲劳最小安全系数自定SHtrin=13中心距a=3=3=1*7/ZEZPSHmin、21.1×1I45OOQ164×268×l3)2O.83×l.13x2509&nnta=225nn传动基本尺寸蜗杆头数Z=(7+2.4ya)u=(7+2.4225)35=1.3Zl=I蜗轮齿数模数Z=%=35×I=352=35m=10蜗杆分度圆直径4=0,68875=0.68×22875=77.7或4=djx=045225=101.254=9Owr蜗轮分度圆直径J2=iz2=10×35=350d2=350mm蜗杆导程角Igy=zm4=1x10/90表13.5-6.34d变位系数X=(225-220)/10=0.5X=0.5蜗杆齿顶圆直径%=4+2htl上u=90+2×10表13.5=110dal=Iiomm蜗杆齿根圆直径df=di-2(ha+c)主1°CZ=90-2×1.2×10表13.5=66dfi=66mm蜗杆齿宽=v-=738O2-35O2=148bl=148mm蜗轮齿根圆直径df2=d2-2(-xn+C)"=350-2x(10-5+2)=336df2=336mm蜗轮齿顶圆da2=d2+2(ha+xm)=350+2×l0×1.5=380da2=38O11un直径（吼圆直径）蜗轮外径42=380+10=390de2=390mm蜗轮咽喉母圆半径da->r=a-*2=225-380/2=35rg=35nm蜗轮齿宽B0.7=0.75x110=82.5&=2n(0.5+J巨+1)90=2×10×(0.5+JF1=73.25B=82mmZb=73mm蜗杆圆周速度v=四/60×1000=3.I4×90×960/60×1000=4.52v1=4.52m/s相对滑动速度VS=v!cos/=4.52s6.34o=4.57vs=4.57m/s当量摩擦系数由表13.6查得v=0.026pv=1.50°轮齿弯曲疲劳强度验算许用接触应力%=ZZ9MsHmin=O.83×l.13×-1.3=18Q37fj=lSMPa最大接触应力H=ZEZPq=1642,68×J三三jV2253=1461w=146118bWPrt合格齿根弯曲疲劳强度由表13.2查出i=400MPa弯曲疲劳最小安全系数自取SFnin=L4许用弯曲疲劳应力153皿、Fmin400T7=286(f=286轮齿最大弯曲应力2KaT2CT产mbydf2×.lX11450001O×73×35O=10f=10<286WP合格蜗杆轴扰度验算蜗杆轴惯性矩/W64×90464=3.22×106/=3,22×l(,mm4允许蜗杆扰度=0.004m=0.004×10=0.043=0.0w/蜗杆轴扰度Fr2l3g3at+tg2(r+pv')O=Z48E/_2x11450003507320o+rg2(634o+1.5°)350×48×206×lO3×3.22×106=0.0066=0.006rzn合格温度计算传动啮合效率小=fg(r+pv)g34°一(6.340+1.50°=0.87=0.8搅油效率自定%=0.99轴承效率自定43=0.99总效率n=rm=0.8×0.99×0.99=0.78/7=0.78散热面积估算A=9x10-5/88=9×105×225,88=2.38A=2.38wmm2箱体工作温度/1=100OM+/0lvAIoOo×47x(l-078)1.5×2.38=49=49pC800C合格此处取“w=15w(m2c)润滑油粘度和润滑方式润滑油粘度根据vv=4.57m/