機械設計課程設計-蝸輪蝸桿減速器設計說明書

1、<p>　　蝸輪蝸桿減速器的設計</p><p><b>　　一、選擇電機</b></p><p><b>　　1）選擇電動機類型</b></p><p>　　按工作要求和工作條件選用Y系列三相異步電動機，電壓為380V。</p><p>　　2）選擇電動機的容量</p>&

2、lt;p>　　工作機的有效功率為</p><p>　　從電動機到工作機輸送帶間的總效率為=</p><p><b>　　式中各按表9.1取</b></p><p>　?。?lián)軸器傳動效率：0.99</p><p>　　－蝸輪蝸桿的傳動效率：0.73</p><p>　?。硗驳膫鲃有剩?

3、.97</p><p>　　所以電動機所需工作功率</p><p><b>　　3） 確定電機轉速</b></p><p>　　工作機卷筒的轉速為</p><p>　　所以電動機轉速的可選范圍是：</p><p>　　符合這一范圍的轉速有：750、1000、1500三種。綜合考慮電動機和傳動裝置

4、尺寸、質量、價格等因素，為使傳動機構結構緊湊，決定選用同步轉速為1500。</p><p>　　根據(jù)電動機的類型、容量、轉速，電機產(chǎn)品目錄選定電動機型號Y112M-6,其主要性能如下表1：</p><p>　　表1 Y112M-6型電動機的主要性能</p><p>　　2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比：</p><p><b&g

5、t;　　總傳動比：</b></p><p>　　3 計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù)：</p><p><b>　　1）各軸轉速：</b></p><p>　?、褫S </p><p>　?、蜉S </p&g

6、t;<p>　　卷筒軸 </p><p><b>　　2）各軸輸入功率：</b></p><p><b>　　Ⅰ軸 </b></p><p><b>　?、蜉S </b></p><p><b>　

7、　卷筒軸 </b></p><p>　　3） 各軸輸入轉矩：</p><p><b>　　電機軸的輸出轉矩</b></p><p><b>　?、褫S </b></p><p><b>　　Ⅱ軸 </b></p><p><

8、;b>　　卷筒軸 </b></p><p>　　運動和動力參數(shù)結果如下表：</p><p>　　表2 帶式傳動裝置運動和動力參數(shù)</p><p><b>　　二、蝸輪蝸桿的設計</b></p><p>　　1、 選擇材料及熱處理方式。考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度也不高，蝸桿選用45號剛制造，調

9、至處理，表面硬度220250HBW；渦輪輪緣選用鑄錫磷青銅,金屬模鑄造。</p><p>　　2、選擇蝸桿頭數(shù)和渦輪齒數(shù)</p><p>　　i=23.3 =2 =i=223.347</p><p>　　3、按齒面接觸疲勞強度確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑</p><p>　　確定渦輪上的轉矩，取，則</p>

10、<p>　　2)確定載荷系數(shù)K= </p><p>　　根據(jù)工作條件確定系數(shù) =1.0 =1.0 =1.3</p><p>　　K==1.01.01.3=1.3</p><p>　　3)確定許用接觸應力</p><p>　　由表查取基本許用接觸應力=200MPa</p><p>　　應力循環(huán)次數(shù)

11、N=</p><p><b>　　故壽命系數(shù) </b></p><p>　　4)確定材料彈性系數(shù) </p><p>　　5）確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑</p><p>　　查表取m=5mm，=50mm</p><p>　　4、計算傳動中心距a。渦輪分度圓直徑</p><p&g

12、t;<b>　　a=</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　5、驗算渦輪圓周速度、相對滑動速度及傳動效率</p><p><b>　　<3</b></p><p><b>　　符合要求</b></p>

13、<p>　　tan=0.20,得=11.31°</p><p>　　由 查表得當量摩擦角=2°17,所以</p><p><b>　　=0.750.76</b></p><p><b>　　與初值相符。</b></p><p><b>　　6、</b

14、></p><p>　　7、熱平衡計算。所需散熱面積</p><p><b>　　A=</b></p><p>　　取油溫70℃，周圍空氣濕度℃，設通風良好，取散熱系數(shù)W/，傳動效率為，則</p><p><b>　　A/==0.733</b></p><p>　　若

15、箱體散熱面積不足此數(shù)，則需加散熱片、裝置風扇或采取其他散熱冷卻方式。</p><p>　　8、選擇精度等級和側隙種類。因為這是一般動力傳動，而且<3m/s,故取8級精度，側隙種類代號為c，即傳動8c GB/T 100</p><p>　　三、 軸以及軸上零件的設計</p><p>　　3.1 高速軸設計</p><p>　　1）

16、估算軸的基本直徑。選用45號鋼調質處理，估計直徑d<100mm，取 C=106。</p><p>　　根據(jù)【1】式11.2得：</p><p>　　LX5型聯(lián)軸器就能滿足傳遞轉矩的要求。減速器高速軸軸伸處的直徑=28mm</p><p><b>　　2）軸的結構設計</b></p><p>　　a．初定各段軸徑的確

17、定</p><p><b>　　b．確定各軸段長度</b></p><p>　　軸的各段長度在草圖繪制過程中逐段確定，結果如下：60mm（聯(lián)軸器LX5處）、44mm（油封處）32mm（軸承處）、8mm（軸肩）、172mm（渦桿軸）、22mm（軸承處）：</p><p>　　c.傳動零件的軸向固定</p><p>　　聯(lián)軸

18、器處采用A型平鍵由該段軸徑選用鍵 GB 1096-2003。</p><p>　　d.其他尺寸。為方便加工，并參照7209C型軸承的安裝尺寸，走上過度圓角半徑全部取r=1.5mm；軸端倒角為245。</p><p>　　3.2 低速軸的設計</p><p>　　1）估算軸的基本直徑。選用40Cr調質處理，估計直徑d<100mm，取 C=118。</p

19、><p>　　各軸段直徑的確定：根據(jù)【1】第214頁式11.2得：</p><p>　　應為受扭部分最細處，考慮到該處有一鍵槽，故軸徑應增加，,</p><p><b>　　2）軸的結構設計</b></p><p>　　a．初定各段軸徑的確定</p><p><b>　　b.確定各軸段長度&

20、lt;/b></p><p>　　軸的各段長度在草圖繪制過程中逐段確定，依次為80mm（聯(lián)軸器處）、40（油封處）、30mm（軸承處）、84mm（渦輪處）、8mm（軸肩）、32mm（軸承處）</p><p>　　c.傳動零件的軸向固定</p><p>　　渦輪處鍵采用16×80GB/T 1096-2003；輸出端鍵采用1070 GB/T 1096-2

21、003；</p><p>　　d.其他尺寸。為方便加工，并參照7210C型軸承的安裝尺寸，走上過度圓角半徑全部取r=1.5mm；軸端倒角為245。</p><p>　　四、 軸的校核以及軸上零件的校核</p><p><b>　　高速軸的計算與校核</b></p><p><b>　　1、軸的受力分析</

22、b></p><p>　　軸的受力簡圖、彎矩圖、轉矩圖畫在一起，繪于下頁上。</p><p><b>　　計算支承反力</b></p><p><b>　　以渦輪為研究對象：</b></p><p><b>　　圓周力</b></p><p>&l

23、t;b>　　徑向力</b></p><p><b>　　軸向力</b></p><p><b>　　對蝸桿：</b></p><p><b>　　在水平面上</b></p><p><b>　　在垂直平面上</b></p>

24、<p><b>　　軸承1的總支承反力</b></p><p><b>　　軸承2的總支承反力</b></p><p><b>　　畫彎矩圖</b></p><p>　　水平面上，a-a截面處彎矩最大，</p><p>　　垂直平面上，a-a左截面處彎矩，<

25、;/p><p>　　a-a右截面處彎矩，</p><p>　　合成彎矩，a-a左截面：</p><p><b>　　a-a右截面：</b></p><p><b>　　轉矩：T=</b></p><p><b>　　畫轉矩圖</b></p>

26、<p><b>　　2、校核軸的強度</b></p><p>　　a-a截面既有彎矩又有轉矩，且彎矩最大，為危險截面。</p><p><b>　　按彎扭合成強度計算</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——抗彎剖面模量，附表10

27、.1，</p><p><b>　??；</b></p><p>　　——抗扭剖面模量，附表10.1，</p><p><b>　??；</b></p><p>　　——根據(jù)轉矩性質而定的折合系數(shù)，對于不變的轉矩，；</p><p>　　——對稱循環(huán)的敘用彎曲應力，由表10.4，

28、。</p><p><b>　　因此，校核通過。</b></p><p><b>　　校核鍵連接的強度</b></p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——工作面的擠壓

29、應力；</p><p><b>　　——傳遞的轉矩；</b></p><p><b>　　——軸的直徑；</b></p><p>　　——鍵的工作長度，A型，，為鍵的公稱長度和鍵寬；</p><p>　　——許用擠壓應力，，表6.1，靜連接，材料為鋼，有輕微沖擊，。</p><p

30、><b>　　對于軸段1上的鍵</b></p><p><b>　　校核通過。</b></p><p>　　軸的安全系數(shù)校核計算</p><p><b>　　彎曲應力：</b></p><p><b>　　,</b></p><p

31、><b>　　扭剪應力：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——只考慮彎矩時的安全系數(shù)；</p><p>　　——只考慮轉矩時的安全系數(shù)；</p><p>　　、——材料對稱循環(huán)的彎曲疲勞極限和扭轉疲勞極限，由課本P192表10.1，45號鋼調質處理，；&

32、lt;/p><p>　　——彎曲時和扭轉時軸的有效應力集中系數(shù)，由附表10.3、附表10.4，；</p><p>　　——零件的絕對尺寸系數(shù)，由附圖10.1，；</p><p>　　——表面質量系數(shù)，，由附圖10.1和P205附表10.2，；</p><p>　　——把彎曲時和扭轉時軸的平均應力折算為應力幅的等效系數(shù)，由課本P192表10.1，；

33、</p><p>　　——彎曲應力的應力幅和平均應力；</p><p>　　——扭轉剪應力的應力幅和平均應力；</p><p>　　——許用疲勞強度安全系數(shù)，由表10.5，；</p><p><b>　　校核通過。</b></p><p><b>　　3、校核軸承的壽命</b>

34、;</p><p><b>　　計算軸承軸向力</b></p><p>　　由表11.13查得7209C軸承內部軸向力計算公式，則軸承1，2內部軸向力分別為：</p><p>　　故只校核軸段7上的軸承即可。查7209C軸承可得C=40800N，=33800N</p><p><b>　　計算當量動載荷<

35、/b></p><p>　　查表11.12得：e=0.46</p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　——當量動載荷； <

36、/b></p><p>　　——軸承的徑向載荷和軸向載荷；</p><p>　　——動載荷徑向系數(shù)和動載荷軸向系數(shù)。</p><p><b>　　校核壽命</b></p><p>　　由課本P219式11.1c</p><p><b>　　式中：</b></p&g

37、t;<p>　　——軸承的基本額定壽命；</p><p>　　——軸承的預期壽命，五年一班，每年按250天計，；</p><p>　　——軸承的基本額定動載荷，查軸承7209C，；</p><p>　　——壽命指數(shù)，對于滾動軸承，；</p><p>　　——溫度系數(shù)，由表11.9，工作溫度，；</p><p&

38、gt;　　——載荷系數(shù)，由表11.10，穩(wěn)定，取；校核通過。</p><p><b>　　對低速軸的校核</b></p><p><b>　　1、軸的受力分析</b></p><p><b>　　畫軸的受力簡圖</b></p><p>　　軸的受力簡圖、彎矩圖、轉矩圖畫在一起，

39、繪于下頁。</p><p><b>　　計算支承反力</b></p><p><b>　　圓周力</b></p><p><b>　　徑向力</b></p><p><b>　　軸向力</b></p><p><b>　　

40、在水平面上</b></p><p><b>　　在垂直平面上</b></p><p><b>　　軸承1的總支承反力</b></p><p><b>　　軸承2的總支承反力</b></p><p><b>　　畫彎矩圖</b></p>

41、;<p>　　水平面上，a-a左截面處彎矩，;</p><p>　　a-a右截面處彎矩，</p><p>　　垂直平面上，a-a左截面處彎矩，</p><p>　　a-a右截面處彎矩，</p><p>　　合成彎矩，a-a左截面：</p><p><b>　　a-a右截面：</b>

42、;</p><p>　　轉矩：T=249000 </p><p><b>　　畫轉矩圖</b></p><p><b>　　2、校核軸的強度</b></p><p>　　a-a截面既有彎矩又有轉矩，且彎矩最大，還有鍵槽引起的應力集中。a-a為危險截面。</p><p><

43、;b>　　按彎扭合成強度計算</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——1-1截面處彎矩； </p><p>　　——1-1截面處轉矩；</p><p>　　——抗彎剖面模量，由附表10.1，</p><p><b>　??；</b

44、></p><p>　　——抗扭剖面模量，由附表10.1，</p><p><b>　??；</b></p><p>　　——根據(jù)轉矩性質而定的折合系數(shù)，對于不變的轉矩，；</p><p>　　——對稱循環(huán)的敘用彎曲應力，由表10.4，。</p><p>　　因此，校核通過。校核鍵連接的強度&

45、lt;/p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——工作面的擠壓應力； </p><p><b>　　——傳遞的轉矩； </b></p><p><b>　　——軸的直徑；</b&g

46、t;</p><p>　　——鍵的工作長度，A型，，為鍵的公稱長度和鍵寬；</p><p>　　——許用擠壓應力，，由課本P85表6.1，靜連接，材料為鋼，有輕微沖擊，。</p><p>　?。?）對于軸段1上的鍵</p><p><b>　　校核通過。</b></p><p>　　軸的安全系數(shù)校

47、核計算</p><p><b>　　彎曲應力：</b></p><p><b>　　,</b></p><p><b>　　扭剪應力：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——只考慮彎矩時的安全系

48、數(shù)；</p><p>　　——只考慮轉矩時的安全系數(shù)；</p><p>　　、——材料對稱循環(huán)的彎曲疲勞極限和扭轉疲勞極限，由表10.1，45號鋼調質處理，；</p><p>　　——彎曲時和扭轉時軸的有效應力集中系數(shù)，由附表10.3、附表10.4，；</p><p>　　——零件的絕對尺寸系數(shù)，由附圖10.1，；</p>&l

49、t;p>　　——表面質量系數(shù)，，由附圖10.1和P205附表10.2，；</p><p>　　——把彎曲時和扭轉時軸的平均應力折算為應力幅的等效系數(shù)，由課本P192表10.1，；</p><p>　　——彎曲應力的應力幅和平均應力；</p><p>　　——扭轉剪應力的應力幅和平均應力；</p><p>　　——許用疲勞強度安全系數(shù)，由

50、表10.5，；</p><p><b>　　校核通過。</b></p><p><b>　　3、校核軸承的壽命</b></p><p><b>　　計算軸承軸向力</b></p><p>　　由表11.13查得7210C軸承內部軸向力計算公式，則軸承1，2內部軸向力分別為：&l

51、t;/p><p>　　故只校核軸段7上的軸承即可。查7210C軸承可得C=33900N，=33900N</p><p><b>　　計算當量動載荷</b></p><p>　　查表11.12得：e=0.40</p><p><b>　　得</b></p><p><b>

52、;　??；</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　——當量動載荷； </b></p><p>　　——軸承的徑向載荷和軸向載荷；</p><p>　　——動載荷徑向系數(shù)和動載荷軸向系數(shù)：X=0.44 Y=1.40</p><

53、p><b>　　校核壽命</b></p><p>　　由課本P219式11.1c</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——軸承的基本額定壽命；</p><p>　　——軸承的預期壽命，五年一班，每年按250天計，；</p><p>　　——

54、軸承的基本額定動載荷；</p><p>　　——壽命指數(shù)，對于滾動軸承，；</p><p>　　——溫度系數(shù)，由表11.9，工作溫度，；</p><p>　　——載荷系數(shù)，由表11.10，穩(wěn)定，??；</p><p><b>　　，校核通過。</b></p><p><b>　　五、 參考