機械設計課程設計--單級蝸桿減速器

1、<p>　　機械設計課程設計說明書</p><p>　　設計項目：單級蝸桿減速器</p><p><b>　　學 號： </b></p><p><b>　　姓 名： </b></p><p>　　專 業(yè)：材料成型及控制工程</p><p><

2、;b>　　指導老師： </b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　在本學期臨近期末的近半個月時間里，學校組織工科學院的學生開展了鍛煉學生動手和動腦能力的課程設計。在這段時間里，把學到的理論知識用于實踐。</p><p>　　課程設計每學期都有，但是這次和我以往做的不一樣的地方：單獨一個人完

3、成一組設計數(shù)據(jù)。這就更能讓學生的能力得到鍛煉。但是在有限的時間里完成對于現(xiàn)階段的我們來說比較龐大的“工作”來說，雖然能夠按時間完成，但是相信設計過程中的不足之處還有多。希望老師能夠指正?？偟母邢肱c總結有一下幾點：</p><p>　　1.通過了3周的課程設計使我從各個方面都受到了機械設計的訓練，對機械的有關各個零部件有機的結合在一起得到了深刻的認識。</p><p>　　2.由于在設計方面

4、我們沒有經(jīng)驗，理論知識學的不牢固，在設計中難免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，如：在選擇計算標準件是可能會出現(xiàn)誤差，如果是聯(lián)系緊密或者循序漸進的計算誤差會更大，在查表和計算上精度不夠準</p><p>　　3.在設計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應用機械設計課程及其他課程的理論知識和應用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，在設計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神，大家共同解決了許多個人無法解決的問題，在這些過程中我們深刻地認識到了自

5、己在知識的理解和接受應用方面的不足，在今后的學習過程中我們會更加努力和團結。</p><p>　　最后，衷心感謝老師的指導和同學給予的幫助，才能讓我的這次設計順利按時完成。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　傳動裝置總體設計………………………………………………………………………4</p>&l

6、t;p>　　電動機的選擇……………………………………………………………………………4</p><p>　　運動參數(shù)計算……………………………………………………………………………6</p><p>　　蝸輪蝸桿的傳動設計……………………………………………………………………7</p><p>　　蝸桿、蝸輪的基本尺寸設計…………………………………………………………

7、…13</p><p>　　蝸輪軸的尺寸設計與校核……………………………………………………………15</p><p>　　減速器箱體的結構設計………………………………………………………………18</p><p>　　減速器其他零件的選擇………………………………………………………………21</p><p>　　減速器附件的選擇………………………

8、……………………………………………23</p><p>　　減速器的潤滑…………………………………………………………………………25</p><p><b>　　參數(shù)選擇：</b></p><p>　　卷筒直徑：D=350mm</p><p>　　運輸帶有效拉力：F=2000N</p><p>　

9、　運輸帶速度：V=0.8m/s</p><p>　　工作環(huán)境：三相交流電源，三班制工作，單向運轉，載荷平穩(wěn)，空載啟動，</p><p><b>　　常溫連續(xù)工作</b></p><p><b>　　傳動裝置總體設計：</b></p><p>　　根據(jù)要求設計單級蝸桿減速器，傳動路線為：電機——連軸器

10、——減速器——連軸器——帶式運輸機。根據(jù)生產(chǎn)設計要求可知，該蝸桿的圓周速度V≤4——5m/s，所以該蝸桿減速器采用蝸桿下置式見，采用此布置結構，由于蝸桿在蝸輪的下邊，嚙合處的冷卻和潤滑均較好。蝸輪及蝸輪軸利用平鍵作軸向固定。蝸桿及蝸輪軸均采用圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷的復合作用，為防止軸外伸段箱內(nèi)潤滑油漏失以及外界灰塵，異物侵入箱內(nèi)，在軸承蓋中裝有密封元件。

11、 </p><p>　　該減速器的結構包括電動機、蝸輪蝸桿傳動裝置、蝸輪軸、箱體、滾動軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標準件等。</p><p><b>　　電動機的選擇：</b></p><p>　　由于該生產(chǎn)單位采用三相交流電源，可考慮采用Y系列三相異步電動機。三相異步電動機的結構簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，啟動性能

12、好等優(yōu)點。一般電動機的額定電壓為380V</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)設計要求，該減速器卷筒直徑D=350mm。運輸帶的有效拉力F=2000N，帶速V=0.8m/s，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)工作，電源為三相交流電，電壓為380V。</p><p>　　按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封閉扇冷式結構，電壓為380V，Y系列</p><p><b>　　傳

13、動滾筒所需功率</b></p><p>　　Pw=FV/1000=2000*0.8/1000=1.6kw</p><p>　　傳動裝置效率：（根據(jù)參考文獻《機械設計課程設計》 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社 第133-134頁表12-8得各級效率如下）其中：</p><p>　　蝸桿傳動效率η1=0.70 </p>

14、<p>　　攪油效率η2=0.95 </p><p>　　滾動軸承效率（一對）η3=0.98</p><p>　　聯(lián)軸器效率ηc=0.99 </p><p>　　傳動滾筒效率ηcy=0.96</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　

15、η=η1?η2?η33?ηc2?ηcy =0.7×0.99×0.983×0.992×0.96 =0.633</p><p>　　電動機所需功率： Pr= Pw/η =1.6/0.633=2.5KW </p><p>　　傳動滾筒工作轉速： nw＝60×1000&

16、#215;v / ×350＝43.7r/min</p><p>　　根據(jù)容量和轉速，根據(jù)參考文獻《機械零件設計課程設計》吳宗澤 羅圣國編 高等教育出版社 第155頁表12-1可查得所需的電動機Y系列三相異步電動機技術數(shù)據(jù)，查出有四種適用的電動機型號，因此有四種傳動比方案，如表2-1: </p><p><b>　　表2-1</b

17、></p><p>　　綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和減速器的傳動比，可見第3方案比較適合。因此選定電動機機型號為Y132M2-6其主要性能如下表2-2：</p><p><b>　　表2-2</b></p><p><b>　　三、運動參數(shù)計算：</b></p><p>　　3

18、.1蝸桿軸的輸入功率、轉速與轉矩</p><p>　　P0 = Pr=2.5kw </p><p>　　n0=960r/min</p><p>　　T0=9550 P0 / n0=9550*2.5/960=24.9N .m</p><p>　　3.2蝸輪軸的輸入功率、轉速與轉矩</p>

19、<p>　　P1 = P0·η01 = 2.5×0.99×0.99×0.7×0.992 =1.68 kw </p><p>　　nⅠ= n0/i1= = 27.4 r/min</p><p>　　T1= 9550P1/n1 = 9550×1.68/27.4= 585.55N·m</p>&l

20、t;p>　　3.3傳動滾筒軸的輸入功率、轉速與轉矩</p><p>　　P2 = P1·ηc·ηcy=1.68×0.99×0.99=1.65kw</p><p>　　n2= n1/i12 = = 27.4 r/min</p><p>　　T2= 9550*p2/n2= 9550×1.65/27.4= 575.

21、09N·m</p><p>　　運動和動力參數(shù)計算結果整理于下表3-1：</p><p><b>　　表3-1</b></p><p>　　四、蝸輪蝸桿的傳動設計：</p><p>　　蝸桿的材料采用45鋼，表面硬度>45HRC，蝸輪材料采用ZCuA110Fe3,砂型鑄造。</p><

22、p>　　以下設計參數(shù)與公式除特殊說明外均以參考由《機械設計 第八版》主編 濮良貴 紀名剛 ，副主編 陳國定 吳立言 高等教育出版社出版 2006年 第11章蝸桿傳動為主要依據(jù)。</p><p>　　表4—1蝸輪蝸桿的傳動設計表</p><p>　　五、蝸桿、蝸輪的基本尺寸設計</p><p>　　5.1蝸桿基本尺寸設計</p><p>

23、　　根據(jù)電動機的功率P=5.5kw，滿載轉速為960r/min，電動機軸徑，軸伸長E=80mm</p><p>　　軸上鍵槽為10x5。</p><p>　　初步估計蝸桿軸外伸段的直徑</p><p>　　d=（0.8——1.0）=30.4——38mm</p><p><b>　　計算轉矩</b></p>

24、<p>　　Tc=KT=K×9550×=1.15×9550×5.5/960=62.9N.M</p><p>　　由Tc、d根據(jù)《機械設計課程設計》 張培金 藺聯(lián)芳 編 上海交通大學出版社第248頁表8.2可查得選用HL3號彈性柱銷聯(lián)軸器（38×80）。</p><p>　　確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm。</p>

25、<p>　　根據(jù)HL3號彈性柱銷聯(lián)軸器的結構尺寸確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm的長度為80mm。</p><p>　　由參考文獻《機械設計課程設計》 張培金 藺聯(lián)芳 編 上海交通大學出版社的第220頁表4.1可查得普通平鍵GB1096—90A型鍵10×63，蝸桿軸上的鍵槽寬mm，槽深為mm，聯(lián)軸器上槽深，鍵槽長L=63mm。</p><p>　　初步估計d=60mm。

26、</p><p>　　由參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社第189頁圖7-19，以及蝸桿上軸承、擋油盤，軸承蓋，密封圈等組合設計，蝸桿的尺寸如零件圖1（蝸桿零件圖）</p><p>　　5.2蝸輪基本尺寸表（由參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社第96頁表4-32及第190頁圖7-20及表5—1蝸

27、輪蝸桿的傳動設計表可計算得）</p><p>　　表5—1蝸輪結構及基本尺寸</p><p>　　蝸輪采用裝配式結構，用六角頭螺栓聯(lián)接（100mm）,輪芯選用灰鑄鐵 HT200 ，輪緣選用鑄錫青銅ZcuSn10P1 單位：mm</p><p>　　六、蝸輪軸的尺寸設計與校核</p><p>　　蝸輪軸的材料為45鋼并調(diào)質(zhì)，且蝸輪軸上

28、裝有滾動軸承，蝸輪，軸套，密封圈、鍵. </p><p>　　6.1 軸的直徑與長度的確定</p><p>　　1 .計算轉矩 </p><p>　　Tc=KT=K×9550×=1.15×9550×1.68/30.96=595.94N.M<2000 N.M</p><p>　　所以蝸輪軸與傳

29、動滾筒之間選用HL5彈性柱銷聯(lián)軸器32×60，</p><p><b>　　因此=32m m</b></p><p>　　2.由參考文獻 張培金 藺聯(lián)芳 編 上海交通大學出版社的第220頁表4-1可查得普通平鍵GB1096—79A型鍵12×8，普通平鍵GB1096—79A型鍵14×9，聯(lián)軸器上鍵槽深度，蝸輪軸鍵槽深度，寬度為由參考文獻《

30、機械設計基礎》（下冊） 張瑩 主編 機械工業(yè)出版社 1997年的第316頁—321頁計算得.其中各段見零件圖的“渦輪軸”。</p><p><b>　　6.2軸的校核</b></p><p>　　6.2.1軸的受力分析圖 </p><p><b>　　圖6.1</b></p>

31、<p><b>　　X-Y平面受力分析</b></p><p><b>　　圖6.2</b></p><p><b>　　X-Z平面受力圖：</b></p><p><b>　　圖6.3</b></p><p><b>　　合成彎矩&l

32、t;/b></p><p><b>　　592368.15</b></p><p><b>　　35700</b></p><p>　　340587.75 </p><p><b>　　圖6.4</b></p><p>

33、<b>　　當量彎矩T與aT</b></p><p>　　T=518217Nmm</p><p>　　aT=327992.8Nmm</p><p><b>　　圖6.5</b></p><p>　　6.2.2軸的校核計算如表5.1</p><p>　　軸材料為45鋼，，，

34、 </p><p><b>　　表6.1</b></p><p>　　軸的結果設計采用階梯狀，階梯之間有圓弧過度，減少應力集中，具體尺寸和要求見零件圖2（蝸輪中間軸）。</p><p>　　6.3裝蝸輪處軸的鍵槽設計及鍵的選擇</p><p>　　當軸上裝有平鍵時，鍵的長度應略小于零件軸的接觸長度，一般平鍵長

35、度比輪轂長度短5—10mm，由參考文獻1表2.4—30圓整，可知該處選擇鍵2.5×65，高h=14mm，軸上鍵槽深度為，輪轂上鍵槽深度為，軸上鍵槽寬度為輪轂上鍵槽深度為</p><p>　　七、減速器箱體的結構設計</p><p>　　參照參考文獻〈〈機械設計課程設計》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計算得，箱體的結構尺寸

36、如表7.1：</p><p>　　表7.1箱體的結構尺寸</p><p>　　減速器箱體采用HT200鑄造，必須進行去應力處理。</p><p>　　以下尺寸以參考文獻《機械設計、機械設計基礎課程設計》 王昆等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據(jù)</p><p>　　八、減速器其他零件的選擇</p>

37、<p>　　經(jīng)箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以及標準鍵、軸承、密封圈、擋油盤、聯(lián)軸器、定位銷的組合設計，經(jīng)校核確定以下零件：</p><p>　　表8-1鍵 單位：mm</p><p>　　表8-2圓錐滾動軸承 單位：mm</p><p>

38、;　　表8-3密封圈（GB9877.1-88） 單位：mm</p><p>　　表8-4彈簧墊圈（GB93-87） </p><p><b>　　表8-5擋油盤</b></p><p>　　參考文獻《機械設計課程設計》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學院出版社 1992年第132頁表2.

39、8-7</p><p>　　定位銷為GB117-86 銷8×38 材料為45鋼</p><p>　　九、減速器附件的選擇</p><p>　　以下數(shù)據(jù)均以參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社的P106-P118</p><p>　　表9-1視孔蓋（Q235）

40、 單位mm</p><p>　　表9-2吊耳 單位mm</p><p>　　表9-3通氣器 單位mm</p><p>　　表9-4軸承蓋（HT150）

41、 單位mm</p><p>　　表9-5油標尺 單位mm</p><p>　　表9-6油塞（工業(yè)用革） 單位mm</p><p><b>　　十、減速器的潤滑</b></p><p>　　減速器內(nèi)

42、部的傳動零件和軸承都需要有良好的潤滑，這樣不僅可以減小摩擦損失，提高傳動效率，還可以防止銹蝕、降低噪聲。</p><p>　　本減速器采用蝸桿下置式，所以蝸桿采用浸油潤滑，蝸桿浸油深度h大于等于1個螺牙高，但不高于蝸桿軸軸承最低滾動中心。</p><p>　　蝸輪軸承采用刮板潤滑。</p><p>　　蝸桿軸承采用脂潤滑， 為防止箱內(nèi)的潤滑油進入軸承而使?jié)櫥?/p>

43、稀釋而流走，常在軸承內(nèi)側加擋油盤。</p><p>　　1、《機械設計課程設計》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學院出版社 1992年</p><p>　　2、《機械設計 第八版》 主編 濮良貴 高等教育出版社 2006年</p><p>　　3、《機械設計、機械設計基礎課程設計》 王昆等主編

44、 高等教育出版社 1995年</p><p>　　4、《機械設計課程設計圖冊》（第三版） 龔桂義主編 高等教育出版社 2002年</p><p>　　5、《機械零件設計課程設計》 吳宗澤 羅圣國編 高等教育出版社 2002年</p><p>　　6. 《機械設計課程設計》 張培金 藺聯(lián)