1、 第 - 1 -页一、课程设计任务书题目：设计某带式传输机中的蜗杆减速器工作条件：工作时不逆转，载荷有轻微冲击；工作年限为 10 年，二班制。已知条件：滚筒圆周力 F=4400N；带速 V=0.75m/s；滚筒直径 D=450mm。第 - 2 -页二、传动方案的拟定与分析由于本课程设计传动方案已给：要求设计单级蜗杆下置式减速器。它与蜗杆上置式减速器相比具有搅油损失小，润滑条件好等优点，适用于传动 V4-5 m/s,这正符合本课题的要求。第 - 3 -页三、电动机的选择1、电动机类型的选择按工作要求和条件，选择全封闭自散冷式笼型三相异步电动机，电压 380，型号选择 Y 系列三相异步电动机。2、
2、电动机功率选择1）传动装置的总效率： 23总 蜗 杆联 轴 器 轴 承 滚 筒0.9.0.796.572）电机所需的功率： 1.24.381FVPKW电 机 总3、确定电动机转速计算滚筒工作转速： 60601.263.9/minrD滚 筒按机械设计教材推荐的传动比合理范围，取一级蜗杆减速器传动比范围 ，则总传动比合理范围为 I 总 =580。故58i:减 速 器电动机转速的可选范围为： 。符合这(0)63.918.4509.2/inni r总电 动 机 滚 筒一范围的同步转速有 750、1000、1500 和 3000r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有四种适用的电动机型号，因此有四种
3、传动比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第 4 方案比较适合，则选n=3000r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为 Y132S1-2。其主要性能：额定功率 5.5KW；满载转速 2920r/min；额定转矩 2.2。0.657总 39/minnr滚 筒 4.8PKW电 机 60132/inr电 动 机电动机型号：Y132S1-2第 - 4 -页四、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比 29045.863.ni电 动 机总 滚 筒 45.8i总第 - 5 -页五、动力学参数计算1、计算各
4、轴转速0290/min63./i45.89/in1nrinri电 动 机减 速 器2、计算各轴的功率P0=P 电机 =4.38 KWP =P0 联 =4.336KWP =P 轴承 蜗杆 =3.09KWP =P 轴承 联 =3.03KW 3、计算各轴扭矩T0=9.55106P0/n0=9.551064.38/2920=14.325 NmT =9.55106PII/n =9.551064.3362/2920=14.1818NmT =9.55106PIII/n =9.551063.09/63.69=463.33 NmT =9.55106PIII/n =9.551063.03/63.69=454.33
5、Nm029/min63./inrrP0=4.38KWPI=4.336KWPII=3.09KWPIII=3.03KWT0=14.325NmTI=14.1818NmTII=463.33NmTIII=454.33Nm第 - 6 -页六、传动零件的设计计算 蜗杆传动的设计计算1、选择蜗杆传动类型根据 GB/T100851988 的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI) 。2、选择材料考虑到蜗杆传动功率不大,速度只是中等,故蜗杆采用 45 钢;因希望效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为4555HRC。蜗轮用铸锡磷青铜 ZCuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯
6、用灰铸铁 HT100 制造。3、按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。由教材 P254 式(1112),传动中心距 322)(HPEKTa(1)确定作用在蜗杆上的转矩 2按 ，估取效率 =0.72,则 = 1=468667N.mm663.099.509.5pn(2)确定载荷系数 K因工作载荷有轻微冲击,故由教材 P253 取载荷分布不均系数=1;由教材 P253 表 115 选取使用系数 由于转速不高,1.0A冲击不大,可取动载系数 ;则由教材 P2520.1v.vA(3)确定弹性影响系数 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相
7、配,故 =160 。21a(4)确定接触系数 先假设蜗杆分度圆直径 和传动中心距 的比值 =0.35 从教1dad1材 P253 图 1118 中可查得 =2.9。(5)确定许用接触应力 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 ZCuSn10P1,金属模铸造, 蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,可从从教材 P254 表 117 查得蜗轮的基本许用第 - 7 -页应力 =268 。由教材 P254 应力循环次数a260163.95241037546hjnL寿命系数780.84HN则 . a(6)计算中心距 23160.91.058715.403a m(6)取中心距 a=180mm,因 i=45.85,故从教材 P2
8、45 表 112 中取模数 m=6.3mm, 蜗轮分度圆直径 =63mm 这时 =0.35 从教材1dad1P253 图 1118 中可查得接触系数 =2.9 因为 = ,因此以上计算结果可用。4、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸(1) 蜗杆轴向尺距 mm;直径系数 ;3.1469.72am10q齿顶圆直径 ;1216.35.adhm齿根圆直径 ;f c分度圆导程角 ;蜗杆轴向齿厚5483mm。3.69.2aS(2) 蜗轮蜗轮齿数 48;变位系数 mm;20.486演算传动比 mm,这时传动误差比为2148zi,是允许的。485.7%蜗轮分度圆直径 mm26.34802.dm蜗轮喉圆直径 =31
9、5mm2aah蜗轮齿根圆直径 21.5ff蜗轮咽喉母圆半径 mm28032.5gard5、校核齿根弯曲疲劳强度 FFaFYmdKT213.当量齿数 3348.2cos5.71v根据 从教材 P255 图 1119 中可查得220.86,vX齿形系数K=1.2119.72a56dm14.f第 - 8 -页2.71FaY螺旋角系数 5.710.9240从教材 P255 知许用弯曲应力 FNFK从教材 P256 表 118 查得由 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 =56 。FMPa由教材 P255 寿命系数6699100.7345FNK560.73.2可见弯曲1487.2.F MP
10、a强度是满足的。6、验算效率 v tan96.05已知 = ; ; 与相对滑动速度 有关。71vfrcsV63290.68/os1os5.71sdVm从教材 P264 表 1118 中用插值法查得 =0.01632, vf代入式中得 =0.824,大于原估计值,因此不用重算。538v7、精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从 GB/T100891988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 9 级精度,侧隙种类为 f,标注为 8f GB/T100891988。然后由参考文献5P187 查得蜗杆的齿厚公差为 =71m, 蜗轮的齿厚公差为 =130m;1s2s蜗
11、杆的齿面和顶圆的表面粗糙度均为 1.6m, 蜗轮的齿面和顶圆的表面粗糙度为 1.6m 和 3.2m。8.热平衡核算初步估计散热面积：1.751.75800.3392aS取 (周围空气的温度)为 。at 2c28.157.4/(),/()1(4.6(.4)6.S092dadwmwcptc 取油 的 工 作 温 度 ）合 格 。230.4d15a28.fgr248.v2.71FaY37.912FMPa第 - 9 -页七、轴的设计计算 输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用 45 调质，硬度 217255HBS根据教材 P370（15-2）式，并查表 15-3，取 A0=115d115 (5.9/1
12、500) 1/3mm=18.1mm考虑有键槽，将直径增大 5%，则：d=18.1(1+5%)mm=19.1mm选 d=30mm2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将蜗杆蜗齿部分安排在箱体中央，相对两轴承对称布置，两轴承分别以轴肩和轴承盖定位。（2）确定轴各段直径和长度I 段：直径 d1=30mm 长度取 L1=60mmII 段：由教材 P364 得：h=0.08 d 1=0. 0830=2.4mm直径 d2=d1+2h=30+22.4=35mm,长度取 L2=50 mmIII 段：直径 d3= 40mm 初选用 7008C 型角接触球轴承，其内径为 40mm，宽度为1
13、5mm，并且采用套筒定位；故 III 段长：L 3=40mm由教材 P364 得：h=0.08 d 3=0.0850=4mmd4=d3+2h=40+24=50mm 长度取 L4=90mm段：直径 d5=80mm 长度 L5=120mm段：直径 d6= d4=50mm 长度 L6=90mm段：直径 d7=d3=40mm 长度 L7=L3=40mm初选用 7008C 型角接触球轴承，其内径为 40mm，宽度为15mm。 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距 L=490mm968/sVms= at20c= t68.S0.92第 - 10 -页（3）按弯矩复合强度计算求小齿轮分度圆直径：已知 d1=80m
14、m=0.08m求转矩：已知 T2=91.7Nm、T 1=54.8Nm求圆周力：Ft根据教材 P198（10-3）式得：=2T1/d1=2X54.8/80X =1370NtF310=2T2/d2=590Nt求径向力 Fr根据教材 P198（10-3）式得：Fr= tan=590tan20 0=214.7N2tF因为该轴两轴承对称，所以：L A=LB=182.5mm 绘制轴的受力简图 绘制垂直面弯矩图 轴承支反力：FAY=FBY=Fr1/2=107.35NFAZ=FBZ= /2=685N1t由两边对称，知截面 C 的弯矩也对称。截面 C 在垂直面弯矩为：MC1=FAyL/2=19.6Nm 绘制水平
15、面弯矩图d=30mmd1=30mmd2=35mmd3=40mmd4=50mmd5=80mmd6=50mmd7=40mm第 - 11 -页图 7-1截面 C 在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=685182.5 =125Nm310 绘制合弯矩图MC=(MC12+MC22)1/2=(19.62+1252)1/2=126.5Nm 绘制扭矩图转矩：T= T I=54.8Nm 校核危险截面 C 的强度由教材 P373 式（15-5） 经判断轴122Wcca所受扭转切应力为脉动循环应力,取 =0.6, 22231650.0.58cca aW 前已选定轴的材料为 45 钢,调质处理,由教材 P362 表
16、 15-1 查得 ,因此 45%，长度60%；（4）角接触球轴承 7008C、7014C 的轴向游隙均为0.100.15mm；用润滑油润滑；（5）箱盖与接触面之间禁止用任何垫片，允许涂密封胶和水玻璃，各密封处不允许漏油；（6）减速器装置内装 CKC150 工业用油至规定的油面高度范围；键 A1050GB/T1096-2003 p=18.3Mpa键 A1870GB/T1096-2003 p=9.8Mpa第 - 23 -页（7）减速器外表面涂灰色油漆；（8）按减速器的实验规程进行试验。58TNm第 - 24 -页参考文献1 濮良贵、纪名刚机械设计（第八版） 北京：高等教育出版社，20062 龚溎义、罗圣国机械设计课程设计指导书（第二版） 北京：高等教育出版社，19903 吴宗泽、罗圣国机械设计课程设计手册（第二版） 北京：高等教育出版社，19994 陈铁鸣新编机械设计课程设计图册北京：高等教育出版社，20035 金清肃机械设计课程设计武汉:华中科技大学出版社,2007.
