1、哈工大机械设计课程设计1传动装置简图1电动机 2、4联轴器 3一级蜗轮蜗杆减速器5传动滚筒 6输送带哈工大机械设计课程设计2一：选择电机1.选择电机类型按工作要求和工作条件选择 YB 系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭式自扇冷式结构，电压为 380V。2.选择电机的容量3.工作机的有效功率为kWFvPW394.1068.251从电动机到工作机输送带间的总效率为 4321式中： 。蜗 杆 传 动 和 卷 筒 的 效 率分 别 为 联 轴 器 、 轴 承 、4321, 72.096.89.08.96.078.9.089 24321 ， 则、取由 表所以电动机所需的工作功率为kWPWd3.12
2、.3.确定电动机的转速由于蜗杆的头数越大，效率越低，先选择蜗杆的头数 Z1=1，所算出的传动比不在推荐范围内。故选则蜗杆的头数 Z1=2工 作 机 卷 筒 的 转 速 为比， 一 级 蜗 杆 减 速 器 传 动推 荐 的 传 动 比 合 理 范 围按 表 ,401.9 imn/52068.106rdvnW所以电动机转速可选的范围为 i/)52()4(id符合这一范围的同步转速为 750r/min、1000r/min 和 1500r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为 1000r/min 的电动机。根据电动机的类型、容量和转速，由机
3、械设计手册选定电动机的型号为YB112M-6，其主要性能如表 1.1 所示，电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如表1.2 所示。表 1.1YB112M-6 型电动机的主要性能 满 载 时型号 额定功率Ped/kW 转速nw/r/min电流/A（380V）效率/%功率因数最大转矩/额定转矩质量/kg哈工大机械设计课程设计3YB112M-62.2 940 5.6 80.5 0.74 2.0 45表 1.2 电动机的主要外形和安装尺寸（单位 mm）中心高H外形尺寸L1（AC/2+AD ）HD底脚安装尺寸AB底脚螺栓直径K轴伸尺寸DE键连接部分尺寸FGD112 400（115+90 ）265 190140
4、 12 2860 872.计算传动装置的总传动比并分配传动比1.总传动比 07.18529401 Wmnii3.计算传动装置各轴的运动和动力参数1.各轴的转速1 轴n1=nm=940r/min2.轴的输入功率1 轴 kWPd897.10936.12 轴 5.87.31卷筒轴 k489.109P21 卷3.各轴的输入转矩电动机的输出转矩 Td 为 mNTd .69403.5.6故 1 轴 d 5.1278.2 轴 mNiT531 10.605927卷筒轴哈工大机械设计课程设计4mN106.298.0172.T5612 卷将上述计算结果汇总于表 1.3，以备查用轴名 功率 P/kW 转矩 T/r/
5、min 转速 n/r/min电机轴 1.936 19668.9 9401 轴 1.897 19275.5 9402 轴 1.550 2.72105 52卷筒轴 1.489 2.61105 524.传动零件的设计计算1.涡轮蜗杆的材料选择蜗杆材料选用 45 钢，整体调质，表面淬火，齿面硬度 4550HRC蜗轮材料，根据 )/(102.5 3 214 smTnvs 其中 n1 为蜗杆转速，T 2 为蜗轮转矩初估蜗杆副的滑动速度 vs=3.2m/s，选择蜗轮的材料为无锡青铜2.按疲劳强度设计，根据公式2)(9HzKdm为 材 料 的 许 用 应 力 为 系 数为 系 数 ，为 蜗 轮 的 转 矩 ，
6、为 蜗 轮 的 齿 数 ，其 中 ,KzT2 15.0.1K 0.1vA vA 、及 载 荷 情 况 取根 据 减 速 器 的 工 作 环 境 MPaH60Pa6z，通 过 查 表 取 3z,.32.8212 取iz则有 3252 .17)610(7.9 mdm由表取 m=6.3，蜗杆分度圆直径 d1=63蜗杆倒程角 3.)6.2arctn()arctn(1dz哈工大机械设计课程设计5蜗轮圆周速度 smndv /62.016058.24.316022 蜗杆副滑动速度 /s1.3.cos94.cos1s蜗轮圆周速度 mvs /0.62321 故选择减速器的类型为蜗杆下置 则 涡 轮 蜗 杆 的
7、传 动 效 率查 表 取 当 量 摩 擦 角 17v )80.7.()60123.tan()96.05.()tan()96.05.( v符合初取的效率值涡轮蜗杆的尺寸计算蜗轮分度圆直径 8.226363.622 mzd中心距 9.1428.6321a变位系数 045mx其他尺寸总汇于表 1.4计算公式和数据（单位 mm）名称 符号蜗轮 数据 蜗杆 数据齿顶高 ha ma16.3 mxha)1(26.401齿根高 hf f2.7.56 f.7.459全齿高 h .113.86 213.86分度圆直径 d 63 zd226.8齿根圆直径 df 12ffhd47.88 22ffh239.602齿顶圆
8、直径 da 1aa75.6 aa211.882蜗杆分度圆上倒程角 1/rctnmz113036“蜗轮分度圆上螺旋角 22哈工大机械设计课程设计6节圆直径 d mxd2163.202 2d226.8传动中心距 a )(a145蜗杆轴向齿距 pa1 119.79蜗杆螺旋线倒程 ps aspz35.98蜗杆螺旋部分长度L m)06.(286蜗杆外圆直径 de2 dae512252蜗轮齿宽 b2 7.54齿根圆弧半径 R1 /39.06齿顶圆弧半径 R2 f01225.2齿宽角 ).(sinmba48654“热平衡计算：根据公式)(10tKPAs该设计的减速器工作环境是煤场，故取油温 t=70。周围空
9、气温度 t0=20，通风条件良好，取散热系数 Ks=15W/m2*，传动效率为 =0.78.则568.)70(15.936.)(10/02 tms机体外表面的面积 .)27.340374.(21 A机体表面凸缘面积 185.012.0.82 ）（所需要加的散热片面积 .6.39)-.-(.568)0.5A-(213 每片散热片的面积 0.152.3.79790所加散热片的数目 。取 散 热 片 数 目 n8.4,.1536An03 选择蜗杆和涡轮的精度等级蜗轮的圆周速度 smsv/./68.2哈工大机械设计课程设计7通过查表选用精度等级为 9 级，应为该传动平稳，选用的侧隙种类为 c，即传动
10、9cGB/T10089-1988.蜗杆的圆周速度 smv/5/10.3通过查表选用精度等级为 8 级，应为该传动平稳，选用的侧隙种类为 c，即传动 8cGB/T10089-1988.根据传动中心距 a 可以确定铸铁蜗杆减速器机体的结构尺寸计算表如下：名称 符号 计算公式 数据（单位 mm）机座壁厚 8304.a10机盖壁厚 159机座凸缘厚度 b. 15机盖凸缘厚度 112机座底凸缘厚度 p.225地脚螺钉直径 fd036a20地脚螺钉数目 n4轴承旁连接螺栓直径 1fd75. 16机盖与机座螺栓直径 2f)(12连接螺栓 d2 的间距 150200轴承端盖螺钉直径 3df6.08窥视孔盖螺钉
11、直径 4d)43(6定位销直径 28.710df、 d1、 d2 至外机壁距离 1cdf、 d2 至凸缘距离 2见表 1.5轴承旁凸台半径 R2c外机壁至轴承座端面距离 1l )85(148内机壁至轴承座端面距离 2258蜗轮外圆与内机壁距离 1.15蜗轮轮毂与内机壁距离 212轴承端盖凸缘厚度 e3)2.1(d10表 1.5 连接螺栓扳手空间 c1，c 2 值和沉头座直径表螺栓直径 M8 M10 M12 M16 M20 M24 M30min1c13 16 18 22 26 34 40211 14 16 20 24 28 34沉头座直径20 24 26 32 40 48 60四.蜗杆轴的设计计
12、算哈工大机械设计课程设计81.轴的材料选择因传递功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，考虑到经济性选用常用材料 45#钢，调质处理2.初算轴径对于转轴，按扭转强度初算轴径，查参考书 1 表 10.2 得 C=106118，考虑到轴端的弯矩和转矩的大小，故取 C=110 则考虑到键槽的影响，取3.结构设计（1）轴承部件的结构形式：蜗杆减速器的中心距 a=135，通过查表选择减速器的机体采用剖分式结构。因传递功率小，故轴承的固定方式可采用两端固定方式。因此，所设计的轴承部件的结构形式如上图所示。然后可按转轴轴上零件的顺序，从 dmin 处开始设计。（2）联轴器及轴段 1 的设计：d min 就是
13、轴段 1 的直径，又考虑到轴段 1 上安装联轴器，因此，轴段 1 的设计和联轴器的设计同时进行。由于联轴器的一端连接工作机一端连接轴，其转速比较低，传递转矩比较大。考虑到安装时不一定能保证同心度，采用有良好的补偿位移偏差性能的刚性可移式联轴器。选用金属滑块联轴器。则转矩mNKTc 41708.251T.KmN1072., 5c51 ， 故， 查 表 取由机械设计手册查得联轴器的轴孔长度为 70mm，许用转矩为 500N*m 许用转速为 250r/min，轴径范围为 3640mm，考虑到轴段 3 连接的是轴承，故取哈工大机械设计课程设计9L1=70mm ，d 1=40mm。（3）密封圈与轴段 2
14、 的设计：考虑到联轴器右端的固定和密封圈的标准，取轴段 d2=48mm，密封圈为毛毡油封密封圈 FZ/T92010-1991 中直径是 50 的。（4）轴段 3 与轴段 6：考虑到蜗杆减速器有轴向力，轴承类型选用圆锥滚子轴承，轴段 3 上安装轴承，要使轴承便于安装又符合轴承内径系列，暂取轴承型号为 30210，查轴承手册，其内径 d=50mm，外径 D=90mm，宽度 B=20mm，故取 d3=d6=50mm，考虑到安装挡油板时的侧隙，L 3=50mm，轴段 6 除了安装轴承外还有有加工倒角，故 L6=32mm。（5）蜗轮与轴段 4：轴段 4 上安装蜗轮，为了方便安装蜗轮 d4 应该略大于 d
15、3，取 d4=52mm，按照蜗轮的设计，蜗轮的轮毂宽为（1.51.9）d 5， 取轮毂宽为78mm，则轴段 5 的长度略小于蜗轮轮毂宽度，取 L5=75mm（6）轴肩 5 的设计：轴段 6 上安装与轴段 3 成对的挡油板，考虑到轴承受力的对称性轴肩 5 的长度 L5=11mm。（7）轴段 2 的长度：轴段 2 的长度根据箱体的壁厚、轴承凸台的厚度、轴承端盖的厚度以及联轴器类型确定:L 25=0mm（8）键连接：联轴器及蜗轮的轴向连接均采用普通平键连接，分别为键1261GB/T1096-1990 及键 1668GB/T1096-1990.4.轴受力分析蜗轮所受力Fa=Fr=Ft991NFt=27
16、20NNdTFt49.251在水平面上 NLdFRarH 12451075692/321 哈工大机械设计课程设计10NRFHrH2541912 负号表示力的方向于受力简图中所设方向相反。在垂直平面上 tV13602/21轴承上的总支承反力 NRVH 8.143601245221 轴承上的总支承反力 V9.2222（1）画弯矩图在水平面上A-A 剖面左侧： mNLRMHA 6723054121A-A 剖面右侧：A 32在竖直平面上 mNLRVA 7340516021合成弯矩A-A 剖面左侧： mNMAVHA 6.95734062222A-A 剖面右侧： AVA 8.7401)()( 2222（2
17、）画转矩图1. 校核轴的强度A-A 剖面左侧因弯矩大、有转矩，还有键引起的应力集中，故 A-A 剖面左侧为危险截面。由附表 10.1，抗弯剖面模量 32323 6.1075)(6145.0)(1.0 mdtbW抗扭剖面模量 32323 4.8)(.)(2.tT哈工大机械设计课程设计11弯曲应力 MPaWMb 35.86.12079Paa35.8m扭剪应力 MPaWT8.104.26183Tma .5/对于调质处理的 45 钢，由表 10.1 查得 ， ，PaB650MPa301，MP15由表 10.1 注查得材料的等效系数 ， 。2.键槽引起的应力集中系数，由表 10.4 查得 625.1,8
18、K绝对尺寸系数，由附图 10.1 查得 7.0,.轴磨削加工时的表面质量系数由附图 10.2 查得 。9安全系数 4.102.35.8092.11 maKS 85.14.0.57692.011 maS .98.14.222S查表 10.5 得许用安全系数 ，显然 ，故 A-A 剖面安全。5.3SS5.校核键连接的强度联轴器处键连接的挤压应力 MPadhlTP 4.8)105(8423哈工大机械设计课程设计12取键、轴、联轴器的材料都为钢，查表 6.1 得 。显然，MPaP1502，故强度足够。P齿轮处键连接的挤压应力 MPadhlTP 37.8)170(52834取键、轴、齿轮的材料都为钢，查
19、表 6.1 得 。显然，MPa1502，故强度足够。P6.校核轴承寿命(1) 计算轴承的轴向力。由表 11.13 查得 70309 轴承内部轴向力计算公式，则轴承、的内部轴向力分别为根据轴承手册查得 NFSr 52.738.14.04.11 r 6922图一：轴承布置及受力的方向如图一所示， 同向，则21S及 AS与2NA76.1)0976.5()(显然， ，因此轴有左移趋势，但由轴承部件的结构图分析可知轴承12哈工大机械设计课程设计13将保持平衡，故两轴承的轴向分力分别为比饺两轴承的受力，因 ，故只需校核轴承。2121aFR及（2）计算当量动载荷。因为 4.068.43/76.1/ eRFa
20、所以X=0.56,Y=2.304.,0YX当量动载荷 NFRPa 576.394.1263.81456.01 （3）校核轴承寿命。轴承在 以下工作，查表 11.9 得 。平稳，查C01Tf表 11.10，得 。Pf轴承的寿命 hfCnLPTh 631063106 2.5)94.7(5)( 已知减速器使用 4 年，二班制工作，则预期寿命 hh2608显然 ，故轴承寿命很充裕。hL远 大 于7.蜗轮设计计算蜗轮的分度圆直径 d=226.8mm，为了节约比较贵重的青铜材料，故蜗轮的结构采用装配式，按照机械设计课程设计图号 16 设计蜗轮结构，其数据如下表所示符号 计算公式 数据(单位 mm)d3 d
21、)8.16( 90l 290c 07.m12a 14b 114R1 )4.2(5d39.06R2 )0125.2d2 2mz226.8哈工大机械设计课程设计14da2 md2239.4d4 6)5.1(10l1 4)320e 23d5 amd.183.68D0 )(503b122.84n 23DW da.12525.减速器的附件设计1.窥视孔和窥视孔盖得设计窥视孔的作用是方便人手伸入机箱内手动调节蜗轮的轮齿啮合，因此窥视孔盖的大小应该能伸入手的大小，如果太大，结构会显得不合理而且加工费用会比较贵，综合上述因素，按照机械设计课程设计的表 14.7 选择窥视孔的参数如下表（单位 mm）A B A1
22、 B1 C C1 C2 R 螺钉尺寸 螺钉数目110 90 140 120 125 80 105 5 M1615 62.通气器的设计根据减速器的工作环境，选择带过滤网的防尘式通气器，根据机体的大小按照机械设计课程设计的表 14.9 选择的通气器参数如下表（单位 mm）d d1 d2 d3 d4 D h a b c h1 R D1 s k e fM18 M321.5 105 1640 36106 1417 40 26.919 5 2 23.放油孔及放油螺栓的设计放油螺栓的设计按照机械设计课程设计的表 14.14 选取的螺栓及油圈参数如下表（单位 mm）螺纹dD D1 S L h a b D0 H
23、 材料M12c1.2522 15 13 24 12 3 2 22 2 皮封油圈-工业皮革螺塞-Q2354.油标的设计考虑到减速器的结构简单原则，选用杆式油标，其油标孔直接在减速器箱体上铸出，按照机械设计课程设计的表 14.13 选取油标的参数如下表(单位 mm)哈工大机械设计课程设计15d d1 d2 d3 h a b c D D1M12 4 12 6 28 10 6 4 20 165.高速轴输入端的联轴器设计 mNKTc 95.28.175.T.1KmN5.97, c1 ， 故， 查 表 取为了减小启动转矩，联轴器应具有较小的转动惯量和良好的减震性能，因此选用弹性联轴器，联轴器一端连接电动机，一端连接蜗杆轴，故选d1=28， d2=30，联轴器的型号为 LX26.减速器的润滑减速器中蜗轮和轴承都需要良好的润滑，起主要目的是减少摩擦磨损和提高传动效率，并起冷却和散热的作用。另外，润滑油还可以防止零件锈蚀和降低减速器的噪声和振动等。本设计选取润滑油温度 时的蜗轮蜗杆油，蜗轮采用浸油润滑，浸油深Ct40度约为 12 个螺牙高，但油面不应高于蜗杆轴承最低一个滚动体中心
