帶式蝸輪蝸桿減速器傳動(dòng)設(shè)計(jì)呢說(shuō)明書(shū)

目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)31、帶式運(yùn)輸機(jī)工作原理32、已知條件33、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)34、傳動(dòng)方案35、設(shè)計(jì)內(nèi)容3二、總體傳動(dòng)方案的選擇與分析41、傳動(dòng)方案的選擇42、傳動(dòng)方案的分析4三、原動(dòng)機(jī)的選擇41、原動(dòng)機(jī)功率的確定42、原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定53、原動(dòng)機(jī)的選擇5四、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算51、各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算52、各軸功率的計(jì)算53、各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算6五、蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算6六、低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核7七、聯(lián)軸器的選取擇111、高速級(jí)聯(lián)軸器的選擇1112、低速級(jí)聯(lián)軸器的選擇111八、低速級(jí)滾動(dòng)軸承和鍵的校核12九、潤(rùn)滑方式的選擇13一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1帶度運(yùn)輸機(jī)的工作原理帶式動(dòng)輸機(jī)傳動(dòng)示意圖如下所示：圖1.1 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)示意圖2設(shè)計(jì)已知條件 1）工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度為35； 2）使用折舊期：8年； 3）檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修； 4）動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流，電壓380/220V； 5）運(yùn)輸帶速度允許誤差：5%； 6）制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶工作接力F/N運(yùn)輸帶工作速度n/（m/s）卷筒直徑D/mm15001.12204傳動(dòng)方案本課題采用的是蝸輪蝸桿封閉式減速器傳動(dòng)。5課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 1）按照給定的數(shù)據(jù)及傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)減速器裝置； 2）完成減速器裝配圖1張（A0或A1）； 3）零件工作圖1 3張； 4）編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份；二、總體傳動(dòng)方案的選擇與分析1傳動(dòng)方案的選擇該傳動(dòng)方案在任務(wù)書(shū)中已確定，采用一個(gè)一級(jí)蝸輪蝸桿封閉式減速器傳動(dòng)裝置傳動(dòng)，如下圖所示：2傳動(dòng)方案的分析該工作機(jī)采用的是原動(dòng)機(jī)為Y系列的三相異步電動(dòng)機(jī)，三相異步電動(dòng)機(jī)在室內(nèi)比較實(shí)用，傳動(dòng)功率大，傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩也比較大，噪聲??；另外價(jià)格相對(duì)于其它種類的各種原動(dòng)機(jī)稍微便宜，在室內(nèi)使用比較環(huán)保。傳動(dòng)裝置采用一級(jí)蝸輪蝸桿減速器組成的封閉式減速器，采用蝸桿傳動(dòng)能實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)平穩(wěn)，但效率低，多用于中、小功率間歇運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。工作時(shí)有一定的軸向力，但采用圓錐滾子軸承可以減小這缺點(diǎn)帶來(lái)的影響，但它常用于高速重載荷傳動(dòng)，所以將它安放在高速級(jí)上。并且在電動(dòng)機(jī)心軸與減速器輸入軸及減速器輸出軸與卷筒軸之間采用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接，因?yàn)槿嚯妱?dòng)機(jī)及輸送帶工作時(shí)都有輕微振動(dòng)，所以采用彈性聯(lián)軸器能緩沖各吸振作用，以減少振動(dòng)帶來(lái)的不必要的機(jī)械損耗?？偠灾?，此工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大的工作機(jī)，其各部分零件的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，設(shè)計(jì)與維護(hù)及維修成本低；結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，傳動(dòng)的效率比較高，適應(yīng)工作條件能力強(qiáng)，可靠性高，能滿足設(shè)計(jì)任務(wù)中要求的設(shè)計(jì)條件及環(huán)境。三、原動(dòng)機(jī)的選擇1原動(dòng)機(jī)的功率的確定 1）工作機(jī)各傳動(dòng)部件的傳動(dòng)效率及總效率： 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)書(shū)中表1- 7得各傳動(dòng)部件的效率分別為： ； ； 工作機(jī)的總效率為： 2）原動(dòng)機(jī)的功率： 2原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的確定 1）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比的確定： 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)書(shū)中表13 2得各級(jí)齒輪傳動(dòng)比如下： 理論總傳動(dòng)比： 2）原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：3原動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)上面所算得的原動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速范圍，可由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)書(shū)中表12 1可選擇合適的電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)選擇的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)及參數(shù)如下表：型號(hào)額定功率滿載轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量軸的直徑Y(jié)100L2 43kw1430r/min2.338 kg24mm四、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1各軸的轉(zhuǎn)速的計(jì)算1）實(shí)際總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比的他配：由于是蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)比都集中在蝸桿上，其他不分配傳動(dòng)比。則總傳動(dòng)比=1430/95.5=14.9所以取=152）各軸的轉(zhuǎn)速：第一軸轉(zhuǎn)速：第二軸轉(zhuǎn)速：2各軸的功率第一軸功率：第二軸功率：第三軸功率：3各軸的轉(zhuǎn)矩第一軸轉(zhuǎn)矩：第二軸轉(zhuǎn)矩：第三軸轉(zhuǎn)矩：五、蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)及其參數(shù)計(jì)算(用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0設(shè)計(jì)的)1傳動(dòng)參數(shù)蝸桿輸入功率：2.32kW蝸桿類型：阿基米德蝸桿(ZA型)蝸桿轉(zhuǎn)速n1：1430r/min蝸輪轉(zhuǎn)速n2：95.5r/min使用壽命：46080小時(shí)理論傳動(dòng)比：14.974蝸桿頭數(shù)z1：2蝸輪齒數(shù)z2：30實(shí)際傳動(dòng)比i：152蝸桿蝸輪材料蝸桿材料：45蝸桿熱處理類型：調(diào)質(zhì)蝸輪材料：ZCuSn10P1蝸輪鑄造方法：離心鑄造疲勞接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)SHmin；1.1彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)SFmin；1.2轉(zhuǎn)速系數(shù)Zn：0.726壽命系數(shù)Zh；0.903材料彈性系數(shù)Ze：147N0.5/mm蝸輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力Hlim：340N/mm2蝸輪材料許用接觸應(yīng)力H：202.654N/mm2蝸輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力Flim：190N/mm2蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力F：158.333N/mm23蝸輪材料強(qiáng)度計(jì)算蝸輪軸轉(zhuǎn)矩T2:185.6N.m蝸輪軸接觸強(qiáng)度要求:m2d11355.784mm3模數(shù)m:5mm蝸桿分度圓直徑d1:50mm4蝸輪材料強(qiáng)度校核蝸輪使用環(huán)境：平穩(wěn)蝸輪載荷分布情況：平穩(wěn)載荷蝸輪使用系數(shù)Ka：1蝸輪動(dòng)載系數(shù)Kv：1.2蝸輪動(dòng)載系數(shù)Kv：1.2導(dǎo)程角系數(shù)Y：0.906蝸輪齒面接觸強(qiáng)度H:200.532N/mm2，通過(guò)接觸強(qiáng)度驗(yàn)算！蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度F:15.262N/mm2，通過(guò)彎曲強(qiáng)度計(jì)算！5幾何尺寸計(jì)算結(jié)果實(shí)際中心距a：100mm齒根高系數(shù)ha*:1齒根高系數(shù)c*:0.2蝸桿分度圓直徑d1：50mm蝸桿齒頂圓直徑da1：60mm蝸桿齒根圓直徑df1：38mm蝸輪分度圓直徑d2：150mm蝸輪變位系數(shù)x2：0法面模數(shù)mn：4.903mm蝸輪喉圓直徑da2：160mm蝸輪齒根圓直徑df2：138mm蝸輪齒頂圓弧半徑Ra2：20mm蝸輪齒根圓弧半徑Rf2：31mm蝸輪頂圓直徑de2：161mm蝸桿導(dǎo)程角：11.31軸向齒形角x：20法向齒形角n：19.642蝸桿軸向齒厚sx1：7.854mm蝸桿法向齒厚sn1：7.701mm蝸桿分度圓齒厚s2：7.854mm蝸桿螺紋長(zhǎng)b1：64mm蝸輪齒寬b2：45mm齒面滑動(dòng)速度vs：3.818m/s六、低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核1、低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算)選擇軸的材料及熱處理由于減速器傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求故選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理.2 )初估軸的最小直徑已知功率為1.806kw ， 轉(zhuǎn)速為95.5r/min 。按扭矩初估軸的直徑,查參考文獻(xiàn)2中的表15-3,得Ao=106至118,考慮到安裝聯(lián)軸器的軸段僅受扭矩作用.取Ao=115則: 又軸上有二個(gè)鍵槽 則取3 )軸的設(shè)計(jì)參數(shù)及校核 (用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0設(shè)計(jì)的):1、軸的總體設(shè)計(jì)信息如下： 軸的編號(hào)：001 軸的名稱：階梯軸 軸的轉(zhuǎn)向方式：?jiǎn)蜗蚝愣?軸的工作情況：無(wú)腐蝕條件 軸的轉(zhuǎn)速：95.5r/min 功率:1.806kW 轉(zhuǎn)矩：180600Nmm 所設(shè)計(jì)的軸是實(shí)心軸 材料牌號(hào)：45調(diào)質(zhì) 硬度(HB)：230 抗拉強(qiáng)度：650MPa 屈服點(diǎn)：360MPa 彎曲疲勞極限：270MPa 扭轉(zhuǎn)疲勞極限：155MPa 許用靜應(yīng)力：260MPa 許用疲勞應(yīng)力：180Mpa2、確定軸的最小直徑如下： 所設(shè)計(jì)的軸是實(shí)心軸 A值為：118 許用剪應(yīng)力范圍：3040MPa 最小直徑的理論計(jì)算值：31.44mm 滿足設(shè)計(jì)的最小軸徑：40mm3、軸的結(jié)構(gòu)造型如下： 軸各段直徑長(zhǎng)度： 長(zhǎng)度 直徑 左起第一段 25mm 50mm 二 10mm 60mm 三 58mm 54mm 四 37mm 50mm 五 47mm 46mm 六 45mm 40mm 軸的總長(zhǎng)度：222mm 軸的段數(shù)：6 軸段的載荷信息： 直徑 距左端距離 垂直面彎矩 水平面彎矩 軸向扭矩 54mm 64mm 180600Nmm 65733Nmm 180600Nmm 40mm 199.5mm 0Nmm -165000Nmm 0Nmm 軸所受支撐的信息： 直徑 距左端距離 50mm 12.5mm 50mm 111.5mm 4、支反力計(jì)算 距左端距離 水平支反力Rh1 垂直支反力Rv1 12.5mm -751.13N -2979.58N 距左端距離 水平支反力Rh2 垂直支反力Rv2 111.5mm 1374.71N 571.6N 5、內(nèi)力 x/mm d/mm m1/Nmm m2/Nmm 12.5 50 0 0 64 54 158249.12 38326.28 111.5 50 33002.04 33002.04 199.5 40 165003.8 5.076、彎曲應(yīng)力校核如下： 危險(xiǎn)截面的x坐標(biāo)：111.5mm 直徑：50mm 危險(xiǎn)截面的彎矩M：33002.04Nmm 扭矩T：180600Nmm 截面的計(jì)算工作應(yīng)力：9.76MPa 許用疲勞應(yīng)力：180MPa 111.5mm處彎曲應(yīng)力校核通過(guò) 結(jié)論：彎曲應(yīng)力校核通過(guò)7、安全系數(shù)校核如下： 疲勞強(qiáng)度校核如下： 危險(xiǎn)截面的x坐標(biāo)：111.5mm 直徑：50mm 危險(xiǎn)截面的彎矩M：33002.04Nmm 扭矩T：180600Nmm 有效應(yīng)力集中系數(shù)（彎曲作用）：2.62 （扭轉(zhuǎn)作用）：1.89 截面的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S：7.89 許用安全系數(shù)S：2.0 111.5mm處疲勞強(qiáng)度校核通過(guò) 結(jié)論：疲勞強(qiáng)度校核通過(guò) 靜校核計(jì)算： 危險(xiǎn)截面的x坐標(biāo)：111.5mm 直徑：50mm 危險(xiǎn)截面的彎矩M：33002.04Nmm 扭矩T：180600Nmm 截面的靜強(qiáng)度安全系數(shù)：29.21 許用安全系數(shù)Ss：1.8 111.5mm處?kù)o強(qiáng)度校核通過(guò) 結(jié)論：靜強(qiáng)度校核通過(guò)8、扭轉(zhuǎn)剛度校核如下： 圓軸的扭轉(zhuǎn)角：0.059() 許用扭轉(zhuǎn)變形：0.9/m 扭轉(zhuǎn)剛度校核通過(guò)9、彎曲剛度校核如下： 撓度計(jì)算如下： x/mm i/mm 1 3.125 0.003108 2 6.25 0.002072 3 9.375 0.001036 4 12.5 0 5 37.25 -0.001036 6 62 -0.001513 7 86.75 -0.000875 8 111.5 0 9 125.3125 0.000978 10 139.125 0.002123 11 152.9375 0.003591 許用撓度系數(shù)：0.003 最大撓度：0.003591mm 彎曲剛度校核通過(guò)10、臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算如下： 當(dāng)量直徑dv：53.19mm 軸截面的慣性距I：392906.75mm4 支承距離與L的比值：0.45 軸所受的重力：400N 支座形式系數(shù)1：9.0 軸的一階臨界轉(zhuǎn)速ncr1：36614.45r/min5 )低速軸的受力分析：蝸輪軸上的力：圓周力 徑向力 軸向力6 )低速軸零件圖及各彎矩圖和扭矩圖(用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0設(shè)計(jì)的)：零件圖垂直面彎矩：水平面彎矩：合成彎矩：扭矩：七、聯(lián)軸器的選擇1、高速級(jí)聯(lián)軸器的選擇1.1、選擇軸的材料及熱處理由于減速器傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求故選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理.1.2、初估軸的最小直徑已知扭矩為2.303kw ， 轉(zhuǎn)速為1430r/min 。按扭矩初估軸的直徑,查參考文獻(xiàn)2中的表15-3,得Ao=106至118,考慮到安裝聯(lián)軸器的軸段僅受扭矩作用.取Ao=115則: 又軸上有1個(gè)鍵槽 則取1.3、載荷計(jì)算已知轉(zhuǎn)矩為15.380N.m , 查文獻(xiàn)2中的表14-1得 = 1.51.4、選擇聯(lián)軸器而所選的聯(lián)軸器為彈性套柱銷聯(lián)軸器，查文獻(xiàn)1中的表8-5選用其型號(hào)為L(zhǎng)T3。它的公稱扭矩為31.5Nm，故滿足要求。2、低速級(jí)聯(lián)軸器的選擇2.1、載荷計(jì)算已知轉(zhuǎn)矩為376.476N.m , 查文獻(xiàn)2中的表14-1得 = 1.52.2、選擇聯(lián)軸器而所選的聯(lián)軸器為彈性套柱銷聯(lián)軸器，查文獻(xiàn)1中的表8-5選用其型號(hào)為L(zhǎng)T7。它的公稱扭矩為500Nm，故滿足要求。八、低速級(jí)滾動(dòng)軸承和鍵的校核1、低速級(jí)軸鍵的校核 1, 低速級(jí)軸蝸輪軸上鍵的校核(用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0設(shè)計(jì)的)平鍵連接（靜連接）校核計(jì)算結(jié)果 傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =180600Nmm 軸的直徑 d=54 mm 鍵的類型sType =A型鍵的截面尺寸bh =16x10mm 鍵的長(zhǎng)度L=50mm 鍵的有效長(zhǎng)度L0 =34.000 mm接觸高度k =4.000 mm 最弱的材料Met =鋼 載荷類型PType =靜載荷許用應(yīng)力p =135 Mpa 計(jì)算應(yīng)力p =49.183 MPa 校核計(jì)算結(jié)果： 滿足2, 低速級(jí)軸聯(lián)軸器上鍵的校核(用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0設(shè)計(jì)的) 平鍵連接（靜連接）校核計(jì)算結(jié)果 傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =180600 Nmm 軸的直徑 d =40 mm 鍵的類型sType =A型鍵的截面尺寸bh=10x8 mm 鍵的長(zhǎng)度L=32 mm 鍵的有效長(zhǎng)度L0=22.000 mm接觸高度k=3.200mm 最弱的材料Met=鋼 載荷類型PType =靜載荷許用應(yīng)力p =135 Mpa 計(jì)算應(yīng)力p =128.267 MPa 校核計(jì)算結(jié)果： 滿足2、低速級(jí)滾動(dòng)軸承的選用及校核1、設(shè)計(jì)參數(shù)(用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0設(shè)計(jì)的) 徑向力 Fr=876.44 (N)軸向力 Fa=615.2 (N)圓周力 Ft=2408 (N)軸頸直徑 d1=50 (mm)轉(zhuǎn)速 n=95.5 (r/min)要求壽命 Lh=46080 (h)作用點(diǎn)距離 L=99 (mm)Fr與軸承1距離 L1=47.5 (mm)Fr與軸心線距離 La=75 (mm)溫度系數(shù) ft=1潤(rùn)滑方式 Grease=脂潤(rùn)滑2、選擇軸承型號(hào)軸承類型 BType=圓錐滾子軸承軸承型號(hào) BCode=30210軸承內(nèi)徑 d=50 (mm)軸承外徑 D=90 (mm)軸承寬度 B=22 (mm)基本額定動(dòng)載荷 C=73200 (N)基本額定靜載荷 Co=92000 (N)極限轉(zhuǎn)速(脂) nlimz=4300 (r/min)3、計(jì)算軸承受力軸承1徑向支反力 Fr1=1252.69 (N)軸承1軸向支反力 Fa1=1015.24 (N)軸承2徑向支反力 Fr2=1456.31 (N)軸承2軸向支反力 Fa2=1630.44 (N)4、計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷當(dāng)量動(dòng)載荷 P1=1503.23 (N)當(dāng)量動(dòng)載荷 P2=1906.21 (N)5、校核軸承壽命軸承工作溫度 T=<=120 ()軸承壽命 L10=190812 (106 轉(zhuǎn))軸承壽命 Lh=33300574 (h)驗(yàn)算結(jié)果 Test=合格九、潤(rùn)滑方式的選擇1齒輪的潤(rùn)滑因齒輪的圓周速度為3.818m/s<12 m/s，所以才用浸油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式。低速級(jí)齒輪浸入油高度約為1個(gè)齒高（不小于10mm），1/6齒輪。2滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑因在減速器中各軸的軸頸圓周速度v=0.29m/s所以采用脂潤(rùn)滑。12