課程設計-鏈式輸送機上的蝸桿減速器

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機械設計課程設計 課程名稱 : 機械設計課程設計 題目名稱 : 鏈式輸送機上的蝸桿減速器 學 院 : * 專業(yè)班級 : * 學 號 : * 姓 名 : * 指導教師 : * 目錄 第一章 . 3 械設計課程設計 任務書 . 3 計題目 . 3 2 題目數(shù)據(jù) . 3 輸機工作條件 . 4 計內容： . 4 計成果要求 . 4 構運動簡圖： . 5 第二章 . 5 2 動裝置的運動和動力參數(shù)計算： . 5 擇電動機的類型 . 5 擇電動機容量 . 5 定電動機轉速 . 6 算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比： . 7 算總傳動比 . 7 傳動部件傳動比的分配 . 7 算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù) . 8 軸轉速 . 8 軸轉矩 . 8 上述所計算的結果列表如下 . 8 第三章 傳動零件的設計計算 . 9 輪傳動的設計計算： . 9 擇鏈輪齒數(shù) . 9 定當量的單排鏈的計算功率功率 . 9 擇鏈條型號和及其主要參數(shù)計算 . 9 算鏈節(jié)數(shù)和中心距 . 10 算鏈速 v，確定潤滑方式 . 10 算鏈傳動作用在軸上的壓軸力 . 10 子鏈鏈輪的設計： . 2） . 確定計算功率 . 12 擇 V 帶的帶型： . 12 定帶輪的基準直徑 . 12 定 V 帶的中心距 . 12 算小帶輪上的包角 . 13 算帶的根數(shù) z： . 13 算單根 V 帶的初拉力的最小值 . 13 算壓軸力 . 14 桿傳動的設計計算： . 14 擇蝸桿 傳動類型 . 14 擇材料 . 14 齒面接觸疲勞強度進行設計 . 14 桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 . 15 核齒根彎曲疲勞強度 . 16 算效率 . 17 核蝸輪的齒面接觸強度 . 17 平衡校核，初步估計散熱面積 A . 18 度等級公差和表面粗糙度的確定 . 18 第四章 軸的設計計算及校核 . 18 輪軸的設計計算： . 18 的材料的選擇，確定許用應力 . 18 3 扭轉強度，初步估計軸的最小直徑 . 18 承類型及其潤滑與密封方式 ： . 19 的結構設計 : . 19 、軸承、鍵的強度校核： . 21 蝸桿軸的設計 . 24 的材料的選擇，確定許用應力 ： . 24 扭轉強度，初步估計軸的最小直徑 . 24 承類型及其潤滑與密封方式： . 25 的結構設計 . 25 桿、軸承、鍵的強度校核 . 26 第五章 箱體的設計計算 . 28 體的結構形式和材料 . 28 鐵箱體主要結構尺寸和關系 . 28 第六章 鍵等相關標準的選擇 . 29 的選擇 . 30 軸器的選擇 . 30 栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇 . 30 ，墊圈墊片的選擇 . 31 第七章 減速器結構與潤滑的概要說明 . 31 速器的結構 . 31 速箱體的結構 . 32 承端蓋的結構尺寸 . 32 速器的 潤滑與密封 . 32 速器附件簡要說明 . 32 第八章 設計總結 . 33 附錄：參考文獻 . 34 第一章 械設計課程設計任務書 計題目 ： 鏈式運輸機減速器 2 題目數(shù)據(jù) ： 原始數(shù)據(jù) 題 號 4 引鏈拉力 F（ N） 6400 曳引鏈速度 v（ m/s） 引鏈鏈輪齒數(shù) Z 15 曳引鏈節(jié)距 P（ 80 輸機工作條件 ： 運輸器工作平穩(wěn)，經常滿載，不反轉；兩班工作制，使用期 5 年。曳引鏈速度容許誤差 5%。減速器由一般廠中小批量生產。 計內容： 1）傳動方案的分析 ； 2）電動機的 選擇（類型、具體型號），傳動比分配； 3）傳動裝置動力參數(shù)計算； 4）傳動零件（皮帶輪、齒輪）的設計； 5）軸的設計和計算； 6）軸承及其組合部件設計； 7）鍵、聯(lián)軸器的選擇和校核； 8）減速器箱體、潤滑和附件等的設計； 9）裝配圖（ 2 號圖紙）、零件圖（ 3 號圖紙）的繪制； 10）編寫設計計算說明書（ 5000） 。 計成果要求 ： 1）每人 單獨 一組數(shù)據(jù)，要求獨立認真完成； 2）圖紙要求：減速器裝配圖一張（ 零件工作圖兩張（ 動零件、軸），應按設計獲得的數(shù)據(jù)用計算機繪 圖。 5 第二章 擇電動機的類型 ： 按工作要求和條件選取 封閉自扇冷式結構，電壓 380V。 擇電動機容量 ： 工作機所需的功率： 000=6400*000 電動機到工作機輸送帶間的總效率為： 5433221 式中， 1 ， 2 ，3， 4 ，5分別是聯(lián)軸器、 V 帶傳動、軸承、蝸桿傳動、滾子鏈（開式） 的傳動效率。 查機械手冊有 1 =3 =4 = 所以5433221 = 2 = 6 故所需電動機功率 0 0 0 0 0 0d 定電動機轉速 ： 鏈輪的輸出轉速為 m i n )/r(138015 。 查表傳動比合理范圍，取帶傳動的傳動比 42，蝸桿傳動的傳動比407i 2 ，鏈傳動的傳動比 52 ，則總傳動比的合理范圍是 80028i 。 故電動機轉速的可選范圍是： m i n )/(1 0 4 0 036413)80028(n d 。 符合這一范圍的同步轉速有 750 r ， 1000 r ， 1500 r 和 3000 r ，根據(jù)容量和轉速，由機械設計課程設計查出有四種適用的電動機型號，因此有四種傳動比方案，入下表 1 所示： 表 1 方案 電動機型號 額定功率 ）（ 電動機轉速（ r/ 電動機重量 總傳動比滿載轉速 1 3000 2882 330 1500 1420 380 1000 960 630 750 710 790 計中常選用同步轉速為 1000 或 1500r/電動機，如無特殊要求，一般不選用轉速為750 和 3000r/電動機，故初選轉速為 1500r/電動機，則方案 2 比較合適，因此選定電動機信號為 主要性能參數(shù)如下表 2 所示： 表 2 型號 額定功率 /載情況 額定電流堵轉電流/A 額定轉矩堵轉轉矩/N m 額定轉矩最大轉矩/N m 轉速r/流/A 效率 /% 功率因素 1420 電動機為臥式，機座帶底腳，端蓋上無凸緣的 Y 系列三相異步電動機，外形特征如下 7 主要安裝尺寸如下表 3 所示： 表 3 單位： 心高 外形尺寸 ）（ 底腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 K 軸申尺寸 裝鏈部位尺寸 100 2451802/205380 ）（ 140601 12 6028 428 算傳 動裝置的總傳動比并分配傳動比： 算總傳動比 因為選用的電動機型號是 載轉速為 r/m ，故總傳動比是 傳動部件傳動比的分配 查機械設計課程設計表 2鏈傳動的傳動比是 24， V 帶傳動的傳動比是 25，蝸桿減速器推薦的傳動比范圍是 740，所以 210 式中，0i， 1 i ， 2 i 分別是鏈傳動、 V 帶傳動、減速器的傳動比。 鏈傳動的傳動比由其齒數(shù)決定： 根據(jù)機械設計（第八版）可知，為了減少動載荷，小鏈輪的齒數(shù) 25 ，故取 25 ；為了不發(fā)生脫鏈， 1z 不宜過大，又因為鏈節(jié)通常是偶數(shù)，則 2z 最好為奇數(shù)，由鏈輪齒數(shù)優(yōu)先序列選擇 57 ，所以 8 為了使 V 帶傳動外輪廓尺寸不至于過大，初步選 ，蝸桿減速器 20，故 2 1 i 實速度驗算 ）（實實r / m m n) 實誤差率 經驗算可知，分 配的傳動比符合條件要求。 軸轉速 ： 蝸桿軸 m i n)/(i n)/(1 m 蝸輪軸 m i n )/(i n )/(420212 鏈輪軸 m i n)/(i n)/(420023 軸輸入功率 ： 蝸桿軸 ）（）（ 3221 蝸輪軸 ）（）（ 24312 鏈輪軸 ）（）（ 25323 軸轉矩 ： 電動機輸出 )(1 7 (1 4 2 039 5 5 0 5 0T dd 蝸桿軸 )(0 9 ( 32211d1 蝸輪軸 )(3 6 1)( 鏈輪軸 )(3 0 9 0)( 1 上述所計算的結果列表如下 ： 9 軸名 功率 P（ 轉矩（） 轉速（） 傳動比 效率 電動機軸 3 蝸桿軸 0 蝸輪軸 645 鏈輪軸 第三章 傳動零件的設計計算 輪傳動的設計計算： 擇鏈輪齒數(shù) ： 前面已經選 取了小鏈輪齒數(shù) 25 ，大鏈輪的齒數(shù)為 57 。 定當量的單排鏈的計算功率功率 ： P 式中： 工況系數(shù) 主動鏈輪齒數(shù)系數(shù) 多排鏈系數(shù)，雙排鏈時 排鏈時 傳動的功率， 查機械設計（第八版）表 K 單排鏈 1,所以 0 1. 11. 0 擇鏈條型號和及其主要參數(shù)計算 ： 根據(jù) 及主動鏈輪轉速 r/ ，查機械設計手冊 可選用 48A 1 型號。 該型號滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)如下表： 號 節(jié)距 P 滾子直徑 d1 鏈節(jié)圓寬 b1 軸直徑 d2 距 鏈板高度 h2 拒載荷 單排排mm 8A 10 算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距 1 02 2 8 000 ）（）（a取 0000 。則相應的鏈節(jié)數(shù)為 5572 02122100p 20 鏈傳動的最大中心距為： 21p1 a 式中：1 ，查機械設計手冊（第八版）表 9 。 所以，鏈傳動的最大中心距為 1 8 557251 2 7 9 1 算鏈速 v，確定潤滑方式 ： 9100060 11 式中 1n 是小鏈輪的轉速，根據(jù)鏈速 和鏈號 48A 1，查機械設計手冊可知應采用油池潤滑或飛濺潤滑。 算鏈傳動作用在軸上的壓軸力 ： K 有效圓周力， N 壓軸力系數(shù)，水平傳動 直傳動 有效圓周力為 e 所以，壓軸力 4 7 p 11 子鏈鏈輪的設計： （ 1）鏈輪的基本參數(shù)及主要尺寸 由于選用單排鏈結構，因此鏈輪的基本參數(shù)是配用鏈條的節(jié)距 p，套筒的最大外徑 排距 z，則 ， 251 z ， 分度圓直徑齒頂圓直徑 a 5 07)11m i a 5 9 m a 齒根圓直徑 f 齒高 a 2 8 m i a 2 4 a 最大軸凸緣直徑 g 1 3 0co 0co t 211齒寬 1 齒側倒角 0 公稱齒側半徑 公稱齒全寬 8 ( 1 （ 2） 鏈輪的 材料 材料應能保證輪齒具有足夠的強度和耐磨性，用 15 號鋼，齒面多經滲碳、淬火、回火的熱處理。工作時，小鏈輪輪齒參與嚙合的次數(shù)比大鏈輪多，磨損、沖擊較嚴重，所以小鏈輪的材料選用 20 號鋼，進行正火熱處理，齒面硬度較高。 12 V 帶的設計 定計算功率 由機械設計（第八版）表 8得工作情況系數(shù) K ，故 擇 V 帶 的帶型： 根據(jù)4201 由圖 8擇 A 型。 定帶輪的基準直徑v： 1）初選小帶輪的基準直徑 1由表 8表 8小帶輪的基準直徑d 901 。 2）驗算帶速 v。按照公式 100060 111 d 驗算帶的速度 d /00060 142090100060 111 因為速度 5m/按軸承的受力大小驗算，軸承的基本額定動載荷通過查表可得9250則軸承的壽命為 24 要求。則選擇的軸承滿足工作由于 ,2 4 0 0 05163002 9 7 1 5 2 5 1063106（ 6）鍵的強度校核： 按軸段 94 由 查得鍵平面 220 ，即鍵寬 b=20高 h=12為渦輪輪轂的長度為 90取 標準鍵長 80 l=00k=12=6 P 6 9 1 3 6 32102 324 查得靜荷時的許用擠壓應力 p=150 4F ，所以擠壓強度足夠。由普通平鍵標準查得軸槽深 t=槽深1t= 蝸桿軸的設計 的材料的選擇，確定許用應力 ： 考慮到減速器為普通中用途中小功率減速傳動裝置，軸主要傳遞蝸輪的轉矩。選材 45 鋼，淬火處理。 b=600 1b=55 按扭轉強度，初步估計軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，淬火處理。根據(jù)設計手冊，取 A=112，于是得： 3110 聯(lián)軸器的計算轉矩1，查表 14 1 3 按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查表 5014用 性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為 60 ，半聯(lián)軸器的孔徑 d= 2225 即軸向直徑取1d=22聯(lián)軸器長度 L=52聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為： 1L =38 承類型及其潤滑與密封方式： 采用單列圓錐滾子軸承，并采用凸緣式軸承通蓋和嵌入式軸承蓋，實現(xiàn)軸承系兩端單向固定。 的結構設計 蝸桿軸簡圖 （ 1）從軸段1d=22始逐漸選取軸段直徑，為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1取2d=28端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 D=30了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1 略短一些，現(xiàn)取1L=36 （ 2）初步選擇滾動軸承。選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)2d=28步選取 0 基本游隙組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承 30207，其尺寸為 ，故 3d 9d=35 82,。 軸承采用軸肩進行軸向定位。由手冊查得 30207型軸承的定位軸肩高度為 h=4此，取 84 環(huán)寬度 ,取84 =10 （ 3） 5和 7 處有退刀槽 ,因 42(175 ，所以選 。 26 （ 4）60 。 （ 5）軸承端蓋總寬度取 據(jù)軸承端蓋的拆裝及便于對軸承添加潤滑油的要求，取其外端面與半聯(lián)軸器左端面間的距離 l=30故 42 。 （ 6）48=5=70以5L=7L=60 （ 7）6手冊 ， 412 z，又 因為 0 6 所以取6L=110 （ 8）蝸桿總長 L=（ 36+0+60+110+60+10+中 軸徑 1d=22 2d=28 3d=35 4d=43 5d= 6d=60 7d= 8d=43 9d=35 長度 61 ； 04 05 106 ； 07 08 。 桿、軸承、鍵的強度校 核 （ 1）校核 30207 查表 297 12定動載荷 103 N； 基本靜載荷 103 N,e=1.6, （ 2）求兩軸承受到的徑向載荷1的： 27 （ 3）求兩軸承計算軸向力1B/2知， e=211由公式2221 2求蝸桿受軸向力 da 1 (4)求當量動載荷1 6 5 1 8 5 711 122 由表 13別計算1P、2P，取 1P=1111=（ =1377 N 2P= 12= （ 5）驗算軸承壽命 因為1P2P，所以按軸承的受力大小計算：h 06010 3106116 28 所以軸承滿足壽命要求（ c 為基本額定動載荷，由設計手冊選擇）。 （ 6）鍵的強度校核 鍵選擇的是： b h=66L=32mm l=26k=h=6=3 M P aK p 1 1 08 3 1 9 3 02102 3 因此，鍵的強度足夠。 第五章 箱體的 設計計算 體的結構形式和材料 采用上置式蝸桿減速器。鑄造箱體，材料 其屬于中型鑄件，鑄件最小壁厚 8 10 =11 名稱 減速器型式及尺寸關系（ 箱座壁厚 =11 箱蓋壁厚 1 1=10 箱座凸緣厚度 b， 箱蓋凸緣厚度 箱座底凸緣厚度 b2 b= 16.5 腳螺釘直徑及數(shù)目 n=4 箱座、箱蓋上的肋厚 m=m=9 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 蓋，箱座聯(lián)接螺栓直徑 0 螺栓間距 L=150 軸承端蓋螺釘直徑 螺釘數(shù)目 6 視孔蓋螺釘直徑 29 外壁距離 6,22,16 6,14 軸承端蓋外徑 （蝸輪軸）凸緣式： 32，嵌入式： 蝸桿軸 )凸緣式： 26，嵌入式： 承旁聯(lián)接螺栓距離 S=127 軸承旁凸臺半徑 0 軸承旁凸臺高度 h 根據(jù)軸承座外徑和扳手空間的要求由結構確定 蝸輪外圓與 箱內壁間距離 1 =14 蝸輪輪轂端面與箱內壁距離 2 =12 地腳螺栓通孔直徑 30 地腳螺栓沉頭座直徑 0 地腳螺栓底座凸緣尺寸 5,0 聯(lián)接螺栓直徑 d=16 聯(lián)接螺栓通孔直徑 d =接螺栓沉頭座直徑 D=33 聯(lián)接螺栓底座凸緣尺寸 5， 0 定位銷直徑 d=環(huán)螺釘直徑 箱體外壁至軸承座端面的距離 0 軸承端蓋外徑 (蝸輪軸 )30； (蝸桿軸 )25 第六章 鍵等相關標準的選擇 本部分含鍵的選擇聯(lián)軸器的選擇，螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇墊圈，墊片的選擇，具體內容如下： 30 查表 10械設計基礎課程設計： 1、渦輪軸與 齒輪相配合的鍵 A 型普通平鍵， b*h*l=20*12*140 2、軸與蝸輪相配合的鍵： A 型普通平鍵， b*h*l=20*12*56 3、渦桿軸與聯(lián)軸器相配合的鍵 b*h*l=6*6*32 4、齒輪軸與齒輪相配合的鍵 A 型普通平鍵， b*h*l=22*14*140 5、齒輪軸與聯(lián)軸器相配合的鍵 b*h*l=20*12*100 根據(jù)軸設計中的相關數(shù)據(jù)， 查表 5014桿 選用 性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為 聯(lián)軸器的孔徑 d= 22 軸向直徑取1d=22聯(lián)軸器長度 L=52，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為： 1L =38 齒輪軸 選用 性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為 聯(lián)軸器的孔徑d= 70軸向直徑取1d=70聯(lián)軸器長度 L=142，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為： 1L =107 母，螺釘?shù)倪x擇 考慮到減速器的工作條件，后續(xù)箱體附件的結構，以及其他因素的影響選用 螺栓 2,數(shù)量為 12 個 8,數(shù)量為 12 個 5,數(shù)量為 2 個 0,數(shù)量為 4 個 0，數(shù)量為 12個 00,數(shù)量為 4個 5， 數(shù)量為 1 個 螺母 數(shù)量為 4 個 31 數(shù)量為 4 個 數(shù)量為 1 個 螺釘 20 數(shù)量為 2 個 25， 數(shù)量為 24 個 16 數(shù)量為 12 個 *（參考機械設計基礎課程設計圖 19 圈墊片的選擇 選用銷 0，數(shù)量為 2個 選用墊圈 個 選用氈圈 2 個 選用 08F 調整墊片 6個 *（參考機械設計基礎課程設計圖 10 有關其他的標準件，常用件，專用件，詳見后續(xù)裝配圖 第七章 減速器結構與潤滑的概要說明 在以上設計選擇的基礎上，對該減速器的結構，減速器箱體的結構，軸承端蓋的結構尺寸，減速器的潤滑與密封，減速器的附件作一簡要的闡述。 速器的結構 本課題所設計的減速器，其基本結構設計是在參照機械設計課程設計手冊圖 19配圖的基礎上完成的，該項減速器主要由傳動零件（蝸輪蝸桿、圓柱齒輪），軸和軸承，聯(lián)結零件（鍵，銷，螺栓，螺母等）。箱體和附屬部件以及潤滑和密封裝置等組成。 箱體為剖分式結構，由 箱體和箱蓋組成，其剖分面通過蝸輪傳動的軸線；箱蓋和箱座用螺栓聯(lián)成一體；采用圓錐銷用于精確定位以確保和箱座在加工軸承孔和裝配時的相互位置；起蓋螺釘便于揭開箱蓋；箱蓋頂部開有窺視孔用于檢查齒輪嚙合情況及潤滑情況用于加住潤滑油，窺視孔平時被封?。煌?32 器用來及時排放因發(fā)熱膨脹的空氣，以放高氣壓沖破隙縫的密封而致使漏油；副標尺用于檢查箱內油面的高低；為了排除油液和清洗減速器內腔，在箱體底部設有放汕螺塞；吊耳用來提升箱體，而整臺減速氣的提升得使用與箱座鑄成一體的吊鉤；減速氣用地腳螺栓固定在機架或地基上。 結構 該減速器箱體采用鑄造的剖分式結構形式 具體結構詳見裝配圖 詳見零件工作圖 該減速器的附件含窺視孔蓋，排油孔與油蓋，通氣孔，油標，吊環(huán)螺釘，吊耳，起蓋螺釘，刮油板，其結構及裝配詳見裝配圖。 蝸輪傳動部分采用潤滑油，潤滑油的粘度為 118100 C）查表 5械設計基礎課程設計 軸承部分采用脂潤滑，潤滑脂的牌號為 表 5機械設計基礎課程設計 33 第八章 設計總結 這一次的機械設計課程 設計，比上