蜗杆减速器课程设计.docx
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蜗杆减速器课程设计.docx
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蜗杆减速器课程设计
《机械设计课程设计》
计算说明书
学生姓名
学号
专业
班级
指导教师
日期
参数选择:
总传动比:
I=35Z1=1Z2=35
卷筒直径:
D=350mm
运输带有效拉力:
F=6000N
运输带速度:
V=0.5m/s
工作环境:
三相交流电源
有粉尘
常温连续工作
一、传动装置总体设计:
根据要求设计单级蜗杆减速器,传动路线为:
电机——连轴器——减速器——连轴器——带式运输机。
(如图2.1所示)根据生产设计要求可知,该蜗杆的圆周速度V≤4——5m/s,所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式见(如图2.2所示),采用此布置结构,由于蜗杆在蜗轮的下边,啮合处的冷却和润滑均较好。
蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。
蜗杆及蜗轮轴均采用圆锥滚子轴承,承受径向载荷和轴向载荷的复合作用,为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘,异物侵入箱内,在轴承盖中装有密封元件。
图2.1
该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。
二、电动机的选择:
由于该生产单位采用三相交流电源,可考虑采用Y系列三相异步电动机。
三相异步电动机的结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,启动性能好等优点。
一般电动机的额定电压为380V
根据生产设计要求,该减速器卷筒直径D=350mm。
运输带的有效拉力F=6000N,带速V=0.5m/s,载荷平稳,常温下连续工作,工作环境多尘,电源为三相交流电,电压为380V。
1、按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭扇冷式结构,电压为380V,Y系列
2、传动滚筒所需功率
3、传动装置效率:
(根据参考文献《机械设计课程设计》刘俊龙何在洲主编机械工业出版社第133-134页表12-8得各级效率如下)其中:
蜗杆传动效率η1=0.70
搅油效率η2=0.95
滚动轴承效率(一对)η3=0.98
联轴器效率ηc=0.99
传动滚筒效率ηcy=0.96
所以:
η=η1•η2•η33•ηc2•ηcy=0.7×0.99×0.983×0.992×0.96=0.633
电动机所需功率:
Pr=Pw/η=3.0/0.633=4.7KW
传动滚筒工作转速:
nw=60×1000×v/×350
=27.9r/min
根据容量和转速,根据参考文献《机械零件设计课程设计》毛振扬陈秀宁施高义编浙江大学出版社第339-340页表附表15-1可查得所需的电动机Y系列三相异步电动机技术数据,查出有四种适用的电动机型号,因此有四种传动比方案,如表3-1:
表3-1
方案
电动机型号
额定功率
Pedkw
电动机转速r/min
额定转矩
同步转速
满载转速
1
Y132S1-2
5.5
3000
2900
2.0
2
Y132S-4
5.5
1500
1440
2.2
3
Y132M2-6
5.5
1000
960
2.0
4
Y160M-8
5.5
750
720
2.0
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比,可见第3方案比较适合。
因此选定电动机机型号为Y132M2-6其主要性能如下表3-2:
表3-2
中心高H
外形尺寸
L×(AC/2+AD)×HD
底角安装尺寸
A×B
地脚螺栓孔直径K
轴身尺寸
D×E
装键部位尺寸
F×G×D
132
515×(270/2+210)×315
216×178
12
38×80
10×33×38
四、运动参数计算:
4.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩
P0=Pr=4.7kw
n0=960r/min
T0=9.55P0/n0=4.7×103=46.7N.m
4.2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩
P1=P0·η01=4.7×0.99×0.99×0.7×0.992=3.19kw
nⅠ===27.4r/min
T1=9550=9550×=1111.84N·m
4.3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩
P2=P1·ηc·ηcy=3.19×0.99×0.99=3.13kw
n2===27.4r/min
T2=9550=9550×=1089.24N·m
运动和动力参数计算结果整理于下表4-1:
表4-1
类型
功率P(kw)
转速n(r/min)
转矩T(N·m)
传动比i
效率η
蜗杆轴
4.7
960
46.75
1
0.679
蜗轮轴
3.19
27.4
1111.84
35
传动滚筒轴
3.13
27.4
1089.24
五、蜗轮蜗杆的传动设计:
蜗杆的材料采用45钢,表面硬度>45HRC,蜗轮材料采用ZCuA110Fe3,砂型铸造。
以下设计参数与公式除特殊说明外均以参考由《机械设计第四版》邱宣怀主编高等教育出版社出版1996年第13章蜗杆传动为主要依据。
具体如表3—1:
表5—1蜗轮蜗杆的传动设计表
项目
计算内容
计算结果
中心距的计算
蜗杆副的相对滑动速度
参考文献5第37页(23式)
4m/s 当量摩擦 系数 4m/s 由表13.6取最大值 选[]值 在图13.11的i=35的线上,查得[]=0.45 []=0.45 蜗轮转矩 使用系数 按要求查表12.9 转速系数 弹性系数 根据蜗轮副材料查表13.2 寿命系数 接触系数 按图13.12I线查出 接触疲劳极限 查表13.2 接触疲劳最小安全系数 自定 中心距 传动基本尺寸 蜗杆头数 Z1=1 蜗轮齿数模数 m=10 蜗杆分度圆直径 或 蜗轮分度圆 直径 mm 蜗杆导程角 表13.5 变位系数 x=(225-220)/10=0.5 x=0.5 蜗杆齿顶圆直径 表13.5 mm 蜗杆齿根圆直径 表13.5 mm 蜗杆齿宽 mm 蜗轮齿根圆直径 mm 蜗轮齿顶圆直径(吼圆直径) mm 蜗轮外径 mm 蜗轮咽喉母圆半径 蜗轮齿宽 B=82.5 B=82mm mm 蜗杆圆周速度 =4.52m/s 相对滑动速度 m/s 当量摩擦系数 由表13.6查得 轮齿弯曲疲劳强度验算 许用接触应力 最大接触应力 合格 齿根弯曲疲劳强度 由表13.2查出 弯曲疲劳最小安全系数 自取 许用弯曲疲劳应力 轮齿最大弯曲应力 合格 蜗杆轴扰度验算 蜗杆轴惯性矩 允许蜗杆扰度 蜗杆轴扰度 合格 温度计算 传动啮合效率 搅油效率 自定 轴承效率 自定 总效率 散热面积估算 箱体工作温度 此处取=15w/(m²c) 合格 润滑油粘度和润滑方式 润滑油粘度 根据m/s由表13.7选取 润滑方法 由表13.7采用浸油润滑 六、蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计 6.1蜗杆基本尺寸设计 根据电动机的功率P=5.5kw,满载转速为960r/min,电动机轴径,轴伸长E=80mm 轴上键槽为10x5。 1、初步估计蜗杆轴外伸段的直径 d=(0.8——10)=30.4——38mm 2、计算转矩 Tc=KT=K×9550×=1.5×9550×5.5/960=82.1N.M 由Tc、d根据《机械零件设计课程设计》毛振扬陈秀宁施高义编浙江大学出版社第334页表14-13可查得选用HL3号弹性柱销联轴器(38×83)。 3、确定蜗杆轴外伸端直径为38mm。 4、根据HL3号弹性柱销联轴器的结构尺寸确定蜗杆轴外伸端直径为38mm的长度为80mm。 5、由参考文献《机械零件设计课程设计》毛振扬陈秀宁施高义编浙江大学出版社的第305页表10-1可查得普通平键GB1096—90A型键10×70,蜗杆轴上的键槽宽mm,槽深为mm,联轴器上槽深,键槽长L=70mm。 6、初步估计d=64mm。 7、由参考文献《机械零件设计课程设计》毛振扬陈秀宁施高义编浙江大学出版社第189页图7-19,以及蜗杆上轴承、挡油盘,轴承盖,密封圈等组合设计,蜗杆的尺寸如零件图1(蜗杆零件图) 6.2蜗轮基本尺寸表(由参考文献《机械零件设计课程设计》毛振扬陈秀宁施高义编浙江大学出版社第96页表4-32及第190页图7-20及表5—1蜗轮蜗杆的传动设计表可计算得) 表6—1蜗轮结构及基本尺寸 蜗轮采用装配式结构,用六角头螺栓联接(100mm),轮芯选用灰铸铁HT200,轮缘选用铸锡青铜ZcuSn10P1+*单位: mm a=b C x B 160 128 12 36 20 15 2 82 e n 10 3 35 380 90º 214 390 306 七、蜗轮轴的尺寸设计与校核 蜗轮轴的材料为45钢并调质,且蜗轮轴上装有滚动轴承,蜗轮,轴套,密封圈、键,轴的大致结构如图7.1: 图7.1蜗轮轴的基本尺寸结构图 7.1轴的直径与长度的确定 1.初步估算轴的最小直径(外伸段的直径) 经计算D6>51.7>100mm 又因轴上有键槽所以D6增大3%,则D6=67mm 计算转矩 Tc=KT=K×9550×=1.5×9550×3.19/27.4=1667.76N.M<2000N.M 所以蜗轮轴与传动滚筒之间选用HL5弹性柱销联轴器65×142, 因此=65mm 2.由参考文献《机械零件设计课程设计》毛振扬陈秀宁施高义编浙江大学出版社的第305页表10-1可查得普通平键GB1096—90A型键20×110,普通平键GB1096—90A型键20×70,联轴器上键槽深度,蜗轮轴键槽深度,宽度为由参考文献《机械设计基础》(下册)张莹主编机械工业出版社1997年的第316页—321页计算得: 如下表: 图中表注 计算内容 计算结果 L1 (由参考文献《机械设计课程设计》刘俊龙何在洲主编机械工业出版社第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构) L1=25 L2 自定 L2=20 L3 根据蜗轮 L3=128 L4 自定 L4=25 L5 (由参考文献《机械设计课程设计》刘俊龙何在洲主编机械工业出版社第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构) L5=25 L6 自定 L6=40 L7 选用HL5弹性柱销联轴器65×142 L7=80 D1 (由参考文献《机械设计课程设计》刘俊龙何在洲主编机械工业出版社第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构) D1=80 D2 便于轴承的拆卸 D2=84 D3 根据蜗轮 D3=100 D4 便于轴承的拆卸 D4=84 D5 自定 D5=72 D6 D6>51.7>100mm 又因轴上有键槽所以D6增大3%,则D6=67mm D6=67 7.2轴的校核 7.2.1轴的受力分析图
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