机械设计课程设计说明书(单级蜗杆减速器设计)【D=350,F=6000,V=0.5】

机械设计课程设计说明书前言课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节。根据学院的教学环节，在2006年6月12日-2006年6月30日为期三周的机械设计课程设计。本次是设计一个蜗轮蜗杆减速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。本减速器属单级蜗杆减速器（电机联轴器减速器联轴器带式运输机），本人是在周知进老师指导下独立完成的。该课程设计内容包括：任务设计书，参数选择，传动装置总体设计，电动机的选择，运动参数计算，蜗轮蜗杆传动设计，蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计，蜗轮轴的尺寸设计与校核，减速器箱体的结构设计，减速器其他零件的选择，减速器的润滑等和A0图纸一张、A3图纸三张。设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。该减速器的设计基本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望老师批评指正。总传动比：I=35 Z1=1 Z2=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V45m/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1=0.70 搅油效率2=0.95 滚动轴承效率（一对）3=0.98联轴器效率c=0.99 传动滚筒效率cy=0.96所以： =1233c2cy =0.7×0.99×0.983×0.992×0.96 =0.633 电动机所需功率： Pr= Pw/ =3.0/0.633=4.7KW 传动滚筒工作转速： nw60×1000×v / ×35027.9r/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Ped kw电动机转速 r/min额定转矩同步转速满载转速1Y132S1-25.5300029002.02Y132S-45.5150014402.23Y132M2-65.510009602.04Y160M-85.57507202.0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/2AD）×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×D132515×（270/2210）×315216×1781238×8010×33×38四、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/minT0=9.55 P0 / n0=4.7×103=46.7N .m4.2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩P1 = P0·01 = 4.7×0.99×0.99×0.7×0.992 =3.19 kw n= = = 27.4 r/minT1= 9550 = 9550× = 1111.84N·m4.3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩P2 = P1·c·cy=3.19×0.99×0.99=3.13kwn2= = = 27.4 r/minT2= 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效率蜗杆轴4.796046.75 10.679蜗轮轴3.1927.41111.84 35传动滚筒轴3.1327.41089.24五、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31： 表51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<Vs<7m/s当量摩擦系数4m/s<Vs<7m/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=0.5x=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=82mmmm蜗杆圆周速度=4.52 m/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=（0.810）=30.438mm2、 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GB109690A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51蜗轮蜗杆的传动设计表可计算得） 表61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：mma=bCxB16012812362015282en1033538090º214390306七、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<2000 N.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=65m m2.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