机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动.docx

目录第一章总论-2-一、机械设计课程设计的内容-2-二、设计任务-2-三、设计要求-3-第二章机械传动装置总体设计-3-一、电动机的选择-3-二、传动比及其分配-4-三、校核转速-4-四、传动装置各参数的计算-5-第三章传动零件—蜗杆蜗轮传动的设计计算-5-一、蜗轮蜗杆材料及类型选择-5-二、设计计算-5-第四章轴的结构设计及计算-10-一、安装蜗轮的轴设计计算-10-二、蜗杆轴设计计算-14-第五章滚动轴承计算-16-一、安装蜗轮的轴的轴承计算-17-二、蜗杆轴轴承的校核-17-第六章键的选择计算-18-第七章联轴器-19-第八章润滑及密封说明-19-第九章拆装和调整的说明-19-第十章减速箱体的附件说明-20-课程设计小结-21-参考文献-22-第一章总论一、机械设计课程设计的内容机械设计课程设计包括以下内容：5. 传动方案的分析与选择；电动机的选择与运动参数的计算;传动件设计；4轴的设计；轴承及其组合部件设计；键和联轴器的选择及其校核；箱体，润滑机器和附件设计；装配图的设计及绘制；零件图的设计及绘制；编写设计说明书设计任务1、设计题目设计用于带速传输机的传动装置2、工作原理及已知条件工作原理：工作传动装置如下图所示:5- 1-电动机2、4-联轴器3-一级蜗轮蜗杆减速器传动滚筒输送带3、设计数据：运输带工作拉力F=3200N工作条件：运输带工作速度v=0.85m/s卷筒直径D=410mm运输机使用期5年、两班制工作、单向运转、工作平稳、运输带速度允许误差±5%、减速器由一般规模厂中小批量生产4、传动装置方案：蜗轮蜗杆传动三、设计要求1、设计说明书1份【7000〜9000字，按标准格式书写（电子版）】2、减速器装配图草图1张【A1图，手工绘图,坐标纸】3、减速器装配图1张【A1图，电脑绘图】4、任一轴零件图5、任一齿轮零件图1张【A3图，手工绘图】1张【A3图，手工绘图】第二章机械传动装置总体设计机械传动装置总体设计的主要任务是分析研究和拟定传动方案、电动机的选择、传动比的分配及计算、传动装置的运动参数及动力参数计算，为后续的传动设计和装配图绘制提供依据。

一、电动机的选择根据工作机的负荷、特性和工作环境，选择电动机的类型、结构形式和转速，计算电动机功率，最后确定电动机型号1、选择电动机的类型按工作要求和条件选取Y系列一般用途全封闭自扇冷鼠笼式三相异步电动机2、选择电动机容量（1）工作机各传动部件的传动效率及总效率其中弹性联轴器的传动效率=0.99；1单线蜗杆与蜗轮的传动效率=0.75；2运输机驱动轴一对滚动轴承的效率=0.99；3凸缘联轴器的传动效率=0.994所以减速机构的总效率221234=0.99X0.75X0.992X0.99=°.72°3(2) 选择电动机的功率所选电动机的额定功率应该等于或稍大于工作要求的功率容量小于工作要求，则不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载、发热大而过早损坏；容量过大，则增加成本，并且由于效率和功率因数低而造成电能浪费① 带式运输机所需的功率：P/F•v/1000w=3200X0.85/1000X仁2.72kW(其中w为工作机传动效率且w=1)；② 初步估计电动机额定功率P:所需电机输出的功率Pd=Pw/=2.72/0.72=3.78kW;③ 查《机械设计课程设计》表2.1，选取Y112M-4电动机,主要参数如下：额定功率P=4kw满载转速nm=1440r/min电机轴伸出端直径：28mm伸出端安装长度：60mm二、传动比及其分配1、查《机械设计》书中得各级齿轮传动比如下：i蜗杆5~82；理论总传动比：i总i蜗杆5~82；601000v6010000.85,运输机驱动滚同转速nw===39.62r/min；D410根据初选电机转速nm=1440r/min，计算总传动比i，=np/nw=1440/39.62=36.35。

由工作原理图可知该传动装置为蜗轮蜗杆单级传动，即总传动比就等于蜗轮蜗杆传动比2、查《机械设计》表11-1，取蜗杆头数z1=1,蜗轮齿数z2=36，则实际总传动比i=—2=36oZ1三、校核转速滚筒的实际转速nwz=n/i=1440/36=40nw=39.62-40=39.62=0.97%<5%符合要求四、传动装置各参数的计算1、各轴功率计算蜗杆输入功率：P1=P1=4X0.99=3.96kW蜗轮输出功率：P2=P1=P=2.97kW212滚筒轴的传递功率：P3=P2=2.97X0.99X0.99=2.91kW32132、各轴转速计算由于蜗杆是通过联轴器与电机伸出轴连接在一起，故蜗杆转速等于电机转速即n1=nm=1440r/min；涡轮轴的转速n2=n1/i=1440/36=40r/min;滚筒轴转速n3=n2=40r/min3、各轴转矩计算蜗杆传递的转矩「=9550XP1/n1=26.26N•m蜗轮轴传递的转矩T2=9550XP2/n2=709.09N•m滚筒轴传递的转矩T3=9550XP3/n3=694.76N•m第三章传动零件—蜗杆蜗轮传动的设计计算传动装置中传动零件的参数、尺寸和结构，对其他零部、件的设计起决定性的作用，因此，应首先设计计算传动零件。

当减速器有传动件时，应先设计减速器外的传动零件一、蜗轮蜗杆材料及类型选择1、选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1988的推荐，选用渐开线蜗杆（ZI）2、选择材料考虑到蜗杆传动的功率不大，速度中等，故蜗杆采用45刚；而又希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45〜55HRC蜗轮选用铸锡磷青铜（ZCuSn10P）,砂模铸造；为了节约贵重有色金属，仅齿圈用青铜铸造，而轮芯用灰铸铁（HT100制造设计计算1、按齿面接触强度设计先按齿面接触疲劳强度进行计算，再校核齿根据闭式蜗杆蜗轮的设计准则，根弯曲疲劳强度由《机械设计》根据式子：mrd>2(上空)2Z2[]H(1)确定载荷系数因工作是有轻微振动，故取载荷分布不均匀系数K=1,由《机械设计》表11-5选取使用系数Ka=1，由于转速不是很高，冲击不大，可选取动载荷系数Kv=1.1，贝UK=KKaKv=1X1.05X1"1.1(2) 确定弹性影响系数ZE因为选用的是锡磷青铜(ZCuSn10P1的蜗轮和45刚蜗杆相配，故Ze160,MPa确定许用接触应力[]h根据蜗轮材料为锡磷青铜(ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC可从《机械设计》表11-7查得蜗轮的基本许用应力h=268MPa。

应力循环次数N=60jn2Lh=60X1X40X(16X5X365)=7.008X107，寿命系数Khn=810?.7.0081070.784，贝UH=KHNH=0.784268=210.1MPa(3) 计算m?d由于z2=36,T2=709.09N•m=709.09X103N•mm故m?d>KT2(480)2=1.1X709.09X103X)2=3144.33mm?Z2[]h36210因z1=1，故从《机械设计》表11-2中查取模数m=6.3mm蜗杆分度圆直径d1=112mm2、蜗杆与蜗轮主要参数与几何尺寸d21126.336中心距a=—2==169.422⑵蜗杆：轴向齿距Pa=nm=3.14X6.3=19.78mm；直径系数q=d1=17.78;m齿顶圆直径dai=d1+2ha1=d1+2ha*m=112+2<1X6.3=124.6mm；齿根圆直径d^=d1-2hf1=c1-2(ha*m+c)=112-2(1X6.3+1.6)=47.88mm分度圆导程角=arctanZ1=3.22°（右旋）；轴向齿厚sa=lnm=9.89mmq2⑶蜗轮：蜗轮齿数：z2=36；变位系数x2=0；螺旋角：30.96。

右旋）蜗轮分度圆直径：d2mz2=226.8mm；蜗轮喉圆直径：da2=d2+2ha2=239.4mm；蜗轮齿根圆直径：df2=d2+2hf2=211mm蜗轮咽喉母圆半径:rg2=a-2da2=169.4-丄X239.4=49.7mm；蜗轮轮缘宽度:2B=(0.67~0.7)da1=(83.48~87.22)mm,取B=85mm3、校核齿根弯曲疲劳强度1.53KT2d1d2mcosYFa2Y[]f当量齿数Zv=Z23COS3=36.173(cos3.22)根据X2=0,Zv=36.173，从《机械设计》图11-17中可查得齿形系数YFa22.44螺旋系数Y=11色^2=0.977140140许用弯曲应力[]f=FKfn从表11-8中查得由ZCuSn10P制造的蜗轮的基本许用弯曲应力F=56MPa寿命系数Kfn打n1067.0081070.624[]fFKfn=560.624=34.92MPa所以1.53KT2yy=1.531.17°9°902.440.97717.78MPa<56MPad,d2mn112226.86.3即F<[]F,弯曲强度校核满足要求4、验算效率0.95〜0.96tantan(v)已知=3.22°,v=arctan化，fv与相对滑移速度乂有关,dg1121440,Vs--8.45m/s601000cos601000cos3.22从《机械设计》表11-18中用插值法查得fv=0.0175，V=1。

代入上式得tan(0.95~0.96)〜(0.7239〜0.732)大于原估计值0.7203，因此tan(v)不用重算,且进一步验证了电机选择的合理性5、精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所涉及的蜗杆传动是动力传动，属于机械减速器从GB/10089-1988中，蜗轮圆周速度vs=n2nd2/60=0.47m/s<1.5m/s，故查《课程设计》表3.66选取蜗轮、蜗杆为9级精度，侧隙种类为f,标注为9fGB/10089-1988蜗杆与轴做成一体，即蜗杆轴蜗轮采用轮箍式，与铸造贴心采用H7/r6配合查《课程设计》表3.80得蜗轮、蜗杆表面粗糙度如下：齿面顶圆蜗杆6.3,3.26.3,3.2蜗轮6.3,3.212.5，6.3查《课程设计》表3.69得：蜗杆轴向齿距极限偏差fpx=±25!im蜗杆轴向齿距累积公差fpxi=48卩m蜗杆齿形公差ff1=45卩m查《课程设计》表3.70得：蜗杆齿槽径向跳动公差fr=40卩m查《课程设计》表3.70得:蜗轮齿距极限偏差fpt=40卩m蜗轮齿形公差ff2=36卩m&热平衡计算估算散热面积S1.751.75a1802S=0.330.330.923m100100验算油的工作温度ti室温t0，通常取20。

散热系数=8.15~17.45:取=17.5W/(卅「C);啮合效率10.89；轴承效率0.98~0.99，取轴承效率2=0.99;搅油效率0.94~0.99，搅油效率3=0.98;2x3=0.88x0.99x0.98=0.85ti10001RSt0100010.853.9617.50.9232056.77C<80C油温未超过限度7、主要设计结论蜗杆蜗轮分度圆直径(mm)d1=112d2=226.8齿顶圆直径(mm)da1=124.6da2=239.4齿根圆直径(mm)df1=96.2df2=211头数(齿数)z1=1z?=36中心距(mm)a=1。