鏈式運輸機上的蝸桿減速器課程設計

1、機械設計課程設計說明書 課程名稱: 機械設計題目名稱: 鏈式運輸機上的蝸桿減速器學 院: 信息工程專業(yè)班級: 機械設計制造及其自動化學 號: 姓 名: 指導教師: 目錄第一章41.1機械設計課程設計任務書41.1.1 設計題目41.1 .2題目數(shù)據(jù)41.1.3運輸機工作條件41.1.4設計內(nèi)容：41.1.5設計成果要求41.2機構運動簡圖：5第二章52.1傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算：52.1.1選擇電動機的類型52.1.2選擇電動機容量52.1.3確定電動機轉速62.2 計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比：72.2.1 計算總傳動比72.2.2 各傳動部件傳動比的分配72.3計算傳動裝置各軸

2、的運動和動力參數(shù)82.3.1各軸轉速82.3.3各軸轉矩82.3.4將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93.1 鏈輪傳動的設計計算：93.1.1選擇鏈輪齒數(shù)93.1.2確定當量的單排鏈的計算功率功率93.1.3選擇鏈條型號和及其主要參數(shù)計算93.1.4計算鏈節(jié)數(shù)和中心距103.1.5計算鏈速v，確定潤滑方式103.1.6計算鏈傳動作用在軸上的壓軸力103.1.7滾子鏈鏈輪的設計：11（2）113.2.1確定計算功率123.2.2 選擇v帶的帶型：123.2.3 確定帶輪的基準直徑123.2.4 確定v帶的中心距123.2.5 驗算小帶輪上的包角133.2.6 計算帶的根數(shù)z

3、：133.2.7 計算單根v帶的初拉力的最小值133.2.8 計算壓軸力143.3 蝸桿傳動的設計計算：143.3.1選擇蝸桿傳動類型143.3.2選擇材料143.3.3按齒面接觸疲勞強度進行設計143.3.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸153.3.5校核齒根彎曲疲勞強度163.3.6 驗算效率173.3.7校核蝸輪的齒面接觸強度173.3.8 熱平衡校核，初步估計散熱面積a183.3.9 精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184.1 蝸輪軸的設計計算：184.1.1軸的材料的選擇，確定許用應力184.1.2 按扭轉強度，初步估計軸的最小直徑184.1.3 軸承類型

4、及其潤滑與密封方式：194.1.4軸的結構設計:194.1.5軸、軸承、鍵的強度校核：214.2 蝸桿軸的設計244.2.1軸的材料的選擇，確定許用應力：244.2.2按扭轉強度，初步估計軸的最小直徑244.2.3軸承類型及其潤滑與密封方式：254.2.4軸的結構設計254.2.5蝸桿、軸承、鍵的強度校核26第五章 箱體的設計計算285.1 箱體的結構形式和材料285.2鑄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296.1鍵的選擇306.2聯(lián)軸器的選擇306.3螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇306.4銷，墊圈墊片的選擇31第七章 減速器結構與潤滑的概要說明317.1 減速器的結構317.

5、2減速箱體的結構327.3軸承端蓋的結構尺寸327.4減速器的潤滑與密封327.5減速器附件簡要說明32第八章 設計總結33附錄：參考文獻34第一章1.1機械設計課程設計任務書1.1.1 設計題目：鏈式運輸機減速器1.1 .2題目數(shù)據(jù)：原始數(shù)據(jù)題 號f1曳引鏈拉力f（n）6400曳引鏈速度v（m/s）0.28曳引鏈鏈輪齒數(shù)z15曳引鏈節(jié)距p（mm）80工作班制單1.1.3運輸機工作條件：工作有輕微振動。經(jīng)常滿載、不反轉，運輸鏈允許的速度誤差為 5，減速器通風良好，小批量生產(chǎn)，使用期限10年。1.1.4設計內(nèi)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

6、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（5000-7000字）。1.1.5設計成果要求：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（a1），零件工作圖兩張（a4，傳動零件、軸），應按設計獲得的數(shù)據(jù)用計算機繪圖。1.2機構運動簡圖：電動機聯(lián)軸器蝸桿減速器鏈傳動鏈式運輸機第二章2.1傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算：2.1.1選擇電動機的類型：按工作要求和條件選取y系列三相籠

7、型異步電動機，全封閉自扇冷式結構，電壓380v。2.1.2選擇電動機容量：工作機所需的功率： =6400*0.28/1000 kw =1.792 kww從電動機到工作機輸送帶間的總效率為：式中，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=0.99，=0.95，=0.98，=0.80，=0.90，所以=0.631。故所需電動機功率2.1.3確定電動機轉速：鏈輪的輸出轉速為。查表傳動比合理范圍，取帶傳動的傳動比，蝸桿傳動的傳動比，鏈傳動的傳動比，則總傳動比的合理范圍是。故電動機轉速的可選范圍是：。符合這一范圍的同步轉速有750 ，1000 ，1500 和3000

8、 ，根據(jù)容量和轉速，由機械設計基礎課程設計(269)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/min）電動機重量總傳動比同步轉速滿載轉速1y100l-2330002882330221.692y100l-4315001420380109.233y132s-63100096063073.854y132m-8375071079054.62設計中常選用同步轉速為1000或1500r/min的電動機，如無特殊要求，一般不選用轉速為750和3000r/min的電動機，故初選轉速為1500r/min的電動機，則方案2比較合適，因此選定電動機信號

9、為y100l-4，其主要性能參數(shù)如下表2所示：表2型號額定功率/kw滿載情況/a /nm/nm轉速r/min電流/a效率/%功率因素y100l-4314206.882.50.817.02.22.2該電動機為臥式，機座帶底腳，端蓋上無凸緣的y系列三相異步電動機，外形特征如下主要安裝尺寸如下表3所示：表3 單位：mm中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100122.2 計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比：2.2.1 計算總傳動比因為選用的電動機型號是y100l-4，滿載轉速為，故總傳動比是2.2.2 各傳動部件傳動比的分配查機械設計課程設計表2-3，知鏈傳動的傳動比是24

10、，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，所以式中，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)，故??；為了不發(fā)生脫鏈，不宜過大，又因為鏈節(jié)通常是偶數(shù)，則最好為奇數(shù)，由鏈輪齒數(shù)優(yōu)先序列選擇，所以 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，故 速度驗算 經(jīng)驗算可知，分配的傳動比符合條件要求。2.3計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù)2.3.1各軸轉速：蝸桿軸 蝸輪軸 鏈輪軸 2.3.2 各軸輸入功率：蝸桿軸 蝸輪軸 鏈輪軸 2.3.3各軸轉矩：電動機輸出 蝸桿軸 蝸輪軸 鏈輪軸 2.3.

11、4將上述所計算的結果列表如下：軸名功率p（kw）轉矩（）轉速（）傳動比效率電動機軸320.176蝸桿軸25945.086579.59218蝸輪軸2.03636.25432.2002.45鏈輪軸1.791279.481 14.1232.28第三章 傳動零件的設計計算3.1 鏈輪傳動的設計計算：3.1.1選擇鏈輪齒數(shù)： 前面已經(jīng)選取了小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪的齒數(shù)為。3.1.2確定當量的單排鏈的計算功率：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=1.75，三排鏈時=2.5 傳動的功率，查機械設計（第八版）表-得，1.1, =1.1, 單排鏈=1.0,所以3.1.3選擇鏈條型號和及其主要參

12、數(shù)計算： 根據(jù)及主動鏈輪轉速，查機械設計手冊可選用48a1型號。該型號滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)如下表：iso鏈號節(jié)距p滾子直徑d1 max內(nèi)鏈節(jié)圓寬b1 min銷軸直徑d2 max排距pt內(nèi)鏈板高度h2 max抗拒載荷單排min雙排minmmkw48a76.247.6347.3523.8187.8372.39500.41000.83.1.4計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距取。則相應的鏈節(jié)數(shù)為取鏈長節(jié)數(shù)節(jié)。鏈傳動的最大中心距為：式中：為中心距計算系數(shù)，由，查機械設計手冊（第八版）表9-7得。所以，鏈傳動的最大中心距為3.1.5計算鏈速v，確定潤滑方式：式中是小鏈輪的轉速，根據(jù)鏈速和鏈號48a1，查機械設

13、計手冊可知應采用油池潤滑或飛濺潤滑。3.1.6計算鏈傳動作用在軸上的壓軸力：式中：有效圓周力，n壓軸力系數(shù)，水平傳動=1.15，垂直傳動=1.05。有效圓周力為所以，壓軸力3.1.7滾子鏈鏈輪的設計：（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d1、排距pt及齒數(shù)z，則，pt =87.83mm，分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒高 最大軸凸緣直徑 齒寬齒側倒角齒側半徑齒全寬（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(jīng)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

14、小鏈輪的材料選用20號鋼，進行正火熱處理，齒面硬度較高。3.2 v帶的設計3.2.1確定計算功率：由機械設計（第八版）表8-7查得工作情況系數(shù)，故 3.2.2 選擇v帶的帶型：根據(jù)、由圖8-11選擇a型。3.2.3 確定帶輪的基準直徑并驗算帶速v：1）初選小帶輪的基準直徑。由表8-6和表8-8，取小帶輪的基準直徑。2）驗算帶速v。按照公式驗算帶的速度 因為速度5m/svp2，故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則軸承的壽命為（6）鍵的強度校核：按軸段由gb1095-2003，查得鍵平面，即鍵寬b=20mm；鍵高h=12mm，因為渦輪輪轂的長度為90mm，故取標準鍵長80mm

15、。l=l-b=80-20=60mm，k=0.5h=0.512=6mm查得靜荷時的許用擠壓應力p=150，所以擠壓強度足夠。由普通平鍵標準查得軸槽深t=7.5mm，轂槽深=4.9mm。4.2 蝸桿軸的設計4.2.1軸的材料的選擇，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。=600mpa =55mpa4.2.2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： 聯(lián)軸器的計算轉矩，查表14-1，取=1.5，則按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查表gb/t 5014-2003 選用hl

16、1彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為，半聯(lián)軸器的孔徑d= 22mm，即軸向直徑取=22mm，半聯(lián)軸器長度l=52mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為：=38mm。4.2.3軸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。4.2.4軸的結構設計蝸桿軸簡圖（1）從軸段=22mm開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，右端需制出一軸肩，故取=28mm；右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑d=30mm。為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，故的長度應比略短一些，現(xiàn)取=36mm。（2）初步選擇滾動軸承。選用單列圓錐滾子

17、軸承。參照工作要求并根據(jù)=28mm,初步選取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=35mm；而。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=4mm，因此，取43mm。軸環(huán)寬度,取=10mm。（3）5和7處有退刀槽,因，所以選。（4）取蝸桿齒頂圓直徑。（5）軸承端蓋總寬度取24.6mm，根據(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=30mm ，故。（6）和為退刀槽那段軸端長度：l7+l8=l4+l5=70mm，所以=60mm。（7）軸段的長度：查手冊，又因為所以取=110mm。（8）蝸桿總長 l=（

18、36+54.6+18.25+10+60+110+60+10+36.5）mm=395.35mm其中軸徑 =22mm； =28mm； =35mm；=43mm； =37.6mm； =60mm； =37.6mm； =43mm； =35mm。長度 ； ； 。4.2.5蝸桿、軸承、鍵的強度校核（1）校核30207 查表gb/t297-1994 表12-4 額定動載荷cr=54.2103 n； 基本靜載荷cor=63.5103 n,e=0.37,y=1.6,=0.9。（2）求兩軸承受到的徑向載荷和 由前面設計蝸輪時求得的：=240.916n；=-0.522n=381.396n；=279.204n（3）求兩軸

19、承計算軸向力和 查表gb/t297-1994 12-4 可知，e=0.37 由公式求蝸桿受軸向力 (4)求當量動載荷和由表13-5 分別計算、，取=1.0,則=(x1+y1)=1.0 （0.4451.114+1.6747.851）=1377 n=（1）=1.0279.204=279.204 n（5）驗算軸承壽命因為，所以按軸承的受力大小計算：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：bh=6mm6mm；l=32mml=l-b=32-6=26mm；k=0.5h=0.56=3mm因此，鍵的強度足夠。第五章 箱體的設計計算5.1 箱體的結構形式和材料采

20、用上置式蝸桿減速器。鑄造箱體，材料ht150。因其屬于中型鑄件，鑄件最小壁厚810mm，取=11mm。5.2鑄鐵箱體主要結構尺寸和關系 名稱 減速器型式及尺寸關系（mm）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b1，箱座底凸緣厚度b2 b=1.5=16.5 b1=1.5=16.5 b2=2.5=27.5地腳螺釘直徑及數(shù)目 df=17.76 n=4箱座、箱蓋上的肋厚m=9.5、=9軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1=13.32箱蓋，箱座聯(lián)接螺栓直徑 d2=10 螺栓間距l(xiāng)=150軸承端蓋螺釘直徑 d3=8 螺釘數(shù)目6視孔蓋螺釘直徑 d4=6df，d1，d2至外壁距離 c1=26,2

21、2,16 d1，d2至凸緣邊緣距離c2=16,14軸承端蓋外徑（蝸輪軸）凸緣式：d2=132，嵌入式：d2=122.5(蝸桿軸)凸緣式：d2=126，嵌入式：d2=116.25軸承旁聯(lián)接螺栓距離 s=127軸承旁凸臺半徑 r1=30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(nèi)壁間距離 =14蝸輪輪轂端面與箱內(nèi)壁距離=12地腳螺栓通孔直徑=30地腳螺栓沉頭座直徑=60地腳螺栓底座凸緣尺寸c1=35,c2=30聯(lián)接螺栓直徑d=16聯(lián)接螺栓通孔直徑=17.5聯(lián)接螺栓沉頭座直徑d=33聯(lián)接螺栓底座凸緣尺寸c1=35，c2=30定位銷直徑d=7.5吊環(huán)螺釘直徑d5=箱體外壁至軸

22、承座端面的距離l1=70軸承端蓋外徑(蝸輪軸)d2=130；(蝸桿軸)d2=125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(nèi)容如下：6.1鍵的選擇查表10-33機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*1402、軸與蝸輪相配合的鍵：a型普通平鍵，b*h*l=20*12*563、渦桿軸與聯(lián)軸器相配合的鍵a型普通平鍵，b*h*l=6*6*324、齒輪軸與齒輪相配合的鍵a型普通平鍵，b*h*l=22*14*1405、齒輪軸與聯(lián)軸器相配合的鍵a型普通平鍵，b*h*l=20*12*1006.2聯(lián)軸器的

23、選擇 根據(jù)軸設計中的相關數(shù)據(jù)，查表gb/t 5014-2003，蝸桿選用hl1彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為160n.mm，半聯(lián)軸器的孔徑d= 22mm，即軸向直徑取=22mm，半聯(lián)軸器長度l=52，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為：=38mm。齒輪軸選用hl6彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為3150n.mm，半聯(lián)軸器的孔徑d= 70mm，即軸向直徑取=70mm，半聯(lián)軸器長度l=142，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為：=107mm。6.3螺栓，螺母，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gb5782-86， m6*12,數(shù)量為12個m6*18,數(shù)量為12個m8*

24、25,數(shù)量為2個m8*30,數(shù)量為4個m8*50，數(shù)量為12個m16*100,數(shù)量為4個m20*15， 數(shù)量為1個螺母gb6170-86 m8 數(shù)量為4個m16 數(shù)量為4個m36 數(shù)量為1個螺釘gb5782-86 m620 數(shù)量為2個m825， 數(shù)量為24個m616 數(shù)量為12個 *（參考機械設計基礎課程設計圖19-24配圖）6.4銷，墊圈墊片的選擇選用銷gb117-86，b8*30，數(shù)量為2個選用墊圈gb93-87數(shù)量為6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10-8裝配圖）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

25、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。7.1 減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19-24裝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

26、加住潤滑油，窺視孔平時被封住；通氣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(nèi)油面的高低；為了排除油液和清洗減速器內(nèi)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。7.2減速箱體的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7.3軸承端蓋的結構尺寸詳見零件工作圖7.4減速器的潤滑與密封蝸輪傳動部分采用潤滑油，潤滑油的粘度為118cst（100c）查表5-11機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zl-2查表5-13機械設計基礎課程設計7.5減速器附件簡要說明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。第八章 設計總結這一次的機械設計課程設計，比上學期做的機械原理的課程設計要難得多，工作量也不是簡單的幾個機構的設計所能比擬的，本來只是安排了3個星期的課程設計時間的，結果一直到現(xiàn)在的5個星期才算是完成了，可見設計一個減速器所要花費的精力和時間了。 這次課程設計讓我感觸最深的莫過于計算量的繁重了，前后5個星期我重做了3次，因為設計中的傳動比分配不合理重做了一遍，因為前面的計算錯誤重做了一