單級(jí)蝸桿減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)Ⅲ

1、Word文檔，可編輯修改!傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖1 電動(dòng)機(jī)2、4聯(lián)軸器3級(jí)蝸輪蝸桿減速器5傳動(dòng)滾筒6輸送帶1 選擇電機(jī)類(lèi)型按工作要求和工作條件選擇YB系列三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)為全封閉式自扇冷式結(jié)構(gòu)，電 壓為380Vo2 .選擇電機(jī)的容量3 .工作機(jī)的有效功率為Fv10002050 0.681000=1.394kW從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為式中：1, 2, 3, 4 -分別為聯(lián)軸器、軸承、蝸桿傳動(dòng)和卷筒的效率。22由表 9.1 取0.98、2=0.98、3=0.78、4=0.96,貝 V =0.98 0.98 0.78 0.96 = 0.72所以電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為Pw 1.394Fd

2、w1.936kW、0.723 .確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由于蝸桿的頭數(shù)越大，效率越低，先選擇蝸桿的頭數(shù)Zi=1,所算出的傳動(dòng)比不在推薦范圍內(nèi)。故選則蝸桿的頭數(shù)Zi=2 按表9.1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，一級(jí)蝸桿減速器傳動(dòng)比ix -10 40, x作機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速為600 1000/ 60 1000 0.68 rw52r/minn dnx250所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選的范圍為nd = inw = (10 40) 52 = (520 2080)r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750r/minx 1000r/min 1500r/mino綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用

3、同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型、容量和 轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)手 冊(cè)選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為YB112M-6,其主要 性能如表1.1所示，電動(dòng)機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸如表1.2所示。表1.1YB112M-6型電動(dòng)機(jī)的主要性能型號(hào)額定功率Fed/kW電流/A(380V)載效率/%時(shí) 功率因 數(shù)最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量 /kgYB1122.29405.680.50.742.045M-6表1.2電動(dòng)機(jī)的主要外形和安裝尺寸（單位mm）中心高H外形尺寸Li X(AC/2+AD )XHD底腳安裝尺寸AXB底腳螺栓 直徑 K軸伸尺寸DX E鍵連接部 分尺寸 FX GD112400 X( 115+

4、90)X 265190X 1401228X608X7計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比1總傳動(dòng)比三計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1 各軸的轉(zhuǎn)速1軸ni=n m=940r/m in2軸的輸入功率1軸R = PJ = 1.936 匯 0.98 = 1.897kW2軸P2 =pn3 =1.897x0.78=1.550kW卷筒軸P 卷二 P212 =1.550 0.98 0.98=1.489kW3 ,各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Td為6 1 936Td =9.55 1019668.9N mm940故1軸二人 1 =19668.9 0.9A 19275.5N mm2軸T2 予 3=19275.5 0

5、.78 18.06 =2.72 105N mm卷筒軸T 卷=7212=2.72 106 0.98 0.98 =2.61 105N mm將上述計(jì)算結(jié)果匯總于表1.3,以備查用軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩 T/r/mi n轉(zhuǎn)速 n/r/min電機(jī)軸1.93619668.99401軸1.89719275.59402軸1.5505"T廠 /52卷筒軸1.4892.61 X 10552四傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1 渦輪蝸桿的材料選擇蝸桿材料選用45鋼，整體調(diào)質(zhì)，表面淬火，齒面硬度4550HRC蝸輪材料，根據(jù)其中ni為蝸桿轉(zhuǎn)速，丁2為蝸輪轉(zhuǎn)矩初估蝸桿副的滑動(dòng)速度vs=3.2m/s,選擇蝸輪的材料為無(wú)錫青銅2

6、.按疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，根據(jù)公式其中Z2為蝸輪的齒數(shù)，T為蝸輪的轉(zhuǎn)矩，z為系數(shù)，K為系數(shù)，匚h為材料的許用應(yīng)力根據(jù)減速器的工作環(huán)境 及載荷情況取KA=1.15Kv=1.0、K, 1.0K =kaKvK ： =1.0 1.0 1.15 = 1.15通過(guò)查表取 z =160 . MPa, h =160MPaZ2=izi =18.06 2 =36.16,取 zA36則有m2d -9 1.15 2.72 105 (160)2 =2172.22mm3160A36由表取m=6.3,蝸桿分度圓直徑由=63蝸桿倒程角V)=arctan(3) =11.3163蝸輪圓周速度nd2n2 14 226 8 52 62m/s

7、V2 1 nnn 60 1000蝸桿副滑動(dòng)速度3.14 63 94。二 3j6m/s60 1000 coSII.3163 226.82=144.9a'a 145144.9m 6.3= 0.016n dm60 lOOOcos蝸輪圓周速度V, = JvS v； =W3.162 0.622 =3.10m/s故選擇減速器的類(lèi)型為蝸桿下置查表取當(dāng)量摩擦角匚=2 17則渦輪蝸桿的傳動(dòng)效率ton -I=(0.95- 0.96)tan (0.95 0.96)44.(0.78 0.80)tan (Y + Pv)tan (11.31 +2+17*60)符合初取的效率值渦輪蝸桿的尺寸計(jì)算蝸輪分度圓直徑mz中

8、心距& d22 變位系數(shù)名稱(chēng)符號(hào)計(jì)算公式和數(shù)據(jù)(單位mm)蝸輪數(shù)據(jù)蝸桿數(shù)據(jù)齒頂昌hahai =m6.3ha2=(1+x)m6.401齒根高h(yuǎn)fh f = 1.2m7.56hti=1.2x)m7.459全齒高h(yuǎn)X = 2.2m13.86h2 =2.2m13.86分度圓直徑ddi63d2 =mz2226.8齒根圓直徑dfdr 1 =d(-2hti47.88dt2 =d2-2hf2239.602齒頂圓直徑dadai =di +2 ,til 175.6da2 ”2 +2ha2211.882蝸桿分度圓上倒程角Y7 =arctac7 m/rl11 ° 3036”蝸輪分度圓上螺旋角B2B2

9、 /節(jié)圓直徑dd； =dt+2mx63.202d '2= ch226.8傳動(dòng)中心距a'a'J(d,mx)145X =其他尺寸總匯于表1.4蝸桿軸向齒距PalPal =n Hl19.79蝸桿螺旋線倒程PsPs =3Pal35.98蝸桿螺旋部分長(zhǎng)度LL 啟(11 +0.06z2)m86蝸桿外圓直徑de2de2 Eda2+1.5m252蝸輪齒寬b2bb<0.75dai54齒根圓弧半徑RiR =dai /2 +0.2m39.06齒頂圓弧半徑R2R2 =dn /2 +0.2m25.2齒寬角9sin -f- U 2/(dai_0.5m)48° 6,54H熱平衡計(jì)算：

10、根據(jù)公式該設(shè)計(jì)的減速器工作環(huán)境是煤場(chǎng)，故取油溫t=70Co周?chē)諝鉁囟炔?2。(，通風(fēng)條件良好，取散熱系數(shù)Ks=15W/m2*C,傳動(dòng)效率為n=0.78,則A/m21000R(1-0)10001.936(1 0.78)0.5 6 8Ks(t-to )15 (70-50)機(jī)體外表面的面積A =2x(0.374x0.132+0.374x0.277 + 0.277x0.132) = 0.395機(jī)體表面凸緣面積A =2 冗 140 48 84 (0.277 0.132) 2 2=0.185所需要加的散熱片面積A3 =2(A-Ai-0.5A2A2 (0.568-0.185 0.5-0.395) = 0.

11、161每片散熱片的面積Ao =0.279 0.001 0.279 0.03 2 =0.001953所加散熱片的數(shù)目門(mén)=勺 01618.243,取散熱片數(shù)目n =10oAo 0.01953選擇蝸桿和渦輪的精度等級(jí)蝸輪的圓周速度72= 0.68m/ s 1.5m/sc,即傳動(dòng)通過(guò)查表選用精度等級(jí)為9級(jí)，應(yīng)為該傳動(dòng)平穩(wěn)，選用的側(cè)隙種類(lèi)為 9CGB/T10089-1988.蝸桿的圓周速度W = 3.10m/s ： ： 5m/s通過(guò)查表選用精度等級(jí)為8級(jí)，應(yīng)為該傳動(dòng)平穩(wěn)，選用的側(cè)隙種類(lèi)為C,即傳動(dòng) 8CGB/T10089-1988.根據(jù)傳動(dòng)中心距a可以確定鑄鐵蝸桿減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算表如下:名稱(chēng)符號(hào)

12、計(jì)算公式數(shù)據(jù)（單位mm）機(jī)座壁厚d0.04a+3A810機(jī)蓋壁厚0.856 > 89機(jī)座凸緣厚度b1.5515機(jī)蓋凸緣厚度b1.5色12機(jī)座底凸緣厚度P2.5625地腳螺釘直徑d t0.036a+1220地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁連接螺栓直徑di0.75 d t16機(jī)蓋與機(jī)座螺栓直徑d 2(0.5 -0.6) df12連接螺栓d2的間距150-200軸承端蓋螺釘直徑da(0.5 0.6 ) dt8窺視孔蓋螺釘直徑d4(0.3 -0.4) dr6定位銷(xiāo)直徑d(0.7 -0.8) d210df、ch、d2至外機(jī)壁距離Ci見(jiàn)表1.5ch、d2至凸緣距離c2軸承旁凸臺(tái)半徑RiC2外機(jī)壁至軸承座端面距

13、離hq + (58)48內(nèi)機(jī)壁至軸承座端面距離I2S+G+G+W 8)58蝸輪外圓與內(nèi)機(jī)壁距離M>1.2d15蝸輪輪轂與內(nèi)機(jī)壁距離>d12軸承端蓋凸緣厚度e(1.2) d310表1.5連接螺栓扳手空間Ci, C2值和沉頭座直徑表螺栓直徑M8M10M12M16M20M24M30Cl min131618222634403 2 min11141620242834沉頭座直徑20242632404860四.蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1 .軸的材料選擇因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，考慮到經(jīng)濟(jì)性選用常用材料45#鋼，調(diào)質(zhì)處理2 .初算軸徑對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，查參考書(shū)1表10.2得

14、C=106118,考慮到軸端的彎矩和轉(zhuǎn)矩的大小，故取C=110則考慮到鍵槽的影響，取3 .結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)軸承部件的結(jié)構(gòu)形式：蝸桿減速器的中心距 a=135,通過(guò)查表選擇減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小，故軸承的固定方式可采用兩端固定方式。因此，所設(shè)計(jì)的軸承部 件的結(jié)構(gòu)形式如上圖所示。然后可按轉(zhuǎn)軸軸上零件的順序，從n設(shè)計(jì)。(2)聯(lián)軸器及軸段1的設(shè)計(jì)：dmin就是軸段1的直徑，又考慮到軸段1上安裝聯(lián)軸器，因此，軸段1 的設(shè)計(jì)和聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。由于聯(lián)軸器的一端連接工作機(jī)一端連接軸，其轉(zhuǎn)速比較低，傳遞轉(zhuǎn)矩比較大?？紤]到安裝時(shí)不一定能 保證同心度，采用有良好的補(bǔ)償位移偏差性能的剛性可移式聯(lián)

15、軸器。選用金屬滑塊聯(lián)軸器。則轉(zhuǎn)矩Tc=K r,Ti=2.72 1 05N mm,查表取 K =1.5,Aft TA 1.5 2.78 1 05 =417N m由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得聯(lián)軸器的軸孔長(zhǎng)度為70mm,許用轉(zhuǎn)矩為500N*m許用轉(zhuǎn)速為250r/min,軸徑范圍為3640mm,考慮到軸段3連接的是軸承，故取Li=70mm, di=40mmo(3)密封圈與軸段2的設(shè)計(jì)：考慮到聯(lián)軸器右端的固定和密封圈的標(biāo)準(zhǔn)，取軸段d2=48mm,密封圈 為毛氈油封密封圈FZ/T92010-1991中直徑是50的。(4)軸段3與軸段6:考慮到蝸桿減速器有軸向力，軸承類(lèi)型選用圓錐滾子軸承，軸段3上安裝軸承，要使軸承便

16、于安裝又符合軸承內(nèi)徑系列，暫取軸承型號(hào)為30210,查軸承手冊(cè)， 其內(nèi)徑d=50mm,外徑D=90mm,寬度B=20mm,故取d3=d6=50mm,考慮到安裝擋油板時(shí)的側(cè)隙， La=50mm,軸段6除了安裝軸承外 還有有加工倒角，故L6=32mm。(5)蝸輪與軸段4：軸段4上安裝蝸輪，為了方便安裝蝸輪d4應(yīng)該略大于d3,取d4=52mm,按照蝸輪 的設(shè)計(jì)，蝸輪的輪轂寬為d.5-1.9) d5,取輪轂寬為78mm,則軸段5的長(zhǎng)度略小于蝸輪輪轂寬度，取 L5=75mm(6)軸肩5的設(shè)計(jì)：軸段6上安裝與軸段3成對(duì)的擋油板，考慮到軸承受力的對(duì)稱(chēng)性軸肩5的長(zhǎng)度 1-5=11mm。(7)軸段2的長(zhǎng)度：軸段

17、2的長(zhǎng)度根據(jù)箱體的壁厚、軸承凸臺(tái)的厚度、軸承端 蓋的厚度以及聯(lián)軸器類(lèi) 型確定：L25=0mm(8)鍵連接：聯(lián)軸器及蝸輪的軸向連接均采用普通平鍵連接，分別為鍵12X61GB/T1096-1990 及鍵 16 X68GB/T1096-1990.4 .軸受力分析蝸輪所受力 Fa= Fr=Ft991N Ft=2720N在水平面上負(fù)號(hào)表示力的方向于受力簡(jiǎn)圖中所設(shè)方向相反。在垂直平面上cFr L3 Fa d/2991 56 709 115RlH -1245NL2*L3110R2H "rih=991 -1245 =-254NRv R2V 二 Ft 12 =1360N軸承I上的總支承反力R,二Rh

18、2 Riv2 二-12452 1 3602 -1843.8N軸承U上的總支承反力R2 = R2H2 R2V2 二 254213602 =1381.9 N(1)畫(huà)彎矩圖在水平面上A-A剖面左側(cè)：M ah - Rih L2 =1245 54 = 67230N mmA-A剖面右側(cè)：M ah - R2H L3 =254 56 = 14224N mm在豎直平面上M av = Riv L2 =1360 54 = 73440N rnm合成彎矩A-A剖面左側(cè)：Ma Mah2 Mav2 二.6723()2734402 =99565.6N mmA-A剖面右側(cè)：M A' = _(M AH')2 (M

19、av)2 = 142242 734402 =74804.8N mm(2)畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖1.校核軸的強(qiáng)度A-A剖面左側(cè)為危A-A剖面左側(cè)因彎矩大、有轉(zhuǎn)矩，還有鍵引起的應(yīng)力集中，故 險(xiǎn)截面。由附表10.1,抗彎剖面模量223 bt(d -t)3 14 6 (52 - 6)W =0.1d一L= 0.1 52 1L2d2 漢 52抗扭剖面模量Wt =0.2d3bt(d -t)22d=0.2 52314 6 (52 -6)2,二 26168.4mm3彎曲應(yīng)力101199.612107.6MPa =8.35MPaca =8.35MPa -m -扭剪應(yīng)力T 283000tMPa=10.8MPaWT 26168.4

20、 A = «m=T/2 =10.8/2= 5.4MPa對(duì)于調(diào)質(zhì)處理的45鋼，由表10.1查得二B=65(MPa,二=300MPa ,J =155MPa,由表10.1注 查得材料的等效系數(shù)=0.2=0.1oLJI鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，由表10.4查得K._=1.825K =1.625KJV絕對(duì)尺寸系數(shù)，由附圖10.1查得=0.8,=0.76軸磨削加工時(shí)的表面質(zhì)量系數(shù)由附圖10.2 查得 1 =0.92安全系數(shù)3001.8250.92 0.8-14.498.35 0.2 0s_ Li 0Bo a 7 m T1.6250.92 0.76155-11.855.4 0.1 5.4= 9.17

21、14.49 11.852214.4911.85故A-A剖面安全查表10.5得許用安全系數(shù)S =1.31.5,顯然S S,5 .校核鍵連接的強(qiáng)度聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力4Tdhl4 28300040 8(50-10)=88.4MPa取鍵、軸、聯(lián)軸器的材料都為鋼，查表6.1得p=120150MPa。顯然，二p： 匚p,故強(qiáng)度足夠。齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力4T 4 283000_-=38.37MPap=皿 50 10(70-11)取鍵、軸、齒輪的材料都為鋼，查表6.1得二p=120150MPa。顯然，二p二P,故強(qiáng)度足夠。6 .校核軸承壽命(1)計(jì)算軸承的軸向力。由表11.13查得70309軸承內(nèi)部軸

22、向力計(jì)算公式，貝IJ軸承I、U 的內(nèi)部軸向力分別為根據(jù)軸承手冊(cè)查得S =0.4Fn =0.4 1843.8 =737.52NS2 =0.4FrA0.4 1381.9 =552.76NA (Fa)圖一：軸承布置及受力S及S2的方向如圖一所示，S2與A同向，貝U(S2 A) = (552.76 709) =1261.76N顯然，S2AS-,因此軸有左移趨勢(shì)，但由軸承部件的結(jié)構(gòu)圖分析可知軸承I將保持平衡，故 兩軸承的軸向分力分別為比餃兩軸承的受力，因RAR2及Fal>Fa2,故只需校核軸承I。(2)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷。因?yàn)镕ai / R =1261.76/1843.8 =0.684 e = 0.4

23、4所以X=0.56,Y=2.30當(dāng)量動(dòng)載荷P=XR YFai =0.56 1843.8 2.3 1261.76-3934.576N(3)校核軸承壽命。軸承在100匚C以下工作，查表11.9得懺=1 O平穩(wěn)，查表11.10,得 fp =1軸承的壽命106 fTC)13Lh = 6un (fp P已知減速器使用4年,10674 10產(chǎn)=5.2160 56.6 3.934二班制工作，則預(yù)期壽命6106hLh =8 2 365 4 = 23360h顯然 L h 遠(yuǎn)大于 L h故軸承壽命很充裕。7蝸輪設(shè)計(jì)計(jì)算蝸輪的分度圓直徑d = 226.8mm為了節(jié)約比較貴重的青銅材料，故蝸輪的結(jié)構(gòu)采 用裝配式，按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖號(hào)16設(shè)計(jì)蝸輪結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)如下表所示符號(hào)計(jì)算公式數(shù)據(jù)(單位mm)da(1 .6 1 .8)d90I(1 .2 1 .8)d90C1.7m £1012a2mA1014b2mA10P14Ri39.06艮0.5© - 2m)25.2d2mz226.8da2d 2 + 2 m239.4d410L(2 - 3)d420e2-33ds183.68Do122.84n233DwKdai +1.5m252五減速器的附件設(shè)計(jì)1 .窺視孔和窺視孔蓋得設(shè)計(jì)窺視孔的作用是方便人手伸入機(jī)箱內(nèi)手動(dòng)調(diào)節(jié)蝸輪的輪齒嚙合，因此窺視孔蓋的大小應(yīng)該能伸入手的大小，如果太