蝸輪蝸桿減速器課程設(shè)計(jì)

傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)一、選擇電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型按工作要求選用Y系列三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，電壓為380V.選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為％=急=1.634kW查表得：一個(gè)聯(lián)軸器的效率皿：0.99一對(duì)圓錐滾子軸承的效率]]2：0.98(使用兩對(duì))渦輪蝸桿的效率爪：0.72V帶傳動(dòng)的效率[J：0.96一對(duì)深溝球軸承的效率1]5：0.99滾筒的效率％：0.96=0.618從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為PIV=—=2.644kWHz確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速渦輪蝸桿的傳動(dòng)比范圍為：5-80V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍為：2-4總的傳動(dòng)比范闈為：10-320工作機(jī)轉(zhuǎn)速為所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的可選值為nd=(10-320)nw=180-5800r/min查表15.1選電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112M-4,參數(shù)如下電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速(r/min)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y112M-4414402.22.2二、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比i￡并分配傳動(dòng)比總傳動(dòng)比上2.分配傳動(dòng)比渦輪蝸桿傳動(dòng)比為40選擇V帶傳動(dòng)傳動(dòng)比為2三、計(jì)算傳動(dòng)轉(zhuǎn)置各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)1.各軸轉(zhuǎn)速I(mǎi)軸n(=nra=1440r/minI【軸n|nn=—=36r/min11II【軸nNnm=—=18r/mini|i2.各軸的輸出功率I軸P(=期1=2.61756kWI【軸P(I=P[i]2〕]3=1.846950kWIIIW1（滾筒）P|n=Pni]4i]2=1.737611kW各軸的輸入轉(zhuǎn)矩I電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩Td為T(mén)d=9.55x106—=0.175x105N?mm故軸IT(=Td】h=0.173595X105N?mm軸I【Tn= ij=4.899549x105N?mm軸IIIT]n=TI|i]2i]4in=9.21991x105N?mm軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比效率電機(jī)軸2.6440軸2.617560I軸1.846954.8995493640III軸1.735959.218991182傳動(dòng)件設(shè)計(jì)一、蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿（ZI）選擇材料考慮蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼：因希望；效率高些，耐磨性好些，故蝸桿齒面要求淬火，硬度為45-55HRC。渦輪用ZCuSnlOPl,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。m2di>KT2（-^）212<z2[oHr（1） 確定作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩T2（2） 確定載荷系數(shù)K因工作載荷教穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)Kg=1：由表11-5選取使用系數(shù)Ka=1.15：由于轉(zhuǎn)速大于3m/s,沖擊不大，可取動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.15；貝IJK="政=132（3） 確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅渦輪和鋼蝸桿相配，故=160MPa1/2（4） 確定渦輪齒數(shù)Z2Z2=Z1-112=80（取整）（5） 確定許用接觸應(yīng)力[。帛根據(jù)渦輪材料為ZCuSnlOPL金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC,從表11-7tS得渦輪的基本許用應(yīng)力[%]'=268MPaa應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60jn2Lh=132451200壽命系數(shù) Khn=段=0.724007則 [°h]=Khn,[<^h]=194.03（6） 計(jì)算m2（h值m2di>618.4蝸桿渦輪的主要參數(shù)與幾何尺寸（1） 中心距a=虹^180mm2（2） 蝸桿蝸桿齒距pa=12.57mm直徑系數(shù)q=10mm齒頂圓直徑dal=48mm齒根圓直徑d/30.4mm分度圓導(dǎo)程角1131蝸桿軸向齒厚sa=6.28mm

(3)渦輪渦輪分度圓直徑渦輪喉圓直徑渦輪齒根圓直徑渦輪咽喉半徑d2=320mmd(3)渦輪渦輪分度圓直徑渦輪喉圓直徑渦輪齒根圓直徑渦輪咽喉半徑5.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度與=皓源丫食丫3叩當(dāng)量齒數(shù)跖2 廨，=84.85根據(jù)Zv2=64.3,從圖11?17中可得齒形系數(shù)丫的2=2.24螺旋機(jī)系數(shù)Yg=1-—=0.9192邛 140許用彎曲應(yīng)力 ［由=［午］'-&N從表11-8中查得ZCuSnOPl制造的渦輪的基本許用彎曲應(yīng)力［op］*=56MPao壽命系數(shù)Kfn=0.581369[aF]=32.56aF=19.32彎曲強(qiáng)度是滿(mǎn)足的。(0.95-0.96)tany

tan畫(huà)+(pv)=0.85(0.95-0.96)tany

tan畫(huà)+(pv)=0.85己知Y=(pv=arctanfvfv與相對(duì)滑動(dòng)速度V.有關(guān)。Vs=——=3.074m/s60x1000cosy從表11-18中用插值法差得啊=1.2895;代入式中得n=0.85,大于原估計(jì)值，因此不用重算。7.精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定熱平衡核算繪制工程圖10.主要設(shè)計(jì)結(jié)論選擇鏈輪齒數(shù)選取消鏈輪齒數(shù)Z1=17 大鏈輪齒數(shù)Z2=i*Zi=34確定計(jì)算功率有課本表9-6查得工作系數(shù)kA二1,由圖9-13查得主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)0=1.22,單排鏈,則計(jì)算功率為Pb=虹*虹*p=2.25kW選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距根據(jù)pra=2.25kW,nL=36r/min和pc,查圖9-11,可選20AT。查表9-1,鏈條節(jié)距為p=31.75mm計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距ao=(3O"5O)p=952.5-1587.5rom,取a。=1200。相應(yīng)鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)上二102查表9-8,采用線(xiàn)性插值，計(jì)算得到中心距計(jì)算系數(shù)f^O.24937,則鏈傳動(dòng)的最大中心距為amax=flp[2Lp-(Zi+Z2)]=1211計(jì)算鏈速V,確定潤(rùn)滑方式由V=0.32385和鏈號(hào)，查圖9-14可知應(yīng)采用滴油潤(rùn)滑。計(jì)算壓軸力Fp有效圓周力為：Fe=1°°°%W703.1N鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)kpp=1.15,則壓軸力為FpRkppFe=6558.57N主要設(shè)計(jì)結(jié)論鏈條型920A-1：鏈輪齒數(shù)Zi=17,z2=34；鏈節(jié)數(shù)Lp=102,中心距定1210mm。減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)一、確定各類(lèi)傳動(dòng)零件的主要尺寸(2)蝸桿蝸桿齒距pa=25.13mm直徑系數(shù)q=10mm齒頂圓直徑dai=96mm齒根圓直徑dfl=63.6mm分度圓導(dǎo)程角5.71蝸桿軸向齒厚sa=12.56637mm

bl=108B=60（3）渦輪d2d2=320mmda2=336mmdf2=300mmrg2=32mm渦輪喉圓直徑渦輪齒根圓直徑渦輪咽喉半徑二、 查去安裝尺寸400x265軸徑28三、 選定聯(lián)軸器的類(lèi)型選擇LT5四、 初定各軸最小直徑45鋼Ao=115d>12.77mm取d五、 確定滾動(dòng)軸承類(lèi)型選圓錐滾子軸承蝸桿使用30310渦輪使用30210六、 初步確定軸的階梯段七、 確定滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方式和密封方式,軸承端蓋密封八、 確定軸承端蓋的結(jié)構(gòu)形式凸緣式軸承端蓋九、 確定減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)方案剖分式輸出軸的設(shè)計(jì)選擇軸的材料及熱處理考慮到變速器為普通中用途中小功率減速傳動(dòng)裝置，軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩,其傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸無(wú)特殊要求，故選擇常用的45鋼，調(diào)質(zhì)處理。初算軸的最小直徑己知軸的輸入功率為2.644W,轉(zhuǎn)速為1440r/min,A值在106^118所以輸出軸的最小直徑：A=118d>=d>=14.45mm但是，由于軸上有1個(gè)鍵槽，計(jì)入鍵槽的影響：Dimin=14.8（1+7%）=15.836mm己知輸出軸的輸入功率為L(zhǎng)84695kW,轉(zhuǎn)速為36r/min,貝ij輸出軸的最小直徑：D2>43.85mm由于該直徑處有1個(gè)鍵槽，故D2min=46.92mm6.1.4軸承的選擇及校核1） 初選輸入軸的軸承型號(hào)據(jù)己知工作條件和輸入軸的軸頸，初選軸承型號(hào)為圓錐滾子軸承32308（一對(duì)），其尺寸：D=90mm,d=40mm,B=33mm,a=23.4mm?基本額定動(dòng)載荷 C=115.7kN計(jì)算系數(shù) e=0.35TOC\o"1-5"\h\z軸向載荷系數(shù) Y=1.7據(jù)己知工作條件和輸出軸的軸頸，初選軸承型號(hào)為圓錐滾子軸承30212（一對(duì)），其尺寸：D=100mm,d=60mm,B=22mmza=22.4mm.基本額定動(dòng)載荷 C=103kN計(jì)算系數(shù) e=0.4軸向載荷系數(shù) Y=1.52） 計(jì)算蝸桿軸的受力蝸桿軸的切向力耳，軸向力Fx和徑向力Fr蝸桿軸：Fti=2Ti/d'i=510.57N=-膈蝸輪軸：Ft2=2T2/d2=3888.53N=-FalFr2=Ft2tana=1415N3）計(jì)算軸承內(nèi)部軸向力單個(gè)軸承承受的徑向力為F”=K「/2=707.5N

軸承的內(nèi)部軸向力:Fdl=Frl/2Y=208N4）計(jì)算軸承的軸向載荷軸承2軸承2的軸向載荷由己知得,Fm與Fal方向相同，其和為Fdi+Fal=208+3888.53=4096N（軸承2為“壓緊”端），所以Fa2=Fdi+Fal=208+3888.53=4096N（軸承2為“壓緊”端），所以Fa2=4096N軸承1的軸向載荷FAi=208N（軸承1為“放松”端）5）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷軸承1的載荷系數(shù)根據(jù)Fm/Fxi=0.815>e,X1=0.4,Yx=1.7軸承2的載荷系數(shù)根據(jù)F/Fx=5.79>e,%=0.4,匕=1.7軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷Pl=763.92軸承2的當(dāng)量動(dòng)載荷P2=8695.44N所以軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷取Fp】、F”中較大者，所以P=8695.44N6）計(jì)算軸承實(shí)際壽命溫度系數(shù)=1.0載荷系數(shù)p溫度系數(shù)=1.0載荷系數(shù)p=1.2壽命指數(shù)滾子軸承10

€=—

3軸承實(shí)際壽命4=64564132388h軸承預(yù)期壽命壽命指數(shù)滾子軸承10

€=—

3軸承實(shí)際壽命4=64564132388h軸承預(yù)期壽命結(jié)論由于比〉％軸承結(jié)論由于比〉％軸承32308滿(mǎn)足要求6.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.2.1蝸桿軸的結(jié)構(gòu)造型如下:6.2.3蝸桿軸的軸向尺寸的確定聯(lián)軸段取k=60mm；軸肩段取L,=14n)in：與軸承配合的軸段長(zhǎng)度，查軸承寬度為18mm；左軸承到蝸桿齒寬匕=50nnn:蝸桿齒寬L,=Q>(11.5+0.08Z2)m即1^=(11.5+0.08x34)x8=113.76111111,取1^=120111111；蝸桿齒寬右面到右軸承間的軸環(huán)與左面相同取L=L=50mm；與右軸承配合的軸段長(zhǎng)度，查軸承寬度為18mm：軸的總長(zhǎng)為320mm。6.2.4蝸輪軸的結(jié)構(gòu)造型如下：輸出軸的彎矩和轉(zhuǎn)矩6.2.5蝸輪軸的軸上零件的定位、固定和裝配單級(jí)減速器中，可將蝸輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱(chēng)分布，蝸輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸固定，軸向固定靠平鍵和過(guò)渡配合。兩軸承分別一軸肩和套筒定位，軸向則采用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合固定。聯(lián)軸器以軸肩軸向定位,右面用軸端擋圈軸向固定，鍵聯(lián)接作軸向固定。軸做成階梯形，左軸承從左面裝入，蝸輪、套筒、右軸承和聯(lián)軸器依次從右面裝到軸上。6.2.6蝸輪軸的徑向尺寸的確定從左軸承段與軸承的內(nèi)徑相配合，為便與軸承的安裝取d】=70mm,選定軸承型號(hào)為30214開(kāi)始逐漸選取軸段直徑，&起固定作用，定位軸肩高度a卻(0.07?0.1)4+1?2mm,該直徑處安裝密封氈圈，標(biāo)準(zhǔn)直徑，應(yīng)取J=75nmi:d3與蝸輪孔徑相配合,取蝸輪的內(nèi)徑％=70nmi，按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，取dg=70mm；CI5與軸承的內(nèi)徑配合，與CI3相同，故取d5=d3=65nun:聯(lián)軸段d6=55nmi:d4起定位作用，定位軸肩高度故取d5=6O111111:6.2.7蝸輪軸的軸向尺寸的確定左面與軸承配合的軸段長(zhǎng)度I，查軸承寬度為L(zhǎng)=24mm；左軸承到蝸輪齒寬間的套筒取Q=3311111;蝸輪齒寬Lg=67.211111,故取烏=7011111;蝸輪齒寬右面到右軸承間的軸環(huán)與左面相同取A=33mm；與右軸承配合的軸段長(zhǎng)度，查軸承寬度為24mm；右軸肩段匚=14mm,聯(lián)軸段\=84mm,故軸的總長(zhǎng)為280mm。6.2.8蝸輪的強(qiáng)度校核己知蝸輪的切向力Ft2=-FX1=521N蝸輪的徑向力玦=-耳］=190N蝸輪軸向力Fx2=130N求水平面支反力：Fah=Fbh=^1=^=260.5N水平面彎矩：Mch=%L=2610.5x80=208840N?m垂直面支反力，由lma=o,即七1+與?-Ev劇，得TOC\o"1-5"\h\zA °7*7Fr2L2+Fx-1900x80+1350x—IT— ~一’—_ 2時(shí)一L一 160在鉛垂方向上，由EF=0,即Fw-Fr2-FAV=0,得fav=fbv~Fr2=2059-1900=159N垂直面彎矩虹v=Fa土=159x80=127NOnMcv=Fb4=205%8&164N2fi根據(jù)合成彎矩m=7mh2+mv2得c截面左側(cè)彎矩Mc=JMcSMcv?=x/2088402+1