机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动Word文档格式.doc

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1.传动方案的分析与选择；

2.电动机的选择与运动参数的计算；

3.传动件设计；

4.轴的设计；

5.轴承及其组合部件设计；

6.键和联轴器的选择及其校核；

7.箱体，润滑机器和附件设计；

8.装配图的设计及绘制；

9.零件图的设计及绘制；

10.编写设计说明书。

二、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：

1-电动机

2、4-联轴器

3-一级蜗轮蜗杆减速器

5-传动滚筒

6-输送带

3、设计数据：

运输带工作拉力F=3200N

运输带工作速度v=0.85m/s

卷筒直径D=410mm

工作条件：

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1张【A3图，手工绘图】

5、任一齿轮零件图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；

单线蜗杆与蜗轮的传动效率=0.75；

运输机驱动轴一对滚动轴承的效率=0.99；

凸缘联轴器的传动效率=0.99

所以减速机构的总效率

=0.99×

0.75×

0.992×

0.99=0.7203

（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:

Pw=F·

v／1000w=3200×

0.85／1000×

1=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：

；

理论总传动比：

运输机驱动滚筒转速nw===39.62r/min；

根据初选电机转速nm=1440r/min，计算总传动比i＇=nm/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==36。

三、校核转速

滚筒的实际转速nw＇=nm/i=1440/36=40。

转速误差Δnw===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=P=4×

0.99=3.96kW

蜗轮输出功率：

P2=P1=P=2.97kW

滚筒轴的传递功率：

P3=P2=2.97×

0.99×

0.99=2.91kW

2、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/min。

3、各轴转矩计算

蜗杆传递的转矩T1=9550×

P1/n1=26.26N·

m

蜗轮轴传递的转矩T2=9550×

P2/n2=709.09N·

滚筒轴传递的转矩T3=9550×

P3/n3=694.76N·

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（ZCuSn10P1）,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。

二、设计计算

1、按齿面接触强度设计

根据闭式蜗杆蜗轮的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行计算，再校核齿根弯曲疲劳强度。

由《机械设计》根据式子：

m2d≥KT2

（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=1，由《机械设计》表11-5选取使用系数=1，由于转速不是很高，冲击不大，可选取动载荷系数=1.1，则K==1×

1.05×

1≈1.1

（2）确定弹性影响系数

因为选用的是锡磷青铜（ZCuSn10P1）的蜗轮和45刚蜗杆相配，故

（3）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=268MPa。

应力循环次数N=60=60×

1×

40×

（16×

5×

365）=7.008×

，寿命系数=0.784，则==0.784268=210.1MPa

（4）计算m2d

由于z2=36，T2=709.09N·

m=709.09×

103N·

mm，故

m2d≥KT2=1.1×

709.09×

103×

=3144.33mm3

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=112mm。

2、蜗杆与蜗轮主要参数与几何尺寸

（1）中心距a===169.4

（2）蜗杆：

轴向齿距Pa=πm=3.14×

6.3=19.78mm；

直径系数q==17.78；

齿顶圆直径=d1+2ha1=d1+2ha*m=112+2×

6.3=124.6mm；

齿根圆直径=d1-2hf1=d1-2（ha*m+c）=112-2（1×

6.3+1.6）=47.88mm；

分度圆导程角=arctan=3.22°

（右旋）；

轴向齿厚sa=πm=9.89mm。

（3）蜗轮：

蜗轮齿数：

=36；

变位系数=0；

螺旋角：

30.96°

（右旋）

蜗轮分度圆直径：

=226.8mm；

蜗轮喉圆直径：

=+=239.4mm；

蜗轮齿根圆直径：

=+=211mm；

蜗轮咽喉母圆半径：

=a-=169.4-×

239.4=49.7mm；

蜗轮轮缘宽度：

B=（0.67~0.7）=（83.48~87.22）mm,取B=85mm。

3、校核齿根弯曲疲劳强度

当量齿数==36.173

根据=0，=36.173，从《机械设计》图11-17中可查得齿形系数2.44

螺旋系数==0.977

许用弯曲应力=

从表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa

寿命系数

==560.624=34.92MPa

所以==≤56MPa

即<

弯曲强度校核满足要求。

4、验算效率

已知=3.22°

，=，与相对滑移速度有关，

m/s

从《机械设计》表11-18中用插值法查得=0.0175，=1°

代入上式得

≈（0.7239~0.732）大于原估计值0.7203，因此不用重算,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=n2πd2/60=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

6.3,3.2

蜗轮

12.5，6.3

查《课程设计》表3.69得：

蜗杆轴向齿距极限偏差fpx=±

25μm；

蜗杆轴向齿距累积公差fpxl=48μm；

蜗杆齿形公差ff1=45μm；

查《课程设计》表3.70得：

蜗杆齿槽径向跳动公差fr=40μm；

蜗轮齿距极限偏差fpt=40μm；

蜗轮齿形公差ff2=36μm。

6、热平衡计算

（1）估算散热面积S

S=

（2）验算油的工作温度

室温，通常取。

散热系数=8.15~17.45：

取=17.5W/（㎡·

℃）；

啮合效率；

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；

=1×

2×

3=0.88×

0.98=0.85

56.77℃＜80℃油温未超过限度

7、主要设计结论

分度圆直径（mm）

d1=112

d2=226.8

齿顶圆直径（mm）

da1=124.6

da2=239.4

齿根圆直径（mm）

df1=96.2

df2=211

头数（齿数）

z1=1

z2=36

中心距（mm）

a=169.4

齿顶高（mm）

ha=6.3

齿根高（mm）

hf=7.9

全齿高（mm）

h=14.2

齿形角

α=20°

模数（mm）

m=6.3

齿宽（mm）

b1≥101.38

B2=85

蜗轮蜗杆均为9级精度、右旋，蜗杆直径系数q=17.78，蜗轮变位系数X2=0。