涡轮蜗杆减速器课程设计学生版Word格式.docx

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一、课程设计的目的和意义

机械设计基础课程设计是相关工科专业第一次较全面的机械设计练习，是机械设计基础课程的最后一个教学环节。

其目的是：

1、培养学生综合运用所学的机械系统课程的知识去解决机械工程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展。

2、学习机械设计的一般方法和简单机械传动装置的设计步骤。

3、进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图和学习使用设计资料、手册、标准和规。

4、机械设计基础课程设计还为专业课课程设计和毕业设计奠定了基础。

二、课程设计的容和份量

1、题目拟订

一般选择通用机械的传动装置作为设计的课程，传动装置中包括齿轮减速器、带传动、链传动、蜗杆传动与联轴器等零、部件。

传动装置是一般机械不可缺少的组成部分，其设计容既包括课程中学过的主要零件，又涉与到机械设计中常遇到的一般问题，能达到课程设计的目的。

（具体题目附在任务书的后面）

2、容

总体设计、主要零件的设计计算、减速器装配图和零件工作图的绘制与设计计算说明书的编写等。

3、份量

减速器装配图一（AO或A1图纸），零件工作图二（齿轮减速器为输入或输出轴、蜗杆减速器为蜗杆轴一，齿轮或蜗轮一。

）设计计算说明书一份。

三、课程设计的步骤和进度

课程设计的具体步骤为：

1、设计准备

认真阅读设计任务书，明确设计要求、工作条件、容和步骤；

通过阅读有关资料、图纸；

参观实物和模型，了解设计对象；

准备好设计需要的图书、资料和用具；

拟定设计计划等。

2、传动装置的总体设计

确定传动装置的传动方案；

计算电动机的功率、转速，选择电动机的型号；

计算传动装置的运动和动力参数（确定总传动比；

分配各级传动比，计算各轴的转速、功率和转矩等）；

3、传动零件的设计计算

减速器以外的传动零件设计计算（带传动、链传动）；

减速器部的传动零件设计计算（如齿轮传动等）。

4、减速器装配草图设计

绘制减速器装配草图，选择联轴器，初定轴径；

选择轴承类型并设计轴承组合的结构；

定出轴上受力点的位置和轴承支点间的跨距；

校核轴与轮毂联接的强度；

校核轴承寿命；

箱体和附件的结构设计。

5、工作图设计

零件工作图设计；

装配工作图设计。

6、整理编写设计计算说明书

整理编写设计计算说明书，总结设计的收获和经验教训

二课程设计题目

设计一用于带式运输机上的蜗轮蜗杆减速器，运输机连续工作，空载启动，载荷变化不大，单向运转使用期限10年，工作环境清洁，每天工作16小时，每年工作300天。

运输链允许速度误差5%

原始数据

运输带拉力：

F=2100N，运输带速度　v=1.25m/s卷筒直径Ｄ=350mm

三选择电动机

备注

3.1选择电动机的类型

按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。

3.2选择电动机的容量

电动机所需工作功率按设计指导书式

（1）为

由设计指导书公式

（2）

因此

估算由电动机至运输带的传动的总效率为

η为联轴器的传动效率根据设计指导书参考表1初选

为蜗杆传动的传动效率0.75

为轴承的传动效率出选

为卷筒的传动效率出选

η=0.99²

×

0.75×

0.98³

0.96=0.664

Pd=Fv／1000η=2100×

1.25÷

（1000×

0.664）=3.953kw

3.3确定电动机的转速

由已知可以计算出卷筒的转速为

N=60×

1000v÷

（πD）=60×

1000×

π÷

350=68.21r／min

按设计指导书表1推荐的合理围，蜗杆传动选择为闭式（闭式为减速器的结构形式），且选择采用双头传动，同时可以在此表中查得这样的传动机构的传动比是10—40。

故可推算出电动机的转速的可选围为：

nd=（10----40）×

68.21=682.1----2728.4

综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量，价格以与传动比，选定电动机的型号是Y-132M1-6。

其主要性能如下表

型号

额定功率

满载转速

满载电流

最大转矩

Y132M1-6

4kw

960r／min

380V

2.0N/m

3.4确定总的传动比

由选定的电动机满载转速nm和工作机的主轴的转速n，可得传动装置的总的传动比是：

i=nm/n=960/68.21=14.07

i在14—27围可以选用双头闭式传动。

四计算传动装置运动和动力参数

4.1计算各轴的转速

为蜗杆的转速，因为和电动机用联轴器连在一起，其转速等于电动机的转速。

为蜗轮的转速，由于和工作机联在一起，其转速等于工作主轴的转速。

n1=960r/minn2=68.21r/min

4.2计算各轴的输入功率

P为电动机的功率

P=3.953kw

P1为蜗杆轴的功率

P1=P×

0.99=3.913kw

P2为蜗轮轴的功率

P2=3.913×

0.98×

0.75=2.876kw

P3为卷筒的功率

P3=2.876×

0.99×

0.96=2.679kw

4.3计算各轴的转矩

T为电动机轴上的转矩

T=P/n×

9550=3.953/960×

9550=39.32N/m

T1为蜗杆轴上的转矩

T1=P1/n1×

9550=38.93N/m

T2为蜗轮轴上的转矩

T2=P2/n2×

9550=402.67N/m

五确定蜗轮蜗杆的尺寸

5.1选择蜗杆的传动类型

滑动速度v=0.0253√Pn³

=3.74m/s

根据GB\T10087-88的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）

5.2选择材料

根据蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆采用45钢调制处理，因希望效率高些，采用双头蜗杆。

5.3按齿面接触疲劳强度进行设计

根据闭式蜗杆的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根的弯曲疲劳强度。

由文献1式（11-12）计算传动中心距

⑴=414.829N.mm

⑵确定载荷系数K

载荷系数=1.1。

⑶确定弹性影响系数，选用铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，取

⑷确定接触系数

先假设蜗杆分度圆直径和传动中心比/a=0.3由文献1图11-18中可查得=2.8

⑸确定许用接触应力[]

蜗轮材料为铸锡磷青铜，砂模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度>

45HRC，可以从文献1表11-7中查得蜗轮的许用应力[]=220Mpa

⑹计算中心距

NH=10×

300×

16×

60×

66.21≈190000000

寿命系数KH=8√10000000/NH=0.69

[]1=0.69×

220=151.8N/m

=151.7mm

≈0.68a0.875=0.68×

151.70.875≈80mm

i=14.07查p192表12-2Z1=2Z2=2×

14.07≈29

则i=29/2=14.5

m=2α-d1/Z2=7.7

经查表

取模数m=8,,验证α=m（q+Z2）/2=156mm

=mq=80mm/α=0.5=2.4<

2.8

=136.9mm满足设计条件

5.4计算蜗轮和蜗杆的主要参数与几何尺寸

⑴蜗杆

分度圆直径=mq=80mm

轴向齿距mm

直径系数

齿顶圆直径

齿根圆直径

df1=-2m（ha1+ca1）=80-2×

8（1+0.25）=60mm

分度圆导程角=11.0399°

蜗杆轴向齿厚

⑵蜗轮

蜗轮齿数=29，变位系数=-0.5

验算传动比i=14.5

这时传动比误差为

Δi=（14.5-14.07）/14.07=3.06%＜5%符合要求

蜗轮分度圆直径d2=mZ2=8×

29=232mm

蜗轮喉圆直径da2=232+2×

8（1-0.5）=240mm

蜗轮齿根圆直径df2=232-2×

8（1+0.25-0.5）=220mm

蜗轮咽喉母圆半径rg2=240+8=248mm

蜗轮齿宽b2=8m×

（m+0.06Z2）=77.92mm

5.5校核齿根弯曲疲劳强度

选取当量系数Zr=Z2/COS³

=30.76

根据变位系数=-0.5，=30.76

从图11-8中查得齿形系数为=2.6

螺旋角系数=

许用弯曲应力=

ZCuSn10P1铸锡磷青铜制造的蜗轮的基本许用弯曲应力为′=60Mpa。

寿命系数为KH=0.69

==60×

0.69=41.4Mpa

=12Mpa

由此可见弯曲强度是可以满足的。

5.6验算效率η

η=（0.95--0.97）tan/tan（+p，）

Vs=πDn2/60×

COS=3.98>

3.74m/s

符合要求查表12-7得p，=1.35°

η=0.96tan/tan（+p，）≈86%

5.7蜗杆传动的热平衡核算

蜗杆传动的效率低，工作时发热量大。

在闭式传动中，产生的热不能与时散逸，将因油热不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦，甚至发生胶合。

必须进行热平衡计算，以保证油温稳处于规定的围。

在一定的条件下保持工作温度所需的散热面积为

取αt=15△t=60-70℃A>

1000P（1-η）/αt△t=0.62-0.53m³

、

六减速器轴的设计计算

蜗杆轴的设计

由于蜗杆直径很小，可以将蜗杆和蜗杆轴做成一体，即做成蜗杆轴。

5.1.1蜗杆上的转矩T1=38.93N·

m

5.1.2求作用在蜗杆与蜗轮上的力

圆周力Ft1=Fa2=2T1//d1=3576N

轴向力Fa2=Ft1=2T2/d2=973.3N

径向力

圆周力径向力以与轴向力的作用方向如图所示

5.1.3初步确定轴的最小直径

先按文献1中的式15-2初步估算蜗杆的最小直径，选取的材料为45#钢，调质处理，根据文献1中的表15-3，取C=110，

则

17.6×

1.07=18.8mm取d=20mm

已知选取电动机为Y132M1——6其输出轴直径38mm，为了使所选的轴的直径d与联轴器的孔相适应，故需同时选取联轴器型号.。

联轴器的计算转矩考虑到转矩变化很小，故取Ka=1.5，则有：

按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB\T5014-1985，选用TLZ6型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为250。

联轴器的尺寸为d=38mm,L=82mm。