电动机机械设计课程设计Word下载.docx
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电动机型号
额定功率kW
满载转速/(r/min)
起动转矩/额定转矩
最大转矩/额定转矩
Y112M-6
2.2
940
2.0
确定传动比为
蜗轮齿数
所以最终确定传动比i=18.5。
二、蜗轮、蜗杆的设计计算
蜗杆输入功率为
转速,传动比i=18.5。
(1)材料选择及热处理方式
减速器传递功率不大,速度不高,蜗杆选用材料45钢调制处理,齿面硬度220~250HBW,蜗轮缘选用材料铸造铝青铜(ZCuAl0Fe3),金属模铸造。
(2)蜗杆头数及蜗轮齿数
蜗杆头数,蜗轮齿数为。
(3)按齿面接触疲劳强度确定模数和蜗杆分度圆直径
蜗轮轴转矩
载荷系数
由表9.4查得使用系数;
预估蜗轮圆周速度,则动载系数;
因为工作载荷平稳,故齿向载荷分布系数。
所以。
查表9.6得蜗轮材料的许用接触应力。
材料弹性系数:
对于青铜或者铸铁蜗轮与钢制蜗杆配对时,取。
模数及蜗杆分度圆直径由表9.1取标准值,分别为:
模数m=5mm,蜗杆分度圆直径。
(4)计算传动中心距
蜗轮分度圆直径:
。
中心距。
取,得。
(5)验算蜗轮圆周速度、相对滑动速度、传动效率
蜗轮圆周速度
与假设相符。
蜗杆导程角
相对滑动速度
与预测吻合较好。
当量摩擦角由表9.7得
验算啮合效率
与初取值相近。
(6)计算蜗轮蜗杆的主要几何尺寸
名称
符号
计算公式及结果
蜗杆
蜗轮
齿顶高
齿根高
全齿高
分度圆直径
齿顶圆直径
齿根圆直径
蜗杆分度圆上导程角
蜗轮分度圆上螺旋角
节圆直径
传动中心距
蜗杆轴向齿距
蜗杆螺旋线导程
蜗杆螺旋部分长度
xz
2
0.5
按照结构,取80mm
蜗轮外圆直径
取208mm
蜗轮齿宽
取45mm
齿根圆弧面半径
齿顶圆弧面半径
齿宽角
(7)热平衡计算
环境温度取,工作温度取,传热系数取。
需要的散热面积
(8)精度等级及侧隙种类
,取9级精度,侧隙种类代号为c,即传动9cGB/T10089-1998。
(9)蜗轮蜗杆的结构设计及工作图绘制(见图纸)
三、传动装置的运动、动力参数计算
蜗杆轴转速:
蜗轮轴转速:
蜗杆轴功率:
蜗轮轴功率:
卷筒轴功率:
电动机轴的输出转矩:
蜗杆轴转矩:
蜗轮轴转矩:
卷筒轴转矩:
带式传动装置的运动和动力参数
轴名
功率P/kW
转矩T/(N.mm)
转速n/(r/min)
传动比i
效率η
电机轴
1.823
1
0.99
转轴Ⅰ
1.805
18.5
0.76
转轴Ⅱ
1.397
50.8
0.94
卷筒轴
1.355
四、轴的校核计算
已知涡轮轴输出功率P=1.397kW,转矩T=262500N.mm,转速n=50.8r/min。
蜗轮分度圆直径d=185mm,齿宽b=45mm,圆周力,径向力,轴向力。
(1)材料选择
考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置,轴主要传递蜗轮的转矩,其传递的功率不大,对其重量和尺寸无特殊要求,故选择常用的45钢,正火回火处理,毛坯用锻件。
主要机械性能:
硬度170~217HBW,抗拉强度极限,屈服极限,弯曲疲劳极限,扭转疲劳极限。
(2)初算轴径
对于转轴,按照扭转强度初算轴颈,由表10.2知C值在106~118间。
考虑轴端弯矩小于转矩,故取C=106,已知轴的输入功率为1.379kW,转速为50.8r/min。
所以蜗杆轴的最小直径:
计入键槽的影响:
(3)结构设计
对于连接减速器蜗杆和电动机的联轴器,为了减小起动转矩,选择具有较小转动惯量和良好减震性能的有弹性元件的挠性联轴器,选择弹性套柱销联轴器。
对于减速器与卷筒轴的联轴器,转速低,传递转矩较大,选用凸缘联轴器。
刚性联轴器,电动机驱动,所以由表13.1可以查得载荷系数为K=2,则计算转矩。
由表13.4可以查得GB/T5843-2003中的GY6型号凸缘联轴器符合要求,其参数为:
公称转矩为900N.m,许用转速为6800r/min,轴孔直径为38mm,轴孔长度为60mm,J1型轴孔。
轴段1的直径,取。
通过草图绘制,确定采用两端固定方式,并且使用圆锥滚子轴承,由于轴承距油面较高,采用脂润滑。
最终确定轴承型号为30209GB/T297-1994。
并依次确定轴承各部分的轴径及长度如图所示。
根据轴径选择A型普通平键,分别为键10x8GB/T1096-2003和键14x9GB/T1096-2003。
蜗杆根据轴径选择A型普通平键,为键8x7GB/T1096-2003
(4)轴的受力分析
轴的受力分析、转矩图、弯矩图如图所示。
轴承的支反力计算:
在水平面上
在垂直平面上
轴承Ⅰ的总支反力
轴承Ⅱ的总支反力
在水平面上,a-a剖面左侧
a-a剖面右侧
垂直面
合成弯矩
(5)校核轴的强度
图a—a剖面左侧受转矩弯矩,还有键槽引起的应力集中,为危险剖面,抗弯截面模量为
式中:
d-a—a截面的直径,47mm;
b-键槽宽度,14mm;
t-键槽深度,5.5mm。
同理可得抗扭截面模量为
弯曲应力
扭剪应力
查数据得45号钢正火回火处理硬度170~217HBW,抗拉强度极限,屈服极限,弯曲疲劳极限,扭转疲劳极限。
对于单向转动的转轴,通常转矩按脉动循环处理,取折合系数,则当量应力为
,显然满足,故a-a截面左侧强度满足要求。
(6)校核键连接的强度
键连接的挤压应力为
d—键连接处直径,mm;
T—传递的转矩,N.mm;
h—键的高度,mm;
l—键连接的计算长度,mm,l=L-b。
蜗轮处键连接的挤压应力
取键、轴及联轴器的材料都为钢,查得。
显然,
,故强度足够。
联轴器处键连接的挤压应力
取键、轴及齿轮的材料都为钢,已查得。
显然,,故强度足够。
(7)校核轴承寿命
查手册知道30209轴承的。
轴承的轴向力
所以
所以只需校核轴承Ⅱ。
,查得e=0.4;
,,查得X=0.4,Y=1.5。
当量载荷
轴承在100℃以下工作,查表得。
同时,。
轴承Ⅰ的寿命为
预期寿命,比预期寿命长,所以合格。
对于蜗杆,结构设计如图
受力分析
蜗杆分度圆直径d=50mm,圆周力,径向力,轴向力。
转速n=940r/min。
轴承Ⅰ的总支反力:
轴承Ⅱ的总支反力:
查手册知道30207轴承的。
所以只需校核轴承Ⅰ。
,查得e=0.37;
,,查得X=0.4,Y=1.6。
五、啮合件及轴承的润滑方法、润滑剂牌号及装油量
蜗轮传动部分采用润滑油,润滑油的粘度为118cSt(100°
C),润滑油118cSt。
蜗轮轴承部分采用脂润滑,润滑脂的牌号为ZL-2。
六、密封方式的选择
蜗杆轴承采用油润滑,用内包骨架旋转轴唇形密封圈密封,型号唇形圈B28527GB/T1387.1-1992。
蜗轮轴采用脂润滑,用毡圈密封,毡圈38FZ/T92010-1991。
七、箱体机构设计
剖分式箱体,材料HT200。
名称
减速器型式及尺寸关系
机座壁厚δ
δ=10mm
机盖壁厚δ1
δ1=8mm
机座凸缘厚度b
机盖凸缘厚度b1
机座底凸缘厚度p
b=15mm
b1=15mm
p=25mm
地脚螺钉直径及数目
df=20mmn=4
轴承旁联接螺栓直径
d1=16mm
机盖,机座联接螺栓直径
d2=12mm
轴承端盖螺钉直径
d3=10mm
窥视孔盖螺钉直径
d4=6mm
Df,d1,d2至外壁
距离
df,d2至凸缘边缘距离
C1=26,22,18
C2=24,16
轴承端盖外径
D1=122mm
D2=130mm
轴承旁凸台半径
R1=20mm
轴承旁凸台高度
根据轴承座外径和扳手空间的要求由结构确定
机盖,机座筋厚
m1=10mmm2=10mm
蜗轮外圆与箱
内壁间距离
12mm
蜗轮轮毂端面
与箱内壁距离
八、附件及其说明
(1)窥视孔和窥视孔盖
在机盖顶部中心位置铸造100mmX50mm的方孔,并且铸造出5mm凸台,对凸台进行加工。
孔盖采用铸造板,并在中间开螺纹孔安装通气器,孔盖140mmX80mm。
(2)放油孔及油螺塞
选择六角螺塞M18(JB/ZQ4450-1986)油圈25X18ZB71-62。
(3)油面指示器
选择压配式圆形油标A20GB/T1160.1-1989。
(4)通气器
因为工作环境为清洁,所以选择结构简单的通气螺塞M20。
(5)吊耳
为了方便减速器机体的安装拆卸,设置吊耳,同时充当筋板的作用,加固箱体,结构见装配图,孔径25mm。
(6)定位销
为保证涡轮轴轴承座孔的加工及安装精度,设置两个非对称的定位销,为销GB/T11710X40。
(7)启盖螺钉
防止机体与机盖粘连而难以分开,设置起盖螺钉,为方便,使用与连接螺钉相同规格的螺栓,切除头部螺纹。
九、参考资料