机械设计课程设计一级蜗轮蜗杆减速器设计全套图纸Word格式文档下载.docx
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四、参考文献……………………………………………………………24
一设计任务
1.题目F:
设计一级蜗杆减速器,拉力F=7000N,速度v=0.538m/s,直径D=400mm,每天工作小时数:
16小时,工作寿命:
8年,工作天数(每年):
300天,
2.原始数据
3.传动方案
项目
数据
运输带拉力F(KN)
7000
V(m/s)
0.538
卷筒直径D(mm)
400
二总体设计
1、传动方案:
已经给出,如第1页附图1
2、选择电动机
(1)选择电动机的类型:
无特殊要求,电机类型通常选用Y系列的三相笼型异步电动机,因其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便。
(2)选择电动机的容量
工作机所需功率为
式中、分别为蜗轮蜗杆传动、一对滚动轴承、联轴器、工作机传动效率,
。
取=0.8、=0.99、=0.99、
则=0.8×
0.99×
0.95×
0.96=0.7
电动机所需工作功率为:
(3)确定电动机转速
卷筒工作速度为
按高等教育出版社出版的机械设计课程设计指导书表3-1,常见机械传动的主要性能
推荐的传动比合理范围,一级蜗杆减速器传动比10~40,根据V带的传动比范围24
经查表按推荐的合理传动比范围,一级蜗杆减速器传动比范围为:
10--80,可选择的电动机转速范围为nd=(10-80)×
25.71=257.1--2056.8r/min。
进行综合考虑价格、重量、传动比等因素,选定电机型号为:
Y160M2-8的三相异步电动机,额定功率Pen=5.5kW,满载转速为nm=720r/min,同步转速为nt=750r/min。
电动机额定功率
5.5kw
电动机满载转速
720r/min
电动机轴伸出端直径D
28mm
电动机伸出端安装长度E
60mm
3、确定传动装置的总传动比和分配传动比:
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n,则减速器的传动比为:
4、减速器各轴转速、功率、转距的计算
(1)各轴转速
==720r/min
==720/28=25.71r/min
=
=25.71r/min
(2)各轴输入功率:
=×
=5.02×
0.99=4.97kW
η2×
=4.97×
0.98×
0.8=3.89kW
=3.89×
0.96=3.63kW
(3)各轴转矩计算
=×
×
N·
m
电动机轴的输出转矩=9550=66.59N.m·
所以:
=9550=65.92N·
=9550=1444.94N·
=9550=1348.37N·
(4)各轴的运动参数如下表:
表2
轴名
功率PKW
转矩TNm
转速r/min
电动机轴
5.02
66.59
720
1轴
4.97
65.92
2轴
3.89
25.71
3轴
3.63
5.蜗轮蜗杆的传动设计
分析:
根据蜗杆传动的工作条件,设计闭式蜗杆传动。
闭式蜗杆传动具有良好的润滑条件,失效形式为点蚀,其计算准则为按齿面接触疲劳强度进行设计,再按齿根弯曲疲劳强度进行校核(在现场,由于蜗轮轮齿很少发生因齿根弯曲强度不够而断裂,故往往不进行齿根弯曲疲劳强度校核)。
由于相对滑动速度很大,必须进行热平衡计算,校核一下蜗杆传动的工作温度是否过高,箱体散热面积是否足够,最后制造精度。
选择材料并确定许用应力
查机械设计基础表12.5,蜗杆选用45钢,调质处理220~240
HBS。
查机械设计基础表12.6,蜗轮选用锡青铜ZcuSn10P1,砂磨铸造,=180Mpa,=51Mpa(单向运转)。
按蜗轮齿面接触疲劳强度设计
确定蜗杆头数z1,蜗轮齿数z2
查表12.2选z1=2,则z2=iz1=28x2=56取Z2=57
初估效率
由机械设计基础12.3.2节,初估效率=0.8
(3)计算蜗轮转矩
=i=ix9.55x=19.2x0.8x9.55xx
=1444.94N·
(4)确定载荷系数K
查表12.8取工作情况系数K=1.0,由12.5.2节推荐取载荷分布系数K=1.0(载荷平稳),取动载荷系数K=1.05,
则
K=KKK=1.05
确定模数m和蜗杆分度圆直径,蜗轮分度圆直径
mK=1.05x1444940x=2550.39mm
因z1=2,故从表11-2中取模数m=8mm,蜗杆分度圆直径d1=80mm,
=mz2=8x57=456mm
计算中心距
确定中心距a==268mm
(6)计算蜗杆导程角,滑动速度v蜗轮切向速度v
因为tan=mz1/=0.2所以=11.3°
v==3.89m/s
v==0.76m/s
v<
3m/s,初选K=1.05合适。
(7)计算总效率
根据v=3.89m/s,查表12.4得当量摩擦角=2°
17′=2.28°
(锡青铜蜗轮,蜗轮齿面硬度<
45HRC)。
=0.96=0.96=0.7999
与预估效率=0.8相差不多,无需复核m。
.校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度
(1)确定蜗轮齿形系数
当量齿数z==38.25
根据z=38.25,按插入法,查表12.9得=2.33
(2)确定蜗轮螺旋角系数
=1-=0.92
(3)复核蜗轮转矩
==1444.94N·
(4)校核蜗轮弯曲强度
==48.37Mpa<
=51Mpa,弯曲强度足够。
.蜗杆、蜗轮各部分尺寸计算
(1)蜗杆
头数z=2
轴向齿距P==25.2mm;
经查表,直径系数q=
齿顶圆直径d==96mm;
齿根圆直径==60.8mm
导程角=11.3°
;
蜗杆轴向齿厚==12.56mm
(2)蜗轮
蜗轮齿数z=57.
蜗轮分度圆直径d=mz=456mm;
齿顶圆直径d==472mm;
齿根圆直径==436.8mm
蜗轮齿宽b2≈2m(0.5+)=60.8mm圆整b2=72mm
.热平衡计算
(1)确定室温、允许油温、散热系数K
根据机械设计基础12.6.2节推荐,取=20,=70,
K=14W/()。
(2)计算工作油温t
t==49
t<
合适。
.蜗杆传动润滑方式及精度等级选择
(1)确定润滑油粘度及润滑方式
根据v=3.89m/s查机械设计基础表12.10,选用润滑粘度为v=220mm/s,润滑方式为油池润滑。
(2)确定精度等级
根据v=3.89m/s查表12.11,选用7级精度。
.蜗杆和蜗轮的结构设计,见图纸。
6.轴的设计计算
6.1输入轴(蜗杆轴)的设计计算
(1)选择轴的材料,确定许用应力
分析可知此减速器的功率属中、小功率,对材料无特殊要求,故选用45钢并经调质处理。
由表16.1查得强度极限=637Mpa,再由表16.3得许用弯曲应力=60MPa.
(2)按扭转强度估算轴径(最小直径)
根据表16.2得C=118~107。
又由式(16.2)得
=(107~118)mm=20.37~22.47mm
考虑到轴的最小直径处要安装联轴器,会有键槽存在,故需将估算的轴直径加3%~5%,由设计手册取标准直径为30mm。
(3)轴的结构设计
轴上零件的定位,固定和装配
单级减速器中可将蜗轮蜗杆齿部分安排在箱体中央,相对两轴承对称布置,两轴承分别以轴肩和轴盖定位。
绘制结构草图
确定轴各段直径和长度
置
直径mm
说明
联轴器处A
130
按传递扭矩估算基本直径,另考虑安装联轴器
油封处
B
140
为满足带轮轴向固定而设一轴肩,按经验可将轴径增加2~8mm
螺母处
C
M48
安装圆螺母
轴承处
D
255
为便于轴承从左端拆装,轴承内径稍大于油封处,并符合滚动轴承标准内径,取直径为25,查得轴承型号为深沟球轴承6305。
E
360
固定轴承略低于轴承内圈,取为30
蜗杆处
596
由于蜗杆的直径与轴的尺寸相近,为了保证强度,故将蜗杆设计在轴上
G
与E处相同
H
轴承承受轴向力及径向力为便于轴承从右端拆装,轴承内径稍大于油封处,并符合滚动轴承标准内径,取直径为25,查得轴承型号为圆锥滚子轴承30305,背对背安装。
I
(2)确定各段轴的长度
位置
轴段长度mm
93
查机械零件设计手册取93
油封处B
92
为便于对轴承盖的拆装和润滑,取为92
圆螺母处C
29
固定轴承,且有止动垫片。
53
与轴承厚度配合。
122
根据蜗杆对中性连接段取49.54mm
F
115
根据蜗杆结构设计
122
同E段
88
安装挡油环及轴承
30
安装圆螺母与止动垫片
(3)传动零件的周向固定
轴与联轴器处采用A型普通平键,键的型号为
6.2输出轴(蜗轮轴)的设计计算
=(107~118)mm=56.92~62.77mm
考虑到轴的最小直径处,会有键槽存在,故需将估算的轴直径加3%~5%,由设计手册取标准直径为70mm。
单级减速器中可将蜗轮蜗杆齿部分安排在