大连理工机械设计课程设计计算说明书一级蜗轮减速器.docx

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大连理工机械设计课程设计计算说明书一级蜗轮减速器

大连理工大学机械设计课程设计

单级蜗轮蜗杆减速器

目录

一、综合训练任务书…………………………2

二、传动装置的总体设计……………………3

三、传动零件的设计计算……………………8

四、装配图设计………………………………14

五、心得体会…………………………………18

一、综合训练任务书

1、设计题目

带式输送机传动装置

2、工作条件及设计要求

带式输送机工作装置如下图，主要完成由输送带输送机器零、部件的工作。

该机室内工作，单向运转，工作有轻微振动，两班制。

要求使用期限十年，大修期三年。

输送带速度允许误差±5%。

在中小型机械厂小批量生产。

3、原始数据

输送带工作拉力，输送带速度，卷筒直径

二、传动装置的总体设计

根据要求设计单级蜗杆减速器，如下图所示传动路线为：

电机——带传动——减速器——连轴器——带式运输机。

根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度V≤4～5m/s，所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式，采用此布置结构，由于蜗杆在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润滑均较好。

蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。

蜗杆采用圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承，蜗轮轴采用圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷的复合作用，为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘，异物侵入箱内，在轴承盖中装有密封元件。

该减速器的结构包括蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、通气孔与定位销等附件、以及其他标准件等。

1、电机的选择

查有关手册得：

（齿轮联轴器）

总传动比

取

根据和两个条件，选择电机型号，查手册选择Y132M-4型三相异步电机。

型号

额定功率

满载转速

同步转速

Y132M-4

7.5

1440

2.2

2.2

1500

总传动比

选择

电机的外形尺寸

机座号

级数

A

B

C

D

E

132M

4

216

178

89

38

+0.018

+0.002

80

F

G

H

K

AB

AC

AD

HD

BB

L

10

33

132

12

280

270

210

315

238

515

2、计算传动装置的运动和动力参数

（1）各轴转速

Ⅰ轴：

Ⅱ轴：

Ⅲ轴：

（2）各轴输入功率

Ⅰ轴：

Ⅱ轴：

Ⅲ轴：

（3）各轴输入转矩

电机的输出转矩：

Ⅰ轴：

Ⅱ轴：

Ⅲ轴：

（4）各轴输出转矩

Ⅰ轴：

Ⅱ轴：

Ⅲ轴：

（5）各轴输出功率

Ⅰ轴：

Ⅱ轴：

Ⅲ轴：

轴名

功率P（kW）

转矩T（N·m）

转速n

传动比i

效率η

输入

输出

输入

输出

电机轴

5.97

39.59

1440

2.0

0.95

Ⅰ轴

5.67

5.61

75.22

74.47

600

18.84

0.78

Ⅱ轴

4.45

4，41

1111.06

1099.95

38.22

1

0.97

Ⅲ轴

4.31

4.27

1077.95

1067.17

38.22

三、传动零件的设计计算

1、带传动设计

（1）计算功率

查表可得

小带轮转速为

由《机械设计》（以下简称教材）图11.11初步选

初步选A型带

（2）确定带轮基准直径

由教材表11.4选小带轮

由教材式（11.10）设滑动率

由教材表11.4取直径系列值

（3）验算带速

在之间，合适

（4）确定中心距和基准长度

①初算中心距

取

②由教材式11.18得

查教材图11.10选A型带基长

③实际中心距

由教材式11.19得

取

（5）验算小带轮包角

合适

（6）确定带根数

查教材表11.6得

查教材表11.8得

查教材表11.10得

查教材表11.11得

由教材式11.22得

取根

（7）确定带初拉力

（8）计算轴上所受压力

2、蜗杆、蜗轮的结构设计

（1）选择传动类型和蜗杆材料

根据GB/T20085-1988推荐，采用渐开线圆柱蜗轮传动（ZI），蜗杆用45钢，考虑效率高些，耐磨性好些，蜗杆螺旋面进行表面淬火，硬度为45～55HRC。

蜗轮用铸锡青铜，ZCuSn10Pb1，金属模铸造，为节省贵重金属，仅齿圈用青铜制造，轮芯用铸铁HT150制造，每天工作16小时，工作10年。

（2）确定蜗杆头数

查教材表10.2，，取

（3）按齿面接触疲劳强度进行设计

①确定蜗轮转矩

按，根据表10.8，估取，则：

②确定载荷系数

因载荷平稳，由教材表9.11，选取使用系数

③确定需用接触应力

蜗轮材料为铸锡青铜ZCuSn10Pb1，金属模铸造，蜗杆硬度大于45HRC，由教材表10.4查得基本许用接触应力

应力循环次数

寿命系数

按，由教材图10.10查得，采用油浴润滑，再由教材图10.11查得滑动速度影响系数，则许用接触应力

④计算中心距

因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故；假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值，从教材图10.9可查得

⑤校核和

故取中心距

因，查表10.1有

蜗杆分度圆直径

分度圆倒程角。

这时，从教材图10.9可查得，，符合要求。

计算滑动速度

由教材图10.11查得

修正的,复算中心距

因此计算结果可用

（4）蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸

①蜗杆

头数

模数

分度圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

轴向齿距

轴向齿厚

直径系数

齿宽

②蜗轮

由教材表10.1查得蜗轮

变位系数

验算传动比

此时误差为

允许。

蜗轮分度圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

咽喉母圆半径

齿宽

外径

（5）热平衡核算

①当量摩擦角

根据，由教材表10.6得

②总效率

取

则

（6）工作油温

①箱体散热面积估算

②工作油温

取

符合要求。

（7）蜗杆传动润滑设计

①润滑油的选择：

考虑到载荷和传动情况，选择L-CKE复合型蜗轮蜗杆油

②润滑油的粘度选择和润滑方法

计算力—速度因子

查教材图10.13得润滑油运动粘度

并查教材表10.8得蜗轮蜗杆油L-CKE的牌号为320。

润滑方式为浸油润滑。

四、装配图设计

传送带误差

符合要求。

1、初步确定轴径

由

三轴全部选用45钢

∴

2、计算校核轴

①

②校核轴

如下图所示，蜗轮轴的两轴承间距，所取蜗轮轴直径为。

计算产生的力和

计算产生的力和

计算产生的力和

又∵

轴用45钢，查教材表19.1得

得

∴轴取67mm完全可用。

3、计算校核轴承

选用单个N211E和一对30211轴承支撑蜗杆，用一对30213轴承支撑蜗轮轴，尺寸如下

轴承类型

d

（mm）

D

（mm）

B

（mm）

Ew或a

（mm）

Cr

（kN）

C0r

（kN）

N211E

55

100

21

90

80.2

95.5

30211

55

100

21

21

90.8

115

30213

65

120

23

23.8

120

152

∴A放松，B压紧。

查表得

∴

∴

∴轴承用B进行校核

∴轴承可用。

4、计算校核键

蜗轮键尺寸为，，GB/T1095-2003

∴

∴

查表15.10知钢材料受轻微冲击

∴键可用。

五、心得体会

通过参加机械设计综合实践，进一步了解了一级蜗杆减速器的相关内容，带传动、蜗轮蜗杆的设计方法，零部件的选择，轴、轴承、键的校核计算以及其他相关知识。

在学习的过程中对机械设计及相关领域产生了更加浓厚的兴趣。

在整个过程中和其他同学一起研究探讨，更对相关的知识有了更加深入的理解。

作为一项综合实践课程，并不是仅仅是学习、掌握机械设计的相关知识，更可以将学习的理论知识加以实践，进一步掌握机械设计、公差计算等内容，为以后的工作等开辟更广阔的视野与思路。

在四周的综合实践中，基本完成了蜗杆减速器的设计计算和校核，装配图、零件图的绘制工作。

在设计的过程中，出现各种各样的错误，在不断的重新开始之后，终于达到了目标，在艰辛的过程里，学习到的不仅仅是知识，更收获的是深刻的感受，虽然辛苦但感到获益匪浅。

在查找资料的过程当中，了解了更多相关的知识、计算方法、标准，对机械设计的严谨、细致有了更加深刻的认识和理解。

参考资料：

1、《机械设计课程设计指导书》（第二版）龚桂义主编高等教育出版社1990年

2、《机械设计》吴克坚等主编高等教育出版社2003年

3、《机械设计课程设计图册》（第三版）龚桂义主编高等教育出版社1989年

4、《机械设计课程设计》任嘉卉主编北京航空航天大学出版社1989年

5、《机械设计手册：

滚动轴承》（单行本）《机械设计手册》编委会主编机械工业出版社2007年

6、《机械设计手册：

带传动和链传动》（单行本）《机械设计手册》编委会主编机械工业出版社2007年

7、《机械设计手册：

连接与紧固》（单行本）《机械设计手册》编委会主编机械工业出版社2007年