涡轮蜗杆减速器说明书.docx
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涡轮蜗杆减速器说明书
设计题目:
矿用回柱绞车传动装学生姓名:
王丽娟)(学生学号:
0309135831班09-4专业班级:
电力学院热能指导教师:
周晓谋
设计题目J.矿用回柱绞车传动装置设计
1.设计条件
(1)机器功用:
煤矿井下回收支柱用的慢速绞车;
(2)工作情况:
工作平稳,间歇工作(工作于间歇时间比为1:
2),绳筒转向定期变换;
(3)运动要求:
绞车绳筒转速误差不超过8%;
(4)工作能力:
储备余量10%;
(5)使用寿命:
10年;每年350天;每天8小时;
(6)检修周期:
一年小修,五年大修;
(7)生产批量:
小批生产;
(8)生产厂型:
中型机械厂。
2.原始数据
题号
钢绳牵引力(KN)
钢绳最大速度(m/s)
绳筒直径(mm)
钢绳直径mm)(
最大缠绕层数
J8
56
0.15
300
16
5
3.设计任务
(1)设计内容
①电动机选型;②开式齿轮设计;③减速器设计;
④联轴器选择设计;⑤滚筒轴系设计;⑥其他。
(2)设计工作量
①减速器装配图1张;②零件图两张(高速轴与低速齿轮);
③设计计算说明书1份。
4.设计要求:
J8蜗杆-齿轮减速器
要求蜗杆减速器设计成:
阿基米德蜗杆减速器。
)1(.
(2)第一级开式齿轮与蜗杆传动合并设计成蜗杆—齿轮减速器。
设计计算依据和过程
一、传动装置的设计
1.分析传动装置的组成和特点,确定传动方案
2.电动机选择
(1)电动机输出功率计算
若已知工作机上作用力和线速度时:
)mF(N)/sv(?
(kW)/1000vP'=F'(r/min)n时:
和转速若已知工作机上的阻力m)T(N
''?
(kW)Tn9550P/?
本设计中:
F=56KNF=56KN已知滚筒上钢绳的牵引力:
V=0.15m/sV=0.15m/s钢绳的最大线速度:
?
的计算:
得9-1查表?
0.96?
卷筒:
1?
?
0.961
?
0.98?
滚动轴承:
2?
0.97?
(低速)梅花弹性联轴器:
3?
0.99?
(高速)挠性联轴器:
4?
=0.95卷绳轮:
5?
0.97?
油池内油的飞溅和密封摩擦:
6?
0.97?
8级精度油润滑的齿轮传动:
7?
0.80?
油润滑的双头蜗杆:
8?
=0.95加工齿的开式齿轮传动(脂润滑):
9?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
=0.57=?
5948531726?
?
14.74KW)?
?
FV/(1000P2)确定电动机型号:
('之间有以下关系:
电动机所需额定功率和电动机输出功率PP'KPP?
根据工作情况取1.3K?
?
KW19.16?
14.74P?
KP?
1.3?
?
查表16-2得:
综合选用电动机:
Y180L-4型额定功率=22KW,P额满载转速=1470r/minn满3.传动比分配总传动比①5?
dDmm
滚筒最大直径=D+38016300?
?
?
5?
m绳
?
?
2?
?
3?
?
4?
=0.955?
?
6?
?
7?
?
8?
=0.959?
?
?
14.74KWP==22KWP额=1470r/min
n满
0.90.90.90.90.90.80.5
式中:
--绳筒直径;Dd--钢绳直径。
绳滚筒的转速'?
n=D1000?
v/60?
m?
)(1000?
0.15/380?
?
60?
min/=7.54r'?
1470/7.54/n?
194.96i?
n额②传动比分配1?
i联轴器:
0i?
20(ZA蜗轮蜗杆:
闭式)
1·ii?
0.05i?
9.75齿轮传动比:
233.25?
i外齿轮:
3传动装置运动参数的计算4.IIIII轴、I减速器传动装置各轴从高速至低速依次编号为:
轴、轴。
1()各轴转速计算电动机轴转速:
min/1470n?
r额I轴转速:
第min?
1470?
1470?
/1/in?
nr/I额0
'=7.54r/min
n=194.96ii?
201i?
32i?
3.253n?
额n1470?
I.
mi147mi?
minr/?
?
n/i?
1470/2073.5?
n第II轴转速:
1IIIminr/in?
n/?
73.5/3?
24.5?
?
第III轴转速:
2IIIII)=(第IV轴转速:
1?
ii/n?
nmin/24.5rNNIVIII卷筒轴转速:
minn?
nr/?
24.5/3.257.54/i?
3IV筒'之间有以下关系:
和电动机输出功率电动机所需额定功率PP'KP?
P根据工作情况取1.3K?
?
KW19.16?
14.74P?
KP?
1.3?
?
(2)各轴功率的计算电动机轴功率:
kW?
19.16P?
?
?
19.16?
P?
0.98?
0.99P?
第I轴功率:
4I2?
?
?
?
?
?
PP第II轴功率:
0.8018.59?
0.98?
0.97?
8I26II?
?
?
0.97?
14.14?
0.98?
?
P?
P0.97?
III轴功率:
第7III6II2?
?
0.97?
?
13.040.98?
?
P?
P第IV轴功率:
3IIIIV2?
?
卷筒轴功率:
0.95?
?
P?
12.400.98?
?
P9IV2筒式中:
?
0.96?
卷筒:
1?
0.98?
滚动轴承:
2?
0.97?
(低速)梅花弹性联轴器:
3
n?
73.5IIn?
24.5IIIn?
?
?
?
?
IVn?
7.54筒P?
19.16
P?
18.59I14.14P?
II?
PIIIP?
IV?
P筒
mimimimiKKK13.0K12.4K11.5KW
?
0.99?
(高速)挠性联轴器:
4?
0.95?
卷绳轮:
5?
0.97?
油池内油的飞溅和密封摩擦:
6?
0.97?
级精度油润滑的齿轮传动:
87?
0.80?
油润滑的双头螺杆:
8?
0.95?
加工齿的开式齿轮传动(脂润滑):
93)各轴扭矩的计算(电动机轴扭矩19.16?
9550mT?
N?
1470T?
9550P/n?
9550?
18.59/1470轴扭矩第IIII73.514.14/n?
9550?
T?
9550P/II轴扭矩第IIIIII24.5/13.04P?
9550/n?
9550?
T轴扭矩第IIIIIIIIIIII24.5?
12.40/9550?
P?
T9550/n轴扭矩第IVIVIVIV卷筒轴扭矩7.5411.54?
/9550?
/P?
T9550n筒筒筒
124.47T?
T?
120.77IT?
1837.24IIT?
IIIT?
IV?
T筒
5082.94833.414616.31
(4)各轴转速、功率、扭矩列表效率传动比轴号转速输出功率输出n?
)kWP(扭矩imin)(r/T(N·m)电机轴147019.16124.470.97147018.591120.77I0.7614.1473.5II201837.240.9213.0424.5III5082.9430.9512.404833.47124.5IV0.93
11.54
3.25
7.54
卷筒轴14616.31二、传动件设计计算蜗杆传动设计计算1.=20选用ZA闭式,i已知:
蜗杆传递功率:
KwP18.59?
minr/1470?
n蜗杆转速:
,1minnr73.5/?
蜗轮转速:
;2
(1)材料选择,确定许用应力:
''?
30?
12设
=20i18.59P?
n?
14701n?
2
Kmi73.mi
''?
30?
12滑动速度
'?
?
)?
V(60)/nd(?
1000cos1s1m/s0.079?
?
10d1Vm/s10?
选择材料:
s
蜗杆:
45-50号钢表面淬火,表面硬度HRC:
45蜗轮:
ZCuSn10Pb1(砂模铸造)蜗轮许用接触应力?
?
'][[]?
KHNHH'?
-蜗轮的基本许用接触应力,][H由《机械设计》表7.6查得应力循环次数:
jL60nN?
h2?
60?
73.5?
1?
(10?
350?
8)接触强度的寿命系数787)10?
10(1.23?
K?
10N88HN则蜗轮许用接触应力'?
?
?
0.7307]?
[]?
K[200HHHN蜗轮的许用弯曲应力:
'?
?
]K[][?
FFFN'?
蜗轮的基本许用弯曲应力,][ ̄ ̄F查得由《机械设计》表7.6'?
?
2?
mm?
32N/F弯曲强度的疲劳寿命系数.
蜗杆:
45号钢表面淬火表面硬度蜗轮:
ZCuSn10Pb1(砂模铸造)?
1.23N
KHN'?
?
?
H?
?
?
?
H
'?
?
?
F
HR45-510.730m20/m146.1m32
8660.585910?
N?
10)(1.23?
K?
1099FN则蜗轮的许用弯曲应力?
]?
32?
0.5859[?
18.74F
(2)齿面接触疲劳强度设计计算由《机械设计》式7-8:
Z22E)kT(md?
1021?
]z[H2式中:
2?
z:
蜗杆头数12?
?
20z?
iz蜗轮齿数:
12mT?
1837.24N?
:
蜗轮转矩2载荷系数:
KKKK?
?
VA查《机械设计》表7.8,K?
1使用系数:
A1.1?
K:
动载系数V齿向载荷分布系数:
1?
K?
1?
?
1.11K?
则有:
材料弹性系数:
2铸锡青铜m155?
ZN/mE
K?
FN?
[]?
F
2z?
140z?
2T?
1837.242
K?
1.1?
ZE.
0.585m18.715/
155232故)?
?
1.1?
1837.24?
10(m?
d101146.1440?
得查《机械设计》表7.312.5mmm?
模数:
d?
112mm蜗杆分度圆直径:
1蜗杆导程角:
?
?
591234?
?
2dm1
m?
d?
112mm1?
?
12
m14209.012.5m53?
:
蜗轮分度圆直径
d?
mz?
12.5?
4022d?
500mm2:
蜗轮圆周速度v?
1.92m/s2?
?
?
500?
73.5/60000v?
nd/60000?
222(符合估计)
)齿根弯曲疲劳强度校核计算(3?
蜗轮齿根弯曲应力F
7-10
由《机械设计》式
KT2?
?
2][?
Y?
FFF?
cosmdd21Y?
2.32FY蜗轮齿形系数F2?
mm13.72N/?
F7.9
由《机械设计》表?
?
][1.1?
1837240弯曲强度足够?
?
?
2.32F?
'''112?
500?
12.5?
cos123459
热平衡计算(4).
由《机械设计》式7-15可得A
蜗杆传动所需的散热面积?
)(1?
1000P?
A)?
tK(t?
0?
?
?
?
?
:
传动效率312?
tan?
啮合效率:
?
1?
?
)?
tan(V当量摩擦角:
由《机械设计》式7-14:
滑动速度?
?
nd1470?
?
11211?
?
vs'''?
34591000cos126060?
1000cos?
v?
8.83s
/
v7.10
由查《机械设计》表s'?
30?
1V
'?
30?
1V
'5934tan12?
?
?
0.89则
?
1?
0.89'')30tan(123459?
11
?
?
0.992?
?
0.99:
轴承效率2?
0.96?
3?
?
0.96:
搅油耗损的效率3?
?
0.84
?
?
?
?
0.96?
?
0.99?
0.89?
则312
K散热系数?
2?
C/m?
K17W2α按通风良好,取17?
m/WCK?
t?
85CC?
t85:
油的工作温度
周围空气温度:
t?
20C0
t?
200
故
2m2.59A?
0.846)?
1000?
18.59?
(1?
A20)17?
(85?
(5)其它主要尺寸计算
由《机械设计》表7.4、表7.5
*齿顶高系数1?
ha蜗杆齿顶圆直径d?
137mma1*12.5?
2?
12hm?
112?
?
d?
daa11
h?
15mm**m?
?
齿根高h(h?
c1.2)mf1af1mmh?
15f2**m?
1.2c?
x)mh?
(h?
af22
*?
0.2通常取c
蜗杆齿根圆直径d?
82mm1f15112?
2?
?
?
dd?
2h1f1f1
蜗杆螺纹部分长度
b?
(11?
0.06z)m?
(11?
0.06?
40)?
12.5?
167.5(圆整)mmb?
168211蜗轮喉圆直径
*d?
d?
2hm?
500?
2?
1?
12.5?
525(圆整)2aa2d?
525mm2a蜗轮根圆直径
d?
470mm470?
?
dd15?
?
500?
2h2?
2f22f2f
蜗轮外圆直径543.75m1.5?
525?
1.5?
12.5?
d?
d?
(圆整)2ae2蜗轮宽度B?
0.75d?
0.75?
137?
102.75(圆整)a111500)?
d?
d)?
(112?
a(中心距21222.直齿圆柱齿轮传动设计计算kw?
14.14P已知:
高速齿轮传递功率?
3imin73.5r/n?
小齿轮转速,传动比1选择齿轮材料,确定许用应力
(1)由《机械设计》表6.2选HBSHBS?
260调质,小齿轮材料:
40Cr1210?
HBSHBS钢正火,45大齿轮材料:
2?
][由《机械设计》式许用接触应力6-6:
H?
?
HlimZ]?
[NHSminH?
6-4接触疲劳极限由《机械设计》图HlimNZ,应力循环次数接触强度寿命系数N6-7
由《机械设计》式8)173.560?
jL60?
Nn?
?
?
?
350(10?
h1183/N?
10N?
1.23?
i/12.
d?
e2102B?
a?
316
HBS1HBS2?
lim1H?
2HlimN?
1N?
2
54mmHB26HB21/70/5511.214.1
由《机械设计》图6-5得ZZ,N2N1S接触强度最小安全系数Hmin700?
1.15?
]?
[则H11.3550?
1.23?
]?
[H21.3?
?
?
Flim][:
许用弯曲应力由《机械设计》式6-12Y[Y]?
FXFNSFmin?
6-7查《机械设计》图弯曲疲劳极限FlimY6-8
弯曲强度寿命系数查《机械设计》图Nm?
5mm)弯曲强度尺寸系数查《机械设计》图6-9(设模数YXS弯曲强度最小安全系数Fmin378?
1?
?
1[]?
F11.4294?
?
[?
1?
1]F21.4
(2)齿面接触疲劳强度设计计算v?
(0.013~0.022)nPn确定齿轮传动精度等级,按3111s0.76m/v?
估取圆周速度t6.8选取、表参考《机械设计》表6.7d6-5由《机械设计》式小轮分度圆直径得1
Z?
N1Z?
N2SminH?
][H1?
[]H2?
]?
[H?
Flim1?
2FlimY?
N1Y?
1XSFmin?
[]F1?
][F2
公差组II
1.11.21./6152//52/37/29N1./27/211
2?
?
1?
u?
?
KTZZZ2εE1H?
d3?
?
1?
?
]u[?
?
dH?
,按齿轮相对轴承为非对称布置查《机械设计》表6.9齿宽系数d4020~中选小齿轮齿数在推荐值z1大齿轮齿数313?
z?
iz?
12齿数比31?
z/93/z?
u120.05?
/?
u/u?
(3?
3)3?
0传动比误差6673.5?
?
/n9.55?
1014.14/10T?
9.55?
PT小轮转矩111载荷系数KKK?
KKβVαAK6.3查《机械设计》表使用系数A~1.41.05K动载系数由推荐值V~1.21.0K由推荐值齿间载荷分配系数α~1.21.0由推荐值齿间载荷分布系数Kβ载荷系数:
1.1?
1.11.2?
KK?
KKK1?
?
βαAVZ6.4
查《机械设计》表材料弹性系数Eo?
Z6-3由《机械设计》图节点区域系数0)x?
(,?
0x?
H210.920.85~Z重合度系数由推荐值ε故:
?
?
dz?
311z?
932u?
3合适T?
18372381K?
AK?
VK?
α?
Kβ
K?
1.45Z?
EZ?
HZ?
ε
0./m1.1.1.m189.2.0.8
?
?
21?
31837238?
189.8?
2.5?
0.872?
1.45?
?
?
d3?
?
130.8520?
?
齿轮模数mm?
5.73?
177.54/31m?
d/z11(按《机械设计》表6.6圆整)31?
?
mz?
6d小轮分度圆直径11圆周速度v?
?
60000v?
/dn60000?
/?
186?
73.511a?
m(z?
z)/2?
6?
(31?
93)/2标准中心距21?
齿宽mm?
186?
148.8b?
?
d0.81db?
b大齿轮齿宽210)~?
b?
(5b小齿轮齿宽21)齿根弯曲疲劳强度校核计算(36-10
由《机械设计》式2KT?
?
1][Y?
YY?
FSaεFaFbdm1Y查《机械设计》表6.5
齿形系数FaY小轮Fa1Y大轮2FaY查《机械设计》表应力修正系数6.5
SaY小轮Sa1Y大轮Sa2?
重合度α.
?
177.54d1m?
6d?
1861v?
0.71与估计值接近a?
372b?
1492?
154b1?
YFa1?
Y2FaY?
Sa1Y?
Sa2
mm2.52.21.61.7
1?
?
?
?
?
)]?
tan)?
?
z[z(tan(tan?
tan212αaa1?
202031cos16?
0?
)?
tan20)?
[31?
(tan(arccos?
62?
6?
31?
20206?
91cos0)])?
tan2091?
(tan(arccos66?
91?
2?
?
重合度系数/0.75Y?
0.25?
αε2?
1.45?
1837238?
?
2.51?
?
1.63?
0.68故F1154?
186?
61837238?
1.45?
2?
?
?
0.68?
2.20?
1.78F26?
149?
186
(4)齿轮其它主要尺寸计算大轮分度圆直径93?
?
dmz?
622齿根圆直径dfd?
d?
2h?
186?
2?
1.25?
6ff1161.25?
558?
2?
?
d?
d2h?
ff22其中:
****0.25?
h?
1,cm?
(?
hhc)aafd齿顶圆直径ad?
d?
2h?
186?
2?
1?
6a1a1*式中:
mh?
haa)
滚筒齿轮组(内啮合齿轮传动设计计算3.
?
?
1.75α0.68Y?
ε?
?
F1?
?
F2齿根弯曲强度满足
d?
5582d?
f1d?
2fd?
a1d?
2a
m86.2m85.317541957
P?
12.40kW已知:
高速齿轮传递功率3.25i?
,传动比小齿轮转速min/n?
24.5r1mm4833470N?
T?
小轮转矩11)选择齿轮材料,确定许用应力(选由《机械设计》表6.2HBSHBS?
260调质,小齿轮材料:
40Cr1HBSHBS?
210大齿轮材料:
正火,452?
6-6
由《机械设计》式许用接触应力][H?
?
limHZ[?
]NHSminH?
由《机械设计》图6-4接触疲劳极限HlimNZ,应力循环次数接触强度寿命系数N由《机械设计》式6-7知:
8)(1024.5jL?
60?
?
1?
?
350?
60N?
nh11iN/?
N12ZZ,得由《机械设计》图6-5N2N1S接触强度最小安全系数Hmin700?
?
?
1.23[]则H11550?
1.27?
][?
H21.
HBS1HBS2?
lim1H?
2HlimN?
1?
N2Z?
N1Z?
N2SminH?
][H1?
[]H2?
][?
H
26HBHB21/70/5514.111.21.21.286//698.698./
?
由《机械设计》式许用弯曲应力6-12
][F?
?
FlimY?
[Y]XNFSFmin?
由《机械设计》图6-7,双向传动乘弯曲疲劳极限0.7Flim6-8由《机械设计》图弯曲强度寿命系数YNY弯曲强度尺寸系数X)(设模数由《机械设计》图6-9m5mm
?
[]?
1?
1则F11.4294?
1?
?
[1]?
F21.4齿根弯曲疲劳强度校核计算
(2)d6-5得小轮分度圆直径由《机械设计》式12?
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1u?
?
?
KTZ2ZZεEH1?
d?
?
31?
?
]u[?
?
dH?
6.9齿宽系数由《机械设计》表d按齿轮相对轴承为非对称布置2517~z在推荐值中选小齿轮齿数165?
3.25?
iz?
z20?
大齿轮齿数12.
?
Flim1?
2FlimY?
N1Y?
1XSFmin?
][F1?
[]F2
?
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dz?
201z?
652
/37/29N1./27/21
齿数比z/?
zu120.050?
/u?
(3.25?
3.25)/3.25?
?
u传动比误差6612.40/24.5P/n?
?
?
10T?
9.55?
109.55小轮转矩T111载荷系数K?
KKKKβVAα6.3由《机械设计》表使用系数KA~1.41.05动载系数由推荐值KV~1.21.0K齿间载荷分配系数由推荐值α~1.21.0齿间载荷分布系数由推荐值Kβ载荷系数1.11.1?
?
KKKK1?
1.2?
?
KβAVαZ由《机械设计》表6.4
材料弹性系数Eo?
Z节点区域系数6-3由《机械设计》图0)?
x,x(?
?
0H210.92~0.85Z由推荐值重合度系数ε故:
?
?
21?
3.254833469189.8?
2.5?
?
1.450.852?
?
?
?
d3?
?
13.251698.5?
?
m?
d/z?
182.83/20?
9.14mm齿轮模数11m20%10%~圆整扩大开式齿轮2010?
mzd?
?
小齿轮分度圆直径:
11标准中心距
3.25?
u合适T=4833469N1K?
AK?
VK?
αK?
β
1.45?
K?
ZEZ?
HZ?
εd?
182.831?
10md?
1.
1.1.1.m189.2.0.820m
2/?
20)?
10?
(65?
m(z?
z)/2a12齿宽?
(圆整)200200b?
?
d?
1?
1d大齿轮齿宽bb?
2小齿轮齿宽10)?
(5~b?
b21KT2?
?
1由《机械设计》式6-10知:
][YYY?
?
FFaεFSambd1齿形系数由《机械设计》表6.5
YFaY小轮Fa1Y大轮2FaY6.5
由《机械设计》表应力修正系数SaY小轮Sa1Y大轮Sa2?
重合度?
1?
?
?
?
?
)](tantan?
tan?
)?
?
[z(tanzα2aa121?
2?
2020cos10?
1?
)20?
(tan(arccos)?
tan?
?
[20?
10?
20?
2?
210?
2010?
65cos?
)]tan20)65?
(tan(arccos?
10?
6510?
?
2重合度系数?
/0.750.25?
Y?
?
?
.
a?
225b?
200b?
2002b?
2051
?
YFa1Y?
2Fa
Y?
Sa1Y?
Sa2?
?
1.67α0.70Y?
ε
m2.82.21.51.7
2?
1.45?
4833470?
0.701.55?
?
?
2.80?
故F110200?
205?
2?
1.45?
4833470?
?
?
2.26?
1.74?
0.70F210?
200?
200(3)齿轮其它主要尺寸计算6510?
d?
mz?
大齿轮分度圆直径:
22d齿根圆直径f101.25?
200?
2?
hd?
d?
2?
ff1110?
2?
d2h?
650?
?
1.25?
dff22d齿顶