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?
?
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
?
?
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
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