机械课程设计涡轮蜗杆减速器.docx

1、机械课程设计涡轮蜗杆减速器机械设计基础课程设计课程设计计算说明书学生姓名 冉玉祥 学 号 8031210231 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化专业 班 级 农机14-2班 指导教师 李传峰 日 期 2012-6-06 一 设计题目-5二 电动机的选择-6三 计算传动装置运动和动力参数-7四 传动零件的设计计算-9五 轴的设计及校核-13六 滚动轴承的校核-20七 键联接的选择和验算-22八 联轴器的选择计算-23九 润滑与密封-24十 铸铁减速器箱体的主要结构尺寸-25十一 设计总结-27参考文献-27机械设计课程设计任务书一、课程设计的目的和意义 机械设计基础课程

2、设计是相关工科专业第一次较全面的机械设计练习，是机械设计基础课程的最后一个教学环节。其目的是： 1、 培养学生综合运用所学的机械系统课程的知识去解决机械工程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展。 2、学习机械设计的一般方法和简单机械传动装置的设计步骤。 3、进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图和学习使用设计资料、手册、标准和规范。4、机械设计基础课程设计还为专业课课程设计和毕业设计奠定了基础。二、课程设计的内容和份量 1、题目拟订 一般选择通用机械的传动装置作为设计的课程，传动装置中包括齿轮减速器、带传动、链传动、蜗杆传动及联轴器等零、部件。 传动装置是一般机械不可缺少的组成部分，其设计

3、内容既包括课程中学过的主要零件，又涉及到机械设计中常遇到的一般问题，能达到课程设计的目的。（具体题目附在任务书的后面）2、内容 总体设计、主要零件的设计计算、减速器装配图和零件工作图的绘制及设计计算说明书的编写等。 3、份量 减速器装配图一张(AO或A1图纸)，零件工作图二张（齿轮减速器为输入或输出轴、蜗杆减速器为蜗杆轴一张，齿轮或蜗轮一张。）设计计算说明书一份。三、课程设计的步骤和进度 课程设计的具体步骤为：1、设计准备 认真阅读设计任务书，明确设计要求、工作条件、内容和步骤；通过阅读有关资料、图纸；参观实物和模型，了解设计对象；准备好设计需要的图书、资料和用具；拟定设计计划等。2、传动装置

4、的总体设计确定传动装置的传动方案；计算电动机的功率、转速，选择电动机的型号；计算传动装置的运动和动力参数(确定总传动比；分配各级传动比，计算各轴的转速、功率和转矩等)；3、传动零件的设计计算 减速器以外的传动零件设计计算(带传动、链传动)；减速器内部的传动零件设计计算(如齿轮传动等)。4、减速器装配草图设计 绘制减速器装配草图，选择联轴器，初定轴径；选择轴承类型并设计轴承组合的结构；定出轴上受力点的位置和轴承支点间的跨距；校核轴及轮毂联接的强度；校核轴承寿命；箱体和附件的结构设计。5、工作图设计 零件工作图设计；装配工作图设计。6、整理编写设计计算说明书整理编写设计计算说明书，总结设计的收获和

5、经验教训。下面列表各阶段所占总工作量的大致百分比，以及完成的参考时间：序 号设 计 内 容占总设计工作量的百分比完成阶段设计的参考时间1234567传动装置的总体设计传动零件的设计计算减速器装配草图设计装配工作图设计 零件工作图设计整理编写设计计算说明书答 辩774025885 第1-2天 第3天 第4-5天 第6-9天 第10天第11-13天第14-15天 四、课程设计的基本要求1、认真、仔细、整洁。2、理论联系实际，综合考虑问题，力求设计合理、实用、经济、工艺性好。3、正确处理继承与创新的关系，正确使用标准和规范。4、学会正确处理设计计算和结构设计间的关系，要统筹兼顾。5、所绘图纸要求作图

6、准确、表达清晰、图面整洁，符合机械制图标准；说明书要求计算准确、书写工整，并保证要求的书写格式。（关于设计计算说明书的编写要求附在任务书后面）一 课程设计题目设计一用于带式运输机的蜗杆减速器。运输机连续工作，空载启动，工作有轻微震动，单向运转使用期限15年，每天工作16小时，每年工作300天。运输带速度允许误差在5%。原始数据：运输带拉力：F=3500N运输带速度v=1.5m/卷筒直径： d=400mm二 电动机的选择2.1选择电动机的类型按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2.1 选择电动机的容量估算由电动机至运输带的传动的总效率为根据实验指导书查得为联

7、轴器的传动效率初选为轴承传动的传动效率为蜗杆的传动效率为卷筒的传动效率电动机工作所需的工作效率为： 其中，因此2.2 确定电动机由已知可以计算出卷筒的转速为按机械设计基础推荐的合理范围，蜗杆传动选择为闭式 （闭式为减速器的结构形式），且选择采用双头传动，同时可以在此表中查得这样的传动机构的传动比是840。故可推算出电动机的转速的可选范围为：查机械设计手册，符合这一范围的同步转速为：, 根据容量和转速，由机械设计手册查出的电动机型号，因此有以下三种传动比选择方案，如下表：表1 电动机的主要性能方案电动机型号额定功率同步转速满载转速电动机质量最大转矩1Y160M1-211300029301172.

8、32Y132S2-27.530002900702.33Y132M-47.515001440812.3 综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量以及传动比，可见第二种方案比较合适，因此选定电动机的型号是Y132S2-2。该电动机的主要外型和安装尺寸如下表：（装配尺寸图参考机械设计手册）表2 电动机的外型及尺寸中心高外形尺寸地脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸13247534531521614012388010412.3 确定总的传动比由选定的电动机满载转速nm 和工作机的主轴的转速 n，可得传动装置的总的传动比是： 在1530范围内可以选用双头闭式传动。三 计算传动装置运动和动力参数3.1

9、 计算各轴的转速为蜗杆的转速，因为和电动机用联轴器连在一起，其转速等于电动机的转速。为蜗轮的转速，由于和工作机联在一起，其转速等于工作主轴的转速。 3.2 计算各轴的输入功率为电动机的功率 蜗杆轴的功率 蜗轮轴的功率 工作机主轴的功率3.3 计算各轴的转矩为电动机轴上的转矩 （1）输入转矩：蜗杆轴上的转矩 工作机主轴上的转矩 卷筒轴转矩（2）输出转矩：蜗杆轴上的转矩 工作机主轴上的转矩 表3 各轴动力参数表轴名功率P/kw转矩T/(Nm)转速n/(r/min)效率传动比i输入输出输入输出电动机轴7.2924.0029000.981蜗杆轴7.147.0723.5123.1629000.8011.

10、3蜗轮轴5.665.60323.21319.78167.240.981卷筒轴5.495.43313.50310.07167.24四 传动零件的设计计算4.1选择蜗杆类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。4.2材料选择考虑到蜗杆传动的功率不大，速度中等，故蜗杆采用45刚；而又希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC；蜗轮选用铸锡青铜（ZCuSn10P1）,砂模铸造；为了节约贵重有色金属，仅齿圈用青铜铸造，而轮芯用灰铸铁（HT150）制造。4.3按齿面接触强度设计根据闭式蜗杆蜗轮的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行计算，再校核齿根弯曲疲劳

11、强度。由机械设计基础式（12-9）则传动中心距为（1） 确定轮上转矩由,查表机械设计基础12-2，取由查表12-8得，取，则（2）确定接触系数假设蜗杆分度远直径和传动中心距的比值为=0.4，从机械设计基础图12-11中查得=2.8（3）确定使用系数 因工作是有轻微振动，冲击不是很大，可选取使用系数（4）确定综合弹性系数因为选用的是锡磷青铜（ZCuSn10P1）的蜗轮和45刚蜗杆相配，故150（5）确定许用接触应力H根据蜗轮材料为锡磷青铜（ZCuSn10P1），金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，可从机械设计基础表12-4查得蜗轮的基本许用应力=220MPa （6）计算寿命系数应力循环次数寿

12、命系数 =0.8517 （7）计算中心距=mm取,由可粗算出分度圆直径及模数,取查表12-1，可取由式，符合条件则取，圆整中心距取则变位系数导程角4.4蜗杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸蜗杆尺寸分度圆直径： 齿顶高： 齿根高： 轴向齿距： 直径系数 齿顶圆直径： 齿根圆直径： 分度圆导程角： 蜗轮尺寸 蜗轮分度圆直径：；齿顶高： 齿根高： 蜗轮喉圆直径： 蜗轮齿根圆直径： 蜗轮咽喉母圆半径： 蜗轮轮缘宽度： 圆柱蜗杆传动的主要几何尺寸如下表：表4 圆柱蜗杆传动的主要几何尺寸名称蜗杆（mm）蜗轮（mm）分度圆直径63214.2齿顶高6.36.3齿根高7.567.56齿顶圆直径 (喉圆直径)75.6226.8齿根圆直径47.88199.08蜗杆轴向齿距（蜗轮端面齿距）19.782径向间隙1.26中心距138.64.5 校核齿根弯曲疲劳强度蜗轮的齿形系数: = 从机械设计基础图11-8中可查得齿形系数2.55从表12-4中查得许用接触应力，从表12-6中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=70MPa，所以，=综上所述，弯曲强度校核满足要求。4.6 验