機(jī)械課程設(shè)計(jì)渦輪蝸桿減速器

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書學(xué)生姓名 冉玉祥 學(xué) 號(hào) 8031210231 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè) 班 級(jí) 農(nóng)機(jī) 14-2 班 指導(dǎo)教師 李傳峰 日 期 2012-6-06 2目 錄一 設(shè)計(jì)題目-5二 電動(dòng)機(jī)的選擇-6三 計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)-7四 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算-9五 軸的設(shè)計(jì)及校核-13六 滾動(dòng)軸承的校核-20七 鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算-22八 聯(lián)軸器的選擇計(jì)算-23九 潤(rùn)滑與密封-24十 鑄鐵減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸-25十一 設(shè)計(jì)總結(jié)-27參考文獻(xiàn)-273機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)的目的和意義機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是相關(guān)工科專業(yè)第一次較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)練習(xí)，是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是：1、 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械系統(tǒng)課程的知識(shí)去解決機(jī)械工程問題的能力，并使所學(xué)知識(shí)得到鞏固和發(fā)展。2、學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法和簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)步驟。3、進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，如計(jì)算、繪圖和學(xué)習(xí)使用設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。4、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)還為專業(yè)課課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和份量1、題目擬訂一般選擇通用機(jī)械的傳動(dòng)裝置作為設(shè)計(jì)的課程，傳動(dòng)裝置中包括齒輪減速器、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)及聯(lián)軸器等零、部件。傳動(dòng)裝置是一般機(jī)械不可缺少的組成部分，其設(shè)計(jì)內(nèi)容既包括課程中學(xué)過的主要零件，又涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)中常遇到的一般問題，能達(dá)到課程設(shè)計(jì)的目的。（具體題目附在任務(wù)書的后面）2、內(nèi)容總 體 設(shè) 計(jì) 、 主 要 零 件 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 、 減 速 器 裝 配 圖 和 零 件 工 作 圖 的 繪 制 及 設(shè) 計(jì) 計(jì)算 說 明 書 的 編 寫 等 。 3、 份 量減 速 器 裝 配 圖 一 張 (AO或 A1圖 紙 )， 零 件 工 作 圖 二 張 （ 齒 輪 減 速 器 為 輸 入 或 輸出 軸 、 蝸 桿 減 速 器 為 蝸 桿 軸 一 張 ， 齒 輪 或 蝸 輪 一 張 。 ） 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 說 明 書 一 份 。三 、 課 程 設(shè) 計(jì) 的 步 驟 和 進(jìn) 度課 程 設(shè) 計(jì) 的 具 體 步 驟 為 ：1、 設(shè) 計(jì) 準(zhǔn) 備認(rèn) 真 閱 讀 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 ， 明 確 設(shè) 計(jì) 要 求 、 工 作 條 件 、 內(nèi) 容 和 步 驟 ； 通 過 閱 讀 有 關(guān) 資料 、 圖 紙 ； 參 觀 實(shí) 物 和 模 型 ， 了 解 設(shè) 計(jì) 對(duì) 象 ； 準(zhǔn) 備 好 設(shè) 計(jì) 需 要 的 圖 書 、 資 料 和 用 具 ；擬 定 設(shè) 計(jì) 計(jì) 劃 等 。2、 傳 動(dòng) 裝 置 的 總 體 設(shè) 計(jì)確 定 傳 動(dòng) 裝 置 的 傳 動(dòng) 方 案 ； 計(jì) 算 電 動(dòng) 機(jī) 的 功 率 、 轉(zhuǎn) 速 ， 選 擇 電 動(dòng) 機(jī) 的 型 號(hào) ； 計(jì) 算傳 動(dòng) 裝 置 的 運(yùn) 動(dòng) 和 動(dòng) 力 參 數(shù) (確 定 總 傳 動(dòng) 比 ； 分 配 各 級(jí) 傳 動(dòng) 比 ， 計(jì) 算 各 軸 的 轉(zhuǎn) 速 、 功率 和 轉(zhuǎn) 矩 等 )；3、 傳 動(dòng) 零 件 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算減 速 器 以 外 的 傳 動(dòng) 零 件 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 (帶 傳 動(dòng) 、 鏈 傳 動(dòng) )； 減 速 器 內(nèi) 部 的 傳 動(dòng) 零 件設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 (如 齒 輪 傳 動(dòng) 等 )。4、 減 速 器 裝 配 草 圖 設(shè) 計(jì)繪 制 減 速 器 裝 配 草 圖 ， 選 擇 聯(lián) 軸 器 ， 初 定 軸 徑 ； 選 擇 軸 承 類 型 并 設(shè) 計(jì) 軸 承 組 合 的結(jié) 構(gòu) ； 定 出 軸 上 受 力 點(diǎn) 的 位 置 和 軸 承 支 點(diǎn) 間 的 跨 距 ； 校 核 軸 及 輪 轂 聯(lián) 接 的 強(qiáng) 度 ； 校 核軸 承 壽 命 ； 箱 體 和 附 件 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 。5、 工 作 圖 設(shè) 計(jì)零 件 工 作 圖 設(shè) 計(jì) ； 裝 配 工 作 圖 設(shè) 計(jì) 。46、 整 理 編 寫 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 說 明 書整 理 編 寫 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 說 明 書 ， 總 結(jié) 設(shè) 計(jì) 的 收 獲 和 經(jīng) 驗(yàn) 教 訓(xùn) 。下 面 列 表 各 階 段 所 占 總 工 作 量 的 大 致 百 分 比 ， 以 及 完 成 的 參 考 時(shí) 間 ：四、課程設(shè)計(jì)的基本要求1、認(rèn)真、仔細(xì)、整潔。2、理論聯(lián)系實(shí)際，綜合考慮問題，力求設(shè)計(jì)合理、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、工藝性好。3、正確處理繼承與創(chuàng)新的關(guān)系，正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。4、學(xué)會(huì)正確處理設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)間的關(guān)系，要統(tǒng)籌兼顧。5、所繪圖紙要求作圖準(zhǔn)確、表達(dá)清晰、圖面整潔，符合機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)；說明書要求計(jì)算準(zhǔn)確、書寫工整，并保證要求的書寫格式。（關(guān)于設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫要求附在任務(wù)書后面）序 號(hào) 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容占 總 設(shè) 計(jì) 工 作 量 的百 分 比 完 成 階 段 設(shè) 計(jì) 的參 考 時(shí) 間1234567傳 動(dòng) 裝 置 的 總 體 設(shè) 計(jì)傳 動(dòng) 零 件 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算減 速 器 裝 配 草 圖 設(shè) 計(jì)裝 配 工 作 圖 設(shè) 計(jì) 零 件 工 作 圖 設(shè) 計(jì)整 理 編 寫 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 說 明 書答 辯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 5一 課程設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)的蝸桿減速器。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，空載啟動(dòng)，工作有輕微震動(dòng)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)使用期限 15 年，每天工作 16 小時(shí)，每年工作 300 天。運(yùn)輸帶速度允許誤差在5%。原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶拉力：F=3500N運(yùn)輸帶速度 v=1.5m/卷筒直徑： d=400mm27二 電動(dòng)機(jī)的選擇2.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V，Y 型。2.1 選擇電動(dòng)機(jī)的容量估算由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)的總效率為 3421a根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書查得為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率初選1 98.01為軸承傳動(dòng)的傳動(dòng)效率2 2為蝸桿的傳動(dòng)效率3 .3為卷筒的傳動(dòng)效率4 960472.8.98.032a電動(dòng)機(jī)工作所需的工作效率為： kwaPd其中 ，因此kwFvP10 kwFv97.32.01.102.2確定電動(dòng)機(jī)由已知可以計(jì)算出卷筒的轉(zhuǎn)速為 min2.67405.66rDvn按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)推薦的合理范圍，蝸桿傳動(dòng)選擇為閉式 （閉式為減速器的結(jié)構(gòu)形式） ，且選擇采用雙頭傳動(dòng)，同時(shí)可以在此表中查得這樣的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比是 840。故可推算出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選范圍為： min68i.137min20.1674 rrrnia 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) ，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為：, mi150ri3r根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查出的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有以下三種傳動(dòng)比選擇方案，如下表：72.0a5表 1 電動(dòng)機(jī)的主要性能方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率 kw同步轉(zhuǎn)速 minr滿載轉(zhuǎn)速 ir電動(dòng)機(jī)質(zhì)量 kg最大轉(zhuǎn)矩1 Y160M1-2 11 3000 2930 117 2.32 Y132S2-2 7.5 3000 2900 70 2.33 Y132M-4 7.5 1500 1440 81 2.3綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，質(zhì)量以及傳動(dòng)比，可見第二種方案比較合適，因此選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是 Y132S2-2。該電動(dòng)機(jī)的主要外型和安裝尺寸如下表：（裝配尺寸圖參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) ）表 2 電動(dòng)機(jī)的外型及尺寸中心高 外形尺寸 地腳安裝尺寸地腳螺栓孔直徑軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸132 475345315216140 12 3880 10412.3 確定總的傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機(jī)的主軸的轉(zhuǎn)速 n，可得傳動(dòng)裝置的總的傳動(dòng)比是：34.1720.69nima在 1530 范圍內(nèi)可以選用雙頭閉式傳動(dòng)。三 計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速為蝸桿的轉(zhuǎn)速，因?yàn)楹碗妱?dòng)機(jī)用聯(lián)軸器連在一起，其轉(zhuǎn)速等于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。n1為蝸輪的轉(zhuǎn)速，由于和工作機(jī)聯(lián)在一起，其轉(zhuǎn)速等于工作主軸的轉(zhuǎn)速。2min901rmin24.167r3.2 計(jì)算各軸的輸入功率為電動(dòng)機(jī)的功率 pd kwpd9.蝸桿軸的功率 d14.798.02711 34.17ikwp14.70.15kwp07.9.14721蝸輪軸的功率 6.58.312 k092工作機(jī)主軸的功率 wp4.58.605123k9.2 3.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩為電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩 Td mNnpmdd 310.241029.7590（1）輸入轉(zhuǎn)矩：蝸桿軸上的轉(zhuǎn)矩 T 311 105.2109524.7095工作機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩 mNpn.324.167322卷筒軸轉(zhuǎn)矩T333 105.24.16790950（2）輸出轉(zhuǎn)矩：蝸桿軸上的轉(zhuǎn)矩 mNnp 311 106.2109527.095工作機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩 PT 78.319024.67950095 322kwp6.520.k493mNT3105.2mNT102.3235.mNT3106.21078.9325表 3 各軸動(dòng)力參數(shù)表四 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 選擇蝸桿類型根據(jù) GB/T10085-1988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI） 。4.2 材料選擇考慮到蝸桿傳動(dòng)的功率不大，速度中等，故蝸桿采用 45 剛；而又希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 4555HRC；蝸輪選用鑄錫青銅（ZCuSn10P1）,砂模鑄造；為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用青銅鑄造，而輪芯用灰鑄鐵（HT150）制造。4.3 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)式（12-9）則傳動(dòng)中心距為 322)(HEZKTa（1） 確定輪上轉(zhuǎn)矩由 ,查表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)12-2，取17i 3412iz由 查表 12-8 得 ，取 ，則2z 8.075.80.m3264929.71.9105.932162 NniPT功率 P/kw 轉(zhuǎn)矩 T/(Nm)軸名 輸入 輸出 輸入 輸出轉(zhuǎn)速n/(r/min)效率 傳動(dòng)比 i電動(dòng)機(jī)軸 7.29 24.00 2900 0.98 1蝸桿軸 7.14 7.07 23.51 23.16 29000.80 11.3蝸輪軸 5.66 5.60 323.21 319.78 167.24卷筒軸 5.49 5.43 313.50 310.07 167.24 0.98 1326490T5（2）確定接觸系數(shù) Z假設(shè)蝸桿分度遠(yuǎn)直徑和傳動(dòng)中心距的比值為 =0.4，從機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖ad112-11 中查得 =2.8（3）確定使用系數(shù) 因工作是有輕微振動(dòng)，沖擊不是很大，可選取使用系數(shù) 1.AK（4）確定綜合彈性系數(shù) EZ因?yàn)檫x用的是錫磷青銅（ZCuSn10P1）的蝸輪和 45 剛蝸桿相配，故 150EZ（5）確定許用接觸應(yīng)力 H根據(jù)蝸輪材料為錫磷青銅（ZCuSn10P1） ，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 12-4 查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 =220MPaH（6）計(jì)算壽命系數(shù)