1機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計設(shè) 計 說 明 書題 目 一級蝸輪蝸桿減速器設(shè)計 設(shè) 計 者 張?zhí)煊? 指導(dǎo)教師 尹大慶 班 級 機(jī)化 1481 學(xué) 號 A07140610 2目 錄一、設(shè)計任務(wù) ……………………………………………………………… 11、工作條件…………………………………………………………………12、 原始數(shù)據(jù)……………………………………………………………… 13、傳動方案 …………………………………………………………… 1二、總體設(shè)計 …………………………………………………………… 21、傳動方案 …………………………………………………………… 22、選擇電機(jī) …………………………………………………… 43、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 ………………………… 54、減速器各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)距的計算 …………………………… 6 5、蝸輪蝸桿傳動的設(shè)計 ………………………………………… 76、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………………… 127、軸的校核 ……………………………………………………… 168、平鍵聯(lián)接計算………………………………………………………… 199、滾動軸承校核 ………………………………………………… 2010、潤滑設(shè)計 ………………………………………………………… 2111、箱體及附件的設(shè)計………………………………………………… 22三、設(shè)計心得與體會 ………………………………………………… 23四、參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 243一 設(shè) 計 任 務(wù)1.方案 2：設(shè)計一鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上的蝸桿減速器。連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)工作，室內(nèi)工作，有粉塵，載荷平穩(wěn)，運(yùn)輸帶允許速度誤差為 5％。一班制，使用期限不低于 10 年，生產(chǎn)批量 10 臺。2.原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶拉力 F（KN ） 2.15運(yùn)輸帶工作速度 V（m/s） 1.1卷筒直徑 D（mm） 4003.傳動方案4二 總 體 設(shè) 計1、傳動方案：如附圖 12、選擇電動機(jī)（1）選擇電動機(jī)的類型無特殊要求，電機(jī)類型通常選用Ｙ系列的三相籠型異步電動機(jī)，因其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護(hù)方便。（2）選擇電動機(jī)的容量 KWKWFVP75.210.52103????設(shè) 、 分別為蝸輪蝸桿傳動、一對滾動軸承、聯(lián)軸器、卷筒的傳動效率，grc?、 、 1其中 、 、 、8.g?9.r 9.c?6.0l則 =0.8×0.99 ×0.992×0.96=0.73321.agrc?? 3工作電機(jī)所需的功率： 7.3d????P（3）確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒工作速度為 5.2401.6106n?????DV圓整取 53r/min?根據(jù)查詢機(jī)械設(shè)計手冊，確定一級蝸桿減速器傳動比 10~80故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： r/in420~53)80~1(n' ?????i符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有: 1000、1500、3000 r/min。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的情況在確定最后的轉(zhuǎn)速，為降低電動機(jī)的重量和成本，可選同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min。綜合考慮電機(jī)和傳動5裝置的尺寸、重量、價格、減速器的傳動比選擇電機(jī)型號為 Y132S-4 其主要參數(shù)如下：電動機(jī)額定功率 mP5.5kw電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n1440r/min電動機(jī)軸伸出端直徑 D 38mm電動機(jī)伸出端安裝長度E80mm3、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比：由于使用的是聯(lián)軸器，則減速器的傳動比為： 2753140i??wmn4、減速器各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)距的計算（1）各軸轉(zhuǎn)速蝸桿軸： r/min140n1?蝸輪軸： r/i532712?gi卷筒軸：r/minn2??（2）各軸輸入功率：蝸桿軸： KWP73.9.03cd1????蝸輪軸: 6.2.87.rg126卷筒軸:Pw= P2 =2.96×0.99×0.99=2.90KWcr?（3）各軸轉(zhuǎn)矩計算電動機(jī)軸轉(zhuǎn)矩：T0=9550×Pd/ =25N·m0n蝸桿軸轉(zhuǎn)矩： T1=9550×P1/n1=24.74N·m蝸輪軸轉(zhuǎn)矩： T2=9550×P2/n2=533.36N·m卷筒軸轉(zhuǎn)矩：Tw= 9550×Pw/nw=522.55N·m（4）各軸的運(yùn)動參數(shù)如下表：表 2軸名稱 功率(KW) 轉(zhuǎn)速(r/min) 轉(zhuǎn)矩(N·m)電動機(jī)軸 3.77 1440 25蝸桿軸 3.73 1440 24.74蝸輪軸 2.96 53 533.36卷筒軸 2.90 53 522.555.蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計分析：根據(jù)蝸桿傳動的工作條件，設(shè)計閉式蝸桿傳動。閉式蝸桿傳動具有良好的潤滑條件，失效形式為點蝕，其計算準(zhǔn)則為按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核（在現(xiàn)場，由于蝸輪輪齒很少發(fā)生因齒根彎曲強(qiáng)度不夠而斷裂，故往往不進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核） 。由于相對滑動速度很大，必須進(jìn)行熱平衡計算，校核一下蝸桿傳動的工作溫度是否過高，箱體散熱面積是否足夠，最后確定制造精度7（1）選擇材料并確定許用應(yīng)力查機(jī)械設(shè)計手冊，蝸桿選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理 220~240HBS。查機(jī)械設(shè)計手冊，蝸輪選用錫青銅 ZCuSn10P1,砂磨鑄造；=180Mpa , =56Mpa(單向運(yùn)轉(zhuǎn))。??H???F?（2）按蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計確定蝸桿頭數(shù) z1，蝸輪齒數(shù) z2查表，選 z1=2，則z2=i z1=27 x 2=54由機(jī)械設(shè)計手冊，初估效率 、?8.0'?（3）計算蝸輪轉(zhuǎn)矩 、2Tm5342.N·105.96'1''2 ??nPi?（4）確定載荷系數(shù) K查表，取工作情況系數(shù) K =1.0，載荷分布系數(shù) K =1.0（載荷平穩(wěn)） ，取動載荷系A(chǔ)?數(shù) K =1.05，v則K= K K K =1.05A?v確定模數(shù) m 和蝸桿分度圓直徑 ，蝸輪分度圓直徑1d2d?? 322'212 m18.618054.305.48?????????????????HZKTd?查表,得m =2500.5mm ，m=6.3mm， =63mm2131d則 =m z2=6.3x54=340.2mm2d(5)計算中心距8確定中心距a= =201.6mm21()/d?（6）計算蝸桿導(dǎo)程角 、滑動速度 v 、蝸輪切向速度 v 及蝸桿圓周速度?s 21v因為 tan =m z1 / =0.21所以 =11.3°v = =4.84m/ss??cos106xndv = =0.944m/s22smnd/75.4106???因為 v 3m/s,2所以 初選 K =1.05 合適（7）計算總效率 ?根據(jù) v =4.84m/s,s查表得，當(dāng)量摩擦角 =2°17′=2.28°（錫青銅蝸輪，蝸輪齒面硬度 45HRC）v?=0.96 =0.96 =0.7999?1)tan(v???與預(yù)估效率 =0.8 相差不多，無需復(fù)核 m 。、 21d（8）校核蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1)確定蝸輪齒形系數(shù) FY當(dāng)量齒數(shù)z = =57.45v23cos?根據(jù) z =57.45，按插入法，查表得 =2.35v FY2）確定蝸輪螺旋角系數(shù) ?9=1- =0.92?Y?140?3)復(fù)核蝸輪轉(zhuǎn)矩 2T= =533.65N·m2T、 、?4）校核蝸輪彎曲強(qiáng)度= =21.29MpaF??YdKF2164. =56Mpa??所以彎曲強(qiáng)度足夠（9）蝸桿、蝸輪各部分尺寸計算1）蝸桿頭數(shù) z =21軸向齒距 P = =19.78mm;am?經(jīng)查表，直徑系數(shù) q=10齒頂圓直徑 d = =75.6mm;1a(2)q?齒根圓直徑 = =47.9mmf.4m?導(dǎo)程角 =11.3°；蝸桿軸向齒厚 = =9.89mm?aS2m?2）蝸輪蝸輪齒數(shù) z =54.2蝸輪分度圓直徑 d =m z =340.2mm;2齒頂圓直徑 d = =352.8mm;2a2()m?齒根圓直徑 = =325.1mmf2.4z?蝸輪齒寬 b2≈2m(0.5+ )=48.09mm 圓整 b2=48mm1Q331q（10）熱平衡計算101）確定室溫 、允許油溫 、散熱系數(shù) K0t??1ts取 =20 ， =70 ，C?1?K =14W/(s2m?2)計算工作油溫 t1t = =4901)(0tAPs???C?t ,1??所以合適。（11）蝸桿傳動潤滑方式及精度等級選擇1）確定潤滑油粘度及潤滑方式根據(jù) v =4.84m/s 查機(jī)械設(shè)計手冊，選用潤滑粘度為 v =350mm /s,潤滑方式為油s 402池潤滑。 2）確定精度等級根據(jù) v =4.84m/s 查教材，選用 7 級精度。s（12）蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，見圖紙。6 .軸的設(shè)計計算6.1 輸入軸（蝸桿軸）的設(shè)計計算（1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力分析可知此減速器的功率屬中、小功率，對材料無特殊要求，故選用 45 鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。查表，得強(qiáng)度極限=640Mpa,a?許用彎曲應(yīng)力=60MPa.??b1?(2) 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）查表，得 C=126~10311又由式得mm10.2~5.71403.~26nd13 ???）（PC考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽存在，故需將估算的軸直徑加3%~5%，由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑為 20mm。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可將蝸輪蝸桿齒部分安排在箱體中央，相對兩軸承對稱布置，兩軸承分別以軸肩和軸蓋定位。2）繪制結(jié)構(gòu)草圖3）確定軸各段直徑和長度置 直徑 mm 說明聯(lián)軸器處A220按傳遞扭矩估算基本直徑，另考慮安裝聯(lián)軸器油封處B122為滿足帶輪軸向固定而設(shè)一軸肩，按經(jīng)驗可將軸徑增加2～8mm螺母處CM24 安裝圓螺母軸承處D225為便于軸承從左端拆裝，軸承內(nèi)徑稍大于油封處，并符合圓錐滾子軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，取直徑為 45，查得軸承型號為深溝球軸承 6305。E 330固定軸承略低于軸承內(nèi)圈，取為 30蝸桿處F585由于蝸桿的直徑與軸的尺寸相近，為了保證強(qiáng)度，故將蝸桿設(shè)計在軸上，分度圓直徑是 85G 3 與 E 處相同1203H 225軸承承受軸向力及徑向力為便于軸承從右端拆裝，軸承內(nèi)徑稍大于油封處，并符合滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，取直徑為25，查得軸承型號為圓錐滾子軸承 30305，背對背安裝。I 24 安裝圓螺母（4）確定各段軸的長度位置軸段長度mm說明聯(lián)軸器處 A 46 查機(jī)械零件設(shè)計手冊取 46油封處 B 46 為便于對軸承蓋的拆裝和潤滑，取為 46圓螺母處 C 14.5 固定軸承，且有止動墊片。D 26.5 與軸承厚度配合。E 112 根據(jù)蝸桿對中性連接段取112mmF 83 根據(jù)蝸桿結(jié)構(gòu)設(shè)計G1112同 E 段H 44 安裝擋油環(huán)及軸承I 14.5安裝圓螺母與止動墊片（4）傳動零件的周向固定軸與聯(lián)軸器處采用 A 型普通平鍵，鍵的型號為 197-05 X52GB/T136.2 輸出軸（蝸輪軸）的設(shè)計計算（1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力分析可知此減速器的功率屬中、小功率，對材料無特殊要求，故選用 45 鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由表 16.1 查得強(qiáng)度極限 =637Mpa,再由表 16.3 得許用彎曲應(yīng)力 =60MPa.a???b1??(2) 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）根據(jù)表 16.2 得 C=118~107。又由式（16.2）得=（107~118） mm=40.12~44.25mm3PdCn?34.280考慮到軸的最小直徑處，會有鍵槽存在，故需將估算的軸直徑加 3%~5%，由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑為 48mm。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸上零件的定位，固定和裝配○ 1單級減速器中可將蝸輪蝸桿齒部分安排在箱體中央，相對兩軸承對稱布置，兩軸承分別以軸肩和軸蓋定位。繪制結(jié)構(gòu)草圖○ 2確定軸各段直徑和長度○ 3位置 軸直徑 mm 說明A 50 此處安裝軸承，因承受軸向及徑向力，選用圓錐滾子軸承 30210,內(nèi)徑 50mmB 55 為滿足帶輪軸向固定而設(shè)一軸肩，按經(jīng)驗可將軸徑增加 2～8mmC 64 安裝蝸輪，此處應(yīng)低于軸肩。D 70 為便于軸承從左端拆裝，軸承內(nèi)徑稍大于油封處，并符合滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，取14直徑為 70mm，選圓錐滾子軸承 30212E 65 固定軸承，稍大于油封處取為 65mmF 55 最小軸徑，與鏈輪配合。（2）確定各段軸的長度位置 軸段長度 mm 說明A 57 與軸承厚度配合B 75 滿足對中性 75mmC 70 與蝸輪配合，略短于蝸輪厚度取為 70mmD 10 與軸承厚度配合，長度由擋油環(huán)補(bǔ)償，10mm 合計取。E 9 固定軸承，稍大于油封處取為 9mmF 21 最小軸徑，與連軸器配合。（3）傳動零件的周向固定軸與鏈輪處采用 A 型普通平鍵，鍵的型號為 197-05 4X936GB/T1軸與蝸輪處采用 A 型普通平鍵，鍵的型號為 - /7.軸的校核7.1 蝸桿軸（1）傳遞的轉(zhuǎn)矩T =35.34N·M（2）軸上的作用力蝸桿上的切向力： 1t 35.410F83.5xNd???15蝸桿上的軸向力：F =1a2503.76142.38TxNd???蝸桿上的徑向力：F =F tan =1465.9N1ra?（3）確定軸的跨距左右軸承的支反力作用點到蝸輪力作用點的距離為：107mm,115mm；聯(lián)軸器到右端軸承的支反力作用點的距離為：84.5mm按當(dāng)量彎矩較核軸的強(qiáng)度（1）作軸的空間受力圖，計算各平面上的彎矩和合成彎矩，及其轉(zhuǎn)矩，如下圖所示16水平面支反力 NFRrDXB 9821621???水平面彎矩 mMBX ·7.40/5垂直面支反力 NFRtBY781462???垂直面彎矩 mAYB .41.30.3合成彎矩 NMBYXB 17.23.7.22?????（2） 、危險面校核當(dāng)量彎矩：Me= =22)(T?m125)4.60().(2??校核： a105.03PWe????,所以軸的危險面滿足強(qiáng)度要求，故前面所得軸的尺寸符合6][a11MPe??要求。7.2 蝸輪軸的校核（1）蝸輪作用力計算轉(zhuǎn)矩 T =503.76N·m2Ft =2T2/d2= (圓周力)350.76142.8??Fr2= （徑向力）.tFgN??17F = Ft = （軸向力）2a183.5N（2）求水平面支反力和彎矩按當(dāng)量彎矩較核軸的強(qiáng)度作軸的空間受力圖，計算各平面上的彎矩和合成彎矩，及其轉(zhuǎn)矩，如下圖所示18水平面支反力 NFRrCXA 5.10221???水平面彎矩mMAXB ·638.5.63（3）求垂直面支反力和彎矩 NFRtCYA 5.274812???垂直面彎矩 mAYB ·031.6.63(4) 合成彎矩 NMBYXB 488.22?????（5）判斷危險剖面并校核軸徑由圖可見，B 剖面當(dāng)量彎矩最大，故較核 B 處軸危險剖面當(dāng)量彎矩：Me= =22)(T??Nm463)5.86.0()48(22???校核： a532.0146MPWe????19,所以軸的危險面滿足強(qiáng)度要求，故前面所得軸的尺寸符合MPe60][531?????要求。8. 鍵聯(lián)接的校核蝸桿軸校核：聯(lián)軸器處的鍵：????MPadhlTp 5.710254.343? Pap10][??蝸輪軸：蝸輪處 ????MPadhlTp 2.4106458.3? Pap10][??鏈輪出 lp 7.9.3p][9．聯(lián)軸器的選擇與校核：聯(lián)軸器的選擇可采用 LX2 型剛性套柱銷聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)=摘自 GB/T 4323-2003單位=(mm) 型號=LX2額定轉(zhuǎn)矩 Tn(N.m)=560選擇滿足使用要求10.潤滑設(shè)計：潤滑和密封的選擇潤滑的選擇①、蝸輪傳動的潤滑由于蝸輪圓周速度 V≤12m/s，所以采用浸油潤滑，即將齒輪浸入油中，當(dāng)齒輪回轉(zhuǎn)時粘在其上的油液被帶到嚙合區(qū)進(jìn)行潤滑，同時由池的油被甩上箱壁，有助散熱。為避免浸油潤滑的攪油功耗太大和保證齒輪捏合區(qū)的充分潤滑，傳動件浸入油中的深度不宜太深或太淺，一般浸油深度以浸油蝸輪的一個齒高為適度，速度高的還可淺些，但不應(yīng)少于 10mm。②軸承的潤滑軸承的潤滑采用飛濺潤滑。此種潤滑比較適合圓周速度不高的軸承，因為速度過高會形成油霧，就不利于潤滑。20密封的選擇①軸伸出處的密封此處采用氈圈式密封這種方式是利用矩形截面的毛氈圈嵌入梯形槽中所產(chǎn)生的對軸的壓緊作用，獲得防止?jié)櫥吐┏龊屯饨珉s質(zhì)灰質(zhì)等侵入軸承室的密封效果。②軸承室內(nèi)的側(cè)的密封此出采用擋油環(huán)來密封擋油環(huán)與軸承座孔之間留有不大的間隙，以便讓一定量的油能濺入軸承室進(jìn)行潤滑，但卻防止過多的油涌入軸承室。11.箱體、機(jī)架及附件的設(shè)計：機(jī)座壁厚為 δ=8mm機(jī)蓋壁厚為 δ1=8mm機(jī)座凸緣厚度為 b=1.5δ=12mm機(jī)蓋凸緣厚度為 b1=1.5δ1=12mm機(jī)座底凸緣厚度 mb205.2??地腳螺釘直徑 df=0.036 19.2mm，取 數(shù)目為 4?1amdf20?軸承離連接螺栓直徑 d1=0.75×df=15mm，取 M16機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑 d2=0.6df=12mm，取 M12軸承端蓋螺釘直徑 d3=0.5df=10mm窺視孔蓋螺釘直徑 d4=0.4df=8mm定位銷直徑 d=0.75d2=9mm連接螺栓 d2 間距 l=200mmdf、d1 、d2 至外機(jī)壁距離 c1=22mmdf、d2 至凸緣邊緣距離 c2=20mm軸承旁凸臺半徑 R1= c2=20mm外機(jī)壁至軸承座端面距離 l1= c1+ c2+10=52mm大齒輪與內(nèi)機(jī)壁距離 Δ1=20mm齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 Δ2=15mm機(jī)蓋、機(jī)座肋厚 m1=0.85δ1=6.8mm，取 7mmm=0.85δ=6.8mm, 取 7mm21軸承端蓋外徑 D2=1.25D+10=1.25*72+10=10mm軸承端蓋凸緣厚度 t=1.2 d3=1.2*10=12mm軸承旁聯(lián)接螺栓距離 s= D2=100mm設(shè)計小結(jié)歷經(jīng)兩個多星期的時間，終于完成了本次畢業(yè)設(shè)計。這是我第一次做設(shè)計。一開始我不知道從和入手，感覺難入上青天。由于我有向這方面發(fā)展的意向，所以我格外的 認(rèn)真。通過自己耐心的看書，以及老師辛苦的指導(dǎo)（在這里我首先要感謝指導(dǎo)我很多的老師） ，我慢慢理清了思路。在這些天我每天專研，今天終于成型了。在這次設(shè)計中遇到了很多挫折，如進(jìn)行校核時，出現(xiàn)了次校核失敗等。由于時間倉促以及所學(xué)的知識不夠全面，雖然完成了本次設(shè)計，但難免有錯誤和遺漏，設(shè)計中的錯誤希望得到老師的指正。同時也感謝老師在設(shè)計期間給予的幫助和指導(dǎo)。22參考文獻(xiàn)1． 《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》 （第二版） 高等教育出版社 作者：羅圣國等2． 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》 高等教育出版社 主編：陳立德3． 《機(jī)械設(shè)計》 （第七版） 高等教育出版社 主編：紀(jì)名剛4． 《機(jī)械設(shè)計手冊》 （軟件版）231機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計設(shè) 計 說 明 書題 目 一級蝸輪蝸桿減速器設(shè)計 設(shè) 計 者 張?zhí)煊? 指導(dǎo)教師 尹大慶 班 級 機(jī)化 1481 學(xué) 號 A07140610 2目 錄一、設(shè)計任務(wù) ……………………………………………………………… 11、工作條件…………………………………………………………………12、 原始數(shù)據(jù)……………………………………………………………… 13、傳動方案 …………………………………………………………… 1二、總體設(shè)計 …………………………………………………………… 21、傳動方案 …………………………………………………………… 22、選擇電機(jī) …………………………………………………… 43、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 ………………………… 54、減速器各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)距的計算 …………………………… 6 5、蝸輪蝸桿傳動的設(shè)計 ………………………………………… 76、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………………… 127、軸的校核 ……………………………………………………… 168、平鍵聯(lián)接計算………………………………………………………… 199、滾動軸承校核 ………………………………………………… 2010、潤滑設(shè)計 ………………………………………………………… 2111、箱體及附件的設(shè)計………………………………………………… 22三、設(shè)計心得與體會 ………………………………………………… 23四、參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 243一 設(shè) 計 任 務(wù)1.方案 2：設(shè)計一鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)上的蝸桿減速器。連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)工作，室內(nèi)工作，有粉塵，載荷平穩(wěn)，運(yùn)輸帶允許速度誤差為 5％。一班制，使用期限不低于 10 年，生產(chǎn)批量 10 臺。2.原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶拉力 F（KN ） 2.15運(yùn)輸帶工作速度 V（m/s） 1.1卷筒直徑 D（mm） 4003.傳動方案4二 總 體 設(shè) 計1、傳動方案：如附圖 12、選擇電動機(jī)（1）選擇電動機(jī)的類型無特殊要求，電機(jī)類型通常選用Ｙ系列的三相籠型異步電動機(jī)，因其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護(hù)方便。（2）選擇電動機(jī)的容量 KWKWFVP75.210.52103????設(shè) 、 分別為蝸輪蝸桿傳動、一對滾動軸承、聯(lián)軸器、卷筒的傳動效率，grc?、 、 1其中 、 、 、8.g?9.r 9.c?6.0l則 =0.8×0.99 ×0.992×0.96=0.73321.agrc?? 3工作電機(jī)所需的功率： 7.3d????P（3）確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒工作速度為 5.2401.6106n?????DV圓整取 53r/min?根據(jù)查詢機(jī)械設(shè)計手冊，確定一級蝸桿減速器傳動比 10~80故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： r/in420~53)80~1(n' ?????i符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有: 1000、1500、3000 r/min。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的情況在確定最后的轉(zhuǎn)速，為降低電動機(jī)的重量和成本，可選同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min。綜合考慮電機(jī)和傳動5裝置的尺寸、重量、價格、減速器的傳動比選擇電機(jī)型號為 Y132S-4 其主要參數(shù)如下：電動機(jī)額定功率 mP5.5kw電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n1440r/min電動機(jī)軸伸出端直徑 D 38mm電動機(jī)伸出端安裝長度E80mm3、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比：由于使用的是聯(lián)軸器，則減速器的傳動比為： 2753140i??wmn4、減速器各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)距的計算（1）各軸轉(zhuǎn)速蝸桿軸： r/min140n1?蝸輪軸： r/i532712?gi卷筒軸：r/minn2??（2）各軸輸入功率：蝸桿軸： KWP73.9.03cd1????蝸輪軸: 6.2.87.rg126卷筒軸:Pw= P2 =2.96×0.99×0.99=2.90KWcr?（3）各軸轉(zhuǎn)矩計算電動機(jī)軸轉(zhuǎn)矩：T0=9550×Pd/ =25N·m0n蝸桿軸轉(zhuǎn)矩： T1=9550×P1/n1=24.74N·m蝸輪軸轉(zhuǎn)矩： T2=9550×P2/n2=533.36N·m卷筒軸轉(zhuǎn)矩：Tw= 9550×Pw/nw=522.55N·m（4）各軸的運(yùn)動參數(shù)如下表：表 2軸名稱 功率(KW) 轉(zhuǎn)速(r/min) 轉(zhuǎn)矩(N·m)電動機(jī)軸 3.77 1440 25蝸桿軸 3.73 1440 24.74蝸輪軸 2.96 53 533.36卷筒軸 2.90 53 522.555.蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計分析：根據(jù)蝸桿傳動的工作條件，設(shè)計閉式蝸桿傳動。閉式蝸桿傳動具有良好的潤滑條件，失效形式為點蝕，其計算準(zhǔn)則為按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核（在現(xiàn)場，由于蝸輪輪齒很少發(fā)生因齒根彎曲強(qiáng)度不夠而斷裂，故往往不進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核） 。由于相對滑動速度很大，必須進(jìn)行熱平衡計算，校核一下蝸桿傳動的工作溫度是否過高，箱體散熱面積是否足夠，最后確定制造精度7（1）選擇材料并確定許用應(yīng)力查機(jī)械設(shè)計手冊，蝸桿選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理 220~240HBS。查機(jī)械設(shè)計手冊，蝸輪選用錫青銅 ZCuSn10P1,砂磨鑄造；=180Mpa , =56Mpa(單向運(yùn)轉(zhuǎn))。??H???F?（2）按蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計確定蝸桿頭數(shù) z1，蝸輪齒數(shù) z2查表，選 z1=2，則z2=i z1=27 x 2=54由機(jī)械設(shè)計手冊，初估效率 、?8.0'?（3）計算蝸輪轉(zhuǎn)矩 、2Tm5342.N·105.96'1''2 ??nPi?（4）確定載荷系數(shù) K查表，取工作情況系數(shù) K =1.0，載荷分布系數(shù) K =1.0（載荷平穩(wěn)） ，取動載荷系A(chǔ)?數(shù) K =1.05，v則K= K K K =1.05A?v確定模數(shù) m 和蝸桿分度圓直徑 ，蝸輪分度圓直徑1d2d?? 322'212 m18.618054.305.48?????????????????HZKTd?查表,得m =2500.5mm ，m=6.3mm， =63mm2131d則 =m z2=6.3x54=340.2mm2d(5)計算中心距8確定中心距a= =201.6mm21()/d?（6）計算蝸桿導(dǎo)程角 、滑動速度 v 、蝸輪切向速度 v 及蝸桿圓周速度?s 21v因為 tan =m z1 / =0.21所以 =11.3°v = =4.84m/ss??cos106xndv = =0.944m/s22smnd/75.4106???因為 v 3m/s,2所以 初選 K =1.05 合適（7）計算總效率 ?根據(jù) v =4.84m/s,s查表得，當(dāng)量摩擦角 =2°17′=2.28°（錫青銅蝸輪，蝸輪齒面硬度 45HRC）v?=0.96 =0.96 =0.7999?1)tan(v???與預(yù)估效率 =0.8 相差不多，無需復(fù)核 m 。、 21d（8）校核蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1)確定蝸輪齒形系數(shù) FY當(dāng)量齒數(shù)z = =57.45v23cos?根據(jù) z =57.45，按插入法，查表得 =2.35v FY2）確定蝸輪螺旋角系數(shù) ?9=1- =0.92?Y?140?3)復(fù)核蝸輪轉(zhuǎn)矩 2T= =533.65N·m2T、 、?4）校核蝸輪彎曲強(qiáng)度= =21.29MpaF??YdKF2164. =56Mpa??所以彎曲強(qiáng)度足夠（9）蝸桿、蝸輪各部分尺寸計算1）蝸桿頭數(shù) z =21軸向齒距 P = =19.78mm;am?經(jīng)查表，直徑系數(shù) q=10齒頂圓直徑 d = =75.6mm;1a(2)q?齒根圓直徑 = =47.9mmf.4m?導(dǎo)程角 =11.3°；蝸桿軸向齒厚 = =9.89mm?aS2m?2）蝸輪蝸輪齒數(shù) z =54.2蝸輪分度圓直徑 d =m z =340.2mm;2齒頂圓直徑 d = =352.8mm;2a2()m?齒根圓直徑 = =325.1mmf2.4z?蝸輪齒寬 b2≈2m(0.5+ )=48.09mm 圓整 b2=48mm1Q331q（10）熱平衡計算101）確定室溫 、允許油溫 、散熱系數(shù) K0t??1ts取 =20 ， =70 ，C?1?K =14W/(s2m?2)計算工作油溫 t1t = =4901)(0tAPs???C?t ,1??所以合適。（11）蝸桿傳動潤滑方式及精度等級選擇1）確定潤滑油粘度及潤滑方式根據(jù) v =4.84m/s 查機(jī)械設(shè)計手冊，選用潤滑粘度為 v =350mm /s,潤滑方式為油s 402池潤滑。 2）確定精度等級根據(jù) v =4.84m/s 查教材，選用 7 級精度。s（12）蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，見圖紙。6 .軸的設(shè)計計算6.1 輸入軸（蝸桿軸）的設(shè)計計算（1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力分析可知此減速器的功率屬中、小功率，對材料無特殊要求，故選用 45 鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。查表，得強(qiáng)度極限=640Mpa,a?許用彎曲應(yīng)力=60MPa.??b1?(2) 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）查表，得 C=126~10311又由式得mm10.2~5.71403.~26nd13 ???）（PC考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽存在，故需將估算的軸直徑加3%~5%，由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑為 20mm。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可將蝸輪蝸桿齒部分安排在箱體中央，相對兩軸承對稱布置，兩軸承分別以軸肩和軸蓋定位。2）繪制結(jié)構(gòu)草圖3）確定軸各段直徑和長度置 直徑 mm 說明聯(lián)軸器處A220按傳遞扭矩估算基本直徑，另考慮安裝聯(lián)軸器油封處B122為滿足帶輪軸向固定而設(shè)一軸肩，按經(jīng)驗可將軸徑增加2～8mm螺母處CM24 安裝圓螺母軸承處D225為便于軸承從左端拆裝，軸承內(nèi)徑稍大于油封處，并符合圓錐滾子軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，取直徑為 45，查得軸承型號為深溝球軸承 6305。E 330固定軸承略低于軸承內(nèi)圈，取為 30蝸桿處F585由于蝸桿的直徑與軸的尺寸相近，為了保證強(qiáng)度，故將蝸桿設(shè)計在軸上，分度圓直徑是 85G 3 與 E 處相同1203H 225軸承承受軸向力及徑向力為便于軸承從右端拆裝，軸承內(nèi)徑稍大于油封處，并符合滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，取直徑為25，查得軸承型號為圓錐滾子軸承 30305，背對背安裝。I 24 安裝圓螺母（4）確定各段軸的長度位置軸段長度mm說明聯(lián)軸器處 A 46 查機(jī)械零件設(shè)計手冊取 46油封處 B 46 為便于對軸承蓋的拆裝和潤滑，取為 46圓螺母處 C 14.5 固定軸承，且有止動墊片。D 26.5 與軸承厚度配合。E 112 根據(jù)蝸桿對中性連接段取112mmF 83 根據(jù)蝸桿結(jié)構(gòu)設(shè)計G1112同 E 段H 44 安裝擋油環(huán)及軸承I 14.5安裝圓螺母與止動墊片（4）傳動零件的周向固定軸與聯(lián)軸器處采用 A 型普通平鍵，鍵的型號為 197-05 X52GB/T136.2 輸出軸（蝸輪軸）的設(shè)計計算（1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力分析可知此減速器的功率屬中、小功率，對材料無特殊要求，故選用 45 鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由表 16.1 查得強(qiáng)度極限 =637Mpa,再由表 16.3 得許用彎曲應(yīng)力 =60MPa.a???b1??(2) 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）根據(jù)表 16.2 得 C=118~107。又由式（16.2）得=（107~118） mm=40.12~44.25mm3PdCn?34.280考慮到軸的最小直徑處，會有鍵槽存在，故需將估算的軸直徑加 3%~5%，由設(shè)計手冊取標(biāo)準(zhǔn)直徑為 48mm。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸上零件的定位，固定和裝配○ 1單級減速器中可將蝸輪蝸桿齒部分安排在箱體中央，相對兩軸承對稱布置，兩軸承分別以軸肩和軸蓋定位。繪制結(jié)構(gòu)草圖○ 2確定軸各段直徑和長度○ 3位置 軸直徑 mm 說明A 50 此處安裝軸承，因承受軸向及徑向力，選用圓錐滾子軸承 30210,內(nèi)徑 50mmB 55 為滿足帶輪軸向固定而設(shè)一軸肩，按經(jīng)驗可將軸徑增加 2～8mmC 64 安裝蝸輪，此處應(yīng)低于軸肩。D 70 為便于軸承從左端拆裝，軸承內(nèi)徑稍大于油封處，并符合滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，取14直徑為 70mm，選圓錐滾子軸承 30212E 65 固定軸承，稍大于油封處取為 65mmF 55 最小軸徑，與鏈輪配合。（2）確定各段軸的長度位置 軸段長度 mm 說明A 57 與軸承厚度配合B 75 滿足對中性 75mmC 70 與蝸輪配合，略短于蝸輪厚度取為 70mmD 10 與軸承厚度配合，長度由擋油環(huán)補(bǔ)償，10mm 合計取。E 9 固定軸承，稍大于油封處取為 9mmF 21 最小軸徑，與連軸器配合。（3）傳動零件的周向固定軸與鏈輪處采用 A 型普通平鍵，鍵的型號為 197-05 4X936GB/T1軸與蝸輪處采用 A 型普通平鍵，鍵的型號為 - /7.軸的校核7.1 蝸桿軸（1）傳遞的轉(zhuǎn)矩T =35.34N·M（2）軸上的作用力蝸桿上的切向力： 1t 35.410F83.5xNd???15蝸桿上的軸向力：F =1a2503.76142.38TxNd???蝸桿上的徑向力：F =F tan =1465.9N1ra?（3）確定軸的跨距左右軸承的支反力作用點到蝸輪力作用點的距離為：107mm,115mm；聯(lián)軸器到右端軸承的支反力作用點的距離為：84.5mm按當(dāng)量彎矩較核軸的強(qiáng)度（1）作軸的空間受力圖，計算各平面上的彎矩和合成彎矩，及其轉(zhuǎn)矩，如下圖所示16水平面支反力 NFRrDXB 9821621???水平面彎矩 mMBX ·7.40/5垂直面支反力 NFRtBY781462???垂直面彎矩 mAYB .41.30.3合成彎矩 NMBYXB 17.23.7.22?????（2） 、危險面校核當(dāng)量彎矩：Me= =22)(T?m125)4.60().(2??校核： a105.03PWe????,所以軸的危險面滿足強(qiáng)度要求，故前面所得軸的尺寸符合6][a11MPe??要求。7.2 蝸輪軸的校核（1）蝸輪作用力計算轉(zhuǎn)矩 T =503.76N·m2Ft =2T2/d2= (圓周力)350.76142.8??Fr2= （徑向力）.tFgN??17F = Ft = （軸向力）2a183.5N（2）求水平面支反力和彎矩按當(dāng)量彎矩較核軸的強(qiáng)度作軸的空間受力圖，計算各平面上的彎矩和合成彎矩，及其轉(zhuǎn)矩，如下圖所示18水平面支反力 NFRrCXA 5.10221???水平面彎矩mMAXB ·638.5.63（3）求垂直面支反力和彎矩 NFRtCYA 5.274812???垂直面彎矩 mAYB ·031.6.63(4) 合成彎矩 NMBYXB 488.22?????（5）判斷危險剖面并校核軸徑由圖可見，B 剖面當(dāng)量彎矩最大，故較核 B 處軸危險剖面當(dāng)量彎矩：Me= =22)(T??Nm463)5.86.0()48(22???校核： a532.0146MPWe????19,所以軸的危險面滿足強(qiáng)度要求，故前面所得軸的尺寸符合MPe60][531?????要求。8. 鍵聯(lián)接的校核蝸桿軸校核：聯(lián)軸器處的鍵：????MPadhlTp 5.710254.343? Pap10][??蝸輪軸：蝸輪處 ????MPadhlTp 2.4106458.3? Pap10][??鏈輪出 lp 7.9.3p][9．聯(lián)軸器的選擇與校核：聯(lián)軸器的選擇可采用 LX2 型剛性套柱銷聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)=摘自 GB/T 4323-2003單位=(mm) 型號=LX2額定轉(zhuǎn)矩 Tn(N.m)=560選擇滿足使用要求10.潤滑設(shè)計：潤滑和密封的選擇潤滑的選擇①、蝸輪傳動的潤滑由于蝸輪圓周速度 V≤12m/s，所以采用浸油潤滑，即將齒輪浸入油中，當(dāng)齒輪回轉(zhuǎn)時粘在其上的油液被帶到嚙合區(qū)進(jìn)行潤滑，同時由池的油被甩上箱壁，有助散熱。為避免浸油潤滑的攪油功耗太大和保證齒輪捏合區(qū)的充分潤滑，傳動件浸入油中的深度不宜太深或太淺，一般浸油深度以浸油蝸輪的一個齒高為適度，速度高的還可淺些，但不應(yīng)少于 10mm。②軸承的潤滑軸承的潤滑采用飛濺潤滑。此種潤滑比較適合圓周速度不高的軸承，因為速度過高會形成油霧，就不利于潤滑。20密封的選擇①軸伸出處的密封此處采用氈圈式密封這種方式是利用矩形截面的毛氈圈嵌入梯形槽中所產(chǎn)生的對軸的壓緊作用，獲得防止?jié)櫥吐┏龊屯饨珉s質(zhì)灰質(zhì)等侵入軸承室的密封效果。②軸承室內(nèi)的側(cè)的密封此出采用擋油環(huán)來密封擋油環(huán)與軸承座孔之間留有不大的間隙，以便讓一定量的油能濺入軸承室進(jìn)行潤滑，但卻防止過多的油涌入軸承室。11.箱體、機(jī)架及附件的設(shè)計：機(jī)座壁厚為 δ=8mm機(jī)蓋壁厚為 δ1=8mm機(jī)座凸緣厚度為 b=1.5δ=12mm機(jī)蓋凸緣厚度為 b1=1.5δ1=12mm機(jī)座底凸緣厚度 mb205.2??地腳螺釘直徑 df=0.036 19.2mm，取 數(shù)目為 4?1amdf20?軸承離連接螺栓直徑 d1=0.75×df=15mm，取 M16機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑 d2=0.6df=12mm，取 M12軸承端蓋螺釘直徑 d3=0.5df=10mm窺視孔蓋螺釘直徑 d4=0.4df=8mm定位銷直徑 d=0.75d2=9mm連接螺栓 d2 間距 l=200mmdf、d1 、d2 至外機(jī)壁距離 c1=22mmdf、d2 至凸緣邊緣距離 c2=20mm軸承旁凸臺半徑 R1= c2=20mm外機(jī)壁至軸承座端面距離 l1= c1+ c2+10=52mm大齒輪與內(nèi)機(jī)壁距離 Δ1=20mm齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 Δ2=15mm機(jī)蓋、機(jī)座肋厚 m1=0.85δ1=6.8mm，取 7mmm=0.85δ=6.8mm, 取 7mm21軸承端蓋外徑 D2=1.25D+10=1.25*72+10=10mm軸承端蓋凸緣厚度 t=1.2 d3=1.2*10=12mm軸承旁聯(lián)接螺栓距離 s= D2=100mm設(shè)計小結(jié)歷經(jīng)兩個多星期的時間，終于完成了本次畢業(yè)設(shè)計。這是我第一次做設(shè)計。一開始我不知道從和入手，感覺難入上青天。由于我有向這方面發(fā)展的意向，所以我格外的 認(rèn)真。通過自己耐心的看書，以及老師辛苦的指導(dǎo)（在這里我首先要感謝指導(dǎo)我很多的老師） ，我慢慢理清了思路。在這些天我每天專研，今天終于成型了。在這次設(shè)計中遇到了很多挫折，如進(jìn)行校核時，出現(xiàn)了次校核失敗等。由于時間倉促以及所學(xué)的知識不夠全面，雖然完成了本次設(shè)計，但難免有錯誤和遺漏，設(shè)計中的錯誤希望得到老師的指正。同時也感謝老師在設(shè)計期間給予的幫助和指導(dǎo)。22參考文獻(xiàn)1． 《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》 （第二版） 高等教育出版社 作者：羅圣國等2． 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》 高等教育出版社 主編：陳立德3． 《機(jī)械設(shè)計》 （第七版） 高等教育出版社 主編：紀(jì)名剛4． 《機(jī)械設(shè)計手冊》 （軟件版）23