机械设计专业课程设计蜗轮蜗杆传动.doc

目 录第一章 总论- 2 -一、机械设计课程设计内容- 2 -二、设计任务- 2 -三、设计规定- 3 -第二章 机械传动装置总体设计- 3 -一、电动机选取- 4 -二、传动比及其分派- 4 -三、校核转速- 5 -四、传动装置各参数计算- 5 -第三章 传动零件蜗杆蜗轮传动设计计算- 5 -一、蜗轮蜗杆材料及类型选取- 6 -二、设计计算- 6 -第四章 轴构造设计及计算- 10 -一、安装蜗轮轴设计计算- 10 -二、蜗杆轴设计计算- 15 -第五章 滚动轴承计算- 17 -一、安装蜗轮轴轴承计算- 18 -二、蜗杆轴轴承校核- 18 -第六章 键选取计算- 19 -第七章 联轴器- 20 -第八章 润滑及密封阐明- 20 -第九章 拆装和调节阐明- 20 -第十章 减速箱体附件阐明- 20 -课程设计小结- 21 -参照文献- 22 -第一章 总论一、机械设计课程设计内容 机械设计课程设计涉及如下内容：1.传动方案分析与选取；2.电动机选取与运动参数计算；3.传动件设计；4.轴设计；5.轴承及其组合部件设计；6.键和联轴器选取及其校核；7.箱体，润滑机器和附件设计；8.装配图设计及绘制；9.零件图设计及绘制；10.编写设计阐明书。二、设计任务1、设计题目设计用于带速传播机传动装置。2、工作原理及已知条件工作原理:工作传动装置如下图所示：1-电动机 2、4-联轴器 3-一级蜗轮蜗杆减速器 5-传动滚筒 6-输送带3、设计数据：运送带工作拉力F=3200N运送带工作速度v=0.85m/s卷筒直径D=410mm工作条件：运送机有效期5年、两班制工作、单向运转、工作平稳、运送带速度容许误差5%、减速器由普通规模厂中小批量生产。4、传动装置方案：蜗轮蜗杆传动三、设计规定1、设计阐明书 1份【70009000字,按原则格式书写（电子版）】2、减速器装配图草图 1张【A1图，手工绘图,坐标纸】3、减速器装配图 1张【A1图，电脑绘图】4、任一轴零件图 1张【A3图，手工绘图】5、任一齿轮零件图 1张【A3图，手工绘图】第二章 机械传动装置总体设计机械传动装置总体设计重要任务是分析研究和拟定传动方案、电动机选取、传动比分派及计算、传动装置运动参数及动力参数计算，为后续传动设计和装配图绘制提供根据。一、电动机选取依照工作机负荷、特性和工作环境，选取电动机类型、构造形式和转速，计算电动机功率，最后拟定电动机型号。1、选取电动机类型按工作规定和条件选用Y系列普通用途全封闭自扇冷鼠笼式三相异步电动机。2、选取电动机容量（1）工作机各传动部件传动效率及总效率其中弹性联轴器传动效率=0.99；单线蜗杆与蜗轮传动效率=0.75；运送机驱动轴一对滚动轴承效率 =0.99；凸缘联轴器传动效率=0.99因此减速机构总效率=0.990.750.9920.99=0.7203（2）选取电动机功率所选电动机额定功率应当等于或稍不不大于工作规定功率。容量不大于工作规定，则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载、发热大而过早损坏；容量过大，则增长成本，并且由于效率和功率因数低而导致电能挥霍。带式运送机所需功率:Pw=Fv1000 w=32000.8510001=2.72kW（其中w为工作机传动效率且w =1）；初步预计电动机额定功率P：所需电机输出功率Pd= Pw / =2.72/0.72=3.78kW；查机械设计课程设计表2.1，选用Y112M-4电动机,重要参数如下：额定功率P=4kw满载转速nm=1440 r/min电机轴伸出端直径：28mm伸出端安装长度：60mm二、传动比及其分派1、查机械设计书中得各级齿轮传动例如下：；理论总传动比：；运送机驱动滚筒转速nw=39.62r/min；依照初选电机转速nm=1440 r/min，计算总传动比i=nm/nw=1440/39.62=36.35。由工作原理图可知该传动装置为蜗轮蜗杆单级传动，即总传动比就等于蜗轮蜗杆传动比。2、查机械设计表11-1，取蜗杆头数z1=1,蜗轮齿数z2=36，则实际总传动比i=36。三、校核转速滚筒实际转速nw= nm/i =1440/36=40。转速误差nw= =0.97%5%，符合规定。四、传动装置各参数计算1、各轴功率计算蜗杆输入功率：P1=P=40.99=3.96kW蜗轮输出功率：P2= P1= P=2.97kW滚筒轴传递功率：P3= P2=2.970.990.99=2.91kW2、各轴转速计算由于蜗杆是通过联轴器与电机伸出轴连接在一起，故蜗杆转速等于电机转速即n1=nm=1440 r/min；涡轮轴转速n2=n1/i=1440/36=40 r/min;滚筒轴转速n3=n2=40 r/min。3、各轴转矩计算蜗杆传递转矩T1=9550P1/n1=26.26 Nm蜗轮轴传递转矩T2=9550P2/n2=709.09 Nm滚筒轴传递转矩T3=9550P3/n3=694.76 Nm第三章 传动零件蜗杆蜗轮传动设计计算传动装置中传动零件参数、尺寸和构造，对其她零部、件设计起决定性作用，因而，应一方面设计计算传动零件。当减速器有传动件时，应先设计减速器外传动零件。一、蜗轮蜗杆材料及类型选取1、选取蜗杆传动类型依照GB/T10085-1988推荐，选用渐开线蜗杆(ZI)。2、选取材料考虑到蜗杆传动功率不大，速度中档，故蜗杆采用45刚；而又但愿效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面规定淬火，硬度为4555HRC；蜗轮选用铸锡磷青铜（ZCuSn10P1）,砂模锻造；为了节约贵重有色金属，仅齿圈用青铜锻造，而轮芯用灰铸铁（HT100）制造。二、设计计算1、按齿面接触强度设计依照闭式蜗杆蜗轮设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行计算，再校核齿根弯曲疲劳强度。由机械设计依照式子：m2dKT2（1）拟定载荷系数 因工作是有轻微振动，故取载荷分布不均匀系数=1，由机械设计表11-5选用使用系数=1，由于转速不是很高，冲击不大，可选用动载荷系数=1.1，则 K=11.0511.1（2）拟定弹性影响系数由于选用是锡磷青铜（ZCuSn10P1）蜗轮和45刚蜗杆相配，故（3）拟定许用接触应力H依照蜗轮材料为锡磷青铜（ZCuSn10P1），金属模锻造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，可从机械设计表11-7查得蜗轮基本许用应力 =268 MPa。应力循环次数N=60=60140（165365）=7.008，寿命系数 =0.784 ，则=0.784268=210.1 MPa（4）计算m2d由于z2=36，T2=709.09 Nm=709.09103 Nmm，故m2dKT2=1.1709.09103=3144.33 mm3因z1=1，故从机械设计表11-2中查取模数m=6.3 mm,蜗杆分度圆直径d1=112mm。 2、蜗杆与蜗轮重要参数与几何尺寸(1)中心距 a= =169.4(2)蜗杆：轴向齿距Pa=m=3.146.3=19.78 mm；直径系数q=17.78；齿顶圆直径=d1+2ha1=d1+2ha*m=112+216.3=124.6 mm；齿根圆直径=d1-2hf1=d1-2(ha*m+c)=112-2（16.3+1.6）=47.88mm；分度圆导程角=arctan=3.22（右旋）；轴向齿厚sa=m=9.89 mm。(3)蜗轮：蜗轮齿数：=36；变位系数=0；螺旋角：30.96（右旋）蜗轮分度圆直径：=226.8 mm；蜗轮喉圆直径：=+=239.4 mm；蜗轮齿根圆直径：=+=211 mm；蜗轮咽喉母圆半径：=a-=169.4-239.4=49.7 mm；蜗轮轮缘宽度：B=(0.670.7)=(83.4887.22)mm,取B=85 mm。3、校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数=36.173依照=0，=36.173，从机械设计图11-17中可查得齿形系数2.44螺旋系数=0.977许用弯曲应力 =从表11-8中查得由ZCuSn10P1制造蜗轮基本许用弯曲应力=56 MPa寿命系数 =560.624=34.92 MPa因此=56 MPa即,弯曲强度校核满足规定。4、验算效率已知=3.22，=，与相对滑移速度关于， m/s从机械设计表11-18中用插值法查得=0.0175，=1代入上式得(0.72390.732)不不大于原预计值0.7203，因而不用重算,且进一步验证了电机选取合理性。5、精度级别公差和表面粗糙度拟定考虑到所涉及蜗杆传动是动力传动，属于机械减速器。从GB/10089-1988中，蜗轮圆周速度=n2d2/60=0.47 m/se =0.2929 h因而选用该轴承没问题。二、蜗杆轴轴承校核设计轴时，两端均初选轴承30307，e=0.31，Y=1.9径向力： FrA=3327 N FrB=3327 N派生力： FdB=875.53 N FdA=875.53 N轴向力：FaA=FdB+Fa1=7110.5 N FaB=FdB=875.53 N当量载荷：由于=0.37e，因此X=0.4，Y=1.9由于为普通载荷，则fp=1.2，故当量载荷为：PA=fp(XFrA+YFaA)=17808.9 N而Cr=75.2 kN，故轴承寿命 Lp=1405.6103 h29 h因而选用该轴承也没问题。第六章 键选取计算对于键连接，一方面选取键类型，决定键和键槽剖面尺寸，然后校核键连接强度。在设计轴时已初选轴承为滚子轴承，现只需计算校核。1、输入轴与电动机轴采用平键连接依照轴径d1=28mm，l1=58，可选用A型平键，由机械设计表6-1得：bhL=8744，即：键744GB/T1096-。键、轴和联轴器材料都是钢，由表6-2查许用应力p=100120MPa，取其平均值110MPa。键工作长度：l=L-b=44-8=32mm，键与联轴器接触高度k=0.5h=3.5mm，则p=15.63 MPap因此此键强度符合设计规定2、输出轴与联轴器连接采用平键连接依照轴径d1=50mm，l1=82，可选用A型平键，得：bhL=14970即：键970GB/T1096-。键、轴和联轴器材料都是钢，键工作长度：l=L-b=70-14=56mm，键与联轴器接触高度k=0.5h=4.5，则：p=96.25 MPap 因此此键强度符合设计规定。3、输出轴与蜗轮连接用平键连接依照轴径d4=65，l4=81，可选用A型平键，得：bhL=181160，即：键1160GB/T1096-，键、轴和联轴器材料都是钢，键工作长度：l=L-b=60-18=42mm，键与联轴器接触高度k=0.5h=5.5，则：p=94.45 MPap因此此键强度符合设计规定。第七章 联轴器惯用联轴器已经原则化或规范化，在机械设计中，重要是依照使用条件及所传递扭矩大小来选取其类型和尺寸。在轴设计当中，已经选取了联轴器，输出轴选用HL4型弹性联轴器，d=50mm，l=80mm；输入轴上联轴器选用YL5型凸缘联轴器，d=28mm，l=62mm。第八章 润滑及密封阐明由于是下置式蜗杆减速器，且其传动圆周速度，故蜗杆采用浸油润滑，取浸油深度h=12mm；润滑油使用50号机械润滑油。轴承采用润滑脂润滑，由于轴承转速v1500r /min，因此选取润滑脂填入量为轴承空隙体积1/2。在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不容许漏油。剖分面容许涂以密封胶或水玻璃，不容许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。第九章 拆装和调节阐明在安装调节滚动轴承时，必要保证一定轴向游隙，由于游隙大小将影响轴承正常工作。在安装齿轮或蜗杆蜗轮后，必要保证需要侧隙及齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度拟定，可查手册。当传动侧隙及接触斑点不符合精度规定期，可以对齿面进行刮研、跑合或调节传动件啮合位置。也可调节蜗轮轴垫片，使蜗杆轴心线通过蜗轮中间平面。第十章 减速箱体附件阐明箱体是减速器重要构成部件，用以支持和固定轴系零件，保证转动件润滑，实现与外界密封。机座和箱体等零件工作能力重要指标是刚度，箱体某些构造尺寸，如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等，对机座和箱体工作能力、材料消耗、质量和成本，均有重大影响。但是由于其形状不规则和应力分布复杂性，未能进行强度和刚度分析计算，但是可以依照经验公式大概计算出尺寸，加上一种安全系数也可以保证箱体刚度和强度。箱体大小是依照内部传动件尺寸大小及考虑散热、润滑等因素后拟定。课程设计小结随着大四脚步声响起，课程设计也将接近尾声，在戴教师精心指引下通过几周努力奋战，终于完毕。做课程设计前，觉得所学理论知识很单调乏味，感觉都懂了又好像都不懂，通过这次课程设计，才意识到那些理论知识是真没有完全搞懂。课程设计是机械设计及有关课程知识综合应用实践训练，是咱们迈向社会，从事职业工作前一种必不可少过程。这次课程设计，我深深地感受到千里之行始于足下，今天认真做好课程设计，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下了坚实基本。这三周真很累，但我收获了诸多，也让我发现了自己局限性之处。这三周课程设计进一步巩固、加深和拓宽所学知识；通过设计实践，树立了对的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握了机械设计普通规律，也培养了分析和解决问题能力；通过设计计算、绘图以及对运用技术原则、规范、设计手册等有关设计资料查阅，对自己进行了一种全面机械设计基本技能训练。 在这个过程中，是在教师解说下让我对整个设计过程以及绘图过程有了较好理解，对我背面整体设计和绘图进行有了很大协助，在此真诚感谢戴教师！参照文献1机械设计（第八版）濮良贵、陈国定、吴立言主编，高等教诲出版社2机械设计课程设计（修订版）周元康、林昌华、张海兵主编，重庆大学出版社3机械原理（第七版）孙恒、陈作模、葛文杰主编，高等教诲出版社4 工程制图 霍光青、刘洁主编,中华人民共和国林业出版社 5 材料力学 刘鸿文主编，高等教诲出版社6 互换性与技术测量基本 胡凤兰主编，高等教诲出版社