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课程设计船舶与海洋工程2013级1班 第3组组长：xxx 组员：xxx xxx xxx二一五年六月二十七日机械设计基础课程设计说明书设计题目： 单级蜗轮蜗杆减速器 学院：航运与船舶工程学院专业班级：船舶与海洋工程专业一班学生姓名：xxx指导老师：xxx设计时间：2015-6-27重庆交通大学航运与船舶工程学院2013级船舶与海洋工程机械设计基础课程设计任务书1. 设计任务设计某船舶锚传动系统中的蜗杆减速器及相关传动。2. 传动系统参考方案（见下图）锚链输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入单级蜗杆减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送锚机滚筒5，带动锚链6工作。 锚链输送机传动系统简图1电动机；2联轴器；3单级蜗杆减速器； 4联轴器；5锚机滚筒；锚链3. 原始数据 设锚链最大有效拉力为F(N)=3000 N，锚链工作速度为v=0.6 m/s，锚链滚筒直径为d=280 mm。4. 工作条件锚传动减速器在常温下连续工作、单向运动；空载起动，工作时有中等冲击；锚链工作速度v的允许误差为5%；单班制（每班工作8h）,要求减速器设计寿命8年，大修期为3年，小批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。5. 每个学生拟完成以下内容（1）减速器装配图1张（A1号或A0号图纸）。（2） 零件工作图23张（如齿轮、轴或蜗杆等）。（3）设计计算说明书1份（约60008000字）。目录1、运动学和动力学的计算12、传动件的设计计算53、蜗杆副上作用力的计算84、减速器箱体的主要结构尺寸95、蜗杆轴的设计计算116 、键连接的设计147、轴及键连接校核计算158、 滚动轴承的寿命校核189、 低速轴的设计与计算1910、键连接的设计2211、润滑油的选择2212、附件设计2313、减速器附件的选择24参考文献：261、运动学和动力学的计算计算项目计算过程及说明计算结果一、选择电动机1、选择电动机类型按工作要求和条件，选用Y系列全封闭笼型三相异步电动机。 2、选择电动机功率 工作机所需功率为：Pw=Fv/(1000)=3000 0.6/（10000.96）KW；电动机的输出功率为：=/=Fv/1000由电动机值工作几之间的总效率=式中：、分别为联轴器（2个），蜗杆传动的轴承（2对），滚筒轴承及蜗杆传动的效率。由参考文献机械设计课程设计手册 贾北平韩贤武 主编 华中科技出版社第7-8页表2-3=0.992、=0.99 、=0.98、 =0,79 则 = 3、确定电动机的转速 滚筒的工作转速为=因为由参考文献机械设计课程设计手册 贾北平韩贤武 主编 华中科技出版社第5-6页表2-2，蜗杆传动的传动比=1040,则总的传动比的合理范围为=1040因此，电动机的转速的可选范围为=1040（409.51638.0）r/min4、 确定电动机的型号 符合这一范围的电动机同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min。根据工作机所需要电动机输出功率和电动机的同步转速，由参考文献机械设计课程设计手册 贾北平韩贤武 主编 华中科技出版社附录B可查出适用的电动机的型号分别为 Y132S-6 Y100L2-4 Y132M-8。相应的技术参数及传动比的比较情况见下表：电动机的型号额定功率电动机转速（r/min)传动装置的传动比/kw同步转速满载转速总传动比Y132S-631000960Y100L2-4315001430Y132M-83750710综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量以及涡轮传动的传动比，选择Y132S-6型电动机较为合适，即电动机的额定功率=4kW，满载转速=960r/min 总传动比适中，传动装置较紧凑。Y132S-6型电动机的主要尺寸和安装尺寸见下表：中心高H外形尺寸L（AC/2AD）HD底角安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴身尺寸DE装键部位尺寸FGD132475345315216140123880103338电动机型号：Y132S-6二、计算传动装置各轴的的运动和动力参数）1）各轴的转速轴=960 r/min轴=/ r/min滚筒轴nw=44.96 r/minn0=960 r/minn1=960 r/minn2=44.96r/minnw=44.96r/min2)各轴的输入功率=0.992、=0.99 、=0.98、 =0,79轴P1 =Pd=2.5=KW轴P2 =P1=KW滚筒轴PW =P228=KWP1 =2.4552KWP2 =1.92KW67KW3） 各轴的输入转矩电动机轴T0 =9550Pd/n0=9550 /960=24.87Nm轴T1 =9550P1/n1=9550 /960=24.42Nm轴T2 =9550P2 /n2=95501.92/=4Nm滚筒轴TW=9550PW/nW=95501.867 /4=NmT0 =24.87NmT1 =24.42NmT2=4NmTW =Nm参数电动机轴轴轴滚筒轴转速n（r/min）输入功率P/KW输入转矩T(Nm)96096055224.421.9267传动比2、传动件的设计计算2.1蜗杆副的设计计算2蜗杆：45钢，表面淬火45-55HRC；蜗轮：10-3铝青铜ZCuAl10Fe3，砂模铸造，假设相对滑动速度vs6m/s2根据参考文献机械设计基础（第六版）杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明主编 高等教育出版社第201-202页表12-5和表12-6许用接触应力 H=200MPa许用弯曲应力 F=80MPa2蜗杆头数 Z1=2蜗轮齿数 Z2=iZ1=22= 则Z2取47使用系数 KA=1.3综合弹性系数 ZE=150接触系数Z见参考文献机械设计基础（第六版）杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明主编 高等教育出版社第201页图12-112取整：a=145mm查询参考文献机械设计基础（第六版）杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明主编 高等教育出版社第195页表12-1可得若取m=,d1=63mm 则d2=mZ2=mm则中心距a为2.1.4验算蜗轮圆周速度v2、相对滑动速度vs、及传动总效率1）蜗轮圆周速度v22）导程角 由3）相对滑动速度vs与初选值相符，选用材料合适4）传动总效率查询参考文献机械设计基础（第六版）杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明主编 高等教育出版社第204页表12-7及公式（12-13）可知当量摩擦角 原估计效率0.75与总效率相差较大，需要重新验算。2蜗轮齿根抗弯强度验算公式为其中当量齿数查询参考文献机械设计基础（第六版）杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明主编 高等教育出版社第177页图11-8可得所以强度足够2.2计算蜗杆传动等其他几何尺寸2计算及其说明计算结果分度圆直径 齿顶高 全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 蜗杆螺旋部分长度(因为当m+（0.030.05）=mm,故取dmin=44mm9.2结构设计9的设计 1）因为该段轴上安装联轴器，故此段设计与联轴器同步设计。为了补偿误差，故采用弹性联轴器，根据参考文献机械设计基础（第六版）杨可桢 程光蕴 李仲生 钱瑞明主编 高等教育出版社第296页表17-1可得所以联轴器取型号为GB/T 5014-2003中的LX3型联轴器符合要求，其公称转矩为1250Nm,许用转速为4750r/min（钢），轴孔直径范围为4048mm，毂孔直径取48mm，轴孔长度取84mm，J型轴孔，A型键，联轴器主动端代号为LX3 3860 GB/T 5014-2003。则相应的轴段直径为d1=48mm，轴段长度略小于轮毂直径，故取L1=82mm2）轴段的直径 轴段的直径为 该处选用密封毡圈油封，使用的毡圈类型为 55 JB/ZQ4606-1997,则d2=65mm3)轴段及轴段的设计 因为轴段及轴段上安装轴承，考虑其受力情况，所以选用圆锥滚子轴承，轴段上安装轴承，现取轴承为30214，根据参考文献机械设计基础课程设计杨晓兰 主审 唐一科 贾北平主编 华中科技大学出版社第121页得其详细参数为 轴承内径d=70mm，外径D=125mm,宽B=24mm，T=，内圈定位轴肩直径da=79mm，外圈定位轴肩直径Da=110116mm，am，故取d3=70mm。轴承采用脂润滑，需要设计挡油环，轴承靠近箱体内壁的端面距箱体内壁距离取3=10mm。故d3=d6=70mm，4)轴段的设计轴段上安装蜗轮，为方便蜗轮的安装，d4应该略大于d3，可定d4=75mm,蜗轮轮毂的宽度范围为（）d4=90135mm,取其轮毂宽度H=90mm，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒固定。为使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段长度应该比轮毂略短，故取L4=88mm5)轴段的长度设计取蜗轮轮毂到内壁距离2=15mm，则L3=B+3+2+H-L4=（22+10+15+80-78）=49mm6）轴段的长度设计 因为轴段的长度除与轴上的零件有关外，还与轴承座宽度及轴承端盖等零件的尺寸有关。轴承端盖连接螺栓直径为M8，取螺栓GB/T5782 M88mm=9.6mm，取e=10mm。调整垫片厚度t=2mm，联轴器轮毂端面与端盖外端面的距离K1=15mm。轴承座外伸凸台高t=5mm，轴承座厚度为L=+c1+c2+(58)=6770mm。则：取L=68mmL2=K1+e+t+L-3-B=15+10+2+68-10-22=63 mm7)轴段的设计 该轴段为蜗轮提供定位，定位轴肩的高度为取h=10mm,则d5=95mm,取轴段的长度L5=10mm9)轴段的长度设计保证挡油环、轴承相对蜗轮中心线对称，则L6=L3-L5-2mm=49-10-2=37mm10)轴上力作用点间距轴的支点及受力点间的距离为11）低速轴的设计尺寸 单位：mm48826563704975889510704910、键连接的设计联轴器与轴段间采用A型普通平键连接，根据参考文献机械设计基础课程设计杨晓兰 主审 唐一科 贾北平主编 华中科技大学出版社第112页得，键的类型为GB/T 1096 键 12832和键161011、润滑油的选择减速器内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑，这样不仅可以减小摩擦损失，提高传动效g率，还可以防止锈蚀、降低噪声。减速器采用蜗杆下置式，所以蜗杆采用浸油润滑，蜗杆浸油深度h大于等于1个螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承最低滚动中心。蜗杆轴承采用全损耗系统用油L-AN150润滑油润滑。蜗轮轴承采用ZL-1锂基润滑脂润滑。12、附件设计经箱体、蜗杆与蜗轮、蜗轮轴以及标准键、轴承、密封圈、挡油盘、联轴器、定位销的组合设计，经校核确定以下零件： 键的类型： 单位：mm安装位置类型b（h9）h（h11）L9（h14）蜗杆轴、联轴器以及电动机联接处GB/T 1096 键 10810832蜗轮与蜗轮轴联接处GB/T 1096 键 12812832蜗轮轴、联轴器及传动滚筒联接处GB/T 1096键1610161032圆锥滚动轴承 ： 单位：mm安装位置轴承型号外 形 尺 寸dDTBC蜗 杆GB/T297-1994（30212）6011022219蜗轮轴GB/T297-94302127012522421密封圈（JB/ZQ 4606-1986）： 单位：mm安装位置类型轴径d基本外径D基本宽度蜗杆B5574855748蜗轮轴B6574865748弹簧垫圈（GB93-87）： 单位：mm安装位置类型内径d宽度（厚度）材料为65Mn，表面氧化的标准弹簧垫圈轴承旁连接螺栓GB93-87-16164上下箱联接螺栓GB93-87-12123挡油环： 单位：mm安装位置外径厚度边缘厚度材料蜗杆129129Q235定位销为GB117-86 销838 材料为45钢。13、减速器附件的选择以下数据均根据参考文献机械设计基础课程设计杨晓兰 主审 唐一科 贾北平主编 华中科技大学出版社48-49页得视孔盖（Q235）： 单位mmAA1A2B1BB2d4hR150190170410380394M 628起吊装置： 单位mm箱盖吊耳dR eb24242424箱座吊耳BHhb4224起重螺栓 : 单位mmdDLSd1Cd2hM1635622716328422226通气器: 单位mmdd1d2d3d 4DabSM18M3383164012722chh1D1RKef1640840622轴承盖（HT150） 单位mm安 装位 置d3Dd0D0D2ee1mD4D5D6b1d1蜗杆10130111551801213120125127880蜗轮轴101401116519012132013013513710100油标尺 单位mmdd1d2d3habcDD1M1641663512852622油塞（工业用革）: 单位mmdDeLlasd1HM1262312317172参考文献：1、根据参考文献机械设计基础课程设计杨晓兰 主审 唐一科 贾北平主编 华中科技大学出版社2、机械设计基础（第五版）杨可桢 程光蕴 李仲生主编 高等教育出版社3、机械设计常用公式速查手册张继东 编 机械工业出版社感想奋斗了一个星期终于完成了课程设计，感触很大。首先，让我体会最深刻的就是设计真的很不容易，设计一个合格的实用的的产品更是难上加难。在我们小组总共五个人，其中有两个成员设计带传动输送机，其他两个成员和我设计锚机的蜗轮蜗杆减速器。在刚起步阶段，我们五个人还可以在一起讨论一下在电动机的选择过程中遇到的问题，可是等到他们设计到带传动的时候我就有点惭愧了。作为组长，他们问我关于带传动的相关问题时，我不知道该怎么回答他们的问题，实在惭愧，感觉组长做的很不称职。庆幸的是有两个人做输送机的设计，他们可以讨论。不过我感觉我们一组五个人好像被分成两个部分，他们设计输送机，我们设计锚机，我们之间几乎没有多少涉及一样的知识点。我感觉既然分组了，就应该能够体现合作，一组人设计同一个减速器，大家一起讨论，分工分段完成，这样更加高效。不过这只是理想状态。如果一组只设计一种减速器，那样可能就会有组员偷懒，甚至一组只有一个人在做，其他人在玩。我感觉这种偷懒的现象在当下无法避免，大部分人都太浮躁了。不过还是有一部分人真的很认真的，他们中午不回宿舍直接去教室做设计，真佩服他们。