二级蜗杆齿轮减速器设计机械设计课程设计说明.doc
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1、 燕山大学 机械设计课程设计说明书机械设计课程设计说明书 题目:题目: 二级蜗杆齿轮减速器设计二级蜗杆齿轮减速器设计 学院(系):学院(系):机械工程学院机械工程学院 年级专业:年级专业: 1010 级机控(级机控(1 1)班)班 学学 号:号: 学生姓名:学生姓名: 指导教师:指导教师:韩晓娟韩晓娟 教师职称:教师职称:教授教授 目录目录 一、传动方案分析一、传动方案分析1 1.斜齿轮传动斜齿轮传动1 2.蜗杆传动蜗杆传动1 二电动机选择计算二电动机选择计算1 1原始数据原始数据1 2电动机型号选择电动机型号选择1 三总传动比确定及各级传动比分配三总传动比确定及各级传动比分配3 四传动装置的
2、运动和动力参数四传动装置的运动和动力参数3 五传动零件的设计计算五传动零件的设计计算5 1蜗杆蜗轮的选择计算蜗杆蜗轮的选择计算5 2齿轮传动选择计算齿轮传动选择计算10 六轴的设计和计算六轴的设计和计算16 1初步计算轴径初步计算轴径16 2轴的结构设计轴的结构设计17 33 轴的弯扭合成强度计算轴的弯扭合成强度计算18 七七. 角接触轴承的选择校核角接触轴承的选择校核23 八键的选择及其大齿轮键校核八键的选择及其大齿轮键校核25 九传动装置的附件及说明九传动装置的附件及说明 26 十联轴器的选择十联轴器的选择27 十一润滑和密封说明十一润滑和密封说明28 1润滑说明润滑说明28 2密封说明密
3、封说明28 十二拆装和调整的说明十二拆装和调整的说明28 十三设计小结十三设计小结 28 十四参考资料十四参考资料 29 燕山大学 机械设计课程设计 0 一、传动方案分析一、传动方案分析 1.斜齿轮传动斜齿轮传动 啮合性能好:斜齿圆柱齿轮轮齿之间是一种逐渐啮合过程,轮齿上的 受力也是逐渐由小到大,再由大到小;因此斜齿轮啮合较为平稳,冲击和噪 声小,适用于高速、大功率传动。斜齿轮传动的平稳性较直齿圆柱齿轮传动 好,常用在高速级或要求传动平稳的场合。因此斜圆柱齿轮传动,这样的传 动方案是比较合理的。 2.蜗杆传动蜗杆传动 蜗杆传动平稳,适用于中小功率间歇运转的场合。当与齿轮传动同时 使用时若要求减
4、速器结构紧凑,可布置于低速级。因此,在传动方案中设置 蜗杆齿轮传动是合理的。 二电动机选择计算二电动机选择计算 1原始数据原始数据 传输带牵引力 F=1842N 传输带工作速度 V=0.34m/s 滚筒直径 D=0.38m 2电动机型号选择电动机型号选择 1. 选择电动机类型 由于 Y 系列三相异步电动机具有高效节能按工作要求和工作条件,选用 Y 系列三相异步电动机 2. 确定电机容量 F=1842N V=0.34m/s D=0.38m 燕山大学 机械设计课程设计 1 电动机的输出功率 Pd=Pw / a 其中,传输带所需功率 P = Kw 1842 0.34 0.652 10001000 0
5、.96 w w Fv Pkw d 1000 a Fv 式中为卷筒效率(不包括轴承) ,取=0.96 w w 传动装置的总效率 a=(1)22 3 (4)4 式中 1 为联轴器的效率 1=0.99,2 为齿轮传动效率(8 级精度齿轮传 动)2=0.97 , 3 为蜗轮蜗杆传动效率(双头蜗杆)3=0.75,4 为轴承效率 (滚动轴承)4=0.993,; a=0.9920.970.750.9934=0.694 电动机功率 Pd=Pw / a=0.626/0.694=0.94kw 3. 选择电动机转速 卷筒轴的工作转速为 60 100060 0.34 17.1 / min 0.38 v nr d 按推
6、荐的传动比合理范围,i=6090,故电动机可选转速范围为 (60 90) 17.110261539 / min da ninr: 符合这一范围的同步转速有 1500r/min。因此选用同步转速为 1500r/min 的电动机。综合考虑电动机和传动装置尺寸的重量、价格、功率等因素,决 定选用型号为 Y90S-4 电动机。其主要性能如表: 功率 0.626kw i2=4.55 i1= 18 燕山大学 机械设计课程设计 2 三总传动比确定及各级传动比分三总传动比确定及各级传动比分 配配 总传动比为(满载转速 nm=1400r/min) Ia=nm/n=1400/17.1=81.87 取齿轮传动比 i
7、2=(0.040.07)ia=(0.040.07)81.87=3.275.73 取 i2=4.55,i1=i/i2=81.87/4.55=18 四传动装置的运动和动力参数四传动装置的运动和动力参数 设蜗杆为 1 轴,蜗轮轴为 2 轴,圆柱齿轮轴为 3 轴,卷筒轴为 4 轴, 1.各轴转速: n1=nm =1400 r / min n2=n1 / i1=1400 /18=77.78 r / min n3=n2 / i2=77.78 /4.55=17.10r / min n4=n3=17.10r/min 2.各轴输入功率: P1=Pd01= Pd1=1.10.99=1.089kw P2=P112=
8、 P134=1.0890.9930.75=0.811kw P3=P223= P224=0.8110.9930.97=0.78kw 电动机电动机 型号型号 额定功率额定功率 /kw 同步转速同步转速 /(r/min) 满载转速满载转速 /(r/min) 堵转转矩堵转转矩/ 额定转矩额定转矩 最大转矩最大转矩/ 额定转矩额定转矩 Y90S-41.1150014002.22.3 蜗轮副传动 比 18 齿轮副传动 比 4.55 Pd =0.94 kw 电动机 型号 Y90S-4 燕山大学 机械设计课程设计 3 P4=P334= P314=0.780.9930.99=0.767kw 3.各轴输入转距:
9、电动机轴输出转矩为: Td=9550Pd/nm=95501.1/1440=7.5Nm T1=Td01= Td1=7.50.99=7.425 Nm T2=T1i112= T1i134=7.425180.750.993=99.54 Nm T3=T2i223= T2i224=99.544.550.970.993=436.24 Nm T4=T334= T314=436.240.990.993=428.85 Nm 运动和动力参数计算结果整理于下表: 轴号 功率 P /kw 转矩 T /(Nm ) 转速 n /(rmin) 传动比 i效率 电机轴1.7.51400 1.000.99 1 轴1.0897.4
10、251400 180.74 2 轴0.81199.5477.78 4.550.96 3 轴0.78436.2417.10 卷筒轴0.767428.8521.28 1.000.98 运动和动力 参数 渐开线蜗杆 蜗杆用 45 钢 蜗轮用铸锡 青铜 ZCuSn10P1 燕山大学 机械设计课程设计 4 五传动零件的设计计算五传动零件的设计计算 1蜗杆蜗轮的选择计算蜗杆蜗轮的选择计算 (1).选择蜗杆的传动类型 根据 GB/T 100851988 的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。 (2).初选材料、精度等级和蜗杆头数 蜗杆传动传递的功率不大,速度中等,故蜗杆用 45 钢,调质处理, 蜗轮用铸锡青铜 Z
11、CuSn10P1,沙模铸造。轮芯用灰铸铁 HT100 制造。 精度等级:初选 9 级 蜗杆头数 Z1=2 Z2=iZ1=182=36 (3).按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再 校核齿根弯曲疲劳强度。 2 3 2 2 9.47cos E H Z m qkT Z =9.26 由 Z1=2 得。9.47cos 确定载荷 K 因工作载荷较稳定,故取载荷分布不均匀系数 K=1,由于所选用 为电动机, 机械设计查表 6-4 取 KA=1,取 KV=1.1,预估 v23m/s;则 K=KAKKV =11.11=1.1 确定作用在蜗轮上的转距 T2=99
12、540N/mm 确定弹性影响系数 KA=1 KV=1.1 ZE=155MPa1 /2 Z1=2 Z2=36 燕山大学 机械设计课程设计 5 因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故 ZE=155MPa1/2 确定许用接触应力 H= 7 8 2 10 (0.75 0.9) b N 根据蜗轮材料为铸锡青铜 ZCuSn10P1,砂模铸造,可查得 =220MPa b 应力循环次数 2 7 2 2 60t60 77.78 6 300 1 86.72 10Nn 则 7 8 7 10 0.8 220130 6.72 10 H MPa 3232 2 2 150 9.47cos()9.26 1.1 99.54 1
13、0 ()1041 36 130 H E Z m qKT z 取,查表得9.47cos9.26 3 11 1250,5,10,2,50m qmmm qzd (4). 传动基本尺寸确定 1.d2=mZ2=536=180mm 2.a=1/2(d1+d2)=1/2(50+180)=115 3. 11 1 2 tantan11.31111835“ 10 Z q 4.确定精度等级 =220MP b =1250 3 m q a=115mm 9 级精度合 适 燕山大学 机械设计课程设计 6 V2= 22 87.5 160 0.733/1.5/ 60 100060 1000 n d m sm s 滑动速动 2/
14、sin 4.675 s vv 初选 9 级精度合适 (5)复核 m3q 啮合效率1.30o v 1 tantan11.31 0.872 tan()tan(11.311.30 ) o oo v 取其中 2为滚动轴承效率,5为搅油效率 23 0.955 则= 123=0.8720.955=0.833 则 2 3 2 2 2 9.47cos 0.833155 9.47 cos11.31 1.1 (88480) () 0.7532 136.68 13971575 E H Z m qkT Z 应力无问题,不必再修正。 (6).校核齿根弯曲疲劳强度 2 12 1.64 FFF KT Y Y d d m 当
15、量齿数 2 3 36 33.22 coscos11.31 V o Z Z 由此,查表可得齿形系数。1.91 F Y 1.744 F Y m=4mm d1=50m q=12.5 燕山大学 机械设计课程设计 7 螺旋角系数 1/1401 11.31/1400.936Y 许用弯曲应力 6 9 2 6 9 7 10 (0.250.08)1.25 10 (0.25 1400.08 220)1.25 7.56 10 32.53 Fsb N MPa 由表 7-2 查得=140MPa =220MPa sb s b 1.25 是蜗杆硬度45HRc 时所乘的系数 1.64 1.1 88480 1.91 0.936
16、 63 160 5 11.421MPa1 取=1 4 1 3 Z 11 0.783 1.65 Z 螺旋角系数coscos140.985 o Z =189.82.410.7830.985=352.79 EH Z Z Z Z 计算接触疲劳许用应力 =1.07k =189.8 E Z MPa =2.41 H Z =600 lim1H MPa 燕山大学 机械设计课程设计 11 lim HNH H H K 接触疲劳强度极限 lim1 lim2 H H =600MPa =390MPa lim1H lim2H 寿命系数 KHN1= KHN2=1 N1=60n2jLn=6077.81(83006)=6.721
17、07 N2=60n3jLn=1.48107 取安全系数 SH=1,取失效概率为 1% 1lim1 1 2lim2 2 726 640 HNH H H HNH H H K MPa S K MPa S 12 min640 HHH MPa 试算小齿轮分度圆直径,代入 1 d H 2 3 1 2 2.03 995404.55 1 189.8 0.985 0.783 2.41 57.2 0.84.55640 dmm 校正试算的分度圆直径 校正齿轮圆周速度 12 57.2 77.78 0.2329/4/ 60 100060 1000 d n vm sm s 修正载荷系数 1.02 1.601.53 1.0
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