哈工大涡轮减速器课程设计.docx

目录一 设计任务书1二 传动方案的拟定2三 电动机的选择和传动装置的运动、动力参数计算3四 传动装置的设计4五 轴及轴上零件的校核计算41 蜗杆轴及其轴上零件的校核计算72 蜗轮轴及其轴上零件的校核计算5六 啮合条件及轴承的润滑方法、润滑剂的选择6七 密封方式的选择6八 减速器的附件及其说明6九 参考资料6二 传动方案的拟定本设计采用蜗轮传动，虽然相对于齿轮传动，蜗轮传动的传动效率低，而且蜗轮采用青铜等贵重减磨材料时，成本较高，但是蜗轮传动具有传动比大，结构紧凑，传动平稳，噪声低的优点，适用于载荷较小、间歇工作的场合。 传动方案如下图所示。三 电动机的选择和传动装置的运动、动力参数计算1 电动机的选择1). 按工作要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V。2). 选择电动机的容量工作机的有效功率为PW=Fv1000=22000.851000KW=1.87KW从电动机到工作机输送带间的总效率为=（11）2234式中，1、1、2、3、4分别为弹性联轴器、十字滑块联轴器、蜗杆传动和卷筒的传动率。由参考文献1表9.1可知，1=0.992，1=0.98，2=0.98，3=0.78，4=0.96，则=0.9920.980.9820.780.96=0.699所以电动机所需工作功率为Pd=PW=1.870.699kW=2.68KW3) 确定电动机转速工作机卷筒轴的转速为nW=601000vd=6010000.8530054.11r/min综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，拟采用电机Y132S-6，满载转速nd=960r/min， 表1 Y132S-6型电动机的主要性能电动机型号额定功率/kW满载转速/(rmin-1)起动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132S-639602.02.02 计算传动装置的总传动比ii=ndnW=96054.11=17.74取i=18，由=18-17.7417.74=1.5%3%可知，i=18满足要求。 因为该设计为一级蜗轮蜗杆减速器，故i=i。3 计算传动装置各轴的运动和动力参数1) 各轴的转速轴 n=nm=960r/min轴 n=ni=96018=53.33r/min 卷筒轴 n卷=n=53.33r/min2) 各轴的输入功率轴 P=Pd1=2.680.99=2.65kW轴 P=P3=2.650.76=2.0kW卷筒轴 P卷=P21=2.00.980.98=1.92kW3) 各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩Td为Td=9.55106P1n1=9.551062.64960105Nmm=2.63104NmmT1=Td1=2.631040.99105Nmm=2.6104NmmT2=iT1=180.762.6104Nmm=3.56105NmmT卷=T221=3.561050.980.98105Nmm=3.42105Nmm轴名功率P/KW转矩T/(Nmm)转速n/( r/min)传动比i传动效率电机轴2.682.6310496010.99轴2.652.6104960180.76轴2.03.5610553.3310.96卷筒轴1.923.4210553.33四 传动装置的设计(1) 选择材料、热处理方式考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度也不太高，蜗杆选用45钢制造，调制处理，齿面硬度为220250HBW；由vs=5.210-4n13T2=5.210-49603360=3.55ms6ms，取vs=4m/s，故蜗轮轮缘选择铝铁青铜ZCuAl10Fe3，又因为批量生产，采用金属模制造。(2) 选择蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2由参考文献2表7.2，按i=18选取z1=2，则z2=iz1=182=36(3) 按吃面疲劳强度确定模数m和蜗杆分度圆直径d1m2d19KT2(ZEz2H)21) 确定作用于蜗轮上的扭矩T2按z1=2，初取=0.76，则T2=iT1=180.762.6104Nmm=3.56105Nmm2) 确定载荷系数K=KAKvK。由参考文献2表7.4查取使用系数KA=1.15，假设蜗轮圆周速度v2-0.7mm,符合要求。(5) 验算蜗轮圆周速度v2、相对滑动速度vs及传动效率v2=d2n2601000=226.896018601000=0.68m/s显然v2FS1，因此轴有向右移动的趋势，但由轴承的分析可知轴承I将使轴保持平衡，故两轴承的轴向力分别为Fa2=FS1+Fa=3249NFa1=109N由于Fa2Fa1，FR1e由参考文献1表10.13得X=0.4，Y=0.4cot=0.4cot15=1.5当量动载荷F2=XFR2+XFa2=0.41155+1.53249=5335.5N3) 校核轴承寿命轴承在100以下工作，由参考文献1表10.9得fr=1.0；载荷平稳，由参考文献1表10.10，查得fF=1.2取当量动载荷较大的轴承II计算寿命L10h=10660n(ftCfFF)=10660960(1.0630001.25335.5)103=35443h由参考文献3知，该系统为五年两班工作制Lh=862250=24000h显然L10hLh，故轴承寿命校核通过。1 涡轮轴的校核(1) 选择轴的材料因为传递功率不大，并对质量及结构无特殊要求，故选用常用材料45钢，调制处理。(2)初算轴径对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献2查表9.4得C=106118，考虑到蜗杆受到轴向力的作用，故取C=118，则dminC3Pnm=11832.096018=39.5mm考虑键槽的影响，取dmin39.51.05mm41.5mm(3)结构设计1) 联轴器及轴段1。考虑到轴段1上安装联轴器，因此轴段1的设计应与联轴器的设计同时进行。 为了补偿联轴器所连接的两轴的安装误差，隔离震动，选用弹性柱销联轴器。由参考文献2查表12.1取K=1.5，则计算转矩TC=KT=1.59.551032.64960 0.990.7618Nm=533.5Nm有参考文献1查表13.3得，选择金属滑块联轴器4590 JB/ZQ 4384-1997，相应的，取轴段1直径d1=45mm，轴段1的长度应比联轴器轴孔长度略段，则轴段1的长度为88mm，2) 密封圈与轴段2。在确定轴段2的直径时，应考虑联轴器的固定和密封圈的尺寸。由参考文献2图9.8计算得轴肩高度h0.070.1d=0.070.145=3.154.5mmd2=d6=d1+2h=45+23.154.5=51.354mm考虑到露天环境，采用唇形密封圈，由参考文献1表14.5，唇形密封圈的轴径d=52mm，所以d2=52mm；3) 轴段3和轴段6上安装轴承，尺寸由轴承确定。蜗杆转动时有轴向力，选用单列圆锥滚子轴承。暂取轴承型号为30211，由参考文献1表12.4，轴承内径d=55mm，外径D=100mm，轴肩定位直径da min=64mm，因为轴承的极限转速为3800rpm，所以选用脂润滑。取d3=d6=55mm， B=21mm。4) 轴段4上安装蜗轮，为了便于蜗轮的安装， d4应略大于d3，而且考虑到受力增大，直径也应增大，故取d4=60mm，蜗轮左端用套筒固定，为使套筒端面顶在蜗轮左端面上即靠紧，轴段4的长度l4应比蜗轮轮毂略短，取轮毂长l=73mm，故取l4=71mm。5) 轴段5。蜗轮右端采用轴肩固定，由此可确定轴段5的直径。由参考文献2图9.8计算得轴肩高度h0.070.1d=0.070.160=4.26mmd5=d4+2h=60+24.26=68.472mm取d5=70mm，由参考文献2图9.8计算得轴环宽度b=1.4h=1.4d5-d42=1.470-602=7，可取轴段5的长度l5=10mm。6) 轴段2轴段3轴段6的长度的确定。轴段2轴段3轴段6的长度l2、l3、l6出与轴上零件有关外，还与机体及轴承盖零件有关。通常，从蜗轮端面开始向两端展开来确定尺寸。为避免转动齿轮与不动机体相碰，应在齿轮端面与机体内壁件理由足够的间距H，由参考文献2表9.5可取H=15mm。轴承在座孔中的位置与轴承的润滑方式有关，该设计中蜗轮分度圆的线速度vFS1，因此轴有向右移动的趋势，但由轴承的分析可知轴承I将使轴保持平衡，故两轴承的轴向力分别为Fa2=FS1+Fa=1193.3NFa1=543.3N由于Fa2Fa1，FR1e由参考文献1表10.13得X=0.4，Y=0.4cot=0.4cot15=1.5当量动载荷F2=XFR2+XFa2=0.41721+1.51193.3=2478.35N3) 校核轴承寿命轴承在100以下工作，由参考文献1表10.9得fr=1.0；载荷平稳，由参考文献1表10.10，查得fF=1.2取当量动载荷较大的轴承II计算寿命L10h=10660n(ftCfFF)=10660960(1.0908001.22478.35)103=1.54106h由参考文献3知，该系统为五年两班工作制Lh=862250=24000h显然L10hLh，故轴承寿命校核通过。减速器的附件设计1 窥视孔和窥视孔盖为了检查传动件的啮合情况，并向机体内注入润滑油，应在机体上设置窥视孔。窥视孔应设置在减速器机体的上部，可以看到所有传动件啮合的位置，以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙，检查齿轮的失效情况和润滑情况。平时窥视孔用盖板盖住，用M5M8的螺钉紧固，以防污物进入机体和润滑油飞溅出来。因此盖板下应加防渗漏的垫片。盖板可以用钢板、铸铁或有机玻璃制造。窥视孔的大小至少应能伸进手去，以便操作。2 放油孔及放油螺栓 更换油时，应把污油全部排出，并进行机内清洗。因此，应在机体底部油池最低位置开设放油孔。平时，放油孔用放油螺栓和防漏垫圈堵严。为了加工方便，放油孔处的机体外壁应有加工凸台，经机械加工成为放油螺栓头部的支承面，并加封油垫圈以免漏油，封油垫圈可用石棉橡胶板或皮革制成。放油螺塞带有细牙螺纹。3 油面指示器油面指示器用来显示油面的高度，以保证油池中有正常的油量。油面指示器一般设置在机体便于观察、油面较稳定的部位。油面指示器有各种类型结构。常见形式有油标尺、圆形油标、长形油标和管状油标等。油标尺由于结构简单，在减速器中应用较多。其上刻有最高和最低油面的刻度线。油面位置在这两个刻度线之间视为正常油量。长期连续工作的减速器可选用外面装有隔离套的游标尺，以便能在不停车的情况下随时检查油面。间断工作或允许停车检查油面的减速器可不设油标尺套。设计时，在不与机体凸缘想干涉，并保证顺利拆装和加工条件下，油标尺的设置位置应尽可能高一些。油标尺可以垂直插入油面，也可以倾斜插入油面，与水平面的夹角不得小于45。4 通气器 减速器运转时，由于摩擦生热使机体内部温度升高，若机体密闭，则机体内气压会增大，导致润滑油从缝隙及密闭处向外渗漏，使密闭件失灵。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内的热涨气体自由溢出，达到机体内外的气压平衡，可提高密封的性能。常用通气器有通气螺塞和网氏通气器两种结构形式。清洁环境可选用结构简单的通气螺塞，多尘环境应选用带有过滤网氏的通气。通气器的尺寸规格有多种，应视减速器的大小决定。5 吊耳为了装拆和搬运，应在机盖上设置吊环螺钉或吊耳，基座上设置吊钩。当减速器的质量较大时，搬运整台减速器，只能用机座上的吊钩，而不允许机盖上的吊环螺钉或吊耳，以免损坏机盖和机座连接凸缘结合面的密封性。采用吊环螺钉使机械加工工艺复杂，所以常在机盖上直接铸出吊钩或吊耳。6 定位销 在剖分式机体中，为了保证轴承座孔的加工和装配精度，在机盖和机座用螺栓连接后，在镗孔之前，在连接凸缘上应该配有两个定位销。定位销可保证机盖的每次装配都使轴承座孔始终保持制造加工时的位置精度。 经常采用圆锥做定位销，两个定位销相距尽量远一些，常安置在机体纵向两侧的连接凸缘上，并呈非对称布置，以加强定位效果。 定位销的直径一般取d=(0.70.8)d2，式中d2为机盖和机座连接