蜗轮蜗杆减速器课程设计说明书(CAD图).doc

项 目 课 程 说 明 书题目： 运输机减速器 二级学院机械工程学院年级专业机械设计制造及其自动化学 号学生姓名指导教师 新余学院项目课程任务书二级学院： 学 号学生姓名专业（班级）设计题目运输机减速器设计技术参数设计一用于带式运输机上的减速器。运输机每天单班制工作，每班工作8小时，每年按300天计算，轴承寿命为齿轮寿命的1/31/4，卷筒效率（不包括轴承）4=0.96。其技术条件如下：（1）运输机工作时载荷性能较平稳启动过载不大于5%，单向回转。（2）电源为三相交流电，电压为380/220V。（3）允许鼓轮的速度误差为5%。（4）工作环境：室内，有少量灰尘。设计参数设计数据二级齿轮减速器V带+一级齿轮减速器蜗杆蜗轮减速器1112132122233132运输带拉力F1/KN2.22.42.62.22.42.62.22.4运输带速度V/ms-11.11.31.51.11.31.51.11.3鼓轮直径D/mm300250230300250230300250鼓轮直径D/mm66666666设计要求课程设计前，学生应认真阅读设计任务书，了解设计题目、设计对象及设计内容；复习课程相关内容，熟悉有关零部件的设计方法和步骤；准备好设计中常用的图册、手册以及绘图工具；做好设计计划，合理分配各阶段的设计时间。课程设计是在教师指导下由学生独立完成的，课程设计过程中，学生应树立正确的设计思想，对设计中发现的问题，首先应独立思考，进行分析和解决。学生应认真对待每一个设计细节，边计算、边绘图、边修改，保质、保量、按时完成设计任务。其主要任务有：1、确定机械传动装置的总体设计方案；2、选择电动机型号；3、传动装置的运动和动力参数的计算；4、传动零件及轴的设计计算；5、轴承、连接件、润滑密封和联轴器的选择及计算；6、机体结构及附件的设计；7、绘制减速器装配工作图与零件图；8、编写设计计算说明书，进行总结与答辩。学生的具体人员安排：1、学号4250（共9人，分三组，每组3人，设计二级齿轮减速器），其中，学号42、43、44三人共同做题号11，45、46、47三人共同做题号12，48、49、50三人共同做题号13。2、学号5157（共7人，分三组，设计V带+一级齿轮减速器），其中，学号51、52、53三人共同做题号21，54、55二人共同做题号22，56、57二人共同做题号23。3、学号5861（共4人，分二组，设计蜗杆蜗轮减速器），其中，学号58、59二人共同做题号31，60、61二人共同做题号32。工作量1、减速器的相关设计和计算2、绘制减速器的装配图一份（1#或2#图纸）3、绘制减速器主要零件的零件图4、编写减速器设计计算说明书工作计划课程设计主要内容及时间分配如下表：序号设计主要内容时间分配备注1讲课布置任务，确定设计方案 0.5天12月9日开始2传动装置的总体设计0.5天3设计计算2天4装配草图设计0.5天5装配图绘制2天6零件图绘制1.5天7编写设计计算说明书2天8总结及答辩1天12月20日结束小 计10天参考资料1.机械设计课程设计2.工程力学3.机械设计手册4.机械制图5.机械设计基础指导教师签字教研室主任签字说明：此表一式叁份，学生、指导教师、二级学院各一份。年 月 日目录1电机选择12选择传动比32.1总传动比32.2减速装置的传动比分配33各轴的参数43.1各轴的转速43.2各轴的输入功率43.3各轴的输出功率43.4各轴的输入转矩43.5各轴的输出转矩53.6各轴的运动参数表64.蜗轮蜗杆的选择74.1选择蜗轮蜗杆的传动类型74.2选择材料74.3按计齿面接触疲劳强度计算进行设74.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸84.5校核齿根弯曲疲劳强度94.6验算效率104.7精度等级公差和表面粗糙度的确定105 轴的设计计算165.1蜗杆轴165.1.1按扭矩初算轴径165.1.2蜗杆的结构设计165.2蜗轮轴175.2.1输出轴的设计计算175.2.2轴的结构设计185.3蜗杆轴的校核195.3.1求轴上的载荷195.3.2精度校核轴的疲劳强度225.4蜗轮轴的强度校核245.4.1精度校核轴的疲劳强度255.4.2精度校核轴的疲劳强度276.滚动轴承的选择及校核计算306.1蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算306.2蜗杆轴上轴承的选择计算317.键连接的选择及校核计算357.1输入轴与电动机轴采用平键连接357.2输出轴与联轴器连接采用平键连接357.3输出轴与蜗轮连接用平键连接358联轴器的选择计算378.1与电机输出轴的配合的联轴器378.2与一级齿轮降速齿轮轴配合的联轴器379.润滑和密封说明399.1润滑说明399.2密封说明3910拆装和调整的说明4011减速箱体的附件说明4112.设计小结4213参考文献431电机选择工作机所需输入功率所需电动机的输出功率传递装置总效率式中：蜗杆的传动效率0.75：每对轴承的传动效率0.98：联轴器的效率0.99：卷筒的传动效率0.96所以 故选电动机的额定功率为5kw符合这一要求的同步转速有750r/min , 1000r/min , 1500r/min电机容量的选择比较：表1.1 电动机的比较方案型号额定功率/kw同步转速/r/min满载转速/r/min重量价格1Y160M-85750720重高2Y132M-651000960中中3Y112M-4515001440轻低考虑电动机和传动装置的尺寸 重量及成本，可见第二种方案较合理，因此选择型号为：Y132M-6的电动机。2选择传动比2.1总传动比 2.2减速装置的传动比分配 所以 3各轴的参数将传动装置各轴从高速到低速依次定为I轴 II轴 III轴 IV轴 ：、 、 、 、 依次为电动机与I轴 I轴与II轴 II轴与III轴 III轴与V轴的传动效率 则：3.1各轴的转速 3.2各轴的输入功率 轴 轴 轴 轴 3.3各轴的输出功率 轴 轴 轴 轴 3.4各轴的输入转矩电动机 轴 轴 轴 轴 3.5各轴的输出转矩电动机 轴 轴 轴 轴 3.6各轴的运动参数表表3.1 各轴的运动参数表轴号功率转矩(Nm)转速(r/min)传动i效率输入输出输入输出电机轴43.557835.392796010.050.99蜗轮轴4.744.6947.1546.669602.51蜗杆轴？3.484.5986.89114.6382.50.7354卷轴3.314.4337.86448.8195.510.95064.蜗轮蜗杆的选择 4.1选择蜗轮蜗杆的传动类型根据GB/T100851998 选择ZI4.2选择材料蜗杆选45钢，齿面要求淬火，硬度为45-55HRC.蜗轮用ZCuSn10P1,金属模制造。为了节约材料齿圈选青铜，而轮芯用灰铸铁HT100制造4.3按计齿面接触疲劳强度计算进行设（1）根据闭式蜗杆传动的设计进行计算，先按齿面接触疲劳强度计进行设计，再校对齿根弯曲疲劳强度。由文献1P254式（11-12）， 传动中心距由 前面的设计知作用在蜗轮上的转矩T2，按Z=1,估取，则：（2）确定载荷系数K因工作比较稳定，取载荷分布不均系数；由文献1P253表11-5选取使用系数；由于转速不大，工作冲击不大，可取动载系；则（3）确定弹性影响系数因选用的是45钢的蜗杆和蜗轮用ZCuSn10P1匹配的缘故，有（4）确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径 和中心距的比值，从文献1P253图11-18中可查到（5）确定许用接触应力根据选用的蜗轮材料为ZCuSn10P1，金属模制造，蜗杆的螺旋齿面硬度45HRC，可从文献1P254表11-7中查蜗轮的基本许用应力应力循环次数 寿命系数则 （6）计算中心距: 取a=160mm，由 i=30，则从文献1P245表11-2中查取，模数m=5蜗杆分度圆直径从图中11-18中可查，由于，即以上算法有效。4.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（1）蜗杆轴向尺距 = 25.133mm直径系数q= =10齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆导程角 蜗杆轴向齿厚蜗杆的法向齿厚（2）蜗轮 蜗轮齿数, 变位系数 验算传动比，这时传动比误差为：，在误差允许值内。蜗轮分度圆直径喉圆直径齿根圆直径咽喉母圆半径4.5校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数 根据 从图11-9中可查得齿形系数Y=2.55螺旋角系数：许用弯曲应力：从文献1P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa寿命系数 可以得到：S=1.5故该轴在截面右侧强度也是足够的。本设计因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称，故可略去静强度校核。至此轴的设计即告结束。6.滚动轴承的选择及校核计算根据条件，轴承预计寿命：。6.1蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算（1）轴承的选择采用角接触球轴承，根据轴直径d=45mm，选择角接触球轴承的型号为7209C，主要参数如下：基本额定静载荷基本额定动载荷极限转速（2）寿命计算因蜗杆轴所受的轴向力向左，所以只有最左边的角接触球轴承受轴向力该轴承所受的径向力约为对于70000型轴承，按文献1P322表13-7轴承派生轴向力，其中为文献1P321表13-5中的判断系数，其值由的大小来确定，查文献1P321表13-5得角接触球轴承判断系数 所以当量动载荷深沟球轴承所受的径向力约为当量动载荷所以，应用核算轴承的寿命因为是球轴承，所以取指数轴承计算寿命减速器设计寿命所以满足寿命要求。6.2蜗杆轴上轴承的选择计算（1）轴承的选择选择使用深沟球轴承，根据轴直径d=65mm，选用角接触球轴承的型号为7213C。主要参数如下： 基本额定静载荷基本额定动载荷极限转速 （2）寿命计算对于70000C型轴承，按文献1P322表13-7轴承派生轴向力，其中为文献1P321表13-5中的判断系数，其值由的大小来确定，但现轴承轴向力未知，故先初取，因此可估算：按文献1P322式（13-11）得由文献1P321表13-5进行插值计算，得，。再计算： 两次计算的值相差不大，因此可以确定，。（3）轴承当量动载荷、因为 由文献1P321表13-5分别进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承1 对轴承2 因轴承运转中有中等冲击载荷，按文献1P319表13-6，取。则：轴承计算寿命 减速器设计寿命 所以满足寿命要求。（3）静载荷计算查机械零件手册可知，角接触球轴承当量静载荷因载荷稳定，无冲击，所以取静强度安全系数所以满足强度条件（4）极限工作转速计算以上所选各轴承的极限转速都成立，所以他们的极限工作转速一定满足要求。7.键连接的选择及校核计算7.1输入轴与电动机轴采用平键连接根据轴径，查文献2P123可选用A型平键，得：，即：键870GB/T1096-2003键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献1P106表6-2查的许用应力 ，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。由文献1P106式（6-1）得： 所以此键强度符合设计要求。7.2输出轴与联轴器连接采用平键连接根据轴径，查文献2 P123可选用A型平键，得：，即：键2070GB/T1096-2003键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献1P106表6-2查的许用应力 ，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。由文献1P106式（6-1）得： 所以此键强度符合设计要求。7.3输出轴与蜗轮连接用平键连接根据轴径，查文献1P123可选用A型平键，得：，即：键1670GB/T1096-2003键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献1P106表6-2查的许用应力 ，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。由文献1P106式（6-1）得： 所以此键强度符合设计要求。8联轴器的选择计算8.1与电机输出轴的配合的联轴器（1）计算联轴器的计算转距查文献1P351表14-1得小转距、电动机作原动机情况下取（2）型号选择根据前面的计算，电机输出轴，选择弹性联轴器TL6型。主要参数如下：公称扭距（满足要求）许用转速 ，因此此联轴器符合要求。轴孔直径轴孔长度9.润滑和密封说明9.1润滑说明因为是下置式蜗杆减速器，且其传动的圆周速度，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，因为轴承转速v1500r /min，所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/2。9.2密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。10拆装和调整的说明在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙，因为游隙大小将影响轴承的正常工作。在安装齿轮或蜗杆蜗轮后，必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度确定的，可查手册。当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。也可调整蜗轮轴垫片，使蜗杆轴心线通过蜗轮中间平面。11减速箱体的附件说明机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度，箱体的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成本，均有重大影响。但是由于其形状的不规则和应力分布的复杂性，未能进行强度和刚度的分析计算，但是可以根据经验公式大概计算出尺寸，加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度和强度。箱体的大小是根据内部传动件的尺寸大小及考虑散热、润滑等因素后确定的。12.设计小结 早在大一的时候我就看着学长每天也是这么忙的在做课程设计，当时我就很不理解，我们专业有这么忙吗？现在我才知道了，原来我们专业是很有意思，能够让人学到很多知识。转眼间，我就大三了，拿到任务书时我是非常的兴奋，当时心里就想一定要把课程设计做好。机械设计课程设计主要分为四个阶段。第一阶段，设计计算阶段。在这一阶段中在老师的开题讲座中，我明白了我们本课程设计要设计什么，那一阶段该干些什么。在设计计算阶段中，我遇到了最大的一个问题就是蜗轮的传动比分配不合理。在这问题直接导致了我重新分配传动比，再次对减速器的各个零件的设计及选用。第二阶段，减速器装配图草图绘制阶段。在这一阶段我们主要要根据我们之前的计算实现在图纸上，要确定箱体的大小，以及各个零件该安装在箱体的那个位置上。在老师的帮助下，我也参考了书籍资料，最终毫不费力的把草图绘制出来了。第三阶段，用CAD绘制装配图和零件图。由于前两个阶段我做的比较仔细所以各个零件的尺寸我很快的就绘制了出来，但是由于工程制图的很多相关知识的遗忘，在绘制标准件和减速器附件时不是很顺利，要不停的去看书和查尺寸。但是经过我废寝忘食的绘制，最后这个难关也被我攻克了。第四阶段，减速器设计说明书的书写。在这一阶段中，由于个零件图和装配图，与我最初的设计计算有一些出入，所以很多数据又进行了再计算。但是当我把说明书在word中体现出来后，文章的排版是一个很繁琐而又复杂的难题，按照老师的版面要求，最后把说明书排成了老师要求的版式。在这个课程设计中，它把我以前所学的独立课程（如：机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械制造基础、工程材料与成型技术基础、互换性与测量技术、机械设计）有机结合了起来。在这过程中我充分的体会到了，这些学科即使相对独立又是密不可分的。通过这次设计把