課程設計--單級蝸桿減速器

1、<p>　　帶式輸送機傳動系統(tǒng)設計說明書</p><p>　　題 目：單級蝸桿減速器 </p><p>　　系 別：機械工程學院 </p><p>　　專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 </p><p>　　班 級：機設092班 &

2、lt;/p><p>　　學生姓名： 康鵬志 </p><p>　　學 號： 09405100119 </p><p>　　指導教師： 李歷堅 </p><p>　　職 稱： 教授

3、 </p><p>　　2011年12月18日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引言 …………………………………………………………………………5</p><p>　　設計題目 ……………………………………………………………………5</p>

4、<p>　　總體傳動方案的選擇與分析 ………………………………………………7</p><p>　　傳動裝置運動及動力參數(shù)計算 …………………………………………7</p><p>　　蝸輪蝸桿的設計及其參數(shù)計算 …………………………………………10</p><p>　　軸的設計計算及校核 …… ………………………………………………11&

5、lt;/p><p>　　蝸桿蝸輪尺寸設計 … ……………………………………………………18</p><p>　　蝸輪軸的尺寸設計校核 ………………………………………………21</p><p>　　8 軸承校核 … ……………………………… ……………………………… 25</p><p>　　9 箱體的設計計算 ……

6、…………………………………………………26</p><p>　　10 減速器其他零件的的選擇 …………………………………………29</p><p>　　11 減速器附件的選擇 ……………………………………………………29</p><p>　　12 減速器潤滑的概要說明 ……………………………………………32</p>&

7、lt;p>　　參考文獻 ………………………………………………………………………33</p><p>　　謝辭 ……………………………………………………………………………34</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　課程設計是考察學生全面在掌握基本理論知識的重要環(huán)節(jié)。在2011年12月10日-2011年12月

8、28日為期二周的機械設計課程設計。本次是設計一個蝸輪蝸桿減速器，減速器是用于電動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置。本減速器屬單級蝸桿減速器（電機——聯(lián)軸器——減速器——聯(lián)軸器——滾筒），本人是在指導老師指導下完成的。該課程設計內容包括：任務設計書，參數(shù)選擇，傳動裝置總體設計，電動機的選擇，運動參數(shù)計算，蝸輪蝸桿傳動設計，蝸桿、蝸輪的基本尺寸設計，蝸輪軸的尺寸設計與校核，減速器箱體的結構設計，減速器其他零件的選擇，減速器的潤滑等和A2圖

9、紙裝配圖1張、A4圖紙的零件圖2張。設計參數(shù)的確定和方案的選擇通過查詢有關資料所得。</p><p>　　蝸輪蝸桿減速器的計算機輔助機械設計，計算機輔助設計及輔助制造（CAD/CAM）技術是當今設計以及制造領域廣泛采用的先進技術，通過本課題的研究，將進一步深入地對這一技術進行深入地了解和學習。本文主要介紹一級蝸輪蝸桿減速器的設計過程及其相關零、部件的CAD圖形。計算機輔助設計（CAD），計算機輔助設計及輔助制造（

10、CAD/CAM）技術是當今設計以及制造領域廣泛采用的先進技術，能清楚、形象的表達減速器的外形特點。</p><p>　　該減速器的設計基本上符合生產(chǎn)設計要求，限于我初學水平，錯誤及不妥之處望老師批評指正。</p><p>　　一 帶式運輸機的傳動裝置的設計</p><p>　　1.1帶式運輸機的工作原理</p><p>　　帶式運輸機的傳動

11、示意圖如圖</p><p>　　1、電動機2、聯(lián)軸器3、單級蝸桿減速器4、聯(lián)軸器5、滾筒、6、輸送帶</p><p>　　圖2-7 帶式輸送機傳動系統(tǒng)簡圖</p><p>　　1—電動機；2—聯(lián)軸器；3—單級蝸桿減速器</p><p>　　4—聯(lián)軸器；5—滾筒；6—輸送帶</p><p><b>　　1.2

12、工作情況：</b></p><p><b>　　已知條件</b></p><p>　　工作條件：1）帶式輸送機在常溫下連續(xù)工作、單向運轉；</p><p>　　2)空載起動，工作時有中等沖擊；輸送帶工作速度v的允許誤差為±5％；</p><p>　　3)二班制（每班工作8h），要求減速器設計壽命為8

13、年，大修期為2～3年，小批量生產(chǎn)；4)三相交流電源的電壓為380/220V。</p><p><b>　　設計數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　傳動系統(tǒng)參考方案</b></p><p>　　帶式輸送機由電動機驅動。電動機1通過聯(lián)軸器2將動力傳入單級蝸桿減速器3，再通過聯(lián)軸器4，將動力傳至輸送機滾筒5，帶動輸送帶6工

14、作。</p><p><b>　　課程設計內容及內容</b></p><p>　　電動機的選擇與運動參數(shù)計算；</p><p><b>　　蝸輪傳動設計計算；</b></p><p><b>　　軸的設計；</b></p><p><b>　　

15、滾動軸承的選擇；</b></p><p>　　鍵和連軸器的選擇與校核；</p><p>　　裝配圖、零件圖的繪制；</p><p>　　設計計算說明書的編寫；</p><p>　　減速器總裝配圖一張；</p><p>　　蝸輪、軸零件圖各一張；</p><p><b>　　

16、設計說明書一份。中</b></p><p>　　二.總體傳動方案的選擇與分析</p><p>　　2.1傳動方案的選擇</p><p>　　該傳動方案在任務書中已確定，采用一個單級蝸桿減速器傳動裝置傳動，如下圖所示：</p><p><b>　　傳動方案的分析</b></p><p>

17、　　該工作機采用的是原動機為Y系列三相籠型異步電動機，三相籠型異步電動機是一般用途的全封閉自扇冷式電動機，電壓380 V，其結構簡單、工作可靠、價格低廉、維護方便；另外其傳動功率大，傳動轉矩也比較大，噪聲小，在室內使用比較環(huán)保。傳動裝置采用單級蝸桿減速器組成的封閉式減速器，采用蝸桿傳動能實現(xiàn)較大的傳動比，結構緊湊,傳動平穩(wěn)，但效率低，多用于中、小功率間歇運動的場合。工作時有一定的軸向力，但采用圓錐滾子軸承可以減小這缺點帶來的影響，但它常

18、用于高速重載荷傳動，所以將它安放在高速級上。并且在電動機心軸與減速器輸入軸及減速器輸出軸與卷筒軸之間采用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接，因為三相電動機及輸送帶工作時都有輕微振動，所以采用彈性聯(lián)軸器能緩沖各吸振作用，以減少振動帶來的不必要的機械損耗。</p><p>　　總而言之，此工作機屬于小功率、載荷變化不大的工作機，其各部分零件的標準化程度高，設計與維護及維修成本低；結構較為簡單，傳動的效率比較高，適應工作條件能力強，可靠性

19、高，能滿足設計任務中要求的設計條件及環(huán)境。</p><p>　　三 電動機的選擇</p><p>　　3.1 選擇電動機的類型和結構形式</p><p>　　由于是在工廠一般工業(yè)用電是380V，并且這個生產(chǎn)單位采用三相交流電源，所以可考慮采用Y系列三相異步電動機。三相異步電動機在的結構簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，啟動性能好等優(yōu)點。且一般電動機的額定電壓為

20、380V</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)設計要求，該減速器卷筒直徑D=315mm。運輸帶的有效拉力F=2000N，帶速V=1.0m/s，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)工作，電源為三相交流電，電壓為380V。</p><p>　　所以，我使用電動機是三相異步電動機，封閉扇冷式結構，電壓為380V，Y系列</p><p>　　3.2 確定電動機的轉速</p><

21、p>　　同一功率的異步電動機有同步轉速3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min等幾種。一般來說，電動機的同步轉速愈高，磁極對數(shù)愈少，外廓尺寸愈小，價格愈低。</p><p>　　穿動裝置的傳動比的確定：</p><p>　　查《機械設計課程設計指導書》書中表9.2得各級齒輪傳動比如下：</p><p><b>　　

22、理論總傳動比：</b></p><p><b>　　電動機的轉速：</b></p><p><b>　　卷筒軸的工作轉速：</b></p><p>　　nw＝60×1000×v / ×D＝60*1000*1.0/3.14*315=60.7r/min</p><p

23、>　　所以電動機轉速的可選范圍為：</p><p>　　3.3確定電動機的功率</p><p>　　電動機的功率選擇是否合適，對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響。</p><p>　　因此，電動機所需的功率Pd按如下方法計算：</p><p>　　1）若已知工作機的阻力（例如運輸帶的最大有效拉力）為F（N），工作速度（例如運輸帶的速度）

24、為v（m/s），則工作機所需的有效功率為</p><p>　　Pw=FV/1000=2000*1.0/1000=2.0kw</p><p>　　2）求出工作機所需的有效功率P后，則電動機所需的功率 Pd為</p><p><b>　　Pr= Pw/η </b></p><p>　　式中，為傳動系統(tǒng)的總效率，按下式計算：&

25、lt;/p><p><b>　　…</b></p><p>　　式中，、、…、分別為傳動系統(tǒng)中每對運動副或傳動副（如聯(lián)軸器、齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動和軸承等）的效率。</p><p><b>　　傳動的總效率為：</b></p><p>　　查《機械設計課程設計指導書》表9.1可知各傳動部件的效率分別為

26、：</p><p><b>　?。?</b></p><p><b>　??；</b></p><p>　　因此； …=0.80*0.99*0.99*0.97*0.97*0.96=0.69</p><p>　　所以：電動機所需的功率 Pd為</p><

27、p>　　Pr= Pw/η=2.0/0.69=2.9KW</p><p>　　根據(jù)上面所算得的原動機的功率與轉速范圍，符合這一范圍的轉速有750 r/min、1000 r/min和1500 r/min三種。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質量及價格等因素，為使傳動裝置結構緊湊，決定選用同步轉速為750r/min的電動機。其主要功能表如下：</p><p><b>　　表3-1

28、</b></p><p><b>　　表3—2</b></p><p>　　四 計算總傳動比和分配傳動比</p><p><b>　　一、計算總傳動比</b></p><p>　　根據(jù)電動機的滿載轉速和工作機所需轉速，按下式計算機械傳動系統(tǒng)的總傳動比：</p><p

29、>　　=710/60.7=11.70</p><p><b>　　所以取</b></p><p><b>　　二、傳動比的分配</b></p><p><b>　　各軸的轉速：</b></p><p><b>　　第一軸轉速：</b></p&g

30、t;<p><b>　　第二軸轉速：</b></p><p><b>　　各軸的輸入功率</b></p><p><b>　　第一軸功率：</b></p><p><b>　　第二軸功率：</b></p><p><b>　　第三軸

31、功率：</b></p><p><b>　　各軸的輸入轉矩</b></p><p>　　電動機軸的輸出轉矩：</p><p><b>　　第一軸轉矩：</b></p><p><b>　　第二軸轉矩：</b></p><p><b>

32、;　　第三軸轉矩：</b></p><p>　　將運動和動力參數(shù)計算結果進行整理并列于下表：</p><p>　　五 蝸輪蝸桿的設計及其參數(shù)計算</p><p><b>　　5.1傳動參數(shù)</b></p><p>　　蝸桿輸入功率P=2.9 kW，蝸桿轉速，蝸輪轉速，理論傳動比i=11.70，實際傳動比i=

33、12，蝸桿頭數(shù)，蝸輪齒數(shù)可查表11—10可得到。</p><p>　　蝸輪蝸桿材料及強度計算</p><p>　　減速器的為閉式傳動，蝸桿選用材料45鋼經(jīng)表面淬火，齒面硬度 >45 HRC,蝸輪緣選用材料ZCuSn10Pb1,砂型鑄造，為了省貴重的有色金屬，僅齒圈用金屬制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造，故采用漸開線蝸桿。</p><p>　　蝸輪材料的許用接

34、觸應力，由《機械設計基礎》表4-5可知,=180MPa.所以先按齒面接觸強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度。由書中公式，傳動中心距：</p><p>　　1)由上面的表格知道作用在蝸輪上的轉矩T2=3.9*105N*m</p><p>　　2) 確定載荷系數(shù)K</p><p>　　因做荷比較穩(wěn)定，故取齒向載荷系數(shù)Kβ=1；由表11-5選取使用系KА=1，因為轉速

35、不高，取動載系數(shù)KV=1.05；因此</p><p>　　K=KβKАKV=1*1*1.05=1.05</p><p><b>　　(3確定彈性系數(shù)</b></p><p>　　因選用的是ZCuSn10Pb1和鋼蝸桿相配，所以ZE=160Mpa1/2</p><p>　　(4) 確定接觸系數(shù)Zp</p>

36、<p>　　先假設蝸桿的反度圓直徑d1和傳動中心距a的比值d1/a=0.47可以從圖中可以查得Zp=2.9。</p><p>　　(5) 確定許用接觸應力</p><p>　　根據(jù)蝸輪材料為ZCuSn10Pb1，金屬砂型鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC,可從書中表查的蝸輪的基本許用應力‘=268Mpa。</p><p>　　表5—1蝸輪蝸桿的傳動設

37、計表</p><p>　　六、蝸桿、蝸輪的基本尺寸設計</p><p>　　6.1蝸輪基本尺寸表）</p><p>　　蝸輪采用裝配式結構，用六角頭螺栓聯(lián)接（100mm）,輪芯選用灰鑄鐵 HT200 ，輪緣選用鑄錫青銅ZcuSn10P1 單位：mm</p><p>　　6.1 軸的尺寸設計與校核</p><p

38、>　　蝸輪軸的材料為45鋼并調質，且蝸輪軸上裝有滾動軸承，蝸輪，軸套，密封圈、鍵.</p><p><b>　　蝸桿聯(lián)接鍵</b></p><p>　　因此:MPa<[]=110MPa</p><p>　　其中：K=0.5*h=5.5 所以此鍵合格。</p><p>　　7.2蝸輪軸鍵的選擇<

39、;/p><p>　　因此：MPa<[]=110MPa</p><p>　　其中K=0.5*h=5 所以此鍵合格。</p><p><b>　　九 箱體設計</b></p><p>　　表9.1箱體的結構尺寸</p><p>　　減速器箱體采用HT200鑄造，必須進行去應力處理。<

40、/p><p>　　以下尺寸以參考文獻《機械設計、機械設計基礎課程設計》 楊光等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據(jù)</p><p>　　十、減速器其他零件的選擇</p><p>　　經(jīng)箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以及標準鍵、軸承、密封圈、擋油盤、聯(lián)軸器、定位銷的組合設計，經(jīng)校核確定以下零件：</p><p>　　表10-1鍵

41、 單位：mm</p><p>　　表10-2圓錐滾動軸承 單位：mm</p><p>　　表10-3密封圈（GB9877.1-88） 單位：mm</p><p>　　表10-4彈簧墊圈（GB93-87

42、） </p><p><b>　　表10-5擋油盤</b></p><p>　　參考文獻《機械設計課程設計》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學院出版社 1992年第132頁表2.8-7</p><p>　　定位銷為GB117-86 銷8×38 材料為45鋼</p><p>　　十一、減速器附件

43、的選擇</p><p>　　以下數(shù)據(jù)均以參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社的P106-P118</p><p>　　表11-1視孔蓋（Q235） 單位mm</p><p>　　表11-2吊耳

44、 單位mm</p><p>　　表11-3通氣器 單位mm</p><p>　　表11-4軸承蓋（HT150） 單位mm</p><p>　　表11-5油標尺 單位mm</

45、p><p>　　表11-6油塞（工業(yè)用革） 單位mm</p><p><b>　　十二、減速器的潤滑</b></p><p>　　減速器內部的傳動零件和軸承都需要有良好的潤滑，這樣不僅可以減小摩擦損失，提高傳動效率，還可以防止銹蝕、降低噪聲。</p><p>　　本減速器采

46、用蝸桿下置式，所以蝸桿采用浸油潤滑，蝸桿浸油深度h大于等于1個螺牙高，但不高于蝸桿軸軸承最低滾動中心。</p><p>　　蝸輪軸承采用刮板潤滑。</p><p>　　蝸桿軸承采用脂潤滑， 為防止箱內的潤滑油進入軸承而使?jié)櫥♂尪髯?，常在軸承內側加擋油盤。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p

47、>　　1、《機械設計課程設計》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學院出版社 1992年</p><p>　　2、《機械設計 第八版》 主編 濮良貴 高等教育出版社 2006年</p><p>　　3、《機械設計、機械設計基礎課程設計》 王昆等主編 高等教育出版社 1995年</p><

48、p>　　4、《機械設計課程設計圖冊》（第三版） 龔桂義主編 高等教育出版社 2002年</p><p>　　5、《機械零件設計課程設計》 吳宗澤 羅圣國編 高等教育出版社 2002年</p><p>　　6. 《機械設計課程設計》 張培金 藺聯(lián)芳 編 上海交通大學出版社 1992年</p><

49、;p>　　7.《機械設計課程設計》 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社 1993年</p><p>　　8.《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社 1989年</p><p>　　9.《機械設計手冊》中冊 劉志紅編 電子出版社 2006年</p><p><