機械設計課程設計說明書(單級蝸桿減速器)

1、<p>　　機械設計課程設計說明書</p><p><b>　　前言</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)。根據學院的教學環(huán)節(jié)，在2006年6月12日-2006年6月30日為期三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)

2、軸器——減速器——聯(lián)軸器——帶式運輸機），本人是在xx老師指導下獨立完成的。該課程設計內容包括：任務設計書，參數選擇，傳動裝置總體設計，電動機的選擇，運動參數計算，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A0圖紙一張、A3圖紙三張。設計參數的確定和方案的選擇通過查詢有關資料所得。</p><p>　　該減速器的設計基本上符合生

3、產設計要求，限于作者初學水平，錯誤及不妥之處望老師批評指正。</p><p><b>　　參數選擇：</b></p><p>　　總傳動比：I=35 Z1=1 Z2=35</p><p>　　卷筒直徑：D=350mm</p><p>　　運輸帶有效拉力：F=6000N</p><p>　　運輸

4、帶速度：V=0.5m/s</p><p>　　工作環(huán)境：三相交流電源</p><p><b>　　有粉塵</b></p><p><b>　　常溫連續(xù)工作</b></p><p><b>　　傳動裝置總體設計：</b></p><p>　　根據要求設計單

5、級蝸桿減速器，傳動路線為：電機——連軸器——減速器——連軸器——帶式運輸機。(如圖2.1所示) 根據生產設計要求可知，該蝸桿的圓周速度V≤4——5m/s，所以該蝸桿減速器采用蝸桿下置式見（如圖2.2所示），采用此布置結構，由于蝸桿在蝸輪的下邊，嚙合處的冷卻和潤滑均較好。蝸輪及蝸輪軸利用平鍵作軸向固定。蝸桿及蝸輪軸均采用圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷的復合作用，為防止軸外伸段箱內潤滑油漏失以及外界灰塵，異物侵入箱內，在軸承蓋中裝有密

6、封元件。 圖2.1 </p><p>　　該減速器的結構包括電動機、蝸輪蝸桿傳動裝置、蝸輪軸、箱體、滾動軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標準件等。</p><p><b>　　電動機的選擇：</b></p><p>　　由于該生產單位采用三相交流電源，可考慮

7、采用Y系列三相異步電動機。三相異步電動機的結構簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，啟動性能好等優(yōu)點。一般電動機的額定電壓為380V</p><p>　　根據生產設計要求，該減速器卷筒直徑D=350mm。運輸帶的有效拉力F=6000N，帶速V=0.5m/s，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)工作，工作環(huán)境多塵，電源為三相交流電，電壓為380V。</p><p>　　按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，

8、封閉扇冷式結構，電壓為380V，Y系列</p><p><b>　　傳動滾筒所需功率</b></p><p>　　傳動裝置效率：（根據參考文獻《機械設計課程設計》 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社 第133-134頁表12-8得各級效率如下）其中：</p><p>　　蝸桿傳動效率η1=0.70 </p>&

9、lt;p>　　攪油效率η2=0.95 </p><p>　　滾動軸承效率（一對）η3=0.98</p><p>　　聯(lián)軸器效率ηc=0.99 </p><p>　　傳動滾筒效率ηcy=0.96</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　η

10、=η1?η2?η33?ηc2?ηcy =0.7×0.99×0.983×0.992×0.96 =0.633</p><p>　　電動機所需功率： Pr= Pw/η =3.0/0.633=4.7KW </p><p>　　傳動滾筒工作轉速：

11、 nw＝60×1000×v / ×350</p><p>　　＝27.9r/min</p><p>　　根據容量和轉速，根據參考文獻《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 第339-340頁表附表15-1可查得所需的電動機Y系列三相異步電動機技術數據，查出有四種適用的電動機型號，因此有四種傳動比方案，如表3

12、-1: </p><p><b>　　表3-1</b></p><p>　　綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和減速器的傳動比，可見第3方案比較適合。因此選定電動機機型號為Y132M2-6其主要性能如下表3-2：</p><p><b>　　表3-2</b></p>

13、<p><b>　　四、運動參數計算：</b></p><p>　　4.1蝸桿軸的輸入功率、轉速與轉矩</p><p>　　P0 = Pr=4.7kw </p><p>　　n0=960r/min</p><p>　　T0=9.55 P0 / n0=4.7×

14、;103=46.7N .m</p><p>　　4.2蝸輪軸的輸入功率、轉速與轉矩</p><p>　　P1 = P0·η01 = 4.7×0.99×0.99×0.7×0.992 =3.19 kw </p><p>　　nⅠ= = = 27.4 r/min</p><p>　　T1= 9

15、550 = 9550× = 1111.84N·m</p><p>　　4.3傳動滾筒軸的輸入功率、轉速與轉矩</p><p>　　P2 = P1·ηc·ηcy=3.19×0.99×0.99=3.13kw</p><p>　　n2= = = 27.4 r/min</p><p>　

16、　T2= 9550 = 9550× = 1089.24N·m</p><p>　　運動和動力參數計算結果整理于下表4-1：</p><p><b>　　表4-1</b></p><p>　　五、蝸輪蝸桿的傳動設計：</p><p>　　蝸桿的材料采用45鋼，表面硬度>45HRC，蝸輪材料采用ZC

17、uA110Fe3,砂型鑄造。</p><p>　　以下設計參數與公式除特殊說明外均以參考由《機械設計 第四版》 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年 第13章蝸桿傳動為主要依據。</p><p><b>　　具體如表3—1：</b></p><p>　　表5—1蝸輪蝸桿的傳動設計表</p><p>　　六、蝸桿、

18、蝸輪的基本尺寸設計</p><p>　　6.1蝸桿基本尺寸設計</p><p>　　根據電動機的功率P=5.5kw，滿載轉速為960r/min，電動機軸徑，軸伸長E=80mm</p><p>　　軸上鍵槽為10x5。</p><p>　　初步估計蝸桿軸外伸段的直徑</p><p>　　d=（0.8——10）=30.4—

19、—38mm</p><p><b>　　計算轉矩</b></p><p>　　Tc=KT=K×9550×=1.5×9550×5.5/960=82.1N.M</p><p>　　由Tc、d根據《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社第334頁表14-13可查得選用HL3號彈

20、性柱銷聯(lián)軸器（38×83）。</p><p>　　確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm。</p><p>　　根據HL3號彈性柱銷聯(lián)軸器的結構尺寸確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm的長度為80mm。</p><p>　　由參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社的第305頁表10-1可查得普通平鍵GB1096—90A型鍵10

21、×70，蝸桿軸上的鍵槽寬mm，槽深為mm，聯(lián)軸器上槽深，鍵槽長L=70mm。</p><p>　　初步估計d=64mm。</p><p>　　由參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社第189頁圖7-19，以及蝸桿上軸承、擋油盤，軸承蓋，密封圈等組合設計，蝸桿的尺寸如零件圖1（蝸桿零件圖）</p><p>　　6.

22、2蝸輪基本尺寸表（由參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社第96頁表4-32及第190頁圖7-20及表5—1蝸輪蝸桿的傳動設計表可計算得）</p><p>　　表6—1蝸輪結構及基本尺寸</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：m

23、m</p><p>　　七、蝸輪軸的尺寸設計與校核</p><p>　　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，軸的大致結構如圖7.1：</p><p>　　圖7.1 蝸輪軸的基本尺寸結構圖</p><p>　　7.1 軸的直徑與長度的確定</p><p>　　1.初步估算軸的最小

24、直徑（外伸段的直徑） </p><p>　　經計算D6>51.7>100mm</p><p>　　又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm</p><p><b>　　計算轉矩 </b></p><p>　　Tc=KT=K×9550×=1.5×9550

25、15;3.19/27.4=1667.76N.M<2000 N.M</p><p>　　所以蝸輪軸與傳動滾筒之間選用HL5彈性柱銷聯(lián)軸器65×142，</p><p><b>　　因此=65m m</b></p><p>　　2.由參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社的第305頁表10

26、-1可查得普通平鍵GB1096—90A型鍵20×110，普通平鍵GB1096—90A型鍵20×70，聯(lián)軸器上鍵槽深度，蝸輪軸鍵槽深度，寬度為由參考文獻《機械設計基礎》（下冊） 張瑩 主編 機械工業(yè)出版社 1997年的第316頁—321頁計算得：如下表：</p><p><b>　　7.2軸的校核</b></p><p>　　7.2.1軸的受

27、力分析圖 </p><p><b>　　圖7.1</b></p><p><b>　　X-Y平面受力分析</b></p><p><b>　　圖7.2</b></p><p><b>　　X-Z平面受力圖：</b></p>

28、;<p><b>　　圖7.3</b></p><p><b>　　水平面彎矩</b></p><p><b>　　1102123.7</b></p><p>　　521607</p><p>　　9797119</p>&l

29、t;p><b>　　圖7.4</b></p><p>　　垂直面彎矩 714000</p><p><b>　　圖7.5</b></p><p><b>　　436150.8</b></p><p><b>　　合成彎矩

30、</b></p><p><b>　　1184736.3</b></p><p><b>　　714000</b></p><p>　　681175.5 </p><p><b>　　圖7.6</b></p><p&

31、gt;<b>　　當量彎矩T與aT</b></p><p>　　T=1111840Nmm</p><p>　　aT=655985.6Nmm</p><p><b>　　圖7.7</b></p><p>　　7.2.2軸的校核計算如表5.1</p><p>　　軸材料為45鋼，

32、，， </p><p><b>　　表7.1</b></p><p>　　軸的結果設計采用階梯狀，階梯之間有圓弧過度，減少應力集中，具體尺寸和要求見零件圖2（蝸輪中間軸）。</p><p>　　7.3裝蝸輪處軸的鍵槽設計及鍵的選擇</p><p>　　當軸上裝有平鍵時，鍵的長度應略小于零件軸的接觸長度，一

33、般平鍵長度比輪轂長度短5—10mm，由參考文獻1表2.4—30圓整，可知該處選擇鍵2.5×110，高h=14mm，軸上鍵槽深度為，輪轂上鍵槽深度為，軸上鍵槽寬度為輪轂上鍵槽深度為</p><p>　　八、減速器箱體的結構設計</p><p>　　參照參考文獻〈〈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19頁表1.5-1可計算得，箱體

34、的結構尺寸如表8.1：</p><p>　　表8.1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。</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》 王昆等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據</p><p>　　九、減速器其他零件的選擇</p&

35、gt;<p>　　經箱體、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，經校核確定以下零件：</p><p>　　表9-1鍵 單位：mm</p><p>　　表9-2圓錐滾動軸承 單位：mm</p><

36、;p>　　表9-3密封圈（GB9877.1-88） 單位：mm</p><p>　　表9-4彈簧墊圈（GB93-87） </p><p><b>　　表9-5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13

37、2頁表2.8-7</p><p>　　定位銷為GB117-86 銷8×38 材料為45鋼</p><p>　　十、減速器附件的選擇</p><p>　　以下數據均以參考文獻《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10-1視孔蓋（Q235）

38、 單位mm</p><p>　　表10-2吊耳 單位mm</p><p>　　表10-3起重螺栓 單位mm</p><p>　　表10-4通氣器

39、 單位mm</p><p>　　表10-5軸承蓋（HT150） 單位mm</p><p>　　表10-6油標尺 單位mm</p><p>　　表10-7油塞（工業(yè)用革）

40、 單位mm</p><p><b>　　十一、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

41、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>　　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 第四版》

42、 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996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><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 1987年</p><p>　　5、《機械設計課程設計指導書》（

43、第二版） 龔桂義主編 高等教育出版社 1989年</p><p>　　6、簡明機械設計手冊（第二版） 唐金松主編 上海科學技術出版社 2000年</p><p>　　《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>　　《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江