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1、哈工大机械设计课程设计1HarbinHarbinHarbin InstituteInstituteInstitute ofofof TechnologyTechnologyTechnology机械设计课程设计机械设计课程设计机械设计课程设计机械设计课程设计课程名称： 机械设计课程设计 设计题目： 单级蜗杆减速器 院 系： 能源学院 班 级： 0802105 设 计 者： （也不能告诉你） 学 号： 10802105XX 指导教师： xxx 设计时间： 2011/1/15 哈工大机械设计课程设计2传动装置简图1电动机 2、4联轴器 3一级蜗轮蜗杆减速器5传动滚筒 6输送带哈工大机械设计课程设计3
2、一：选择电机1.选择电机类型 按工作要求和工作条件选择 YB 系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭 式自扇冷式结构，电压为 380V。 2.选择电机的容量 3.工作机的有效功率为kWFvPW394. 1100068. 02050 1000从电动机到工作机输送带间的总效率为432 221式中：。蜗杆传动和卷筒的效率分别为联轴器、轴承、4321,72. 096. 078. 098. 098. 096. 078. 098. 098. 01 . 922 4321，则、取由表所以电动机所需的工作功率为kWPPW d936. 172. 0394. 13.确定电动机的转速 由于蜗杆的头数越大，效率越低，
3、先选择蜗杆的头数 Z1=1，所算出的传动比不 在推荐范围内。故选则蜗杆的头数 Z1=2工作机卷筒的转速为比，一级蜗杆减速器传动推荐的传动比合理范围按表,40101 . 9imin/5225068. 01000601000600rdvnW 所以电动机转速可选的范围为min/)2080520(52)4010(rninWd符合这一范围的同步转速为 750r/min、1000r/min 和 1500r/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，决定选用 同步转速为 1000r/min 的电动机。 根据电动机的类型、容量和转速，由机械设计手册选定电动机的型号为 Y
4、B112M-6，其主要性能如表 1.1 所示，电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如表 1.2 所示。表 1.1YB112M-6 型电动机的主要性能 满 载 时型号额定功 率 Ped/kW转速 nw/r/min电流 /A（380 V）效率 /%功率 因数最大转 矩/额 定转矩质量 /kg哈工大机械设计课程设计4YB112M-62.29405.680.50.742.045表 1.2 电动机的主要外形和安装尺寸（单位 mm） 中心高 H外形尺寸L1（AC/2+AD）HD底脚安装 尺寸AB底脚螺栓 直径 K轴伸尺 寸DE键连接部 分尺寸FGD112400（115+90）265190140122860872
5、.计算传动装置的总传动比并分配传动比1.总传动比07.1852940 1 Wm nnii3.计算传动装置各轴的运动和动力参数1.各轴的转速 1 轴n1=nm=940r/min 2.轴的输入功率 1 轴 kWPPd897. 198. 0936. 1112 轴kWPP550. 178. 0897. 1312卷筒轴kW489. 198. 098. 0550. 1P212卷P3.各轴的输入转矩 电动机的输出转矩 Td为mmNTd9 .19668940936. 11055. 96故 1 轴mmNTTd5 .1927598. 09 .19668112 轴mmNiTT5 31121072. 206.1878
6、. 05 .19275卷筒轴mmN1061. 298. 098. 01072. 2T56 212卷T哈工大机械设计课程设计5将上述计算结果汇总于表 1.3，以备查用轴名功率 P/kW转矩 T/r/min转速 n/r/min 电机轴1.93619668.9940 1 轴1.89719275.5940 2 轴1.5502.7210552卷筒轴1.4892.61105524.传动零件的设计计算1.涡轮蜗杆的材料选择 蜗杆材料选用 45 钢，整体调质，表面淬火，齿面硬度 4550HRC 蜗轮材料，根据)/(102.53214smTnvs其中 n1为蜗杆转速，T2为蜗轮转矩 初估蜗杆副的滑动速度 vs=
7、3.2m/s，选择蜗轮的材料为无锡青铜 2.按疲劳强度设计，根据公式222)(9HzzKTdm为材料的许用应力为系数为系数，为蜗轮的转矩，为蜗轮的齿数，其中,KzTz2H15. 115. 10 . 10 . 1KKKK0 . 1K1.0K15. 1KvAvA 、及载荷情况取根据减速器的工作环境MPaH160MPa160z，通过查表取36z,16.36206.18212取izz则有325222.2172)36160160(1072. 215. 19mmdm由表取 m=6.3，蜗杆分度圆直径 d1=63 蜗杆倒程角31.11)633 . 62arctan()arctan(11 dmz蜗轮圆周速度s
8、mndv/62. 0100060528 .22614. 310006022 2哈工大机械设计课程设计6蜗杆副滑动速度m/s16. 331.11cos1000609406314. 3 cos100060nd11sv蜗轮圆周速度smvvvs/10. 362. 016. 3222 22 1故选择减速器的类型为蜗杆下置则涡轮蜗杆的传动效率查表取当量摩擦角172v)80. 078. 0()6017231.11tan(31.11tan)96. 095. 0()tan(tan)96. 095. 0(v符合初取的效率值涡轮蜗杆的尺寸计算 蜗轮分度圆直径 8.226363.622 中心距9 .14428 .22
9、663 221dda变位系数016. 03 . 6 9 .144145maax其他尺寸总汇于表 1.4计算公式和数据（单位 mm）名称符号 蜗轮数据蜗杆数据 齿顶高hamha16.3mxha)1 (26.401 齿根高hfmhf2.117.56mxhf)2 . 1 (17.459全齿高hmh2 . 2113.86mh2 . 2213.86分度圆直径d1d6322 226.8 齿根圆直径df1112ffhdd47.882222ffhdd239.602 齿顶圆直径da1112aahdd75.62222aahdd211.882 蜗杆分度圆上倒 程角 11/arctandmz113036“蜗轮分度圆上
10、螺 旋角22节圆直径dmxdd21163.202 22dd226.8传动中心距a)2(2121mxdda145哈工大机械设计课程设计7蜗杆轴向齿距pa1mpa119.79蜗杆螺旋线倒程ps11aspzp 35.98 蜗杆螺旋部分长 度LmzL)06. 011(286蜗杆外圆直径de2mddae5 . 122252 蜗轮齿宽b21275. 0adb 54 齿根圆弧半径R1mdRa2 . 02/1139.06 齿顶圆弧半径R2mdRf2 . 02/1225.2 齿宽角)5.0/(2sin12mdba 48654“热平衡计算：根据公式)()1 (1000011ttKP As 该设计的减速器工作环境是
11、煤场，故取油温 t=70。周围空气温度 t0=20，通 风条件良好，取散热系数 Ks=15W/m2*，传动效率为 =0.78.则568. 0)5070(15)78. 01 (936. 11000 )()1 (1000/012ttKPmAs机体外表面的面积395. 0)132. 0277. 0277. 0374. 0132. 0374. 0(21A机体表面凸缘面积185. 022132. 0277. 0844814022）（A所需要加的散热片面积0.1610.395)-0.50.185-(0.5682)0.5A-A-2(AA213每片散热片的面积0.00195320.030.2790.0010.
12、279A0所加散热片的数目。取散热片数目10n8.243,0.019530.161 AAn03选择蜗杆和涡轮的精度等级蜗轮的圆周速度smsmv/5 . 1/68. 02通过查表选用精度等级为 9 级，应为该传动平稳，选用的侧隙种类为 c，即传 动 9cGB/T10089-1988. 蜗杆的圆周速度哈工大机械设计课程设计8smsmv/5/10. 31通过查表选用精度等级为 8 级，应为该传动平稳，选用的侧隙种类为 c，即传 动 8cGB/T10089-1988.根据传动中心距 a 可以确定铸铁蜗杆减速器机体的结构尺寸计算表如下： 名称符号计算公式数据（单位 mm） 机座壁厚8304. 0a10
13、机盖壁厚1885. 09 机座凸缘厚度b5 . 115 机盖凸缘厚度1b15.112机座底凸缘厚度p5 . 225 地脚螺钉直径fd12036. 0a20 地脚螺钉数目n4 轴承旁连接螺栓直径1dfd75.016 机盖与机座螺栓直径2dfd)6.05.0(12 连接螺栓 d2的间距150200 轴承端盖螺钉直径3dfd)6.05.0(8 窥视孔盖螺钉直径4dfd)4.03.0(6 定位销直径d2)8.07.0(d10 df、d1、d2至外机壁距离1c df、d2至凸缘距离2c见表 1.5轴承旁凸台半径1R2c 外机壁至轴承座端面距离 1l)85(21cc48内机壁至轴承座端面距离 2l)85(
14、21cc58蜗轮外圆与内机壁距离 12 . 115蜗轮轮毂与内机壁距离 212轴承端盖凸缘厚度e3)2.11(d10表 1.5 连接螺栓扳手空间 c1，c2值和沉头座直径表 螺栓直径M8M10M12M16M20M24M30min1c13161822263440min2c11141620242834 沉头座直 径20242632404860四.蜗杆轴的设计计算1.轴的材料选择因传递功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，考虑到经济性选用常用 材料 45#钢，调质处理哈工大机械设计课程设计92.初算轴径对于转轴，按扭转强度初算轴径，查参考书 1 表 10.2 得 C=106118，考虑到 轴端的弯矩和转矩的大小，故取 C=110 则考虑到键槽的影响，取3.结构设计 （1）轴承部件的结构形式：蜗杆减速器的中心距 a=135，通过查表选择减速器 的机体采用剖分式结构。因传递功率小，故轴承的固定方式可采用两端固定方 式。因此，所设计的轴承部件的结构形式如上图所示。然后可按转轴轴上零件 的顺序，从 dmin处开始设计。 （2）联轴器及轴段 1 的设计：dmin就是轴段 1 的直径，又考虑到轴段 1 上安装 联轴器，因此，轴段 1 的设计和联轴器的设计同时进行。由于联轴器的一端连接工作机一端连接轴，其转速比较低，传递转矩比较大。 考虑到安装时不一定能保证同心度，采用有良
