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1、一一课程设计题目课程设计题目 设计用于带式运输机的蜗轮杆减速器。运输机连续工作，空载启动，载荷变化不大， 单向运转使用期限 10 年，工作环境清洁，每天工作 16 小时，每年工作 300 天。运输带允许 速度误差5%。 原始数据： 运输带拉力：F=5000N，运输带速度：v=1.4m/s，卷筒直径：=380mm。图 11 机构运动简图 二选择电动机二选择电动机 2.1 选择电动机类型 按工作要求和工作条件，选用三项鼠笼式异步电动机，封闭式结构，电压 380V，Y 型。 2.2 选择电动机的容量 电动机所需工作功率为：w dPP=aKW式中：wP工作机所需工作功率，指工作机主动端所需功率，KW；
2、由电动机至工作机主动端的工作效率。工作机所需工作功率wP，应由机器工作阻力和运动参数（线速度或转速、角速度）计算求得，不同专业机械有不同计算方法。在课程设计中，可由设计任务书给定的工作机参数 （F、；T、n；T、等） ，按下1000dP=FVKW其中： F工作机的工作阻力，N； 工作机滚筒的线速度，m/s；T工作机的阻力矩，Nm； n工作机卷筒的转速，r/min； 工作机卷筒的角速度，rad/s；传动装置上的总效率a应为组成传动装置的各部分运动副效率之乘积，即：32 234a=1 其中：1234、分别为蜗杆传动、轴承、联轴器及卷筒的传动效率。传动副的工作效率值可按表 1 选取， 轴承及联轴器效
3、率的概略值为：1=0.75；2=0.98；3=0.99；4=0.96。则：a=0.75320.980.990.96=0.664所以3aV5 101.4P10.54210001000 0.664dF=KW23 确定电动机转速 卷筒轴工作转速为：n=60 1000V60 1000 1.470.399380D=r/min按表 1 推荐的传动比合理范围 ai=1040，故电动机的转速可选范围为 an= ain=703.992815.96r/min，符合这一范围的同步转速有 750、1000 和 1500r/min。 根据容量和转速， 由有关手册表 121 查出三种适用的电动机型号， 因此有三种传动比
4、方案，如下表 表 21 可用电动机型号方案电动机型号额定功率edPKW电动机转速r/min 同步转速满载转速电动机 重量N参考 价格传动装置 的传动比1 2 3Y160M4 Y160L6 Y180L811 11 111500 1000 7501460 970 730123 147 184最低 一般 最高20.74 13.78 10.37综上考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，可见方案 1 比较合 适，因此选此电动机型号为 Y160M4，其主要性能如下 表 22 电动机性能型号额定 功率 KW满载时 转速电流效率功率因数 r/minA%启动电流 额定电流启动转矩 额定转矩最大
5、转矩 额定转矩Y160M 41114609.4840.776.52.02电动机主要外形和安装尺寸列于下表： 表 23 电动机尺寸中心高 H外形尺寸()LAC 2ADHD+/底角安装 尺寸 AB地脚螺栓 孔直径 K轴伸尺寸 D E装键部位 尺寸 F GD160()600385325/2+255254 2101542 103 3 确定总的传动比确定总的传动比由选定的电动机满载转速nm 和工作机的主轴的转速n，可得传动装置的总的传动比是： 146020.7470.399mn n=a根据总传动比可以选用双头闭式传动。 4 4 计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数 4.1 各轴转速轴
6、1n=mn=1460r/min轴2monni=90.4r/min式中：mn电动机满载转速；oi总传动比；1n蜗杆轴转速；2n蜗杆所在轴转速。4.2 各轴输入功率轴01311 0.9910.89ededPP=1PKW；轴12111 0.75 0.98 0.998.004ededPPP=23 KW；卷筒轴22 111 0.75 0.980.997.766ededPPP=22 2323 KW。4.3 各轴输入转矩电动机输出转矩119550955071.9521460ed d mPTn=NM；轴101371.233ddTTTNM=；轴1121085.863oTTiNM= ；卷筒轴2231053.505
7、TTNM=。运动和动力参数计算结果整理于下表 表 31 各轴运动参数轴名效率 P KW 输入输出转矩 T NMNM 输入输出转速 n R/min传动比 i效率 电动机轴 轴 轴 卷筒轴10.89 8.004 7.76611 10.67 7.84 7.6171.23 1085.863 1019.47671.952 69.81 1069.146 999.0821460 1460 70.40 70.401 20.74 10.99 0.735 0.975 5 传动零件的设计计算传动零件的设计计算 5.1 选择蜗杆传动类型 根据 GB/T100851988 的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI） 。5.2 选择
8、材料 考虑到蜗杆传动功率不大，速度为中速，故蜗杆用 45 钢，因 2 希望效率高些，耐磨性 好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为 4555HRC，涡轮用铸锡磷青铜 ZCuSn10Pl，金属 模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁 HT100 铸造。 5.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则， 选齿面接触疲劳强度进行设计， 再校核齿根弯曲疲劳强 度。传动中心距232EPHZ ZaKT 5.3.1 确定作用在涡轮上的转矩2T按20.75T NM=12z=，估取效率0.75=，则:2T=1085.863NM5.3.2 确定载荷系数 K载荷系数 K=VA
9、KKK。其中AK为使用系数，查文献 1 第 250 页表 11-5，由于工作载荷有轻微震动且空载启动故取AK=1.15。K为齿向载荷分布系数，由于载荷变化不大， 有轻微震动， 取K=1，vK为动载荷系数， 由于转速不高， 冲击不大， 故可确定=vK1.02。由此可得173. 102. 1115. 1=VAKKKK5.3.3 确定弹性影响系数EZ选用铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，取2/1160aEMPZ=5.3.4 确定接触系数Z先假设蜗杆分度圆直径1d和传动中心距 a 的比值1d a=0.38，从图 11-18 中可查得pZ=2.85.3.5 确定许用接触应力H根据蜗轮材料为铸锡磷青铜，金属模铸
10、造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，可以从表 11-7中查得蜗轮的基本许用应力H =268Mpa。应力循环次数为：8 2100 . 24800074.2014606060=LhjnN其中：min74.702rn=,(2n为蜗轮转速)；4108 . 41030016=nL,(nL为工作寿命)；j 为蜗轮每转一周每个轮齿啮合的次数 j=1。 所以寿命系数为：6876. 0100 . 2108 87 =HNK则：0.6876 268184.28HHNHK=5.3.6 计算中心距232EPHZ ZaKT =123m m=/s取中心距 a=200，因 i=20.74，蜗杆头数1Z=2，故从表 112 中取模
11、数 m=2，蜗杆分度圆直径1d=80mm，这时1d a=0.4，从图 1118 中可查得接触系数 PZ=2.74，因为 PPZZ ，是允许的。涡轮分度圆直径228 41dmZ= =328mm；涡轮喉圆直径22223288336aaddh=+=+=mm；涡轮齿顶高()()()()* 22221810.52aaahddm hx=+= + =4；涡轮齿根圆直径22223282 13.6300.8ffddh= =mm；涡轮齿根高()()()* 2222181 0.50.22ffahddm hxc=+= +=13.6；涡轮母圆半径22112003363222garad=mm；涡轮宽度10.750.75
12、9672aBdmm=，取 B=70mm；顶圆直径221.5336 1.5 8348eaddm+=+ =，取2ed=340mm。5.5 校核齿根弯曲疲劳强度FFFYYmddKTa= 2 21253. 1其中：F涡轮齿根弯曲应力，aMP；2FaY涡轮齿形系数， 可由涡轮的当量齿数2 22Z cosVZ=及涡轮的变位系数2X从表 1119 中查得；F涡轮的许用弯曲应力，单位为aMP。 FFFNK=，其中F，为计入齿根应力校正系数2SaY后涡轮的基本许用应力，由表 118 中选取；FNK为寿命系数，6 910FNKN=FNK，其中应力循环次数 N 的计算方法同前。其余符号的意义和单位同前。 选取当量系
13、数48.43163811cos41 cos332 2=zzV根据变位系数2x=-0.5，2Vz=43.48，从文献 1 中的图 11-19 中查得齿形系数为 2aFY=2.87。螺旋角系数Y=9192. 014031. 1111401=；许用弯曲应力FN=FNFK；从表 11-8 中查得由铸锡磷青铜制造的蜗轮的基本许用弯曲应力为F=56Mpa。寿命系数为555. 0100 . 2109 86 =kFNFN=FNFK=MPa08.31555. 056=F=MPaYYmddKT BFa49.249192. 087. 28328801085863173. 153. 153. 1 2 212=FN由此
14、可见弯曲强度是可以满足的。 5.6 验算效率123=式中1、2、3分别为单独考虑啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及溅油损耗时的效率，而蜗杆传动的总效率，主要取决于计入啮合摩擦损耗时的效率1，当蜗杆主动时，则：()V+=tantan1式中： 普通圆柱蜗杆分度圆柱上的导程角；V当量摩擦角，VVfarctan=其值可根据滑动速度由表 11-18 和 1-19 中选取滑动速度sV（单位为m/s）由图 11-21 得： cos100060cos111 =ndVVs式中：1V蜗杆分度圆的圆周速度，m/s；1d蜗杆分度圆直径，mm；1n蜗杆的转速，minr/。由于轴承摩擦及溅油这两项功率损耗不大，一般取120.9
15、5 0.96 =，则总效率为123=()()V +tantan96. 095. 0已知=111836，VVfarctan=，vf与相对滑动速度sV有关 cos100060cos111 =ndVVs=80 1460 60 1000 cos11.31 =6.237m s/从表 1118 中用差值法查得vf=0.0204，v=1.173代入上式中得=()()+ 17. 131.11tan31.11tan96. 095. 0=0.858 0.867大于原估计值，因此不用重算。 5.7 精度等级公差和表面粗糙度的计算的确定 考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从 GB/T100891988 圆 柱蜗杆，涡轮精度中选择 8 级精度，侧隙种类为 f，标注为 8fGB/T100891988。由手册表 1050 选择蜗杆涡轮的表面粗糙度aR推
