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1、19机械设计课程设计计算说明书 机械设计课程设计计算说明书设计题目一级普通圆柱蜗杆传动减速器学院（系）：机械工程学院专 业： 机械设计制造及其自动化班 级：10级机制本班姓 名：彭康学 号：指导老师：朱双霞完成日期： 新 余 学 院 目 录 第一部分 绪论1 第二部分 课题题目及主要技术参数说明1 2.1 课题题目 1 2.2 主要技术参数说明 1 2.3 传动系统工作条件 1 2.4 传动系统方案的选择 1第三部分 减速器结构选择及相关性能参数计算2 3.1 减速器结构 2 3.2 电动机选择 2 3.3 传动比分配 3 3.4 动力运动参数计算 3第四部分 齿轮的设计计算3 4.1 齿轮材
2、料和热处理的选择3 4.2 齿轮几何尺寸的设计计算4 4.3 齿轮的结构设计5第五部分 轴的设计计算7 5.1 轴的材料和热处理的选择 7 5.2 轴几何尺寸的设计计算 7 5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 7 5.2.2 轴的结构设计 8 5.2.3 轴的强度校核 10第六部分 轴承、键和联轴器的选择12 6.1 轴承的选择及校核 13 6.2 键的选择计算及校核 14 6.3 联轴器的选择 14第七部分 减速器润滑、密封及箱体主要结构尺寸的计算14 7.1 润滑的选择确定 15 7.2 密封的选择确定 15 7.3减速器附件的选择确定16 7.4箱体主要结构尺寸计算 17 第八
3、部分 总结 17参考文献 19推进学校内涵建设深化年各项工作和“三乐两校”主题教育活动的开展，进一步繁荣校园文化，搭建具有时代特征大学生特点的文化艺术活动平台，促进学院间师生的友谊 计 算 及 说 明计算结果第一部分 绪论 本课程设计主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程知识并运用 AUTOCAD 软件进行绘图， 因此是一个非常重要的综合实践环节, 也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻 炼和培养。主要体现在如下几个方面： （1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设
4、计课程和 其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力， 巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。 （2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了 一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科 学的工程设计能力和创新能力。 （3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的 能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。（4）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。第二部分 课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级普通圆柱蜗杆传
5、动减速器。2.2 主要技术参数说明 输送带的最大有效拉力F=2200N，输送带的工作速度V=1.0 m/s，输送机滚筒直径D=380 mm。2.3 传动系统工作条件 带式输送机连续单向运转，载荷较平稳，工作中有轻微振动，单班制工作，每班工作8小时，空载启动，运输带速度允许速度误差为5%，工作期限为十年，每年工作300天；检修期间隔为三年。在中小型机械厂小批量生产。2.4 传动系统方案的选择 图1 带式输送机传动系统简图第三部分 减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，一些场合也用来增速，称为增速器。选用减速器时应
6、根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸、传动效率，力、质量、价格等，选择最适合的减速器。 减速器是对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。3.2 电动机选择由于该生产单位采用三相交流电源，可考虑采用 Y 系列三相异步电动机。三 相异步电动机的结构简单， 工作可靠， 价格低廉， 维护方便， 启动性能好等优点。 一般电动机的额定电压为 380V 根 据 生 产 设 计 要 求 ， 该 减 速 器 卷 筒 直 径 D=380mm 。 运 输 带 的 有 效 拉 力 F=2200N，带速 V=1.0m/s，载荷平稳，常温下连续工作，电源为
7、三相交流电，电压为 380V。1、 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压380V，Y 系列。2 传动滚筒所需功率 Pw=FV/1000=2200*1.0/1000=2.2kw3 蜗杆传动效率0=0.70 滚动轴承效率1=0.98 联轴器效率2=0.99 传动滚筒效率=0.96 ： 总=蜗杆联轴器滚筒轴承3 =0.70.990.983 0.96 =0.626 电动机所需功率： Pr= Pw/ =2.2/0.626=3.51KW 因此选定电动机机型号为 Y112M-4 3.3 传动比分配3-3-1 工作机转速 n=601000v/D=50.28r/min3-3-2 总传动比
8、 i总=nm/n=28.63 n0=n1=nm=1440r/min第四部分 蜗杆传动的设计计算 1. 选择蜗杆传动类型 根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）. 2.选择材料 考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢； 因希望效率高一些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火， 硬度为45-55HRC .蜗轮用铸锡磷ZCUSn10P1,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HT 100制造。 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，先按齿面接触强度进行设计， 再校核齿根弯曲疲劳强度。由式（11-12），传动中
9、心距 （1）确定作用在蜗轮上的转矩T2 按Z1=2，估取效率=0.72,则= =N.mm(2)确定载荷系数K因工作载荷有轻微冲击,故由教材P253取载荷分布不均系数=1;由教材P253表115选取使用系数由于转速不高,冲击不大,可取动载系数;则由教材P252(3)确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故=160。(4)确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值=0.33从教材P253图1118中可查得=2.9。(5)确定许用接触应力根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造, 蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,可从从教材P254表117查得蜗轮的基本许用应力=26
10、8。由教材P254应力循环次数寿命系数则(6)计算中心距(6)取中心距a=150mm,因i=27,故从教材P245表112中取模数m=6.3mm, 蜗轮分度圆直径=63mm这时=0.35从教材P253图1118中可查得接触系数=2.9因为=,因此以上计算结果可用。4、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸(1) 蜗杆轴向尺距mm;直径系数;齿顶圆直径;齿根圆直径;分度圆导程角;蜗杆轴向齿厚mm。(2) 蜗轮蜗轮齿数Z2=41;变位系mm;演算传动比mm,这时传动误差比为,是允许的。蜗轮分度圆直径mm蜗轮喉圆直径=272mm蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆半径mm5、校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数根据从教材P2
11、55图1119中可查得齿形系数螺旋角系数从教材P255知许用弯曲应力从教材P256表118查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56。由教材P255寿命系数可见弯曲强度是满足的。6、验算效率已知=;与相对滑动速度有关。从教材P264表1118中用插值法查得=0.01632, 代入式中得=0.824,大于原估计值,因此不用重算。7、精度等级公差和表面粗糙度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、蜗轮精度中选择9级精度,侧隙种类为f,标注为8f GB/T100891988。然后由参考文献5P187查得蜗杆的齿厚公差为 =71m, 蜗轮的齿厚公差为 =130m;蜗杆的齿面和顶圆的表面粗糙度均为1.6m, 蜗轮的齿面和顶圆的表面粗糙度为1.6m和3.2m。计算结果Pw=2.2KWPr=3.51kw型号：Y112M-4 Pr=3.51KW nm=1440r/min=N.mm
