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1、-机械设计根底课程设计船舶与海洋工程2013级1班 第3组组长：* 组员：* * *二一五年六月二十七日. z.-机械设计根底课程设计说明书设计题目： 单级蜗轮蜗杆减速器 学 院： 航运与船舶工程学院 专业班级： 船舶与海洋工程专业一班 学生： * 指导教师： * 设计时间： 2015-6-27 交通大学航运与船舶工程学院2013级船舶与海洋工程机械设计根底课程设计任务书1. 设计任务设计*船舶锚传动系统中的蜗杆减速器及相关传动。2. 传动系统参考方案见下列图锚链输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入单级蜗杆减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送锚机滚筒5，带动锚链6工作。 锚链
2、输送机传动系统简图1电动机；2联轴器；3单级蜗杆减速器； 4联轴器；5锚机滚筒；锚链3. 原始数据 设锚链最大有效拉力为F(N)=3000 N，锚链工作速度为v=0.6 m/s，锚链滚筒直径为d=280 mm。4. 工作条件锚传动减速器在常温下连续工作、单向运动；空载起动，工作时有中等冲击；锚链工作速度v的允许误差为5%；单班制每班工作8h,要求减速器设计寿命8年，大修期为3年，小批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。5. 每个学生拟完成以下容1减速器装配图1A1号或A0号图纸。（2） 零件工作图23如齿轮、轴或蜗杆等。3设计计算说明书1份约60008000字。. z.-目录1、运动
3、学和动力学的计算12、传动件的设计计算53、蜗杆副上作用力的计算84、减速器箱体的主要构造尺寸95、蜗杆轴的设计计算116 、键连接的设计147、轴及键连接校核计算158、 滚动轴承的寿命校核189、 低速轴的设计与计算1910、键连接的设计2211、润滑油的选择2212、附件设计2313、减速器附件的选择24参考文献：26. z.-1、运动学和动力学的计算计算工程计算过程及说明计算结果一、选择电动机1、选择电动机类型按工作要求和条件，选用Y系列全封闭笼型三相异步电 动机。 2、选择电动机功率 工作机所需功率为：Pw=Fv/(1000)=3000 0.6/10000.961.875KW；电动机
4、的输出功率为：=/=Fv/1000由电动机值工作几之间的总效率=式中：、分别为联轴器2个，蜗杆传动的轴承2对，滚筒轴承及蜗杆传动的效率。由参考文献机械设计课程设计手册 贾北平 贤武 主编 华中科技第7-8页表2-3=0.992、=0.99 、=0.98、 =0,79 则 =0.75=1.875/0.75=2.5KW=0.75=2.5KW 3、确定电动机的转速 滚筒的工作转速为=因为由参考文献机械设计课程设计手册 贾北平 贤武 主编 华中科技第5-6页表2-2，蜗杆传动的传动比=1040,则总的传动比的合理围为=1040因此，电动机的转速的可选围为=1040409.51638.0r/min4、
5、确定电动机的型号 符合这一围的电动机同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min。根据工作机所需要电动机输出功率和电动机的同步转速，由参考文献机械设计课程设计手册 贾北平 贤武 主编 华中科技附录B可查出适用的电动机的型号分别为 Y132S-6 Y100L2-4 Y132M-8。相应的技术参数及传动比的比拟情况见下表：电动机的型号额定功率电动机转速r/min)传动装置的传动比/kw同步转速满载转速总传动比Y132S-63100096023.44Y100L2-431500143034.92Y132M-8375071017.39综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量以及涡轮传动
6、的传动比，选择Y132S-6型电动机较为适宜，即电动机的额定功率=4kW，满载转速=960r/min 总传动比适中，传动装置较紧凑。Y132S-6型电动机的主要尺寸和安装尺寸见下表：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轴身尺寸DE装键部位尺寸FGD132475345315216140123880103338电动机型号：Y132S-6二、计算传动装置各轴的的运动和动力参数1各轴的转速轴 =960 r/min轴 =/=960/23.44=40.96 r/min滚筒轴nw=44.96 r/minn0=960 r/minn1=960 r/minn2=44.96r/minn
7、w=44.96r/min2)各轴的输入功率=0.992、=0.99 、=0.98、 =0,79轴 P1 =Pd=2.50.992*0.99=2.4552KW轴 P2 =P1=2.4280.990.79=1.92KW滚筒轴 PW =P2=1.8750.9920.98=1.867KWP1 =2.4552KWP2 =1.92KWPW =1.867KW3） 各轴的输入转矩 电动机轴 T0 =9550Pd/n0=95502.5 /960=24.87Nm轴 T1 =9550P1/n1=95502.4552 /960=24.42Nm轴 T2 =9550P2 /n2=95501.92/40.96=447.66
8、Nm滚筒轴 TW=9550PW/nW=95501.867 /40.96=435.30NmT0 =24.87NmT1 =24.42NmT2=447.66NmTW =435.30Nm参数电动机轴轴轴滚筒轴转速nr/min输入功率P/KW输入转矩T(Nm)9602.524.879602.455224.4240.961.92447.6640.961.867435.30传动比23.442、传动件的设计计算2.1蜗杆副的设计计算2.1.1选择材料蜗杆：45钢，外表淬火45-55HRC；蜗轮：10-3铝青铜ZCuAl10Fe3，砂模铸造，假设相对滑动速度vs6m/s2.1.2确定许用应力根据参考文献机械设计
9、根底第六版可桢 程光蕴 仲生 钱瑞明 主编 高等教育第201-202页表12-5和表12-6许用接触应力 H=200MPa许用弯曲应力 F=80MPa2.1.3参数的选择蜗杆头数 Z1=2蜗轮齿数 Z2=iZ1=23.442=46.88 则Z2取47使用系数 KA=1.3综合弹性系数 ZE=150接触系数Z 取d1/a=0.4 由图12-11得，ZP=2.8见参考文献机械设计根底第六版可桢 程光蕴 仲生 钱瑞明 主编 高等教育第201页图12-112.1.4确定中心距a取整：a=145mm查询参考文献机械设计根底第六版可桢 程光蕴 仲生 钱瑞明 主编 高等教育第195页表12-1可得假设取m=
10、6.3,d1=63mm 则d2=mZ2=6.3*4.7=296.1mm则中心距a为2.1.4验算蜗轮圆周速度v2、相对滑动速度vs、及传动总效率1蜗轮圆周速度v22导程角 由3相对滑动速度vs与初选值相符，选用材料适宜4传动总效率查询参考文献机械设计根底第六版可桢 程光蕴 仲生 钱瑞明 主编 高等教育第204页表12-7及公式12-13可知当量摩擦角 原估计效率0.75与总效率相差较大，需要重新验算。2.1.5验算蜗轮抗弯强度蜗轮齿根抗弯强度验算公式为其中当量齿数查询参考文献机械设计根底第六版可桢 程光蕴 仲生 钱瑞明 主编 高等教育第177页图11-8可得所以强度足够2.2计算蜗杆传动等其他
11、几何尺寸2.2.1蜗杆相关几何尺寸计算及其说明计算结果分度圆直径 齿顶高 全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 蜗杆螺旋局部长度(因为当m10时，b1加长1525mm，故取b1=110mm;参见参考文献机械设计常用公式速查手册继东 编 机械工业 第103页蜗杆轴向齿距 d1=63mmha1=6.3mmh1=14.20mmda1=75.60mmdf1=47.88mmb1=110mmPa1=19.78mm2.2.2蜗轮相关几何尺寸计算及其说明计算结果分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径外圆直径 蜗轮齿宽 轮缘宽度 d2=296.10mmda2=308.70mmdf2=280.98mmde2=318.20m
12、mb2=48.09mm取B=56.70mm2.2.3热平衡计算取油温t=65，空气温度t=20,通风良好，取15W/(m2),传动效率为0.75；由公式 得：其中=3kw =453、蜗杆副上作用力的计算3.1.1条件 1)高速轴传递的转矩 T1=24870Nmm转速 n1=960r/min分度圆直径 d1=63mm 2)低速轴传递的转矩 T2=447660Nmm转速 n2=40.96r/min分度圆直径 d2=296.1mm3.1.2蜗杆上的作用力 1圆周力 其方向与力作用点圆周速度方向相反2轴向力 其方向与蜗轮的转动方向相反3径向力 其中n=20其方向力由力的作用点指向轮1的转动中心3.1.3蜗轮上的作用力 蜗轮上的轴向力、圆周力、径向力分别与蜗杆上相应的圆周力、轴向力、径向力大小相等，方向相反，即蜗轮上的作用力为：Fa2=Ft1；Ft2=Fa1；Fr2
