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1、一、课程设计任务书题目：设计某带式传输机中的蜗杆减速器工作条件：工作时不逆转，载荷有轻微冲击；工作年限为10 年，二班制。已知条件：滚筒圆周力F=4400N；带速V=0.75m/s；滚筒直径D=450mm。、传动方案的拟疋与分析由于本课程设计传动方案已给：要求设计单级蜗杆下置式减速 器。它与蜗杆上置式减速器相比具有搅油损失小，润滑条件好等优 点，适用于传动VW4-5 m/s，这正符合本课题的要求。三、电动机的选择1、电动机类型的选择按工作要求和条件，选择全封闭自散冷式笼型三相异步电动机， 电压380V,型号选择Y系列三相异步电动机。2、电动机功率选择1) 传动装置的总效率：耳二耳 2xq 3
2、xq Xq总联轴器轴承蜗杆滚筒二 0.992 x 0.993 x 0.72 x 0.96 二 0.6572) 电机所需的功率：P = FV = 2300 x 1.2 = 4.38KW 电机 1000q1000 x 0.657总3、确定电动机转速 计算滚筒工作转速：60 x1000V 60 x1000 x1.2.q 亠“二=63.69r/mm滚同兀D兀x360按机械设计教材推荐的传动比合理范围，取一级蜗杆减速器 传动比范围i= 5 80，则总传动比合理范围为I扌580。故电减速器总动机转速的可选范围为：n= i x n= (580) x 63.69 = 318.45 5095.2 r /min。
3、符合这一电动机总滚筒范围的同步转速有750、1000、1500和3000r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有四种适用的电动机型号， 因此有四种传动比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、 价格和带传动、减速器的传动比，可见第4方案比较适合，则选 n=3000r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选 定电动机型号为Y132S1-2。其主要性能：额定功率5. 5KW；满载转速2920r/min；额定转矩 2.2。q X = 0.657总n、亠=63.69r / min 滚筒化丄=4.38KW 电机n,= 860 电动机10320 r /min
4、电动机型号：Y132S1-2四、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比i =电动机=2920= 45.85总n63.69滚筒五、动力学参数计算1、计算各轴转速n = n= 2920r / min0电动机n = n = 2920r / minI0n292063 69.n =i = 63.69r / mmii i45.85减速器n =作=9 = 63.69r / miniii i12、计算各轴的功率i 总二 45.85，总P =P =4.38 KW0电机P =P Xn =4.336KWI 0联p =p xn xn =3.09KWII I轴承蜗杆P =P xn xn =3.03KW3、计算各轴扭
5、矩联T =9.55 X 106P /n =9.55X 106X4.38/2920=14.325 Nm0 0 0T =9.55X 106P /n =9.55X 106X4.3362/2920=14.1818NmT =9.55 X 106P /n =9.55X 106X3.09/63.69=463.33 N mii iii iiT =9.55 X 106P /n =9.55X 106X3.03/63.69=454.33N miii iii ii六、传动零件的设计计算蜗杆传动的设计计算1、选择蜗杆传动类型根据GB/T100851988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
6、,速度只是中等，故蜗杆采用45钢；因n = 2920r / min0n = 2920r / minin = 63.69r /miniin = 63.69r /miniiiP0=4.38KWPi=4.336KWPII=3.09KWPIII=3.03KWT0=14.325NmT=14.1818NmT=463.33NmTm=454.33Nm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45 55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSnlOPl,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HT1OO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
7、触疲劳强度进行设 计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由教材P254式(1112),传动中心距I Z Za 3 VF)2H(1) 确定作用在蜗杆上的转矩T2按 z= 1, 估取效率耳=0.72，则 T =i IIp3 099.55 x 106 厶二 9.55 x 106 x=468667N.mmn63.69ii(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 K =1;由教材P253表115选取使用系数K二1.0由于转速不高,0A冲击不大,可取动载系数K二1.05 ;则由教材P252vK=K K K 二 1.0 x 1x 1.05 沁 1.05A 0 v(3) 确定弹性影
8、响系数zE因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故Z =160MPa；。E(4) 确定接触系数ZP先假设蜗杆分度圆直径d和传动中心距a的比值d =0.35从教1a材P253图1118中可查得Z =2.9。p(5) 确定许用接触应力L HK=1.21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L =268 MPa。由教材P254应力循环次数HN 二 60 jn L = 60x 1x 63.69 x 365 x 24x 10 沁 334754602 h107寿命系数KHN飞品丽=询48则 b = KJ =
9、0.6448x268 = 173MPaHHN H(160 x 2.9 2=152 405mma 31.05 x 468667 x(6)计算中心距I 173 丿(6) 取中心距a=180mm,因i=45.85,故从教材P245表11一2中取 模数m=6.3mm,蜗轮分度圆直径d =63mm这时幺=0.35从教材P2531a图1118中可查得接触系数Z =2.9因为Z = Z，因此以上计算结 pp P果可用。4、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸蜗杆轴向尺距P =“ m = 3.14x6.3 = 19.792mm;直径系数q = 10 ;a齿顶圆直径d = d + 2h*m = 63 + 2x 1x6
10、.3 = 75.6mm ;a11a齿根圆直径d = d -2f 11严m + c)= 47.25mm ;a分度圆导程角Y= 5 4838；蜗杆轴向齿兀 m 3.14 x 6.3S = 9.896 mm。a 22(2)蜗轮蜗轮齿数48;变位系数X = -0.4286 mm;2演算传动比i = 2 = 48 = 48 mm,这时传动误差比为 z 1148 4585 = 4 7%，是允许的。45.85蜗轮分度圆直径d = mz = 6.3 x 48 = 302.4 mm2 2蜗轮喉圆直径d = d + 2h =315mma 22a 2蜗轮齿根圆直径d =d -2h =281.25mmf 22 f 2
11、蜗轮咽喉母圆半径r =a -1 d =180 -1 x 325 = 22.5 mm g 22 a 225、校核齿根弯曲疲劳强度P =19.792ad = 75.6mma1d = 47.2m mf 1d = 302.42d = 315a 21.53KT v T=2 Y YF d d m Fa 2 0 F1 2当量齿数ZZ =2- = 48.24v 2cos3 YIcos5.71 丿48d = 281.25f 2r = 22.5g 2O根据X =-0.4286,Z = 48.24从教材P255图1119中可查得2v 2齿形系数Y = 2.717Fa 2Z = 48.24v 2螺旋角系数Y = 1-
12、=1 -= 0.9592Y = 2.717Fa 20140140O从教材P255知许用弯曲应力T LT KFFFN从教材P256表118查得由ZCuSn10P 1制造的蜗轮的基本许用 弯曲应力L =56 MPa 。F由教材P255寿命系数K =FN106 = 下=10633475460 = 0.677f63 x 302.4 x 6.3强度是满足的。L 丿=56 x 临7 = 37.912MPa=1.53 x1.05 x 468667 x 2.717 x 0.9592 = 16.349MPa 可见弯曲6、验算效率耳Lt f= 37.912MPan =(0.95已知y二5.71 ;申=arctan
13、f ; f与相对滑动速度V有关。vv vs兀 x 63 x 2920OV =二=9.68m / s60 x 1000cos Y 60 x1000 x cos5.71o从教材P264表11 18中用插值法查得f =0.01632,v0 = 53 88代入式中得n =0.824，大于原估计值，因此不用重算。v7、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T =71 um,蜗轮的齿厚公差为T =1
14、30 口 m;蜗杆的 sis 2齿面和顶圆的表面粗糙度均为1.6um,蜗轮的齿面和顶圆的表面 粗糙度为1.6 um和3.2um。8.热平衡核算(a A1.75( 180 Ai.75初步估计散热面积：S = 0.33= 0.33= 0.92(100丿(100丿取t (周围空气的温度)为20。c。aa = (8.15 17.45)w /(m2 。c),a取 17w /(m2 。c)dt (油的工作温度)=t +1000p(1_n) = 20 +1000X4.3366X (1-0.824) aa S17 X 0.92d=68.8 c 85。cS = 0.92合格。t = 20。cat = 68.8 cooS = 0.92七、轴的设计计算输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45调质，硬度2
