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1、机械设计课程设计目录一 设计题目-3二 电动机的选择-3三 传动装置动力和运动参数 -5四 蜗轮蜗杆的设计-5五 减速器轴的设计-9六 滚动轴承的确定和验算-13七 键的选择-14八 联轴器的选择-15九 润滑与密封的设计-15十 铸铁减速器结构主要尺寸-15小结-17致谢-18参考文献-19一 课程设计题目设计一用于带式运输机的蜗杆减速器。运输机连续工作，空载启动，工作有轻微震动，单向运转使用期限5年，每天工作24小时。运输链允许速度误差5%原始数据运输带拉力：F=1800N，运输带速度v=1.9m/s卷筒直径=160mm二 选择电动机2.1 选择电动机的类型按工作要求和条件，选用三相笼型异
2、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按设计指导书式（1）为由设计指导书公式（2）因此估算由电动机至运输带的传动的总效率为为联轴器的传动效率根据设计指导书参考表1初选为蜗杆传动的传动效率为轴承的传动效率出处为卷筒的传动效率出处2.3 确定电动机的转速由已知可以计算出卷筒的转速为按设计指导书表1推荐的合理范围，蜗杆传动选择为闭式 （闭式为减速器的结构形式），且选择采用双头传动，同时可以在此表中查得这样的传动机构的传动比是1040。故可推算出电动机的转速的可选范围为：符合这一范围的同步转速为：查机械设计文献第155页表12-1可知 根据容量和转速，由设
3、计文献查出的电动机型号，因此有以下三种传动比选择方案，如下表：方案电动机型号额定功率同步转速满载转速电动机质量参考价格传动装置传动比123Y-160M2-8Y132M2-6Y132S-45.55.55.575010001500720960144014584685.483.703.0910.0513.420.11本参考价格为4极，同步转速为1500rmin,功率11kw的电动机价格为1计算，表中数值为相对值，仅供参考。综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量，价格以及传动比，可见第三种方案比较合适，因此选定电动机的型号是Y132S-4。其主要性能如下表型号额定功率满载转速满载电流效率；功率因数最大转
4、矩额定转矩Y132S-45.514402.2该电动机的主要外型和安装尺寸如下表：（装配尺寸图参考设计文献表12-3）中心高外形尺寸地脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸132475280315216140123880102.4 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： 12.8i在1530范围内可以选用双头闭式传动。三 计算传动装置运动和动力参数3.1 计算各轴的转速为蜗杆的转速，因为和电动机用联轴器连在一起，其转速等于电动机的转速。为蜗轮的转速，由于和工作机联在一起，其转速等于工作主轴的转速。所以：N=2900N2=226.8
5、3.2 计算各轴的输入功率为电动机的功率 6,22为蜗杆轴的功率 7.5*0.99=7.42为蜗轮轴的功率 P2=7.42*为工作机主轴的功率3.3 计算各轴的转矩 为电动机轴上的转矩 为蜗杆轴上的转矩 为工作机主轴上的转矩四 确定蜗轮蜗杆的尺寸4.1 选择蜗杆的传动类型根据GBT 10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）4.2 选择材料蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造，要求齿面火淬并且要求有较高的硬度，对高速重载常用20锰铬合金或40硅锰合金制造，并且应磨削，一般蜗杆采用45号钢调制处理，在低速传动中蜗杆不经热处理，甚至可采用铸铁。 根据蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆采
6、用45#钢，因希望效率高些，采用双头蜗杆。4.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根的弯曲疲劳强度。由文献1式（11-12）计算传动中心距 N.mm 确定载荷系数K 载荷系数K= 。其中为使用系数，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=1。为齿向载荷分布系数，由于载荷变化不大，有轻微震动，取=1， 为动载荷系数，蜗轮圆周速度 45HRC，可以从文献1表11-7中查得蜗轮的基本许用应力 =268Mpa应力循环次数为 ,(为蜗轮转速),(为工作寿命)j为蜗轮每转一周每个轮齿啮合的次数j=1N=所以寿命系数为则=
7、0.6863=221.77 计算中心距 取中心距a=160mm，因 i=20.11，从课本中由表12-1取m=6.3mm，q=10,=63mm。这时/ a=0.394, 由图11-18可查：=2.5因此以上计算结果可用。4.4计算蜗轮和蜗杆的主要参数与几何尺寸 蜗杆 由机械设计课本表11-2与11-3可查的蜗杆的尺寸如下：轴向齿距 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 蜗轮由机械设计课本表11-3可查的涡轮的尺寸如下：蜗轮齿数=41，变位系数=-0.1032验算传动比:这时传动比误差为:i=5%;符合要求蜗轮分度圆直径:蜗轮喉圆直径:蜗轮齿根圆直径 蜗轮咽喉母圆直径4.
8、5 校核齿根弯曲疲劳强度选取当量系数:根据变位系数=-0.1032，=41 从文献中的图11-19中查得齿形系数为： =2.47螺旋角系数:=许用弯曲应力:=从文献1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=56Mpa。寿命系数为：=由此可见弯曲强度是可以满足的。4.6蜗杆传动的热平衡核算蜗杆传动的效率低，工作时发热量大。在闭式传动中，产生的热不能及时散逸，将因油热不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦，甚至发生胶合。必须进行热平衡计算，以保证油温稳处于规定的范围内。根据文献1 P263P265内容摩擦损耗的功率产生的热流量为又已知P=5.5KW啮合摩擦产生的热量损耗效率 （为
9、蜗杆分度圆上的导程角）轴承摩擦产生的热量损耗效率溅油损耗效率为当量摩擦角，其值可根据滑动速度由表11-18和1-19中选取。滑动速度计算为 又由于蜗轮是有铸锡磷青铜制造的且硬度45HRC查表文献111-18可得通过插入法计算得为116由于轴承摩擦及溅油这两项功率损耗不大，一般取为0.950.96则总效率为=（0.95- -0.96）=0.877以自然冷却的方式从箱体外壁散发到周围空气中的热流量为 d为箱体的表面传热系数,空气流通好,取为15S为内表面能被润滑油溅到的,而外表面又可为周围空气冷却的箱体表面面积根据已知估算此面积0.8,j计算的面积为0.94S为内表面能被润滑油所飞溅到，外表面又可
10、以为周围空气所冷却的箱体表面面积。设为正常工作的油温为65 为周围空气的温度常取为20计算可得 因为上述结果，可知本箱体单纯的靠表面的散热是满足不了实际的工作需求，为了确使减速器在其正常工作的时候能得到良好的环境，确保减速器工作寿命，要根据实际情况进行风扇的添置或者在箱体底部加可循环的水或油泵进行循环热交换。所以本减速器选择在箱体底部加可循环的水来确保减速器工作性能优良。根据热平衡条件， 在这样的条件下保持工作温度满足规定的要求，所以加散热片可以满足散热要求。五 减速器轴的设计计算5.1 蜗杆轴的设计由于蜗杆直径很小，可以将蜗杆和蜗杆轴做成一体，即做成蜗杆轴。5.1.1 蜗杆上的转矩T1=71
11、.23Nm5.1.2 求作用在蜗杆及蜗轮上的力圆周力轴向力 径向力 圆周力径向力以及轴向力的作用方向见下图。5.1.3 初步确定轴的最小直径根据课本中的公式初步估算蜗杆的最小直径，选取的材料为45#钢，调质处理，根据文献1中的表15-3，取=112，则 蜗杆轴的最小直径显然是要安装联轴器处轴的直径，为了使所选的轴的直径d与联轴器的孔相适应，故需同时选取联轴器型号.。联轴器的计算转矩,查文献1中的表14-1，考虑到转矩变化很小，故取Ka =1.5，则有：因为该轴要与电动机相连，电动机的轴径为38mm，而上式中计算的最小轴径为17.10mm，所以要以轴径大的轴来选择联轴器的轴径。按照计算转矩Tca
12、应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GBT5014-1985或文献，选LT6型弹性柱销联轴器，其公称转矩为250。许用转速3800r/min,联轴器的尺寸为d=38mm,半联轴器长L=82mm。半联轴器与轴配合的轮毂孔长度L=60mm。蜗杆初选滚动轴承：据蜗杆轴径初选圆锥滚子轴承30210，查文献表6-7得B=20mm,D=90mm,d=50mm。 轴的结构设计拟定蜗杆上零件的装配方案蜗杆是直接和轴做成一体的，左轴承及轴承端盖从左面装，右轴承及右端盖从右面装。根据轴向和周向定位要求，确定各段直径和长度，轴径最小d =17mm，查文献1表11-4，蜗杆齿宽B计算选为102mm。其余部分尺寸见下图5.1.5轴的校核（1）垂直面的支承反力（图b）（2）水平面的支承反力（图c）（3）绘垂直面的弯矩图（图b） （4）绘水
