機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)說明書

1、<p>　　蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一、選擇電機(jī)</b></p><p><b>　　1）選擇電動(dòng)機(jī)類型</b></p><p>　　按工作要求和工作條件選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓為380V。</p><p>　　2）選擇電動(dòng)機(jī)的容量</p>&

2、lt;p>　　工作機(jī)的有效功率為</p><p>　　從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為=</p><p><b>　　式中各按表9.1取</b></p><p>　?。?lián)軸器傳動(dòng)效率：0.99</p><p>　?。佪單仐U的傳動(dòng)效率：0.73</p><p>　　－卷筒的傳動(dòng)效率：0

3、.97</p><p>　　所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率</p><p><b>　　3） 確定電機(jī)轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　工作機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速為</p><p>　　所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍是：</p><p>　　符合這一范圍的轉(zhuǎn)速有：750、1000、1500三種。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置

4、尺寸、質(zhì)量、價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1500。</p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型、容量、轉(zhuǎn)速，電機(jī)產(chǎn)品目錄選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112M-6,其主要性能如下表1：</p><p>　　表1 Y112M-6型電動(dòng)機(jī)的主要性能</p><p>　　2 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比：</p><p><b&g

5、t;　　總傳動(dòng)比：</b></p><p>　　3 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：</p><p><b>　　1）各軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　?、褫S </p><p>　?、蜉S </p&g

6、t;<p>　　卷筒軸 </p><p><b>　　2）各軸輸入功率：</b></p><p><b>　?、褫S </b></p><p><b>　　Ⅱ軸 </b></p><p><b>　

7、　卷筒軸 </b></p><p>　　3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　電機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　?、褫S </b></p><p><b>　?、蜉S </b></p><p><

8、;b>　　卷筒軸 </b></p><p>　　運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表：</p><p>　　表2 帶式傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</p><p><b>　　二、蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、 選擇材料及熱處理方式?？紤]到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度也不高，蝸桿選用45號(hào)剛制造，調(diào)

9、至處理，表面硬度220250HBW；渦輪輪緣選用鑄錫磷青銅,金屬模鑄造。</p><p>　　2、選擇蝸桿頭數(shù)和渦輪齒數(shù)</p><p>　　i=23.3 =2 =i=223.347</p><p>　　3、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑</p><p>　　確定渦輪上的轉(zhuǎn)矩，取，則</p>

10、<p>　　2)確定載荷系數(shù)K= </p><p>　　根據(jù)工作條件確定系數(shù) =1.0 =1.0 =1.3</p><p>　　K==1.01.01.3=1.3</p><p>　　3)確定許用接觸應(yīng)力</p><p>　　由表查取基本許用接觸應(yīng)力=200MPa</p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

11、N=</p><p><b>　　故壽命系數(shù) </b></p><p>　　4)確定材料彈性系數(shù) </p><p>　　5）確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑</p><p>　　查表取m=5mm，=50mm</p><p>　　4、計(jì)算傳動(dòng)中心距a。渦輪分度圓直徑</p><p&g

12、t;<b>　　a=</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　5、驗(yàn)算渦輪圓周速度、相對滑動(dòng)速度及傳動(dòng)效率</p><p><b>　　<3</b></p><p><b>　　符合要求</b></p>

13、<p>　　tan=0.20,得=11.31°</p><p>　　由 查表得當(dāng)量摩擦角=2°17,所以</p><p><b>　　=0.750.76</b></p><p><b>　　與初值相符。</b></p><p><b>　　6、</b

14、></p><p>　　7、熱平衡計(jì)算。所需散熱面積</p><p><b>　　A=</b></p><p>　　取油溫70℃，周圍空氣濕度℃，設(shè)通風(fēng)良好，取散熱系數(shù)W/，傳動(dòng)效率為，則</p><p><b>　　A/==0.733</b></p><p>　　若

15、箱體散熱面積不足此數(shù)，則需加散熱片、裝置風(fēng)扇或采取其他散熱冷卻方式。</p><p>　　8、選擇精度等級(jí)和側(cè)隙種類。因?yàn)檫@是一般動(dòng)力傳動(dòng)，而且<3m/s,故取8級(jí)精度，側(cè)隙種類代號(hào)為c，即傳動(dòng)8c GB/T 100</p><p>　　三、 軸以及軸上零件的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 高速軸設(shè)計(jì)</p><p>　　1）

16、估算軸的基本直徑。選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，估計(jì)直徑d<100mm，取 C=106。</p><p>　　根據(jù)【1】式11.2得：</p><p>　　LX5型聯(lián)軸器就能滿足傳遞轉(zhuǎn)矩的要求。減速器高速軸軸伸處的直徑=28mm</p><p><b>　　2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　a．初定各段軸徑的確

17、定</p><p><b>　　b．確定各軸段長度</b></p><p>　　軸的各段長度在草圖繪制過程中逐段確定，結(jié)果如下：60mm（聯(lián)軸器LX5處）、44mm（油封處）32mm（軸承處）、8mm（軸肩）、172mm（渦桿軸）、22mm（軸承處）：</p><p>　　c.傳動(dòng)零件的軸向固定</p><p>　　聯(lián)軸

18、器處采用A型平鍵由該段軸徑選用鍵 GB 1096-2003。</p><p>　　d.其他尺寸。為方便加工，并參照7209C型軸承的安裝尺寸，走上過度圓角半徑全部取r=1.5mm；軸端倒角為245。</p><p>　　3.2 低速軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　1）估算軸的基本直徑。選用40Cr調(diào)質(zhì)處理，估計(jì)直徑d<100mm，取 C=118。</p

19、><p>　　各軸段直徑的確定：根據(jù)【1】第214頁式11.2得：</p><p>　　應(yīng)為受扭部分最細(xì)處，考慮到該處有一鍵槽，故軸徑應(yīng)增加，,</p><p><b>　　2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　a．初定各段軸徑的確定</p><p><b>　　b.確定各軸段長度&

20、lt;/b></p><p>　　軸的各段長度在草圖繪制過程中逐段確定，依次為80mm（聯(lián)軸器處）、40（油封處）、30mm（軸承處）、84mm（渦輪處）、8mm（軸肩）、32mm（軸承處）</p><p>　　c.傳動(dòng)零件的軸向固定</p><p>　　渦輪處鍵采用16×80GB/T 1096-2003；輸出端鍵采用1070 GB/T 1096-2

21、003；</p><p>　　d.其他尺寸。為方便加工，并參照7210C型軸承的安裝尺寸，走上過度圓角半徑全部取r=1.5mm；軸端倒角為245。</p><p>　　四、 軸的校核以及軸上零件的校核</p><p><b>　　高速軸的計(jì)算與校核</b></p><p><b>　　1、軸的受力分析</

22、b></p><p>　　軸的受力簡圖、彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖畫在一起，繪于下頁上。</p><p><b>　　計(jì)算支承反力</b></p><p><b>　　以渦輪為研究對象：</b></p><p><b>　　圓周力</b></p><p>&l

23、t;b>　　徑向力</b></p><p><b>　　軸向力</b></p><p><b>　　對蝸桿：</b></p><p><b>　　在水平面上</b></p><p><b>　　在垂直平面上</b></p>

24、<p><b>　　軸承1的總支承反力</b></p><p><b>　　軸承2的總支承反力</b></p><p><b>　　畫彎矩圖</b></p><p>　　水平面上，a-a截面處彎矩最大，</p><p>　　垂直平面上，a-a左截面處彎矩，<

25、;/p><p>　　a-a右截面處彎矩，</p><p>　　合成彎矩，a-a左截面：</p><p><b>　　a-a右截面：</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩：T=</b></p><p><b>　　畫轉(zhuǎn)矩圖</b></p>

26、<p><b>　　2、校核軸的強(qiáng)度</b></p><p>　　a-a截面既有彎矩又有轉(zhuǎn)矩，且彎矩最大，為危險(xiǎn)截面。</p><p><b>　　按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——抗彎剖面模量，附表10

27、.1，</p><p><b>　??；</b></p><p>　　——抗扭剖面模量，附表10.1，</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　——根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)，對于不變的轉(zhuǎn)矩，；</p><p>　　——對稱循環(huán)的敘用彎曲應(yīng)力，由表10.4，

28、。</p><p><b>　　因此，校核通過。</b></p><p><b>　　校核鍵連接的強(qiáng)度</b></p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——工作面的擠壓

29、應(yīng)力；</p><p><b>　　——傳遞的轉(zhuǎn)矩；</b></p><p><b>　　——軸的直徑；</b></p><p>　　——鍵的工作長度，A型，，為鍵的公稱長度和鍵寬；</p><p>　　——許用擠壓應(yīng)力，，表6.1，靜連接，材料為鋼，有輕微沖擊，。</p><p

30、><b>　　對于軸段1上的鍵</b></p><p><b>　　校核通過。</b></p><p>　　軸的安全系數(shù)校核計(jì)算</p><p><b>　　彎曲應(yīng)力：</b></p><p><b>　　,</b></p><p

31、><b>　　扭剪應(yīng)力：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——只考慮彎矩時(shí)的安全系數(shù)；</p><p>　　——只考慮轉(zhuǎn)矩時(shí)的安全系數(shù)；</p><p>　　、——材料對稱循環(huán)的彎曲疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由課本P192表10.1，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，；&

32、lt;/p><p>　　——彎曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由附表10.3、附表10.4，；</p><p>　　——零件的絕對尺寸系數(shù)，由附圖10.1，；</p><p>　　——表面質(zhì)量系數(shù)，，由附圖10.1和P205附表10.2，；</p><p>　　——把彎曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的平均應(yīng)力折算為應(yīng)力幅的等效系數(shù)，由課本P192表10.1，；

33、</p><p>　　——彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力；</p><p>　　——扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力；</p><p>　　——許用疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，由表10.5，；</p><p><b>　　校核通過。</b></p><p><b>　　3、校核軸承的壽命</b>

34、;</p><p><b>　　計(jì)算軸承軸向力</b></p><p>　　由表11.13查得7209C軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承1，2內(nèi)部軸向力分別為：</p><p>　　故只校核軸段7上的軸承即可。查7209C軸承可得C=40800N，=33800N</p><p><b>　　計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷<

35、/b></p><p>　　查表11.12得：e=0.46</p><p><b>　　得</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　——當(dāng)量動(dòng)載荷； <

36、/b></p><p>　　——軸承的徑向載荷和軸向載荷；</p><p>　　——?jiǎng)虞d荷徑向系數(shù)和動(dòng)載荷軸向系數(shù)。</p><p><b>　　校核壽命</b></p><p>　　由課本P219式11.1c</p><p><b>　　式中：</b></p&g

37、t;<p>　　——軸承的基本額定壽命；</p><p>　　——軸承的預(yù)期壽命，五年一班，每年按250天計(jì)，；</p><p>　　——軸承的基本額定動(dòng)載荷，查軸承7209C，；</p><p>　　——壽命指數(shù)，對于滾動(dòng)軸承，；</p><p>　　——溫度系數(shù)，由表11.9，工作溫度，；</p><p&

38、gt;　　——載荷系數(shù)，由表11.10，穩(wěn)定，??；校核通過。</p><p><b>　　對低速軸的校核</b></p><p><b>　　1、軸的受力分析</b></p><p><b>　　畫軸的受力簡圖</b></p><p>　　軸的受力簡圖、彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖畫在一起，

39、繪于下頁。</p><p><b>　　計(jì)算支承反力</b></p><p><b>　　圓周力</b></p><p><b>　　徑向力</b></p><p><b>　　軸向力</b></p><p><b>　　

40、在水平面上</b></p><p><b>　　在垂直平面上</b></p><p><b>　　軸承1的總支承反力</b></p><p><b>　　軸承2的總支承反力</b></p><p><b>　　畫彎矩圖</b></p>

41、;<p>　　水平面上，a-a左截面處彎矩，;</p><p>　　a-a右截面處彎矩，</p><p>　　垂直平面上，a-a左截面處彎矩，</p><p>　　a-a右截面處彎矩，</p><p>　　合成彎矩，a-a左截面：</p><p><b>　　a-a右截面：</b>

42、;</p><p>　　轉(zhuǎn)矩：T=249000 </p><p><b>　　畫轉(zhuǎn)矩圖</b></p><p><b>　　2、校核軸的強(qiáng)度</b></p><p>　　a-a截面既有彎矩又有轉(zhuǎn)矩，且彎矩最大，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中。a-a為危險(xiǎn)截面。</p><p><

43、;b>　　按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——1-1截面處彎矩； </p><p>　　——1-1截面處轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　——抗彎剖面模量，由附表10.1，</p><p><b>　　；</b

44、></p><p>　　——抗扭剖面模量，由附表10.1，</p><p><b>　　；</b></p><p>　　——根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)，對于不變的轉(zhuǎn)矩，；</p><p>　　——對稱循環(huán)的敘用彎曲應(yīng)力，由表10.4，。</p><p>　　因此，校核通過。校核鍵連接的強(qiáng)度&

45、lt;/p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——工作面的擠壓應(yīng)力； </p><p><b>　　——傳遞的轉(zhuǎn)矩； </b></p><p><b>　　——軸的直徑；</b&g

46、t;</p><p>　　——鍵的工作長度，A型，，為鍵的公稱長度和鍵寬；</p><p>　　——許用擠壓應(yīng)力，，由課本P85表6.1，靜連接，材料為鋼，有輕微沖擊，。</p><p>　　（1）對于軸段1上的鍵</p><p><b>　　校核通過。</b></p><p>　　軸的安全系數(shù)校

47、核計(jì)算</p><p><b>　　彎曲應(yīng)力：</b></p><p><b>　　,</b></p><p><b>　　扭剪應(yīng)力：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——只考慮彎矩時(shí)的安全系

48、數(shù)；</p><p>　　——只考慮轉(zhuǎn)矩時(shí)的安全系數(shù)；</p><p>　　、——材料對稱循環(huán)的彎曲疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由表10.1，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，；</p><p>　　——彎曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由附表10.3、附表10.4，；</p><p>　　——零件的絕對尺寸系數(shù)，由附圖10.1，；</p>&l

49、t;p>　　——表面質(zhì)量系數(shù)，，由附圖10.1和P205附表10.2，；</p><p>　　——把彎曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的平均應(yīng)力折算為應(yīng)力幅的等效系數(shù)，由課本P192表10.1，；</p><p>　　——彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力；</p><p>　　——扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力；</p><p>　　——許用疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，由

50、表10.5，；</p><p><b>　　校核通過。</b></p><p><b>　　3、校核軸承的壽命</b></p><p><b>　　計(jì)算軸承軸向力</b></p><p>　　由表11.13查得7210C軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式，則軸承1，2內(nèi)部軸向力分別為：&l

51、t;/p><p>　　故只校核軸段7上的軸承即可。查7210C軸承可得C=33900N，=33900N</p><p><b>　　計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷</b></p><p>　　查表11.12得：e=0.40</p><p><b>　　得</b></p><p><b>

52、;　?。?lt;/b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　——當(dāng)量動(dòng)載荷； </b></p><p>　　——軸承的徑向載荷和軸向載荷；</p><p>　　——?jiǎng)虞d荷徑向系數(shù)和動(dòng)載荷軸向系數(shù)：X=0.44 Y=1.40</p><

53、p><b>　　校核壽命</b></p><p>　　由課本P219式11.1c</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——軸承的基本額定壽命；</p><p>　　——軸承的預(yù)期壽命，五年一班，每年按250天計(jì)，；</p><p>　　——

54、軸承的基本額定動(dòng)載荷；</p><p>　　——壽命指數(shù)，對于滾動(dòng)軸承，；</p><p>　　——溫度系數(shù)，由表11.9，工作溫度，；</p><p>　　——載荷系數(shù)，由表11.10，穩(wěn)定，取；</p><p><b>　　，校核通過。</b></p><p><b>　　五、 參考