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1、 目錄1、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書12、 機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖13、 運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)和電動機(jī)選擇24、 蝸輪蝸桿傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算35、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核86、 軸承的壽命計(jì)算167、 選用鍵并校核強(qiáng)度188、 箱體箱蓋的設(shè)計(jì)199、 蝸輪蝸桿和軸承的潤滑2010、參考文獻(xiàn)20CAD圖紙，聯(lián)系QQ153893706一、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱蝸輪蝸桿減速器原始數(shù)據(jù)已知條件輸送帶拉力F/KN輸送帶速度V/(m/s)滾筒直徑（mm）數(shù)據(jù)20.8350工作條件：單向運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)工作，空載起動，載荷平穩(wěn)，三班制工作 ，減速器使用壽命不低于10年，輸送帶速度允許誤差位5%基本要求 1、減速器裝配圖1張 2、零件工
2、作圖23張 3、設(shè)計(jì)說明書1份二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖三、運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)和電動機(jī)選擇1.選擇電動機(jī)（1）.傳動裝置效率式中：蝸輪蝸桿效率，取=0.75； 兩對滾動軸承效率，取=0.99； 兩對彈性柱銷聯(lián)軸器效率，取=0.99 運(yùn)輸機(jī)滾筒效率，取=0.96因此，=*數(shù)據(jù)來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P23表2-4（2）.電動機(jī)所需功率 （3）.選擇電動機(jī)型號根據(jù)工作條件，載荷平穩(wěn)選擇一般用途的Y系列三相異步電動機(jī)。根據(jù)電動機(jī)所需功率，并考慮到電動機(jī)轉(zhuǎn)速越高，總傳動比越大，減速器的尺寸也相應(yīng)增大，所以決定選用Y132S6型電動機(jī)，其額定功率P=3KW，滿載轉(zhuǎn)速n=960r/min，電動機(jī)軸頸直徑D=38mm，電動機(jī)
3、外廓尺寸為515mm280mm315mm。*電動機(jī)型號來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P17表2-3-1 電動機(jī)尺寸來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)p19表2-3-32.總傳動比及其分配（1）.滾筒軸工作轉(zhuǎn)速 （2）.總傳動比（3）.傳動比分配，由于使用聯(lián)軸器連接電動機(jī)和減速器，所以=1，則蝸輪傳動比。3.運(yùn)動學(xué)計(jì)算（1）.各軸轉(zhuǎn)速蝸桿轉(zhuǎn)速：；蝸輪轉(zhuǎn)速：；滾筒軸：（2）.各軸上的功率蝸桿：蝸輪：滾筒軸：(3).各軸上的扭矩電動機(jī)：蝸桿：蝸輪：滾筒軸：將以上算得的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)列表如下：參數(shù) 軸名 電動機(jī)蝸桿蝸輪滾筒軸轉(zhuǎn)速n/(rmin)9609604444功率P/KW32.972.062.02扭矩T/(N
4、mm)2968.7529545.31479670.46438431.82傳動比121.821效率0.990.750.96四、蝸輪蝸桿傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算1.蝸桿傳動類型GB/T 10085-1988.阿基米德蝸桿（ZA）2.選擇蝸輪的材料及熱處理方法減速器為一般機(jī)器，沒有特殊要求，從降低成本，減少結(jié)構(gòu)尺寸和易于取材的原則出發(fā)，決定蝸桿選用45調(diào)質(zhì)鋼，硬度達(dá)到255270HBS；蝸輪選用鑄造黃銅（ZCuZn38Mn2Pb2），沙模鑄造。從GB/T10089-1988圓柱蝸輪蝸桿精度中選擇8級精度。側(cè)隙種類為f,標(biāo)注為8f GB/T 10089-1988。3.計(jì)算蝸輪的許用應(yīng)力（1）計(jì)算許用接觸疲勞應(yīng)力
5、=180MPa=0.67=0.95許用接觸疲勞應(yīng)力：=114.57MPa*數(shù)據(jù)（）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P308表14-3 數(shù)據(jù)（）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P307圖14-1 數(shù)據(jù)（）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P307圖14-2（2）.計(jì)算許用彎曲應(yīng)力=60MPa=0.542許用彎曲應(yīng)力：=32.52MPa*數(shù)據(jù)（）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P307表14-2 數(shù)據(jù)（）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4.蝸輪強(qiáng)度計(jì)算(1).根據(jù)齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算公式由 總傳動比=21.82選擇，取=44=2=7=114.57MPa得*數(shù)據(jù)（）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P310表14-4 數(shù)據(jù)（；）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P89表5-8（2）.確定傳動主要參數(shù)初選 1403357
6、0.93因此以上數(shù)據(jù)可用*數(shù)據(jù)來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P87表5-7 蝸桿 蝸輪選擇齒數(shù) =2 =44蝸桿導(dǎo)程角 =0.23蝸輪螺旋角 =0.23確定模數(shù) 確定壓力角 計(jì)算中心距=*數(shù)據(jù)（）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P87表5-7數(shù)據(jù)（）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P147表6-15（3）.確定蝸桿主要參數(shù)齒根圓直徑：=分度圓直徑：=168.750=140齒頂圓直徑：=蝸桿齒寬： 蝸桿軸向齒距：蝸桿軸向齒厚：蝸桿法向齒厚：*數(shù)據(jù)（；）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P147表6-15（4）.確定蝸輪主要參數(shù)齒根圓直徑：=分度圓直徑：=齒頂圓直徑：=齒輪齒寬： =蝸輪齒頂圓弧半徑：蝸輪齒根圓弧半徑：蝸輪變位系數(shù)：*數(shù)據(jù)（；）及公式（）來自機(jī)
7、械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P147表6-15公式（）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P915.校核蝸輪蝸桿的強(qiáng)度（1）.校核蝸輪的的齒面接觸強(qiáng)度= *校核蝸輪的齒根歪曲疲勞強(qiáng)度= *數(shù)據(jù)（）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P311表14-5蝸輪蝸桿強(qiáng)度合格6.計(jì)算嚙合力圓周力：軸向力：徑向力：項(xiàng)目蝸桿蝸輪材料及熱處理調(diào)質(zhì)基本參數(shù)模數(shù)16壓力角齒數(shù)Z244齒頂高系數(shù)1頂隙系數(shù)0.2幾何尺寸分度圓直徑140704齒頂圓直徑172736齒根圓直徑101.6665.6蝸桿齒寬218.24蝸輪齒寬129蝸桿導(dǎo)程角0.23蝸輪螺旋角0.23蝸輪齒頂圓弧半徑54蝸輪齒根圓弧半徑89.2蝸桿軸向齒距50.24蝸桿軸向齒厚25.12蝸桿法向齒厚25.12蝸輪
8、變位系數(shù)0嚙合傳動中心距422傳動比22圓周力422.08軸向力1362.7徑向力495.98五、軸的設(shè)計(jì)1.選取軸的材料和熱處理方法運(yùn)輸減速器是一般用途的減速器，所以軸的材料選用45鋼，粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理便可滿足使用要求。45鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，硬度為217255HBS，,。許用彎曲應(yīng)力為。*數(shù)據(jù)來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P324表15-12.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算各軸的直徑軸的最小直徑計(jì)算公式為：試中：A=126103，取A=115蝸桿軸：蝸輪軸：滾筒軸：*數(shù)據(jù)來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P333表15-5在蝸輪和蝸桿軸上，軸的最小直徑要安裝聯(lián)軸器，軸端軸頸應(yīng)將估算直徑加大5%，17.598。43.522，取標(biāo)準(zhǔn)直徑為
9、=20，=45。估取安裝軸承處的軸徑為=30，=55。3.聯(lián)軸器的選擇減速器輸出軸與滾筒軸采用彈性柱銷聯(lián)軸器。由前計(jì)算知，選用彈性柱銷聯(lián)軸器的型號為：蝸桿軸用HL2聯(lián)軸器，GB5014-85。蝸輪軸用HL3聯(lián)軸器，GB5014-85。主要參數(shù)尺寸如下：HL1：許用最大扭矩 許用最大轉(zhuǎn)速 主動端 ，A型鍵槽從動端 ，A型鍵槽HL2：許用最大扭矩 許用最大轉(zhuǎn)速 主動端 ，A型鍵槽 從動端 ，A型鍵槽顯然，軸的軸徑，工作轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均在選用范圍內(nèi)。*數(shù)據(jù)和型號來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P109附表4-44.軸承的選擇蝸桿軸：在蝸桿軸上，既作用著徑向力，又作用著軸向力，故選用圓錐滾子軸承，型號為7506E
10、。其主要參數(shù)如下：=30，D=62，T=21.25，B=20。蝸輪軸：同樣，在蝸輪軸上選用軸承型號為7211E，其主要參數(shù)如下：=55，D=100，T=22.75，B=21。*數(shù)據(jù)來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)P100附表3-35.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在蝸桿軸上，兩端的軸承已初選用32206型，與軸承配合的軸徑為，以軸肩作軸向定位，因此蝸桿所在軸處的直徑必須不小于35，在蝸輪軸上，兩端的軸承已選用32211型，與軸承配合的軸徑為。一端以軸肩作軸向定位，蝸輪從另一端拆裝。故從軸肩開始，軸上各段徑向尺寸應(yīng)依次遞減。按蝸輪軸和蝸桿軸上零件拆裝的先后順序，周向及軸向固定方法以及工藝性等要求，作出蝸輪軸和蝸桿軸的結(jié)構(gòu)
11、設(shè)計(jì)，其中蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸系部件結(jié)構(gòu)如圖a所示。圖中，公差帶取r6；，公差帶取k6；，.；，。蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸系部件結(jié)構(gòu)如圖b所示。圖中，。，。6.軸的強(qiáng)度計(jì)算(1).蝸桿軸的強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取L=281.24mm，。由前面計(jì)算可知：，。根據(jù)軸系部件結(jié)構(gòu)圖，作出軸系空間力圖，如圖k所示。作出蝸桿軸垂直平面力圖，求支反力，繪彎矩圖，如圖l所示。蝸桿中心面左側(cè)彎矩蝸桿中心面右側(cè)彎矩作出蝸桿軸水平平面力圖，求支反力、，繪彎矩圖，如圖m所示。求總反力、，繪總彎矩圖M，如圖n所示蝸桿中心面左側(cè)總彎矩為：蝸桿中心面右側(cè)總彎矩為：繪扭矩圖，如圖o所示。繪當(dāng)量彎矩圖，如圖r所示。因?yàn)槠?/p>
12、運(yùn)輸機(jī)為單向傳動，從安全角度出發(fā)，軸上轉(zhuǎn)矩，按脈動循環(huán)考慮，故取校正系數(shù)。蝸桿中心面處最大當(dāng)量彎矩為：選擇危險(xiǎn)截面，進(jìn)行強(qiáng)度核算。根據(jù)當(dāng)量彎矩圖，初取蝸桿中心面為危險(xiǎn)截面，軸徑為：由計(jì)算結(jié)果可知，軸徑必須小于蝸桿齒根圓處實(shí)際直徑，所以強(qiáng)度滿足要求。*數(shù)據(jù)來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P324表15-1 L/2 L圖a A B 圖k 圖l 圖m 圖n 圖o 圖r（2）.蝸輪軸的強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取L=184，。由前面的計(jì)算可知：，。.根據(jù)軸系部件結(jié)構(gòu)圖，作出軸系空間圖，如圖c所示。.作出蝸輪軸垂直平面力圖，求支反力、，繪彎矩圖，如圖d所示。蝸輪中心面左側(cè)彎矩為：蝸輪中心面右側(cè)彎矩：.作出蝸桿軸水平
13、面力圖，求支反力、，繪彎矩圖，如圖e所示。求總反力、，繪總彎矩圖M，如圖f所示。齒輪中心面左側(cè)總彎矩為：齒輪中心面右側(cè)總彎矩為：.繪扭矩圖，如圖g所示。.繪當(dāng)量彎矩圖，如圖h所示。因?yàn)槁?lián)軸器運(yùn)輸機(jī)為單向傳動，從安全角度出發(fā)，軸上轉(zhuǎn)矩，按脈動循環(huán)考慮，故取校正系數(shù)=0.6。齒輪中心面處最大當(dāng)量彎矩為：.選擇危險(xiǎn)截面，進(jìn)行強(qiáng)度核算。根據(jù)當(dāng)量彎矩圖，初取齒輪中心面為危險(xiǎn)截面。該截面有鍵槽，故應(yīng)將軸徑加大5%，由此得必須軸徑為：*數(shù)據(jù)來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P324表15-1由計(jì)算結(jié)果可知，軸徑必須小于安裝齒輪處實(shí)際軸徑，所以強(qiáng)度滿足要求。 L/2 L圖b圖c 圖d 圖e 圖f 圖g 圖h六、軸承壽命計(jì)算蝸桿
14、軸軸承壽命計(jì)算蝸桿軸軸承已初選型號為32206的一對圓錐滾子軸承正裝，其有關(guān)數(shù)據(jù)如下：額定動載荷C=49.2kN，e=0.37，y=1.6，載荷系數(shù)，溫度系數(shù)。軸承受力情況如圖j所示。由前面計(jì)算可知：，。、即為軸承徑向力、。，。1.計(jì)算軸承內(nèi)部軸向力S2.計(jì)算軸承的軸向力和已知軸向外載荷，方向向右，各軸向力方向如圖r所示由于 即，因此，軸承B被“壓緊”，軸承A被“放松”，故得3.計(jì)算軸承的當(dāng)量動載荷對軸承A：，對軸承B：，*數(shù)據(jù)（、）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P362表17-94.計(jì)算軸承額定壽命由題給工作條件，該皮帶運(yùn)輸機(jī)三班制工作，使用10年。若每年365個工作日計(jì)，則軸承的預(yù)期壽命為:圖r蝸輪軸軸
15、承壽命計(jì)算蝸輪軸軸承已初選型號為30211的一對圓錐滾子軸承正裝，其有關(guān)數(shù)據(jù)如下：額定動載荷C=86.5kN，e=0.4，y=1.5，載荷系數(shù)，溫度系數(shù)。軸承受力情況如圖i所示。由前面計(jì)算可知：，。、即為軸承徑向力、。，。1. 計(jì)算軸承內(nèi)部軸向力S2.計(jì)算軸承的軸向力和已知軸向外載荷，方向向右，各軸向力方向如圖i所示。由于 即。因此，軸承B被“壓緊”，軸承A被“放松”，故得3.計(jì)算軸承的當(dāng)量動載荷對軸承A： 對軸承B：*數(shù)據(jù)（、）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P362表17-94.計(jì)算軸承額定壽命： 由題給工作條件，該皮帶運(yùn)輸機(jī)三班制工作，使用10年。若每年365個工作日計(jì)，則軸承的預(yù)期壽命為：由于，所以軸
16、承合乎要求。圖i七、選用鍵并校核強(qiáng)度蝸桿軸鍵校核蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處所選用的鍵的類型為：鍵15GB1096-79，b=6mm，h=6mm，L=16，鍵槽深t=3.5mm,鍵工作長度l=L-b=16-6=10mm，d=20mm。因?yàn)閷τ诎礃?biāo)準(zhǔn)選擇的平鍵聯(lián)接，具有足夠的剪切強(qiáng)度，故按擠壓強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度校核。鍵聯(lián)接的許用擠壓用力。顯然，故聯(lián)接強(qiáng)度足夠，能夠滿足要求，安全。*數(shù)據(jù)（）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P181表9-2蝸輪軸鍵校核蝸輪軸上安裝蝸輪處選用鍵的類型為：鍵，b=16mm，h=10mm，L=56mm，鍵槽深t=6mm，鍵工作長度l=L-b=56-16=40mm，d=63mm。因?yàn)閷τ诎礃?biāo)準(zhǔn)選擇的平鍵
17、聯(lián)接，具有足夠的剪切強(qiáng)度，故按擠壓強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度校核。鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力。顯然，故聯(lián)接強(qiáng)度足夠，能夠滿足要求，安全。蝸輪軸上安裝聯(lián)軸器處所選用鍵的類型為：鍵GB1096-79，b=14mm，h=9mm，L=100mm，t=5.5mm，l=L-b=100-14=86mm，d=45mm。同樣，故聯(lián)接強(qiáng)度足夠，能夠滿足要求，安全。*數(shù)據(jù)（）來自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P108表9-2八、箱體、箱蓋設(shè)計(jì)由于，故采用下置式蝸桿。箱體、箱蓋的材料均用HT200鑄造而成。其結(jié)構(gòu)尺寸如下：箱座壁厚： 箱蓋壁厚：底座上部和箱蓋凸緣厚度：底座下部凸緣厚度：加強(qiáng)肋厚度：地腳螺栓直徑：軸承螺栓直徑：螺栓直徑：軸承外徑：=100軸承蓋固定螺釘直徑：，取箱底高度：箱蓋高度：其余尺寸可按具體結(jié)構(gòu)，參考圖表而定。九、蝸輪蝸桿和軸承的潤滑由于蝸輪圓周速度，因而采用油池或噴油潤油。減速器選用潤滑油牌號：N46機(jī)械潤滑油。減速器傳動所需要油量：對于單級傳動，按每傳遞1kW的功率時(shí)，需油量計(jì)算:，取實(shí)際用油量V=2.5L。十、參考文獻(xiàn)1.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 主編：趙健敏2.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 主編：曾宗福3.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 清華大學(xué)出版社 主編：劉揚(yáng) 王洪4.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第五版第二卷 機(jī)械工業(yè)出版社 主編：聞邦椿5.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第五版第三卷 機(jī)械工業(yè)出版社 主編：聞邦椿21
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