《鑄造車間碾砂機的傳聲筒裝置設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鑄造車間碾砂機的傳聲筒裝置設(shè)計（28頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、攀枝花學院課程設(shè)計（論文） 傳動方案的選擇和電機的選擇攀枝花學院 學生課程設(shè)計（論文）題 目： 鑄造車間碾砂機的傳聲筒裝置設(shè)計 學生姓名： 蔡宇 學 號：200710601003所在院(系)： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 2007級機械設(shè)計制造及其 自動化1班 （電子一班） 指 導 教 師： 翟秀云 職稱： 博士 2009年 1 月 9 日攀枝花學院教務(wù)處制減速器在國內(nèi)外的狀況 ：1.國內(nèi)的發(fā)展概況 國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點。由于在傳動的理論上、工藝
2、水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量輕、機械效率高等這些基本要求。 2.國外發(fā)展概況 國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。當今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。 課題研究的內(nèi)容及擬采取的技術(shù)、方法 本設(shè)計是蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計。設(shè)計主要針對執(zhí)行機構(gòu)的運動展開。為了達到要求的運動精度和生產(chǎn)率，必須要求傳動系統(tǒng)具有一定的傳動精度并且各傳動元件之間應(yīng)滿足一定的關(guān)系，以實現(xiàn)各零
3、部件的協(xié)調(diào)動作。該設(shè)計均采用新國標，運用模塊化設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容包括傳動件的設(shè)計，執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計及設(shè)備零部件等的設(shè)計。 傳動裝置總體設(shè)計 ：1.傳動方案的選擇 （1） （2）方案分析：對于方案1，因輸入與輸出軸垂直相交且輸出軸在鉛垂方向，則采用立式蝸桿蝸輪減速器（蝸桿側(cè)置），又蝸桿蝸輪機構(gòu)傳動比大，零件數(shù)目少，故結(jié)構(gòu)很緊湊；在蝸桿傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒。它和蝸輪齒是逐漸嚙合及逐漸退出嚙合的，同時嚙合的齒對又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低，雖然效率較低，但選擇雙頭以上的蝸桿，效率還是可達到0.8以上；對于方案2，采用的是三級減速器，用于輸入軸與輸出軸相交而傳動比較大的傳動，傳對比
4、可達2575，但是輸出的轉(zhuǎn)速只有29r/min，由此算出的輸入功率，沒有較為合適的電機可供選擇，而兩級錐齒輪-圓柱齒輪減速器的傳對比815，換算過后并不能滿足要求。若再考慮更高級別的減速器，則從尺寸，質(zhì)量，經(jīng)濟上看，都是不理想的。所以綜合上述分析，選擇立式蝸桿減速器。2、電動機的選擇2.1電動機的類型的選擇 電動機的類型根據(jù)動力源和工作條件，選用Y系列三相異步電動機2.2電動機功率的選擇工作機所需要的有效功率為： 為了計算電動機所需要的有效功率，先要確定從電動機到工作機之間的總效率，設(shè)分別為聯(lián)軸器,渦輪效率,滾動軸承效率的效率：查得： 則傳動裝置的總效率為：=28攀枝花學院課程設(shè)計（論文） 蝸
5、桿蝸輪的設(shè)計計算聯(lián)軸器，蝸桿蝸輪，滾動軸承（一對） 電動機所需的功率為：=4.25/0.74=5.74Kw 選取電動機的額定功率為：7.5Kw 蝸桿渦輪的傳動比i=840，則電機的轉(zhuǎn)速=2321160 r/min2.3電動機的選擇 選擇符合上述條件的同步轉(zhuǎn)速為1000r/min和750r/min兩種。2.4根據(jù)電動機所需要的功率和同步轉(zhuǎn)速電動機型號為Y160M-6和Y160L-8型。電動機的數(shù)據(jù)及總傳動比表1-2方案號電動機型號額定功率Kw同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min1Y160M-67.510009702 Y160L-87.5750720由上表1-2可知傳動方案1雖然電動機的轉(zhuǎn)速價格低
6、，但總傳動比大，為了能合理地分配傳動比，使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案2，即電動機型號為Y160L-82.5傳動比的分配根據(jù)表1-2，蝸桿蝸輪的傳動比，i=24.82.6電動機裝置運動和動力參數(shù)的計算1、各軸的轉(zhuǎn)速計算 軸 軸 1、 各軸的轉(zhuǎn)矩計算 軸 軸 2、 各軸的輸入功率計算 軸 軸 根據(jù)設(shè)計要求，蝸桿蝸輪必須滿的條件是使用壽命期限為8年（每年工作300天），三班制工作的閉式蝸桿減速器中的普通圓柱蝸桿傳動，以知道輸入功率為P為7.5Kw，蝸桿轉(zhuǎn)速=720r/min。3、蝸桿蝸輪的設(shè)計計算3.1選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。3.2選擇材料
7、因考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45號鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。3.3按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計將上述計算結(jié)果列到表1-3中，以供查用；表1-3軸號轉(zhuǎn)速r/min功率P Kw轉(zhuǎn)矩 T N.m電機I7207.5I7205.6374.68II294.331426 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲強度。由式：傳動中心距1、 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2按估取效率0.8，則
8、：攀枝花學院課程設(shè)計（論文） 蝸桿蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 T2=1426000N/mm2、 確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)；由載荷不均勻、有小沖擊選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載荷系數(shù)為=1.1。則： 3、 確定彈性影響的系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故=。4、 確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動中心距a的比值/a=0.35,由教材機械設(shè)計圖11.18可查得5、 確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，可從教材機械設(shè)計表11-7查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268MPa。 應(yīng)力循環(huán)次
9、數(shù) N=60j壽命系數(shù)為： 則： = =6 計算中心距 即 取中心距a=225mm,查機械設(shè)計手冊i=23.5，取模數(shù)蝸桿分度圓直徑：。這時,查得接觸系數(shù)，因為,因此計算結(jié)果可用。 3.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸1、 蝸桿主要參數(shù)齒頂高： 齒根高：全齒高： 分度圓直徑： 齒頂直徑： 攀枝花學院課程設(shè)計（論文） 蝸桿蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸齒根圓直徑： 蝸桿分度圓導程角：蝸桿軸向齒距：蝸桿導程:蝸桿齒寬： 由于變位系數(shù)=-0.375位于-1.0和0.5之間 則 （10.5+）m=（10.5+2）8=100 （11+0.1）m=（11+0.14）8=125.6 取較大者=125.6又m10m
10、m，則125.6+25=150.6 取 =180mm2、蝸輪主要參數(shù)蝸輪齒數(shù)：，變位系數(shù)：驗算傳動比，這時傳動比誤差為=150.6mm，取=180mm，da1=96mm，d1=80mm d、軸承端蓋的總寬度為30mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=10mm，故取=40mm。 e、為了使軸承與蝸輪旋轉(zhuǎn)無干擾，則根據(jù)其相對位置取=50mm（3）、軸上零件的周向定位。半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接，選用平鍵為12870mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合來保證的，此處
11、選軸的直徑尺寸公差為m6.（4）、確定軸上圓角和倒角尺寸，由教材表15-2，取軸端倒角為2，各軸肩處的圓角見圖。4.2對蝸輪軸的設(shè)計4.2.1由前面的計算可知軸的主要參數(shù) 又 于是 4.2.2求作用在蝸輪上的力已知軸上的蝸輪的分度圓直徑為則 圓周力 徑向力 軸向力4.2.3初步定軸的最小直徑初步估算低速軸的最小直徑，選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取=110mm，于是得 放大10%，=64.2mm根據(jù)工作條件選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，該軸的計算轉(zhuǎn)矩 ,考慮轉(zhuǎn)矩變化很小和輕微沖擊,故取,則:查標準GB/T4342-1984可選取TL10型聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速72r/min選用軸孔直徑mm，。取直徑為65
12、mm，則可選取聯(lián)軸器軸孔=65mm。該半聯(lián)軸器長度L=142mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度=107mm。所以選用TL10型聯(lián)軸器能滿足要求。4.2.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、擬定軸上的零件的裝配方案 因為軸上零件只有一個蝸輪，則應(yīng)將蝸輪放在兩軸承的中間，如此軸的受力比較合理。2、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，12軸段右端需制出一軸肩，故取；半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故12段的長度應(yīng)比 略短一些，現(xiàn)取 。 2)、初步選擇滾動軸承。因軸承同時受徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根
13、據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承30217，其尺寸為，所以可取。右端滾動軸承采用檔油板進行軸向定位。因此取。 3)、取安裝齒輪處的軸段45 的直徑；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為105mm ，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度h0.07d，取h=7mm ，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度b1.4h，取。4)、軸承端蓋的總寬度為30mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離，故取。 5)、取齒輪距箱體內(nèi)壁之距a=15mm ，考慮到箱體鑄造誤差，在確
14、定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s ，取 s=4.5mm ，已知滾動軸承寬度 T=30.5mm ，所以至此，已初步確定軸的各段直徑和長度。3、軸上零件的周向定位蝸輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按蝸輪軸的直徑由表6-1查得平鍵截面bh=25mm14mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為90mm，同時為了保證蝸輪與軸配合有良好的對中性，故選取蝸輪輪轂與軸的配合為H7/n6 ；半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6 。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，選軸的直徑尺寸公差為m6 。4、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為 ，各軸肩處的圓角半徑均為2mm。4.2.
15、5、校核1）求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（參考圖15-26）作出軸的計算簡圖（參考圖15-24）。在確定軸承的支點位置時，應(yīng)從手冊中查取a值。對于單列圓錐滾子軸承30217，查得=30.3mm。因此，作簡支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖如下圖所示。 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面C處的結(jié)果列于下表1-2：載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩T2）、按彎扭合成應(yīng)力來校核軸的強度 進行校核時，通常只是校核軸上受最大彎矩和扭矩（即危險截面C）的強度。 此圖為軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖 并取=0.6，軸的抗彎截面系數(shù)取=。軸
16、的計算應(yīng)力為前已選定軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得。因此，故此軸的各項要求是安全的。因為此軸不是特別重要的，所以此軸不需要進行精確校核軸的疲勞強度。至此，軸的設(shè)計計算已告結(jié)束。5、軸承的驗算5.1蝸輪軸承的驗算查得可知30217圓錐滾子軸承軸承的=178kN1、求兩軸承受到的徑向載荷和(參考機械設(shè)計教材例子) 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面（上圖）和水平面（圖c）兩個平面力系。其中：圖a中的為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線；圖b中的亦應(yīng)通過另加彎矩而平移到作用于軸線上（上述兩步轉(zhuǎn)化圖中均未畫出）。由力分析可得：3881.584193.90攀枝花學院課程設(shè)計（論文） 鍵的驗算查軸承的有關(guān)
17、系數(shù)， 。 則軸承的派生力為=1386.23 =1497.82 則軸向當量荷為 1497.82+1867=3364.82N 1497.82N5.2計算軸承壽命 因為 查出徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為 對軸承1 對軸承2 因軸承運轉(zhuǎn)中有沖擊載荷，查得1.2，取。則 4163.29N因為，所以按軸承1的受力大小驗算（由前面的結(jié)果得h 故所選軸承可滿足壽命要求。5.3蝸桿軸承校核由于蝸桿軸同時承受軸向力和徑向力,于是選用圓錐滾子軸承30213,再此就不對其進行精確校核。6、鍵的驗算6.1低速軸即蝸輪軸上的鍵驗算 由前面軸的設(shè)計得出的軸上鍵的選擇為蝸輪周向定位的鍵為A型平鍵規(guī)格為，半聯(lián)軸器周向定位為A
18、型平鍵為。查得平鍵的驗算公式為攀枝花學院課程設(shè)計（論文） 潤滑的選擇和蝸桿傳動的熱平衡計算 鍵、軸材料為鋼，輪轂的材料是鑄鐵，鑄鐵的許用壓力較小。查得鑄鐵許用擠壓力，取其平均值。A型鍵的工作長度=90-25=65，鍵與輪轂槽的接觸高度7。由以上公式可得 可見，A型平鍵不符合要求，于是才用兩個鍵,鍵的標記為：鍵A 25x80（GB/T10961979）。 對于半聯(lián)軸器的A型平鍵盤，鍵、軸和半聯(lián)軸器材料都為鋼，查得鋼的許作擠壓應(yīng)力，取其平均值。C型鍵的工作長度，鍵與輪轂槽的接觸高度。由以上公式可得可見，A型平鍵符合要求，鍵的標記為：鍵A （GB/T10961979）。7、潤滑的選擇7.1潤滑油的選
19、擇和潤滑方式 由前已計算出蝸桿傳動的相對滑動速度，查得潤滑方式用油池潤滑，油的運動粘度為。查得油的牌號為號（GB9503-1986）8、蝸桿傳動的熱平衡計算8.1蝸桿傳動的熱平衡計算 蝸桿傳動由于效低，所以工作時發(fā)熱量大。在閉式傳動中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時散逸，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥♂專瑥亩龃竽ゲ翐p失，甚至發(fā)生膠合。所以，必須根據(jù)單位時間內(nèi)的發(fā)熱量和同時間內(nèi)的散熱量平穩(wěn)衡，以保證油溫穩(wěn)定地處于規(guī)定的范圍內(nèi)。 查得以下計算公式。 因為，則必須采取措施，以提高散熱能力。這里采用在蝸桿端加裝風扇以加速成空氣流通。 風扇消耗的功率，為風扇葉輪的圓周速度，單位為m/s攀枝花學院課程設(shè)計（論文）
20、箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計, ，其中非 為風扇葉輪外徑，單位為mm； 為風扇葉輪轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 查得 其中，、為風冷及自然冷卻面積，單位為； 風冷時的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)； 、分別為油的工作溫度及周圍空氣的溫度，單位為。 由驗算可得，在蝸桿端應(yīng)加裝一風扇來散熱。滿足要求。9、箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計9.1箱體的大體結(jié)構(gòu)設(shè)計名稱符號蝸桿減速器尺寸（mm）箱座厚度/壁厚20/9箱蓋壁厚9.3箱蓋凸緣厚度17箱座凸緣厚度17箱座底凸緣厚度15地腳螺釘直徑20地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑10蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑12軸承端蓋螺釘直徑10，12、至外箱壁距離26、至凸緣邊距離26軸承旁凸臺半徑40外箱壁至軸承
21、座端面距離35齒輪頂圓（蝸輪外圓）與內(nèi)箱壁距離25.窺視孔螺栓直徑D48.窺視孔螺栓直徑數(shù)目s4啟蓋螺栓D129.2、通氣器的選擇查得為的通氣器。D=22 D1=19.6 L=23 l=12 a=2 d1=5 s=179.3、油標尺的尺寸設(shè)計 選取為的油標D=26 b=8 h=35 d2=12 a=12 D1=22 d1=4攀枝花學院課程設(shè)計（論文） 參考文獻結(jié)論 本文通過對單級蝸桿減速器的結(jié)構(gòu)形狀進行分析，得出總體方案.按總體方案對各零部件的運動關(guān)系進行分析得出單級蝸桿減速器的整體結(jié)構(gòu)尺寸，然后以各個系統(tǒng)為模塊分別進行具體零部件的設(shè)計校核計算，得出各零部件的具體尺寸，再重新調(diào)整整體結(jié)構(gòu)，整理
22、得出最后的設(shè)計圖紙和說明書.此次設(shè)計通過對單級蝸桿減速器的設(shè)計，使我對成型機械的設(shè)計方法、步驟有了較深的認識.熟悉了蝸輪、軸等多種常用零件的設(shè)計、校核方法；掌握了如何選用標準件，如何查閱和使用手冊，如何繪制零件圖、裝配圖；以及設(shè)計非標準零部件的要點、方法. 這次設(shè)計貫穿了所學的專業(yè)知識，綜合運用了各科專業(yè)知識，從中使我學習了很多平時在課本中未學到的或未深入的內(nèi)容.我相信這次設(shè)計對以后的工作學習都會有很大的幫助. 由于自己所學知識有限，而機械設(shè)計又是一門非常深奧的學科，設(shè)計中肯定存在許多的不足和需要改進的地方，希望老師指出，在以后的學習工作中去完善它們. 致謝 首先，我要特別感謝我的指導老師，她
23、對我畢業(yè)設(shè)計給予了很多的指導，花費了很多的心血，使我最后圓滿完成了畢業(yè)設(shè)計。她嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，給我留下了極為深刻的印象，為我今后的工作、生活樹立了良好的榜樣。 其次，我要感謝我的同學，他們給予了我無私的幫助和大力的支持，使我順利的完成了課程設(shè)計。 再次感謝關(guān)心我，幫助我的老師，同學。 參考文獻 1濮良貴，紀名剛等著.機械設(shè)計（第七版）.北京：高等教育出版社,2001 2王世剛，張秀親，苗淑杰.機械設(shè)計實踐.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2003 3唐照民等著.機械設(shè)計.西安：西安交通大學出版社，1995 4任金泉等著.機械設(shè)計課程設(shè)計.西安：西安交通大學出版社，2003 5劉鴻文.材料力學.3版.北京：機械工業(yè)出版社,1992 6孫桓，陳作模主編.機械原理.6版.北京：高等教育出版社，2001 7機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊.新版.北京：機械工業(yè)出版社，2004 8林景凡，王世剛，李世恒.互換性與質(zhì)量控制基礎(chǔ).北京：中國科學技術(shù)出版社，1999 9張培金，藺聯(lián)芳等著.機械設(shè)計課程設(shè)計.上海：上海交通大學出版社，1988
鑄造車間碾砂機的傳聲筒裝置設(shè)計
