课程设计-链式输送机上的蜗杆减速器

机械设计课程设计 课程名称 : 机械设计课程设计 题目名称 : 链式输送机上的蜗杆减速器 学 院 : * 专业班级 : * 学 号 : * 姓 名 : * 指导教师 : * 目录 第一章 . 3 械设计课程设计 任务书 . 3 计题目 . 3 2 题目数据 . 3 输机工作条件 . 4 计内容： . 4 计成果要求 . 4 构运动简图： . 5 第二章 . 5 2 动装置的运动和动力参数计算： . 5 择电动机的类型 . 5 择电动机容量 . 5 定电动机转速 . 6 算传动装置的总传动比并分配传动比： . 7 算总传动比 . 7 传动部件传动比的分配 . 7 算传动装置各轴的运动和动力参数 . 8 轴转速 . 8 轴转矩 . 8 上述所计算的结果列表如下 . 8 第三章 传动零件的设计计算 . 9 轮传动的设计计算： . 9 择链轮齿数 . 9 定当量的单排链的计算功率功率 . 9 择链条型号和及其主要参数计算 . 9 算链节数和中心距 . 10 算链速 v，确定润滑方式 . 10 算链传动作用在轴上的压轴力 . 10 子链链轮的设计： . 2） . 确定计算功率 . 12 择 V 带的带型： . 12 定带轮的基准直径 . 12 定 V 带的中心距 . 12 算小带轮上的包角 . 13 算带的根数 z： . 13 算单根 V 带的初拉力的最小值 . 13 算压轴力 . 14 杆传动的设计计算： . 14 择蜗杆 传动类型 . 14 择材料 . 14 齿面接触疲劳强度进行设计 . 14 杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 . 15 核齿根弯曲疲劳强度 . 16 算效率 . 17 核蜗轮的齿面接触强度 . 17 平衡校核，初步估计散热面积 A . 18 度等级公差和表面粗糙度的确定 . 18 第四章 轴的设计计算及校核 . 18 轮轴的设计计算： . 18 的材料的选择，确定许用应力 . 18 3 扭转强度，初步估计轴的最小直径 . 18 承类型及其润滑与密封方式 ： . 19 的结构设计 : . 19 、轴承、键的强度校核： . 21 蜗杆轴的设计 . 24 的材料的选择，确定许用应力 ： . 24 扭转强度，初步估计轴的最小直径 . 24 承类型及其润滑与密封方式： . 25 的结构设计 . 25 杆、轴承、键的强度校核 . 26 第五章 箱体的设计计算 . 28 体的结构形式和材料 . 28 铁箱体主要结构尺寸和关系 . 28 第六章 键等相关标准的选择 . 29 的选择 . 30 轴器的选择 . 30 栓，螺母，螺钉的选择 . 30 ，垫圈垫片的选择 . 31 第七章 减速器结构与润滑的概要说明 . 31 速器的结构 . 31 速箱体的结构 . 32 承端盖的结构尺寸 . 32 速器的 润滑与密封 . 32 速器附件简要说明 . 32 第八章 设计总结 . 33 附录：参考文献 . 34 第一章 械设计课程设计任务书 计题目 ： 链式运输机减速器 2 题目数据 ： 原始数据 题 号 4 引链拉力 F（ N） 6400 曳引链速度 v（ m/s） 引链链轮齿数 Z 15 曳引链节距 P（ 80 输机工作条件 ： 运输器工作平稳，经常满载，不反转；两班工作制，使用期 5 年。曳引链速度容许误差 5%。减速器由一般厂中小批量生产。 计内容： 1）传动方案的分析 ； 2）电动机的 选择（类型、具体型号），传动比分配； 3）传动装置动力参数计算； 4）传动零件（皮带轮、齿轮）的设计； 5）轴的设计和计算； 6）轴承及其组合部件设计； 7）键、联轴器的选择和校核； 8）减速器箱体、润滑和附件等的设计； 9）装配图（ 2 号图纸）、零件图（ 3 号图纸）的绘制； 10）编写设计计算说明书（ 5000） 。 计成果要求 ： 1）每人 单独 一组数据，要求独立认真完成； 2）图纸要求：减速器装配图一张（ 零件工作图两张（ 动零件、轴），应按设计获得的数据用计算机绘 图。 5 第二章 择电动机的类型 ： 按工作要求和条件选取 封闭自扇冷式结构，电压 380V。 择电动机容量 ： 工作机所需的功率： 000=6400*000 电动机到工作机输送带间的总效率为： 5433221 式中， 1 ， 2 ，3， 4 ，5分别是联轴器、 V 带传动、轴承、蜗杆传动、滚子链（开式） 的传动效率。 查机械手册有 1 =3 =4 = 所以5433221 = 2 = 6 故所需电动机功率 0 0 0 0 0 0d 定电动机转速 ： 链轮的输出转速为 m i n )/r(138015 。 查表传动比合理范围，取带传动的传动比 42，蜗杆传动的传动比407i 2 ，链传动的传动比 52 ，则总传动比的合理范围是 80028i 。 故电动机转速的可选范围是： m i n )/(1 0 4 0 036413)80028(n d 。 符合这一范围的同步转速有 750 r ， 1000 r ， 1500 r 和 3000 r ，根据容量和转速，由机械设计课程设计查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，入下表 1 所示： 表 1 方案 电动机型号 额定功率 ）（ 电动机转速（ r/ 电动机重量 总传动比满载转速 1 3000 2882 330 1500 1420 380 1000 960 630 750 710 790 计中常选用同步转速为 1000 或 1500r/电动机，如无特殊要求，一般不选用转速为750 和 3000r/电动机，故初选转速为 1500r/电动机，则方案 2 比较合适，因此选定电动机信号为 主要性能参数如下表 2 所示： 表 2 型号 额定功率 /载情况 额定电流堵转电流/A 额定转矩堵转转矩/N m 额定转矩最大转矩/N m 转速r/流/A 效率 /% 功率因素 1420 电动机为卧式，机座带底脚，端盖上无凸缘的 Y 系列三相异步电动机，外形特征如下 7 主要安装尺寸如下表 3 所示： 表 3 单位： 心高 外形尺寸 ）（ 底脚安装尺寸 地脚螺栓孔直径 K 轴申尺寸 装链部位尺寸 100 2451802/205380 ）（ 140601 12 6028 428 算传 动装置的总传动比并分配传动比： 算总传动比 因为选用的电动机型号是 载转速为 r/m ，故总传动比是 传动部件传动比的分配 查机械设计课程设计表 2链传动的传动比是 24， V 带传动的传动比是 25，蜗杆减速器推荐的传动比范围是 740，所以 210 式中，0i， 1 i ， 2 i 分别是链传动、 V 带传动、减速器的传动比。 链传动的传动比由其齿数决定： 根据机械设计（第八版）可知，为了减少动载荷，小链轮的齿数 25 ，故取 25 ；为了不发生脱链， 1z 不宜过大，又因为链节通常是偶数，则 2z 最好为奇数，由链轮齿数优先序列选择 57 ，所以 8 为了使 V 带传动外轮廓尺寸不至于过大，初步选 ，蜗杆减速器 20，故 2 1 i 实速度验算 ）（实实r / m m n) 实误差率 经验算可知，分 配的传动比符合条件要求。 轴转速 ： 蜗杆轴 m i n)/(i n)/(1 m 蜗轮轴 m i n )/(i n )/(420212 链轮轴 m i n)/(i n)/(420023 轴输入功率 ： 蜗杆轴 ）（）（ 3221 蜗轮轴 ）（）（ 24312 链轮轴 ）（）（ 25323 轴转矩 ： 电动机输出 )(1 7 (1 4 2 039 5 5 0 5 0T dd 蜗杆轴 )(0 9 ( 32211d1 蜗轮轴 )(3 6 1)( 链轮轴 )(3 0 9 0)( 1 上述所计算的结果列表如下 ： 9 轴名 功率 P（ 转矩（） 转速（） 传动比 效率 电动机轴 3 蜗杆轴 0 蜗轮轴 645 链轮轴 第三章 传动零件的设计计算 轮传动的设计计算： 择链轮齿数 ： 前面已经选 取了小链轮齿数 25 ，大链轮的齿数为 57 。 定当量的单排链的计算功率功率 ： P 式中： 工况系数 主动链轮齿数系数 多排链系数，双排链时 排链时 传动的功率， 查机械设计（第八版）表 K 单排链 1,所以 0 1. 11. 0 择链条型号和及其主要参数计算 ： 根据 及主动链轮转速 r/ ，查机械设计手册 可选用 48A 1 型号。 该型号滚子链规格和主要参数如下表： 号 节距 P 滚子直径 d1 链节圆宽 b1 轴直径 d2 距 链板高度 h2 拒载荷 单排排mm 8A 10 算链节数和中心距 初选中心距 1 02 2 8 000 ）（）（a取 0000 。则相应的链节数为 5572 02122100p 20 链传动的最大中心距为： 21p1 a 式中：1 ，查机械设计手册（第八版）表 9 。 所以，链传动的最大中心距为 1 8 557251 2 7 9 1 算链速 v，确定润滑方式 ： 9100060 11 式中 1n 是小链轮的转速，根据链速 和链号 48A 1，查机械设计手册可知应采用油池润滑或飞溅润滑。 算链传动作用在轴上的压轴力 ： K 有效圆周力， N 压轴力系数，水平传动 直传动 有效圆周力为 e 所以，压轴力 4 7 p 11 子链链轮的设计： （ 1）链轮的基本参数及主要尺寸 由于选用单排链结构，因此链轮的基本参数是配用链条的节距 p，套筒的最大外径 排距 z，则 ， 251 z ， 分度圆直径齿顶圆直径 a 5 07)11m i a 5 9 m a 齿根圆直径 f 齿高 a 2 8 m i a 2 4 a 最大轴凸缘直径 g 1 3 0co 0co t 211齿宽 1 齿侧倒角 0 公称齿侧半径 公称齿全宽 8 ( 1 （ 2） 链轮的 材料 材料应能保证轮齿具有足够的强度和耐磨性，用 15 号钢，齿面多经渗碳、淬火、回火的热处理。工作时，小链轮轮齿参与啮合的次数比大链轮多，磨损、冲击较严重，所以小链轮的材料选用 20 号钢，进行正火热处理，齿面硬度较高。 12 V 带的设计 定计算功率 由机械设计（第八版）表 8得工作情况系数 K ，故 择 V 带 的带型： 根据4201 由图 8择 A 型。 定带轮的基准直径v： 1）初选小带轮的基准直径 1由表 8表 8小带轮的基准直径d 901 。 2）验算带速 v。按照公式 100060 111 d 验算带的速度 d /00060 142090100060 111 因为速度 5m/按轴承的受力大小验算，轴承的基本额定动载荷通过查表可得9250则轴承的寿命为 24 要求。则选择的轴承满足工作由于 ,2 4 0 0 05163002 9 7 1 5 2 5 1063106（ 6）键的强度校核： 按轴段 94 由 查得键平面 220 ，即键宽 b=20高 h=12为涡轮轮毂的长度为 90取 标准键长 80 l=00k=12=6 P 6 9 1 3 6 32102 324 查得静荷时的许用挤压应力 p=150 4F ，所以挤压强度足够。由普通平键标准查得轴槽深 t=槽深1t= 蜗杆轴的设计 的材料的选择，确定许用应力 ： 考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩。选材 45 钢，淬火处理。 b=600 1b=55 按扭转强度，初步估计轴的最小直径 选取轴的材料为 45 钢，淬火处理。根据设计手册，取 A=112，于是得： 3110 联轴器的计算转矩1，查表 14 1 3 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查表 5014用 性柱销联轴器，其公称转矩为 60 ，半联轴器的孔径 d= 2225 即轴向直径取1d=22联轴器长度 L=52联轴器与轴配合的毂孔长度为： 1L =38 承类型及其润滑与密封方式： 采用单列圆锥滚子轴承，并采用凸缘式轴承通盖和嵌入式轴承盖，实现轴承系两端单向固定。 的结构设计 蜗杆轴简图 （ 1）从轴段1d=22始逐渐选取轴段直径，为了满足半联轴器的轴向定位要求，1取2d=28端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径 D=30了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故1 略短一些，现取1L=36 （ 2）初步选择滚动轴承。选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据2d=28步选取 0 基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30207，其尺寸为 ，故 3d 9d=35 82,。 轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册查得 30207型轴承的定位轴肩高度为 h=4此，取 84 环宽度 ,取84 =10 （ 3） 5和 7 处有退刀槽 ,因 42(175 ，所以选 。 26 （ 4）60 。 （ 5）轴承端盖总宽度取 据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑油的要求，取其外端面与半联轴器左端面间的距离 l=30故 42 。 （ 6）48=5=70以5L=7L=60 （ 7）6手册 ， 412 z，又 因为 0 6 所以取6L=110 （ 8）蜗杆总长 L=（ 36+0+60+110+60+10+中 轴径 1d=22 2d=28 3d=35 4d=43 5d= 6d=60 7d= 8d=43 9d=35 长度 61 ； 04 05 106 ； 07 08 。 杆、轴承、键的强度校 核 （ 1）校核 30207 查表 297 12定动载荷 103 N； 基本静载荷 103 N,e=1.6, （ 2）求两轴承受到的径向载荷1的： 27 （ 3）求两轴承计算轴向力1B/2知， e=211由公式2221 2求蜗杆受轴向力 da 1 (4)求当量动载荷1 6 5 1 8 5 711 122 由表 13别计算1P、2P，取 1P=1111=（ =1377 N 2P= 12= （ 5）验算轴承寿命 因为1P2P，所以按轴承的受力大小计算：h 06010 3106116 28 所以轴承满足寿命要求（ c 为基本额定动载荷，由设计手册选择）。 （ 6）键的强度校核 键选择的是： b h=66L=32mm l=26k=h=6=3 M P aK p 1 1 08 3 1 9 3 02102 3 因此，键的强度足够。 第五章 箱体的 设计计算 体的结构形式和材料 采用上置式蜗杆减速器。铸造箱体，材料 其属于中型铸件，铸件最小壁厚 8 10 =11 名称 减速器型式及尺寸关系（ 箱座壁厚 =11 箱盖壁厚 1 1=10 箱座凸缘厚度 b， 箱盖凸缘厚度 箱座底凸缘厚度 b2 b= 16.5 脚螺钉直径及数目 n=4 箱座、箱盖上的肋厚 m=m=9 轴承旁联接螺栓直径 盖，箱座联接螺栓直径 0 螺栓间距 L=150 轴承端盖螺钉直径 螺钉数目 6 视孔盖螺钉直径 29 外壁距离 6,22,16 6,14 轴承端盖外径 （蜗轮轴）凸缘式： 32，嵌入式： 蜗杆轴 )凸缘式： 26，嵌入式： 承旁联接螺栓距离 S=127 轴承旁凸台半径 0 轴承旁凸台高度 h 根据轴承座外径和扳手空间的要求由结构确定 蜗轮外圆与 箱内壁间距离 1 =14 蜗轮轮毂端面与箱内壁距离 2 =12 地脚螺栓通孔直径 30 地脚螺栓沉头座直径 0 地脚螺栓底座凸缘尺寸 5,0 联接螺栓直径 d=16 联接螺栓通孔直径 d =接螺栓沉头座直径 D=33 联接螺栓底座凸缘尺寸 5， 0 定位销直径 d=环螺钉直径 箱体外壁至轴承座端面的距离 0 轴承端盖外径 (蜗轮轴 )30； (蜗杆轴 )25 第六章 键等相关标准的选择 本部分含键的选择联轴器的选择，螺栓，螺母，螺钉的选择垫圈，垫片的选择，具体内容如下： 30 查表 10械设计基础课程设计： 1、涡轮轴与 齿轮相配合的键 A 型普通平键， b*h*l=20*12*140 2、轴与蜗轮相配合的键： A 型普通平键， b*h*l=20*12*56 3、涡杆轴与联轴器相配合的键 b*h*l=6*6*32 4、齿轮轴与齿轮相配合的键 A 型普通平键， b*h*l=22*14*140 5、齿轮轴与联轴器相配合的键 b*h*l=20*12*100 根据轴设计中的相关数据， 查表 5014杆 选用 性柱销联轴器，其公称转矩为 联轴器的孔径 d= 22 轴向直径取1d=22联轴器长度 L=52，半联轴器与轴配合的毂孔长度为： 1L =38 齿轮轴 选用 性柱销联轴器，其公称转矩为 联轴器的孔径d= 70轴向直径取1d=70联轴器长度 L=142，半联轴器与轴配合的毂孔长度为： 1L =107 母，螺钉的选择 考虑到减速器的工作条件，后续箱体附件的结构，以及其他因素的影响选用 螺栓 2,数量为 12 个 8,数量为 12 个 5,数量为 2 个 0,数量为 4 个 0，数量为 12个 00,数量为 4个 5， 数量为 1 个 螺母 数量为 4 个 31 数量为 4 个 数量为 1 个 螺钉 20 数量为 2 个 25， 数量为 24 个 16 数量为 12 个 *（参考机械设计基础课程设计图 19 圈垫片的选择 选用销 0，数量为 2个 选用垫圈 个 选用毡圈 2 个 选用 08F 调整垫片 6个 *（参考机械设计基础课程设计图 10 有关其他的标准件，常用件，专用件，详见后续装配图 第七章 减速器结构与润滑的概要说明 在以上设计选择的基础上，对该减速器的结构，减速器箱体的结构，轴承端盖的结构尺寸，减速器的润滑与密封，减速器的附件作一简要的阐述。 速器的结构 本课题所设计的减速器，其基本结构设计是在参照机械设计课程设计手册图 19配图的基础上完成的，该项减速器主要由传动零件（蜗轮蜗杆、圆柱齿轮），轴和轴承，联结零件（键，销，螺栓，螺母等）。箱体和附属部件以及润滑和密封装置等组成。 箱体为剖分式结构，由 箱体和箱盖组成，其剖分面通过蜗轮传动的轴线；箱盖和箱座用螺栓联成一体；采用圆锥销用于精确定位以确保和箱座在加工轴承孔和装配时的相互位置；起盖螺钉便于揭开箱盖；箱盖顶部开有窥视孔用于检查齿轮啮合情况及润滑情况用于加住润滑油，窥视孔平时被封住；通气 32 器用来及时排放因发热膨胀的空气，以放高气压冲破隙缝的密封而致使漏油；副标尺用于检查箱内油面的高低；为了排除油液和清洗减速器内腔，在箱体底部设有放汕螺塞；吊耳用来提升箱体，而整台减速气的提升得使用与箱座铸成一体的吊钩；减速气用地脚螺栓固定在机架或地基上。 结构 该减速器箱体采用铸造的剖分式结构形式 具体结构详见装配图 详见零件工作图 该减速器的附件含窥视孔盖，排油孔与油盖，通气孔，油标，吊环螺钉，吊耳，起盖螺钉，刮油板，其结构及装配详见装配图。 蜗轮传动部分采用润滑油，润滑油的粘度为 118100 C）查表 5械设计基础课程设计 轴承部分采用脂润滑，润滑脂的牌号为 表 5机械设计基础课程设计 33 第八章 设计总结 这一次的机械设计课程 设计，比上