机械设计课程设计-蜗轮蜗杆减速器设计说明书

机械设计课程设计

蜗轮蜗杆减速器的设计

一、选择电机

1）选择电动机类型

按工作要求和工作条件选用Y系列三相异步电动机。 2）选择电动机的容量 工作机的有效功率为

Fv1700×0.8????===1.53kW

10001000从电动机到工作机输送带间的总效率为

2

η∑=η1?η2?η3?η4=0.992?0.98?0.8?0.96=0.738

式中各η按【1】第87页表9.1取

?1－联轴器传动效率：0.99

?2－每对轴承传动效率：0.98 ?3－涡轮蜗杆的传动效率：0.80

?4－卷筒的传动效率：0.96

所以电动机所需工作功率

Pd=

3） 确定电机转速 工作机卷筒的转速为

60×1000v60×1000×0.9

==62r/min

πdπd

所以电动机转速的可选范围是：

nw=

nd=i′∑nw=(8~80)×62=(496~4960)r/min

符合这一范围的转速有：750 r/min、1000 r/min、1500 r/min三种。综合考虑电动机和传动装置尺寸、质量、价格等因素，为使传动机构结构紧凑，决定选用同步转速为1000 r/min的电动机。

1

Pw1.6

==2.07kW η∑0.738根据电动机的类型、容量、转速，电机产品目录选定电动机型号Y112M-6,其主要性能如下表1：

表1 Y112M-6型电动机的主要性能 型号 额定功满载时 质量 最大转矩率 /kg 电流效率/％ 功率因额定转矩速/A(380V) Ped/kW 转数 nm/( r/ min )?1 Y112M-6 2.2 940 5.6 80.5 0.74 2.0 45 2 确定传动装置的总传动比和分配传动比：

总传动比：

nm940

i∑===15.16

nw62

3 计算传动装置各轴的运动和动力参数：

1）各轴转速：

Ⅰ轴 n1=nm=940r/min Ⅱ轴 n2=62r/min 卷筒轴 n卷=n2=62r/min 2）各轴输入功率：

Ⅰ轴 PⅠ=Pdη1=2.07×0.99=2.06kW Ⅱ轴 PⅡ=PⅠη3=2.06×0.8=1.65kW

卷筒轴 P卷=PⅡη2η1=1.65×0.99×0.98=1.6kW 3） 各轴输入转矩： 电机轴的输出转矩

2.07

Td=9.55×10=9.55×10×=21030.3 N?mm

nW940

6

6Pd

Ⅰ轴 TⅠ=Tdη1=21030.3×0.99=20820 N?mm

Ⅱ轴 TⅡ=TⅠη3i=20820×0.8×15.16=252504.9 N?mm 卷筒轴 T卷=TⅡη2η1=252504.9 ×0.99×0.98=244980.3 N?mm

运动和动力参数结果如下表：

表2 带式传动装置运动和动力参数 轴名 功率P/kW 转矩T/N?mm) 转速n/( r/传动比i min )?1 电机轴 2.07 940 1 21030.3 15.6 1轴 2.06 940 20820 2轴 1.65 252504.9 62 1 卷筒轴 1.60 244980.3 62 效率η/％ 0.99 0.8 0.97 2

二、涡轮蜗杆的设计

1、 选择材料及热处理方式。考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度也不高，蜗杆选用45号刚制造，调至处理，表面硬度220~250HBW；涡轮轮缘选用铸锡磷青铜,金属模铸造。

2、选择蜗杆头数z1和涡轮齿数z2

i=15.16 z1=2 z2=iz1=2×15.16≈30

3、按齿面接触疲劳强度确定模数m和蜗杆分度圆直径d1

zE2

2

md1≥9KT2()

z2[σ]H

1）确定涡轮上的转矩T2，取η=0.8，则

2.06

T2/N?mm=iηTⅠ=15.16×0.8×9.55×106×=2.54×105

9402)确定载荷系数K=KAKVKβ

根据工作条件确定系数 KA=1.15 KV=1.0 Kβ=1.1 K=KAKVKβ=1.15×1.0×1.1=1.265

3)确定许用接触应力[σ]H=KHN[σ]H0 由表查取基本许用接触应力[σ]H0=200MPa

应力循环次数 N=60an2Lh=60×1×62×5×250×8×2=7.44×107 故寿命系数 KHN=√107/N=√107/(7.44×107)=0.77

[σ]H/MPa=KHN[σ]H0=0.77×200=154

4)确定材料弹性系数 zE=160√MPa

5）确定模数m和蜗杆分度圆直径d1

zE216025

md1/mm≥9KT2()=9×1.265×2.54×10×()2=3468

z2[σ]H30×154查表取m=6.3mm，d1=80mm

4、计算传动中心距a。涡轮分度圆直径d2=mz2=6.3×30=189mm所以

a=2(d1+d2)=2(80+189)=134.5mm≈135mm<150???? 满足要求

5、验算涡轮圆周速度v2、相对滑动速度vs及传动效率η

22

v2/m?s?1=60×1000=

8

8

11

πdnπ×80×6260×1000

=0.26<3

符合要求

tanγ=d1=6.3×80=0.16,得γ=8.95°

1

mz2

πd1n1π×80×940

==3.99

60×1000×cosγ60×1000×0.99由vs=3.99m/s 查表得当量摩擦角ρ′=1°47′,所以

vs/m?s?1=

η=(0.95~0.96)

tan8.95°tan(8.95°+1°47′)

=0.79~0.80

3

与初值相符。 6、 名称 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 涡轮齿宽 涡轮齿数 蜗杆齿数 蜗杆分度圆倒程角 蜗杆螺旋长度 符号 d da df b2 z2 z1 γ L 蜗杆 80 92.6 64.88 2 Arctan mz/d=8.95° 75 计算公式 涡轮 189 201.6 173.88 b2≤0.75da1=141mm 30

7、热平衡计算。所需散热面积

A=

1000P1(1?η)

Ks(t?t0)

取油温70℃，周围空气湿度t0=20℃，设通风良好，取散热系数Ks=15W/m2?℃，传动效率为 η=0.80，则

A/m2=

1000P1(1?η)Ks(t?t0)

=

1000×2.06(1?0.8)

=0.55

15(70?20)

若箱体散热面积不足此数，则需加散热片、装置风扇或采取其他散热冷却方式。

8、选择精度等级和侧隙种类。因为这是一般动力传动，而且v2<3m/s,故取8级精度，侧隙种类代号为c，即传动8c GB/T 100

三、 轴以及轴上零件的设计

3.1 高速轴设计

1） 估算轴的基本直径。选用40Cr号钢调质处理，估计直径d<100mm，取 C=100。 根据【1】第214页式11.2得：

dmin

32.07P

≥C √=100 √=13mm

n9403

dmin应为受扭部分最细处，考虑到该处有一键槽，故轴径应增加3%，d=1.03×13=13.4mm。

根据传动装置的工作条件，拟选用LX型弹性柱销联轴器（GB/T 5014—2003）。 计算转矩为Tc=KT=1.5×21030.3=31545.5N?mm

根据Tc=31545.5N?mm，LX1型联轴器就能满足传递转矩的要求。但Y112M-6电机轴径28mm，其（12~24）满足不了电动机轴径要求，故选用LX2型联轴器（Tc>560?????，d=20~35mm），可满足电机轴径要求。减速器高速轴轴伸处的直径dmin=20mm

2）轴的结构设计

a．初定各段轴径的确定

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