1、1、機械設計課程設計任務書(3)2、電動機的選擇(5)3、傳動裝置的運動和動力參數的計算 (7)4、傳動零件設計計算(8)5、軸的設計計算及校核(13)6、軸承的校核(19)7、鍵的選擇和校核 (22)8、箱體的設計 (22)9、鍵等相關標準的選擇(24)1()、減速器結構與潤滑、密封方式的概要說明(25)附錄軸的反力及彎矩、扭矩圖 (29)1.設計題目帶式運輸機用蝸桿減速器設計O1.1.工作原理及已知條件工作原理：帶式輸送機工作裝直如下圖所示己知條件：1工作條件：三班制，運輸機連續工作，單向動轉，載荷平穩，空載起動。2使用壽命：使用期限10年(每年30() 工作日)；業三、巳知條件傳送帶工作

2、拉力F(kN)傳送帶工作速度V(m/s)滾筒魚徑D (mm)參數20.8350動力及傳動製置3.運輸帶速度允許誤差；5%;附圖G計算及說明結果2.1電動機的選擇計算2.1.1選擇電動機2.1.1.1選擇電動機的類型按工作要求和條件選取Y系列一般用途全封閉 自扇冷鼠籠型=相異步電動機。2.1.1.2選擇電動機容量工作機所需的功率：門FV ,0.8x2x10=Pw =kw=kw= 1 6kw1000 1000由電動機至工作機之間的總效率：其中弘 弘 弘久分別為聯軸器，軸承，蝸桿和 卷筒的傳動效率。查表可知7=0.99 （滑塊聯軸器）%=0.98 （滾子軸承）仏=（）.73 （單頭蝸桿）產。 （卷筒

3、）所以：% = 0.99 彳 xo.98 4尤0.73兀0.96=063所以電動機輸出功率：Pd =命航=1.6/0.63 = 2.54 kw2.1.1.3確定電動機轉速根據已知條件計算出工作機滾筒的工作轉速為60*1000V ,60x1000x0.8 /.=kw=r/inui = 43.o8i7minM加9”350Pw =1.6kw嘰=0.63Pd =2.54kwnw=43.68r/min計算及說明結果電動機轉速可選范圍：nd =i* nwnd=(10-70)*43.68=436.-3057.6r/miii2.1.1.4確定電動機型號查表16-1,可得:方案號電動機型號額定功率同步轉速滿載轉

4、速總傳動比極數1Y100L-23kw3000r/min2870r/min65.7122Y100L-43kw150() r/min1440r/min32.9743Y132S-63kw1000 r/min960r/min21.986計算及說明結果經合考慮，選定方案3。因為同步轉速較高，電動機價格比電動機的型較便宜，而且方案3的傳動比不是很大，尺寸也不是很大，號為Y132結構還比較緊湊。S-6計算及說明結果2.1.2計算總傳動比和各級傳動比的分配2.1.2.1計算總傳動比：法960 -21.98 nw 43.682. 1.2. 2各級傳動比的分配=21.982.1. 2. 3由于為蝸桿傳動，傳動比都

5、集中在蝸桿上，其他不分配傳動比。3計算傳動裝置的運動和動力參數3.1蝸桿蝸輪的轉速：蝸桿轉速和電動機的額定轉速相同中昌孫鉛彳東 n -43 68r/min瑚?is?速：n 21 98Jn=43.68滾筒的轉速和蝸輪的轉速相同r/min3.2功率蝸桿的功率：pi=2.54X 0.99=2.51 IWPi=2.51KW蝸輪的功率：p2=2.51 X 0.73 X 0.98= 1.8()kWP2=1.8()KW滾筒的功率:p3=l-8X0.98X0.99=1.75KwP3=1.75KW3 3 轉無7； - 9550 x % 9550 x 2,54 一 25.2JN.rn3.3料旭心9607 = Td

6、 xix r/ = 25.27 x 1 x 0.99 = 25.02 N.mT= = T、x za x a x；7? = 25.02 x 21.98 x 0.99 x 0.98 = 533 AN.m為二兀 x心 xx“3 二533,4xlx0.99 x 0.96 = 507N.m將所計算的結果列表:參數電動機蝸桿蝸輪滾筒轉速(r/min)96096043.6843.68功率（p/kw）2.542.511.801.75轉矩(N m)25.2725.02533.4507傳動比i21.98效率0.990.730.96精品計算及說明結果計算及說明結果4.選擇蝸輪蝸桿的傳動類型漸開線蝸桿ZI根據GB/T

7、10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿ZI。4.1選擇材料45鋼ZCuSnlOP)青銅HT100考慮到蝸桿的傳動功率不大，速度只是中等，故選擇45鋼, 蝸桿螺旋部分要求淬火，硬度為4555HRC,蝸輪用鑄錫磷 青鋼ZCuSnlOP,金屬模鑄造，為了節約貴重金屬，僅齒圈 用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。4.2按齒面接觸強度進行設計傳動中心矩計算公式如下：場=5334Nm心1燈、(沁)2V Z”z 皿(1) 確定作用在蝸輪上的轉矩A=533.4N mId2,且與軸承內徑標準系列相符，故取d3=55mm.（軸承型號選 30211）軸段4安裝蝸輪，此直徑采用標準系列值，故取d4=60mm

8、軸段5為軸環，誇慮蝸輪的定位和固定取d5=70mm軸段6考慮左端軸承的定位需要，根據軸承型號30211 査得 d6=64mm軸段7與軸段3相同軸徑d7=55mm5.2.2確定各軸段長度為了保證蝸輪固定可靠，軸段4的長度應小于蝸的輪轂 寬度 2mm,取 L4=60mm為了保證蝸輪端面與箱體內壁不相碰尺軸承拆裝方便， 蝸輪端面與箱體內壁間應有一定間隙，取兩者間距為23mmdl 二42mmd2=52mmd3=55mmd4=60mmd5=70mmd6=64mmd7=55mmL4=60mmL7=21mmL3=48mmL2=68mmLI = 110mm為保證軸承含在箱體軸承孔中，并考慮軸承的潤滑，取L=1

9、31mm 軸承端面與箱體內壁的距離為2mm .L e=330mm 根據軸承寬度B=21mm,取軸段7長度L7=21mm,因為兩軸承相對蝸輪對稱，故取軸段3長度為L3二 (2+23+2+21)二48mm。為了保證聯軸器不與軸承蓋相碰， 取 L2=22+46=68mm。根據聯軸器軸孔長度112mm,取Ll = 110mmo因此,定出軸的跨距為L= (10.5+25+60+25+10.5)=(一般情況下，支點按照軸承寬度中點處計算)蝸輪軸的總長度為L總=131+21+68+110=330mmo軸的結構示意圖如圖所示：結果計算及說明5.2.3軸的校核計算按彎扭組合進行強度校核(軸的受力簡圖及彎扭矩圖見

10、 下圖)(a) 繪制軸的受力圖蝸輪的分度圓直徑d=352mm；轉矩 TW33.4N m蝸輪的切向力Fi=2T/d 二2 X 533.4/352二3030.7N蝸輪的徑向力Fr=FtX vaiia=3030.7 X ian20二 1103. IN蝸輪軸向力Fa二 Ft X tanp=3030.7 X lanl 13 二605.6N(b) 求水平回H內的支反力及彎矩由于蝸輪相對支撐點對稱布置，故兩端支承反力相等。Fha =卩曲=Ft/2 = 3030.7 一 2 = 1515.4 nC截面處的彎矩M/IC = Fha 協= 1515.4 x 031*2 = 99.3N(C)求垂直平回V內的支反力及

11、彎矩Ft二3030.7NFr=1103.1NFa=6O5.6NF旳= 1515.4 N尺冊=1515.4NMfic =99.3支反力由ema=o得張-人2%+為D% = 0甩=(耳2% +為吆)/(1103x 131%+ 605.6x352% )厶=1365.2NFva = Fr2 -Fvb = 103 .1-1365 .2 = 一262.IN 截面C左側的彎矩Mvd = Fw/% = -262.1 x 0.131 + 2 = -17.17/V in計算及說明結果截面C右側的彎矩Mvcl = 89.42/V mMvcl = Fvb% = 1365.2 x 0.131 + 2 = 89.427V

12、 m求合成彎矩截面C左側的合成彎矩Mj = 100.77AT emMci=ylHc2 + vci2 =J99 +(-17.17)2 = 100.77截面C右側的合成彎矩M：2=133.63N 加M 二=M 點 + MVC22 =島審 + 89.422 = 133.63/V m計算轉矩T=393.54N 加T = 9550% = 9550x 1.8 6g = 393.54N m求當量彎矩=271.31 N 恤因為單向傳動，轉矩為脈動循環變化，故折算系數a =0.6,險截面C處的當量彎矩為：t/=36.67mmMfec = JMJ + (aT)2 = J133.632 +(0.6x393.54二

13、271.31 N*m強度足夠計算截面C處的直徑，校驗強度1 Mee7(271.31x1000da =3=3=36.67加“ blb_l V 0.1x55因此處有一鍵槽，故將軸徑增大5%,即：d=36.67*l.05=38.51 mm45鋼而結構設計中，此處直徑已初定為60mm,故強度足夠5.3蝸桿軸的設計5.3.1軸的材料的選擇，確定許用應力考慮到減速器為普通中用途中小功率減速傳動裝置，軸主要傳遞蝸輪的轉矩。選取軸的材料為45鋼，淬火處理。計算及說明結果按扭轉強度，初步估計軸的最小直徑d A A收=115 X = 15.S4/WHd=15.84mmTc= 1.2*9550*2.51 /960二

14、29.96mm5.3.2確定各軸段直徑査表GE 4384-1997選用WH6滑塊聯軸器，標準孔徑d=40mm,即軸伸直徑為40mm聯軸器軸孔長度為：84mm odl=40mm軸的結構設計從軸段d l=40mm開始逐漸選取軸段直徑，d2=45mmd2起固定作用，定位軸肩高度可在(0.07-0.1) d范圍內，故d2=40+().ldl二44mm,該直徑處安裝密封氈圈，取標d3=50mm準直徑。應取d2=45mm ；d4=54mmd3與軸承的內徑相配合，為便與軸承的安裝，選定軸d6=54mm承型號為30310。取d3=50mmod7=50mmd4 起定位作用,由 h= (0.070.1) Xd3=

15、 (0.07-0.1)d5=96mmX50=3.55mm,取 h二4mm, d4=d3+h=50+4=54mm；d6=d4=54mm;LI 二 84mmd7段裝軸承，取d7=d3=50mmL2=4()mmd5段取蝸桿齒頂圓直徑d5=96mm;L3=20mm5.3.3確定各軸段長度L4= 138mmL1取聯軸器軸孔長度84mmL7=30mmL2安裝端蓋取L2=40mmL3安裝軸承，取軸承寬度L3=B=20mmL4和L6為了讓蝸桿與渦輪正確嚙合，取L4=L6=138mmL7也安裝軸承和端蓋L7=30mmL5為蝸桿軸向齒寬取L5= 107mm定出軸的跨度為；L= L44- L6+L5+1 /2L3+

16、1 /2L3=403mm蝸桿的總長度為：L 色二L+40+30+84二 557mm5.3.4蝸桿軸的強度校核按彎扭組合進行強度校核（軸的受力簡圖及彎扭矩圖 和蝸輪軸相似，故不再作圖）L5= 107mmL 首.557mm計算及說明結果(a) 繪制軸的受力圖(b) 求水平回H內的支反力及彎矩Ftl 二 Fa2 二605.6NFrl 二 Fr2二 1103.1NFal=Ft2=3030.7N由于蝸桿相對支撐點對稱布置，故兩端支承反力相等。F/M = F/B =Fr/2 = 605.64-2 = 302.8NC截面處的彎矩=尸八 % = 302.8x0.403*2 = 61.01N加(C)求垂直平回V

17、內的支反力及彎矩支反力由XMA=o得心=(巴+尸/拓)/(1103,n截面C右側的合成彎矩計算及說明結果=18226N 加M9C2 =+ MVC1 = V61 .OP+171.752 = 182.262V m計算轉矩：7=9550% =9550 x 2.5% =24.97N加Mc =172.4N*m求當量彎矩因為單向傳動，轉矩為脈動循環變化，故折算系數a二0.6,危險截面C處的當量彎矩為：Mfec =楓;+ (7V = 7171.752 +(0.6x24.97 )2= 172.4N*m強度足夠計算截面C處的直徑，校驗強度I Mec 1172.4x1000d =3= 3= 3 .53mm忡FS2

18、 軸承2端被壓緊，故Fal = FS =512.63 TVFal = FS2 +Fa =1118.23 AT求當量動載荷Pl和P2F.1=512.63=()33 eFr2 2039.66査表 GB/T297-1994,取 X=().4,Y=1.5計算Pl、P2,由于載荷平穩取Fp_l,則計算及說明結果R = xFrl + yFai =1537.9Np2 = 0.4 + yFn2) = 0.4x 2039.66 + 1.5x111 &23 = 2493.2 IN驗算軸承壽命因為P1lJ = 72000L/? = 6.1x10/?軸承滿足壽命要求所以軸承滿足壽命要求。6.2 校核 303110查表

19、 GB/T297-1994額定動載荷Cr=73.2X10N基本靜載荷Cor=92.0=*l()3 N(2)求兩軸承受到的徑向載荷Fr.和Fr2由前面設計蝸輪時求得的：Frfv二 Fva = = 250.74 NFr 嚴 393.14 NFr2v= Fvb =852.36 NFr,H= Fha =302.8 NFr,= 904.55 NFr2H=F=302.8NFr 嚴 JF卩 2 + Ff.H2 = J250.74? + 302.X = 393.14NFr,=(F吋 + F/-/72 = J852.36? + 302.82 = 904.55 N 求兩軸承計算軸向力F絢和Fa?査表GB/T297

20、-1994可知c=0.42計算及說明結果附加軸向力FSl - Fri - 39314-140.4W1 2Y 2x1.4耳2 =904.55=323.05“52 2Y 2x1.4軸向力FA二303()7NFS、+Fa =140.41 +3030.7 = 3171FS?軸承2端被壓緊，故Fal = FS =140.41N化2 =FS? +耳=31 刀.11N求當量動載荷Pl和P2I = 140.41 =()36 幺Fr2 904.55査表 GB/T297-1994,取 X=0.4,Y=1.4計算PI、P2,由于載荷平穩取Fp_l,則P = xFr + yFai =393.14 Np2 =0.4仔2

21、 + yFal =0.4x904.55 + 1.4x3171.11 = 4801.4驗算軸承壽命因為PKP2,所以按軸承的受力大的計算：FSl =140.4 INFS1 =323.05Np2 =4801.4NLh =15.2xl04/?軸承滿足壽命要求16670( 73200 f %960 褊801.4 丿=15.2 xlO4AL/J = 72000所以軸承滿足壽命要求。計算及說明結果7.鍵的選擇和校核7.1蝸輪與聯軸器相配合的鍵的選擇査GB 1095-2(X)3: A型普通平鍵根據軸的最小直徑d二42mm,選擇鍵b*h=12mm X 8mmL=80mm1= L-b=80-l 2=68mmk二

22、().5 X h=0.5 X 8=4mm2Tx032x533.4x10bo =93.38 MPa cr. 1 = 11OMP卩Kid4x68x42a合格7.2蝸桿與聯軸器相配合的鍵的選擇査GE1095-2003: A型普通平鍵根據軸的最小直徑d二40mm,選擇鍵b*h=12mm X 8mmL70mmI=L-b=70-12=58mmk=()5 X h=0.5 X 8=4mm27xl032x25.05 xl03 =八r n 小皿(J D = 5.4二 1 lOMPapKid4x58x40合格A型普通平鍵b*h=12mmX8mm合格A型普通平鍵b*h=12mmX8mm合格精品&箱體的設計計算8.1箱

23、體的結構形式和材料箱體采用鑄造工當 材料選用HT200。因其屬于中型鑄件，鑄件最小壁厚8l（）tne取8.2鑄鐵箱體主要結構尺寸和關系如下表：名稱減速器型式&尺寸關系箱座讎厚88= 10mm箱蓋壁厚8 1 =0.8 8 二96mm取 81=10mm箱座凸緣厚度bl,bl=1.5X81=15mm箱蓋凸緣厚度b,b=1.5X8=15mm箱座底凸緣厚度b2b2=25 X 8 =2.5 X10 二 25mm地腳螺釘直徑及數目df=0.036a+12=21mm取 df=25mmn=6軸承旁聯接螺栓直徑dl=0.75df=l 8.75mm取 dl=20mm蓋與座聯接螺栓直徑d2= (0.5 0.6) df

24、取 d2=16mm聯接螺栓d2間的間距1=15()200mm軸承端蓋螺栓直徑d3二(0.4 0.5) df取 d3=12mm檢査孔蓋螺栓直徑d4= (0304) df取 d4=8mmDF, di, d2至外壁距離Cl =26,20,16df, d2至凸緣邊緣距離C2=24,14軸承端蓋外徑02= 140mm軸承旁聯接螺栓距離S= 140mm軸承旁凸臺半徑Rl = 16mm軸承旁凸臺高度根據軸承座外徑和扳手空間的要求由結構確定箱蓋，箱座筋厚ml=9mmm2=9mm蝸輪外圓與箱內壁間距離蝸輪輪轂端面與箱內壁距離2= 30mm9 鍵等相關標準的選擇本部分含鍵的選擇，聯軸器的選擇，螺栓、螺母、螺釘的選

25、擇，墊圈、墊片的選擇，具體內容如下：鍵的選擇查GB1095-2003蝸輪軸與半聯軸器相配合的鍵：A型普通平鍵,b*h=12mm X 8mmGB 1095-2003 半聯軸器與蝸桿軸的連接b*h=12mm X8mmA 型，12mm X8mmA 型，12mm X8mm聯軸器的選擇根據軸設計中的相關數據，查GB4323-1997,選用聯軸器的型號WH6WH6GB4323-1997螺栓，螺母，螺釘的選擇考慮到減速器的工作條件，后續箱體附件的結構，以及其他M1O*35因素的影響選用M12*1(X)螺栓GB5782-86, Ml 0*35,數量為3個MIOM12*100,數量為6個Ml 2螺母GB6170

26、-86M10數量為2個M6*20M12,數量為6個M8*25螺釘GB5782-86M6*2()數量為2個M6*16M8*25,數量為24個M6*16數量為12個6.4銷，墊圈墊片的選擇GB117-86選用銷GB117-86, B8*30,數量為2個B8*30選用墊圈GB93-87數量為8個GB93-87選用止動墊片1個止動墊片選用石棉橡膠墊片2個石棉橡膠墊片選用08F調轄舉片4個08F調鑿華片有關其他的標準件，常用件，專用件，詳見后續裝配圖10減速器結構與潤滑、密封方式的概要說明減速器的結構本課題所設計的減速器，其基本結構設計是在參照后附裝 配圖的基礎上完成的，該項減速器主要由傳動零件（蝸輪

27、蝸桿），軸和軸承，聯結零件（鍵，銷，螺栓，螺母等）。 箱體和附屬部件以&潤滑和密封裝置等組成。箱體為剖分式結構，由1箱體和箱蓋組成，其剖分面通過 蝸輪傳動的軸線；箱蓋和箱座用螺栓聯成一體；采用圓錐 銷用于精確定位以確保和箱座在加工軸承孔和裝配時的相 互位置；起蓋螺釘便于揭開箱蓋；箱蓋頂部開有窺視孔用 于檢査齒輪嚙合情況及潤滑情況用于加住潤滑油，窺視孔 平時被封住；通氣器用來及時排放因發熱膨脹的空氣，以 放髙氣壓沖破隙縫的密封而致使漏油；副標尺用于檢査箱 內袖面的高低；為了排除油液和清洗減速器內腔，在箱體 底部設有放油螺塞；吊環螺栓用來提升箱體，而整臺減速 氣的提升得使用與箱座鑄成一體的吊鉤；減

28、速器用地腳螺 栓固定在機架或地基上。減速箱體的結構該減速器箱體采用鑄造的剖分式結構形式具體結構詳見裝配圖軸承端蓋的結構尺寸具體結構詳見裝配圖具體結構裝配圖詳見零件工作圖Z32號渦輪蝸桿油ZL-3型潤滑脂詳見零件工作圖減速器的潤滑由于V=4.()2m/svvl2m/s,應用噴油潤滑，誇慮成詳見裝配圖本&需要，選用潤滑油潤滑。軸承部分采用潤滑脂潤滑。蝸輪潤滑采用N32號渦輪蝸桿油(SH0094-91)最彳最髙袖面距l()2()mm,油量為1.5LO軸承潤滑選用ZJ3型潤滑脂(GB 7324-1987) 袖量為軸承間隙的1 /31/2。減速器的密封箱座與箱蓋凸緣接合面的密封選用在接合面涂漆或水玻 璃。觀察孔和油孔等處接合面的密封用石棉膠橡紙，墊片進行 密封。軸承孔的密封、悶蓋和透蓋用作密封與二對應的軸承外 部，軸段外伸端透著間的間隙采用氈圈油封。軸承靠近機體內壁處用擋圈油環密封以防止潤滑油進入 軸承的內部。減速器附件簡要說明該減速器的附件含窺視孔，窺視孔蓋，排油孔與油蓋，通 氣空，油標，吊環螺釘，吊耳和吊鉤，起蓋螺釘，其結構尺裝配詳見裝配圖。精品參考文獻1,機械設計第八版濮良貴紀名剛主編北京：高