1畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書課題名稱 帶式輸送機(jī)傳動裝置與三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)系/專 業(yè) 機(jī)械工程學(xué)院/機(jī)械制造自動化班 級學(xué) 號學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師： 年 4 月 15 日2摘 要 減速機(jī)是一種動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)（馬達(dá)）的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到 所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。在目前用于傳遞動力與運(yùn)動的機(jī)構(gòu)中，減速機(jī)的應(yīng) 用范圍相當(dāng)廣泛。幾乎在各式機(jī)械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、 汽車、機(jī)車，建筑用的重型機(jī)具，機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活 中常見的家電，鐘表等等.其應(yīng)用從大動力的傳輸工作，到小負(fù)荷，精確的角度傳輸都可以見 到減速機(jī)的應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速機(jī)具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。因此廣泛應(yīng)用在速度 與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備。減速機(jī)的作用主要有： 1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出 減速機(jī)額定扭矩。 2）減速同時降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。本設(shè)計(jì)為蝸桿減速器的設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)輔助軟件繪制。根據(jù)二維圖紙建立三維模型，完成 設(shè)計(jì)過程。本設(shè)計(jì)主要解決一下問題： 1. 確定原始數(shù)據(jù)和資料 2. 選定減速機(jī)的安裝方式和類型 3. 初定各項(xiàng)工藝方法及參數(shù) 4. 確定傳動級數(shù) 5. 確定幾何參數(shù) 6. 整體方案 7. 校核 8. 潤滑冷卻計(jì)算 9. 確定減速機(jī)的附件 10. 繪制工程圖11. 三維圖 關(guān)鍵詞:減速器,齒輪傳動,蝸桿3AbstractReducer is a power transmission mechanism, the gear speed converter, motor (motor) rotary number reduction to rotation number, and get a larger torque mechanism. At present is used to transfer power and movement mechanism, the use of a wide range of speed reducer. See it all in almost all kinds of mechanical transmission system, from the ship, transport vehicles, locomotives, heavy equipment for construction, processing machinery and automated production equipment used in industrial machinery, household appliances, common daily watches and so on. The application of power transmission from the work, to small load, accurate transmission angle can see the application of speed reducer, and in industrial applications, speed reducer has to slow down and increase torque function. It is widely used in speed and torque conversion equipment. The role of reducer are: 1) slow down while increasing the output torque, the torque output ratio by motor outputby slowdown, but be careful not to exceed the rated torque reducer. 2) speed and reduce the load inertia, inertia of deceleration than reduced to the square. The design for the software design and computer aided drawing a reducer. According to the 2D drawings to build a 3D model, complete the design process.This design is mainly to solve the problem:1 to determine the original data and information The installation mode and type 2 selected gear reducer3 the initial process and parameters4 drive series5 determine the geometric parameters6 overall plan7 check8 calculation of lubrication and cooling9 reducer accessories10 engineering drawing+3D designKeywords: gear reducer, gear transmission, 3D4目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 12 選擇電動機(jī) 22.1 電 動 機(jī) 類 型 和 結(jié) 構(gòu) 型 式 .22.2 電 動 機(jī) 容 量 .22.3 電 動 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 23 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 44 蝸桿減速器的設(shè)計(jì) 54.1 選 擇 蝸 桿 傳 動 類 型 .54.2 選 擇 材 料 .54.3 按 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 54.4 蝸 桿 與 蝸 輪 的 主 要 參 數(shù) 與 幾 何 尺 寸 .74.5 校 核 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 .84.6 驗(yàn) 算 效 率 .9?4.7 精 度 等 級 公 差 和 表 面 粗 糙 度 的 確 定 .94.8 熱 平 衡 核 算 .95 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .115.1 連 軸 器 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .115.2 輸 入 軸 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .125.3 輸 出 軸 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .156 滾動軸承的選擇及校核計(jì)算 .186.1 計(jì) 算 輸 入 軸 軸 承 186.2 計(jì) 算 輸 出 軸 軸 承 217 鍵及聯(lián)軸器連接的選擇及校核計(jì)算 .237.1 連 軸 器 與 電 機(jī) 連 接 采 用 平 鍵 連 接 .237.2 輸 入 軸 與 聯(lián) 軸 器 連 接 采 用 平 鍵 連 接 .237.3 輸 出 軸 與 聯(lián) 軸 器 連 接 用 平 鍵 連 接 .247.4 輸 出 軸 與 渦 輪 連 接 用 平 鍵 連 接 248 減速器結(jié)構(gòu)與潤滑的概要說明 .258.1 箱 體 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 和 材 料 .258.2 鑄 鐵 箱 體 主 要 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 和 關(guān) 系 259 蝸桿蝸輪減速器三維建模 .2759.1 蝸 桿 建 模 .279.2 蝸 輪 建 模 .309.3 蝸 輪 軸 建 模 .339.4 軸 承 建 模 .339.5 下 箱 體 建 模 .349.6 上 箱 體 建 模 .389.7 PROE/E 裝 配 38總論 .43參考文獻(xiàn) .4401 設(shè)計(jì)任務(wù)書1、設(shè)計(jì)要求減速器設(shè)計(jì)，采用 cad 輔助設(shè)計(jì)繪制圖紙，三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)可采用三維軟件 UG\Proe\CATIA\CAXA 任選2、設(shè)計(jì)條件（1） 原始數(shù)據(jù)已知條件：輸送帶拉力 2000N，帶速 0.8m/s，滾筒直徑 350mm（2） 傳動裝置簡圖（3）工作條件1）工作情況：三班制，間歇工作，載荷變動小2）工作環(huán)境：室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度 35°C 左右3）使用期限：折舊期 15 年，每三年一次大修4）制造條件及生產(chǎn)批量：專門工廠制造，小批量生產(chǎn)12 選擇電動機(jī)2.1 電 動 機(jī) 類 型 和 結(jié) 構(gòu) 型 式按工作要求和工作條件，選用一般用途的 Y（IP44）系列三相異步電動機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2.2 電 動 機(jī) 容 量(1)卷筒的輸出功率 P?20.8161FvPkw????(2)電動機(jī)輸出功率 dd??傳動裝置的總效率查表 2-1，取一對軸承效率 軸承 =0.99，蝸輪蝸桿傳動效率 蝸桿 =0.8，聯(lián)軸??器效率 聯(lián) =0.99（位輸送帶與減速器之間的） ，V 帶傳動 帶 =0.96 得電動機(jī)到工作機(jī)間的總效率為 3=0.9.80.967???????軸 承 蝸 輪 蝸 桿 帶 聯(lián) 軸 器故 1.2.73dPkw???(3)電動機(jī)額定功率 ed由《機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）畢業(yè)設(shè)計(jì)》表 20-1 選取電動機(jī)額定功率。2.edPkw?2.3 電 動 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速計(jì)算驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速 601601.843.67/min5wvn rD?????選用同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min 或 1500r/min 的電動機(jī)作為原動機(jī)由圖可知，該設(shè)備原動機(jī)為電動機(jī)，傳動系統(tǒng)為減速器。 2推算電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）畢業(yè)設(shè)計(jì)》表2-1 查得蝸桿蝸輪的傳動比 8-40，則電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為：8-40i?總 '3.67~/min=91.dnir???（ ）其中 750r/min 的電動機(jī)不常用，初選同步轉(zhuǎn)速分別為 1000r/min 和1500r/min 的兩種電動機(jī)進(jìn)行比較，如下表：電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)方案 電動機(jī)型號額定功率（KW） 同步滿載電動機(jī)質(zhì)量(kg)總傳動比1 Y112M-6 2.2 1000 940 45 21.53選定電動機(jī)的型號為 Y112M-6，能適合卷筒的工況33 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)1）傳動裝置總傳動比 94021.53.67mni???2）分配各級傳動比減速器的傳動比為 =.i減 速 器3）各軸轉(zhuǎn)速（軸號見圖）12940/min3.67nr?4）各軸輸入功率按電動機(jī)所需功率 計(jì)算各軸輸入功率，即dP12.7210.92.15dPkwkw?????軸 承5）各軸轉(zhuǎn)矩 1122.7905.4690.1.3TNmnP????44 蝸桿減速器的設(shè)計(jì)4.1 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) 。4.2 選 擇 材 料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度只是中等,故蝸桿采用 45 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 45～55HRC。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。4.3 按 齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì),再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由教材【1】P254 式(11—12),傳動中心距??322)(HPEKTa???(1)確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)矩 11.79502.0469Nmn????(2)確定載荷系數(shù) K因工作載荷有輕微沖擊,故由教材【1】P253 取載荷分布不均系數(shù) =1;由??教材 P253 表 11—5 選取使用系數(shù) 由于轉(zhuǎn)速不高 ,沖擊不大,可取動載系1.0A??數(shù) ;則由教材 P2520.??v105v?A??(3)確定彈性影響系數(shù) ??因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配,故 =160 。??21a??(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 的比值 =0.35 從教材 P253 圖1dad1511—18 中可查得 =2.9。??(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,可從從教材 【1】 P254 表 11—7 查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 =268?????。由教材【1】P254 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)a??應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60 =60 1 43.67 （3 8 15 365）=1.23hLjn2???810其中 ,( 為蝸輪轉(zhuǎn)速)243.67mir?j 為蝸輪每轉(zhuǎn)一周每個輪齒嚙合的次數(shù) j=13 班制，每班按照 8 小時計(jì)算，壽命 15 年。壽命系數(shù)78HN810K.3.23???則 ????' 6195.4Mpa?(6)計(jì)算中心距 2 23332 0.1.059.4610.9519564ZEaKT mH???????????????????????6(6)取中心距 a=125mm,因 i=21.5,故從教材【1】P245 表 11—2 中取模數(shù)m=5mm, 蝸輪分度圓直徑 =50mm 這時 =0.315 從教材【1】P253 圖 11—181dad中可查得接觸系數(shù) =2.9 因?yàn)?= ,因此以上計(jì)算結(jié)果可用。??????4.4 蝸 桿 與 蝸 輪 的 主 要 參 數(shù) 與 幾 何 尺 寸(1) 蝸桿軸向尺距 mm;直徑系數(shù) ;3.1450.7am?????10?q齒頂圓直徑 ;1215.06adhm???齒根圓直徑 ;??3f c?蝸桿齒寬 B1=(9.5+0.09 )m+25=112mm2Z蝸桿軸向齒厚 mm；分度圓導(dǎo)程角 ;.14507.8amS????'“1836???(2)蝸輪7蝸輪齒數(shù) z1=2，由于查表沒有 z2=40,所以取 z2=41;變位系數(shù) mm;2-0.5??演算傳動比 mm,這時傳動誤差比為, 14.zi是允許的。20.5%.957????蝸輪分度圓直徑 mm2.04125dmz??蝸輪喉圓直徑 =（41+2X1）X5=215mm2aah?蝸輪齒根圓直徑 29.ffm?蝸輪咽喉母圓半徑 21517.5gard???蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。由參考文獻(xiàn)【1】P270 圖蝸輪采用齒圈式，青銅輪緣與鑄造鐵心采用 H7/s6 配合，并加臺肩和螺釘固定，螺釘選 6 個4.5 校 核 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度??FFaFYmdKT?????2213.當(dāng)量齒數(shù) 23341.48cos(s8'6“)Z?????根據(jù) 從教材【1】P255 圖 11—19 中可查得齒形系數(shù)22-0.5,.X??1FaY螺旋角系數(shù)'“83610.912404???????從教材 P25 知許用彎曲應(yīng)力 ??FNFK???從教材【1】P256 表 11—8 查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 =56???F?MPa8由教材 P255 壽命系數(shù)6699Fn710K0.24N.51???F560.243.7Mpa???B1（由于蝸桿齒頂圓直徑 75.6mm，則做成齒輪軸)6 段：直徑 d6= d=48mm 長度 L6=80mm7 段：直徑 d7=d3=40mm 長度 L7=L3=20mm12圖三初選用 30208 型單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為 40mm，寬度為 18mm。 由上述軸各段長度可算得軸支承跨距 L=L4+L6+L5+2(t-a)+2*（擋油環(huán)壁2mm）=289.70mm=290mm。為提高剛度，盡量縮小支承跨距 L=（0.9--1.1）da1=（ 272.2--332.6）mm,則 290mm 滿足要求。（3）按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算①求小齒輪分度圓直徑：已知 d1=0.063m d2=302.4mm=0.3024m②求轉(zhuǎn)矩：已知 T2=374.28N·m T1=35.0N·m③求圓周力：Ft根據(jù)教材 P252（10-3 ）式得：= =2T1/d1=2*35/0.063=1111.11N1tFa2= =2T2/d2=2*374.28/0.3024N=2475.4Nt④求徑向力 Fr根據(jù)教材【1】P252 （10-3）式得：Fr= ·tanα=2475.4×tan200=901N2tF⑤因?yàn)樵撦S兩軸承對稱，所以：L A=LB=145mm1、繪制軸的受力簡圖2、繪制垂直面彎矩圖 軸承支反力： NdF6.182903*4.751*L2*arr1v ?????.6.8-90-r1ver2 N5Ftrhr1由兩邊對稱，知截面 C 的彎矩也對稱。截面 C 在垂直面彎矩為：13MC2=FrhL=555.6×145× =80.5N·m310?3、繪制水平面彎矩圖截面 C 在水平面上彎矩為：MC1=d*Ft/2=1111.1*63* /2=35N·m3-104、繪制合彎矩圖MC=(MC12+MC22)1/2=(35280.52)1/2=87.8N·m5、繪制扭矩圖轉(zhuǎn)矩：T= T I=35.0N·m校核危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度圖四∵由教材 P373 式（15-5 ） 經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切????122?????????Wcca應(yīng)力為脈動循環(huán)應(yīng)力,取 α=0.6, 14??Mp06.276*1.0358WTM22321ca ?????）（ ??前已選定軸的材料為 45 鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材 P362 表 15-1 查得,因此 46720h 故所選軸承滿足壽h3.9862510679*PCn60L31rh ???????????????命要求。216.2 計(jì) 算 輸 出 軸 軸 承圖八初選兩軸承為 30212 型圓錐滾子軸承查圓錐滾子軸承手冊可知其基本額定動載荷 =103KN 基本額定靜載荷 =130KNrCorC(1)求兩軸承受到的徑向載荷 和1rF2r將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面圖(2)和水平面圖(3)兩個平面力系。其中圖(3)中的 為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指定軸線; 圖(1)中的 亦通過另加彎tF aF矩而平移到作用于軸線上。由力分析知: N4.275Ft?Nr9012?N1.2?a976Frv1.34r2v?.13r2hr?? N5.897.9.762r1h2r1r ?????14314F2r2r2vr?（2）求兩軸承的計(jì)算軸向力 2aF和對于 30213 型軸承,按教材 P322 表 13-7 ,其中,e 為教材 P321YFr?d表 13-5 中的判斷系數(shù) e=0.4,因此估算 N8.4291.5*Y2Frd1??r22按教材 P322 式(13-11a) N15264.1Fd2ae1 ???=415N2(3)求軸承當(dāng)量動載荷 和1P246720h 故所選軸承滿足h4127395.3082*6PCn60L301rh ???????????????壽命要求237 鍵及聯(lián)軸器連接的選擇及校核計(jì)算7.1 連 軸 器 與 電 機(jī) 連 接 采 用 平 鍵 連 接查表 P174 的 Y132M 軸徑 d1=38mm，E=80mm 取 L 電機(jī) =50mm查參考文獻(xiàn)[5]P140 選用 A 型平鍵，得：b=10 h=8 L=50即：鍵 A10×50 GB/T1096-2003 T 額 =20000N·m 根據(jù)教材 P106 式 6-1 得表 7：σp=2T2/dhl=2×20000/（10×8×50）=10Mpa[σ p](110Mpa)7.2 輸 入 軸 與 聯(lián) 軸 器 連 接 采 用 平 鍵 連 接軸徑 d2=30mm L1=80mm T=35.0N·m查手冊選 A 型平鍵，得：b=8 h=7 L=70 軸槽深 t=4.4mm，輪轂槽深=3.3mm1t即：鍵 A8×70 GB/T1096-2003σp=2T/dhl=2×35000/（30×7×70 ）=4.76Mpa[σ p](110Mpa)名稱 鍵寬b鍵高 h鍵長L軸槽深 t轂槽深 1t連電機(jī)軸10 8 50 5 3.3輸入軸8 7 70 4.4 3.3輸出軸14 9 80 5.5 3.8輪處 18 11 80 7 4.4247.3 輸 出 軸 與 聯(lián) 軸 器 連 接 用 平 鍵 連 接軸徑 d3=45mm L2=90mm T=374.28N.m查手冊 P51 選用 A 型平鍵，得：b=14 h=9 L=80 軸槽深 t=5.5mm，輪轂槽深 =3.8mm1t即：鍵 A18×80GB/T1096-2003根據(jù)教材 P106（6-1 ）式得σp=2T/dhl=2×374280/（45×9×80 ）=23.1Mpa[σ p] (110Mpa)7.4 輸 出 軸 與 渦 輪 連 接 用 平 鍵 連 接軸徑 d4=62mm L2=88mm T=374.28N.m查手冊 P51 選用 A 型平鍵，得：b=18 h=11 L=80 軸槽深 t=7mm，輪轂槽深 =4.4mm1t根據(jù)教材 P106（6-1 ）式得σp=2T/dhl=2×374280/（62×11×80 ）=13.7Mpa[σ p] (110Mpa)