蜗轮蜗杆减速器机械设计课程设计
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目录一、课程设计任务书 (2)二、传动方案 (3)三、选择电动机 (3)四、计算传动装置的总传动比及其分配各级传动比 (5)五、传动装置的运动和动力参数 (5)六、确定蜗杆的尺寸 (6)七、减速器轴的设计计算 (9)八、键联接的选择与验算 (17)九、密封和润滑 (18)十、铸铁减速器箱主要结构尺寸 (18)十一、减速器附件的设计 (20)十二、小结 (23)十三、参考文献 (23)一、课程设计任务书2007—2008学年第 1 学期机械工程学院(系、部)材料成型及控制工程专业 05-1 班级课程名称:机械设计设计题目:蜗轮蜗杆传动减速器的设计完成期限:自 2007年 12 月 31 日至 2008年 1 月 13 日共 2 周指导教师(签字):年月日系(教研室)主任(签字):年月日二、传动方案我选择蜗轮蜗杆传动作为转动装置,传动方案装置如下:三、选择电动机1、电动机的类型和结构形式按工作要求和工作条件,选用选用笼型异步电动机,封闭式结构,电压380v,Y型。
2、电动机容量工作机所需功率wpKWFvpww30.196.010005.25001000=⨯⨯==η根据带式运输机工作机的类型,可取工作机效率96.0=wη。
电动机输出功率dpηwdpp=传动装置的总效率433221ηηηηη⋅⋅⋅=式中,21ηη、…为从电动机至卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。
由表10-2KWPw3.1=电动机外形尺寸:四、计算传动装置的总传动比及其分配各级传动比传动装置总传动比:由选定的电动机满载转速m n 和工作机主轴的转速n ,可得传动装置的传动比是:98.82.1591430===n n i m 所得i 符合单级蜗杆减速器传动比的常用范围。
五、传动装置的运动和动力参数1、各轴转速1n 为蜗杆的转速,因为和电动机用联轴器连在一起,其转速等于电动机的转速,则:min /14301r n n m ==2n 为蜗轮的转速,由于和工作机连在一起,其转速等于工作主轴转速,则:m in /2.1592r n n ==各轴输入功率按电动机额定功率cd P 计算各轴输入功率,设1P 为蜗杆轴的功率,2P 为蜗轮轴的功率,3P 为工作机主轴的功率。
一、课程设计任务书题目:设计某带式传输机中的蜗杆减速器工作条件:工作时不逆转,载荷有轻微冲击;工作年限为10年,二班制。
已知条件:滚筒圆周力F=4400N;带速V=0.75m/s;滚筒直径D=450mm。
80,则总传动比合理范围为动机转速的可选范围为:⨯~80)63.69750、1000、根据容量和转速,由有关手册查出有四种适用的电动机型号,因此有四种传动比方案,综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、' 54838)348.24cos5.71=48.24从教材5.7110.9592140140=-=知许用弯曲应力][F =σ查得由ZCuSn10P15.71;v =ϕ119.681000cos cos5.71n γ=值法查大于原估计值,因此不用重算。
(68.885S 0.92t c =<∴=油的工作温度)合格。
= 68.8cS 0.92=设计小结经过几周的课程设计,我终于完成了自己的设计,在整个设计过程中,感觉学到了很多的关于机械设计的知识,这些都是在平时的理论课中不能学到的。
还将过去所学的一些机械方面的知识系统化,使自己在机械设计方面的应用能力得到了很大的加强。
除了知识外,也体会到作为设计人员在设计过程中必须严肃、认真,并且要有极好的耐心来对待每一个设计的细节。
在设计过程中,我们会碰到好多问题,这些都是平时上理论课中不会碰到,或是碰到了也因为不用而不去深究的问题,但是在设计中,这些就成了必须解决的问题,如果不问老师或是和同学讨论,把它搞清楚,在设计中就会出错,甚至整个方案都必须全部重新开始。
比如轴上各段直径的确定,以及各个尺寸的确定,以前虽然做过作业,但是毕竟没有放到非常实际的应用环境中去,毕竟考虑的还不是很多,而且对所学的那些原理性的东西掌握的还不是很透彻。
但是经过老师的讲解,和自己的更加深入的思考之后,对很多的知识,知其然还知其所以然。
刚刚开始时真的使感觉是一片空白,不知从何处下手,在画图的过程中,感觉似乎是每一条线都要有一定的依据,尺寸的确定并不是随心所欲,不断地会冒出一些细节问题,都必须通过计算查表确定。
霾山犬哮机械设计课程设计报告题目:蜗杆一齿轮二级减速器学院(系九吉人他手年级专业:吉人他手学号:吉人他手学生姓名:吉人他手指导教师:吉人他手带式运输机传动装置设计过程中的主要内容为传动方案的分析与拟定:选择电动机:计算传动装置的运动参数和动力参数:传动零件、轴的设计计算:轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择计算:减速器箱体结构设计及其附件的设计、绘制装配图和零件工作图、编写设计计算说明书以及设计总结和答辩。
主要依据《机械设计》和其他学科所学的知识,《机械设计课程设计指导手册》相关的规定和设计要求,《机械设计课程设计图册》相关部分的参考以及其他设计手册和参考文献的查阅,最后还有老师在整个课设过程中的指导和不断的纠正,来完成本次的课程设计。
通过这次课程设计,培养了我们独立机械设计的能力,对机械总体的设计有了一个宏观的认识,对具体的结构及其作用和各部分之间的关系有了更加深刻的了解,考虑问题更加全而,不仅要考虑工艺性,标准化,还要考虑到经济性,环境保护等。
综合各种因素得到一个相对合理的方案。
本次设计过程涉及到机械装置的实体设计,涉及零件的应力、强度的分析计算,材料的选择、结构设计等,涉及到以前学过的工程制图、工程材料、机械设计制适、公差配合与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理等方面的知识,是对以前所学知识的一次实践应用,考验学生的综合能力,是一次十分难得的机会。
摘要:根据任务说明书要求,针对工作机所需工作条件,设计减速器用以满足使用需求。
根据工作要求选定电动机类型、结构以及工作转速和额定功率,确定电动机型号。
依据《机械原理》课程所学习的知识,合理设计传动方案,分析选定最适宜的方案并设计传动零件。
在多种传动方案的对比中选用二级展开式圆柱齿轮减速器,满足经济性,实用性,工艺性等多方面的要求。
根据所设计减速器中的结构来设计所需要的齿轮结构及轴结构,通过对所使用材料的受力强度分析,按照齿轮齿面接触疲劳强度计算得到齿轮直径,确定齿轮传动中心距:高速级蜗轮蜗杆传动中心距为100mm,低速级齿轮传动中心距为160mm。
机械设计课程设计设计说明书题目设计者指导教师班级提交日期全套CAD图纸加153893706目录一、设计任务 (1)1、工作条件 (1)2、原始数据 (1)3、传动方案 (1)二、总体设计 (2)1、传动方案 (2)2、选择电机 (4)3、确定传动装置的总传动比和分配传动比 (5)4、减速器各轴转速、功率、转距的计算 (6)5、蜗轮蜗杆传动的设计 (7)6、轴的结构设计 (12)7、轴的校核 (16)8、平键联接计算 (19)9、滚动轴承校核 (20)10、润滑设计 (21)11、箱体及附件的设计 (22)三、设计心得与体会 (23)四、参考文献 (24)一设计任务1.题目F:设计一级蜗杆减速器,拉力F=7000N,速度v=0.538m/s,直径D=400mm,每天工作小时数:16小时,工作寿命:8年,工作天数(每年):300天,2.原始数据3.传动方案项目数据运输带拉力 F(KN)7000二 总体设计1、传动方案:已经给出,如第1页附图12、选择电动机(1)选择电动机的类型:无特殊要求,电机类型通常选用Y系列的三相笼型异步电动机,因其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便。
(2)选择电动机的容量工作机所需功率为370.53810 3.76610001000w FV P KW KW KW ⨯⨯=== 式中g r c ηηη、、、1η分别为蜗轮蜗杆传动、一对滚动轴承、联轴器、工作机传动效率,。
取gη=0.8、r η=0.99、c η=0.99、10.95η=则312..a g r c ηηηηηη=⋅⋅=0.8×0.993×0.99×0.95×0.96=0.7电动机所需工作功率为: 3.7665.020.75wd aP P KW η===(3)确定电动机转速卷筒工作速度为6010006010000.538/min 25.71/min 400w v n r r D ππ⨯⨯⨯===⋅⋅按高等教育出版社出版的机械设计课程设计指导书表3-1,常见机械传动的主要性能推荐的传动比合理范围,一级蜗杆减速器传动比10~40,根据V 带的传动比范围2 ~4经查表按推荐的合理传动比范围,一级蜗杆减速器传动比范围为:10--80,可选择的电动机转速范围为nd=(10-80)×25.71=257.1--2056.8r/min 。
原始数据:钢绳拉力kN F /钢绳速度)min/(1-⋅m v 卷筒直径mm D /178330工作条件:连续单向运转,工作时有轻微振动,小批量生产,单班制工作,使用期限8年,运输带速度允许误差为±5%1.电机选择工作机所需输入功率817100060 2.34100010000.97w w Fv P kw η⨯⨯===⨯所需电动机的输出功率d p3.54wd aP P kw η==传递装置总效率2412345a ηηηηηη= 式中:1η:蜗杆的传动效率0.752η:每对轴承的传动效率0.983η:直齿圆柱齿轮的传动效率0.974η:联轴器的效率0.995η:卷筒的传动效率0.96所以 420.750.980.970.990.6577a n =⨯⨯⨯=2.343.5578kw 0.6577d P ==故选电动机的额定功率为4kw8100060601000607.72min 3.14330v n r D π⨯⨯==⨯⨯=⨯卷357407.72(162.121544)minn i i n r ==⨯⨯= 卷蜗齿卷()()符合这一要求的同步转速有750r/min , 1000r/min , 1500r/min 电机容量的选择比较:表1.1 电动机的比较方案 型号 额定功率 /kw 同步转速 /r/min 满载转速 /r/min重量 价格 1Y160M 1-84750720重高2.34w p kw =3.54d p kw =0.6577a η=7.72/minn r =卷2Y132M 1-641000960中中3 Y112M-4 4 1500 1440 轻 低考虑电动机和传动装置的尺寸 重量及成本,可见第二种方案较合理,因此选择型号为:Y132M 1-6D 的电动机。
2.选择传动比2.1总传动比960124.357.72a n i n ===满卷2.2减速装置的传动比分配124.35a i i i ==蜗齿所以31.0875i =蜗 4i =齿3.各轴的参数将传动装置各轴从高速到低速依次定为I 轴 II 轴 III 轴 IV 轴 :I -0η、II I -η、 、III II -η 、V III -η 依次为电动机与I 轴 I 轴与II 轴 II 轴与III 轴 III 轴与V 轴的传动效率 则: 3.1各轴的转速960/min I n r =96030.8806/min 31.0875II n n r i ===满蜗30.8806/min III II n n r ==327.72/min 4.01III IV n n r i ===齿3.2各轴的输入功率Ⅰ轴 kw P P I d I 5222.399.05578.30=⨯==-ηⅡ轴 kw P P II I I II 5888.28.9075.05222.3=⨯⨯==-η Ⅲ轴kwP P III II II III 5117.28.9099.05888.2=⨯⨯==-ηⅣ轴kwP P V III III IV 3876.28.9097.05117.2=⨯⨯==-η3.3各轴的输出功率Ⅰ轴 kw P P I I I 4518.398.05222.30=⨯==-η Ⅱ轴 kw P P II I II II 5370.298.05888.2=⨯==-η Ⅲ轴 kw P P III II II III 4615.298.05117.2=⨯==-η Ⅳ轴 kw P P V III III IV 3398.298.03876.2=⨯==-η3.4各轴的输入转矩电动机 m N n P T d d ⋅=⨯==927.335960578.5395509550满 Ⅰ轴 m N N P T III ⋅==388.0359550Ⅱ轴 m N N P T IIIIII ⋅==119.68009550Ⅲ轴 m N N P T IIIIIIIII ⋅==536.77769550Ⅳ轴 m N N P T III⋅==280.529539550卷卷 3.5各轴的输出转矩电动机 m N T d ⋅=927.335 Ⅰ轴 m N N P T III ⋅==380.3349550124.35a i =31.0875i =蜗4i =齿Ⅱ轴 m N N PT IIII II⋅==997.57849550Ⅲ轴 m N N P T IIIIIIIII ⋅==185.27619550Ⅳ轴 m N N P T III⋅==574.428949550卷卷 3.6各轴的运动参数表表3.1 各轴的运动参数表轴号 功率)(kw P 转矩(N·m) 转速(r/min) 传动i效率η输入 输出 输入 输出 电机轴 4 3.5578 35.3927 960 10.991轴 3.5233 3.4579 35.038834.338096031.08752轴2.58892.2571800.620 784.5997 30.88060.73513轴 2.5117 2.4615 776.754 761.2185 30.8806 0.9702 4卷轴 2.38762.33982953.53 2894.4577.720.95064.蜗轮蜗杆的选择,5233.3kw P = ,875.031=i m in /960r n =4.1选择蜗轮蜗杆的传动类型根据GB/T10085—1998 选择ZI4.2选择材料蜗杆选45钢,齿面要求淬火,硬度为45-55HRC. 蜗轮用ZCuSn10P1,金属模制造。
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,电压为380V。
2)选择电动机的容量工作机的有效功率为P w=Fv1000=1700×0.91000=1.53kW从电动机到工作机输送带间的总效率为η∑=η12∙η2∙η3=0.992∙0.73∙0.97=0.694式中各η按表9.1取1η-联轴器传动效率:0.992η-蜗轮蜗杆的传动效率:0.733η-卷筒的传动效率:0.97所以电动机所需工作功率P d=P wη∑=1.530.694=2.20kW3)确定电机转速工作机卷筒的转速为n w=60×1000vπd=60×1000×0.9π×280=61.4r/min所以电动机转速的可选范围是:n d=i∑′n w=(8~40)×61.4=(491~2456)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1500 r/min的电动机。
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1:2 确定传动装置的总传动比和分配传动比:总传动比:i∑=n mn w=142061.4=23.33 计算传动装置各轴的运动和动力参数:1)各轴转速:Ⅰ轴 n1=n m=1420r/min Ⅱ轴n2=61.4r/min卷筒轴n卷=n2=61.4r/min 2)各轴输入功率:Ⅰ轴PⅠ=P dη1=2.20×0.99=2.18kWⅡ轴PⅡ=PⅠη2=2.18×0.73=1.59kW卷筒轴P卷=PⅡη2η1=1.65×0.99×0.95=1.49kW3)各轴输入转矩:电机轴的输出转矩T d=9.55×106P dn W=9.55×106×2.201420=1.48×104 N∙mmⅠ轴TⅠ=T dη1=1.48×104×0.99=1.46×104 N∙mmⅡ轴TⅡ=TⅠη3i=2.95×104×0.73×23.3=2.49×105 N∙mm卷筒轴T卷=TⅡη2η1=2.49×105 ×0.99×0.95=2.34×105 N∙mm运动和动力参数结果如下表:二、蜗轮蜗杆的设计1、选择材料及热处理方式。
课程设计单级蜗杆减速器一、课程目标知识目标:1. 理解并掌握单级蜗杆减速器的基本结构、工作原理及用途。
2. 掌握蜗杆减速器的主要参数计算方法,如蜗杆直径、蜗轮齿数、传动比等。
3. 了解蜗杆减速器的优缺点以及在使用过程中应注意的问题。
技能目标:1. 能够阅读并分析蜗杆减速器的工程图,识别其主要部件和参数。
2. 能够运用所学知识,进行简单的蜗杆减速器设计计算。
3. 能够运用所学知识,对蜗杆减速器进行简单的故障分析和维护。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对机械传动装置的兴趣,激发其探索精神和创新意识。
2. 增强学生的团队合作意识,培养其在工程实践中的沟通与协作能力。
3. 强化学生对产品质量和安全意识的认识,使其在实际工作中能够遵循规范,确保设备运行安全。
课程性质分析:本课程为机械设计基础课程,旨在帮助学生掌握单级蜗杆减速器的原理、设计和应用,提高学生的实际操作能力。
学生特点分析:学生处于高年级阶段,具备一定的机械基础知识,具备一定的自学和动手能力,但对复杂机械设备的了解有限。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,强调实际操作能力的培养,使学生在掌握基本知识的同时,能够解决实际问题。
通过本课程的学习,学生能够具备蜗杆减速器的基本设计和应用能力,为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 引言:介绍蜗杆减速器的定义、分类以及在工业中的应用。
相关教材章节:第一章第二节。
2. 单级蜗杆减速器的基本结构和工作原理:- 蜗杆、蜗轮的结构特点及其材料选择。
- 蜗杆与蜗轮的啮合原理、传动特点。
相关教材章节:第二章第一、二节。
3. 蜗杆减速器的参数计算与设计:- 蜗杆直径、蜗轮齿数、传动比的计算方法。
- 蜗杆减速器的强度计算。
- 蜗杆减速器的设计步骤。
相关教材章节:第三章第一节、第二节。
4. 蜗杆减速器的优缺点及使用注意事项:- 蜗杆减速器的优点、缺点分析。
- 蜗杆减速器在使用过程中的维护与保养。
一级蜗轮蜗杆减速器设计说明书第一章绪论1.1本课题的背景及意义计算机辅助设计及辅助制造(CAD/CAM)技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术。
本次设计是蜗轮蜗杆减速器,通过本课题的设计,将进一步深入地对这一技术进行深入地了解和学习。
1.1.1 本设计的设计要求机械零件的设计是整个机器设计工作中的一项重要的具体内容,因此,必须从机器整体出发来考虑零件的设计。
设计零件的步骤通常包括:选择零件的类型;确定零件上的载荷;零件失效分析;选择零件的材料;通过承载能力计算初步确定零件的主要尺寸;分析零部件的结构合理性;作出零件工作图和不见装配图。
对一些由专门工厂大批生产的标准件主要是根据机器工作要求和承载能力计算,由标准中合理选择。
根据工艺性及标准化等原则对零件进行结构设计,是分析零部件结构合理性的基础。
有了准确的分析和计算,而如果零件的结构不合理,则不仅不能省工省料,甚至使相互组合的零件不能装配成合乎机器工作和维修要求的良好部件,或者根本装不起来。
1.2.(1)国内减速机产品发展状况国内的减速器多以齿轮传动,蜗杆传动为主,但普遍存在着功率与重量比小,或者传动比大而机械效率过低的问题。
另外材料品质和工艺水平上还有许多弱点。
由于在传动的理论上,工艺水平和材料品质方面没有突破,因此没能从根本上解决传递功率大,传动比大,体积小,重量轻,机械效率高等这些基本要求。
(2)国外减速机产品发展状况国外的减速器,以德国、丹麦和日本处于领先地位,特别在材料和制造工艺方面占据优势,减速器工作可靠性好,使用寿命长。
但其传动形式仍以定轴齿轮转动为主,体积和重量问题也未能解决好。
当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。
1.3.本设计的要求本设计的设计要求机械零件的设计是整个机器设计工作中的一项重要的具体内容,因此,必须从机器整体出发来考虑零件的设计计算,而如果零件的结构不合理,则不仅不能省工省料,甚至使相互组合的零件不能装配成合乎机器工作和维修要求的良好部件,或者根本装不起来。
目录一、选择电机 (2)二、计算传动装置的总传动比i (3)三、计算传动装置各轴的的运动和动力参数 (3)四、涡轮蜗杆的设计及参数计算 (4)五、蜗杆轴的设计,输入轴联轴器的及蜗杆轴承的选择 (6)六、蜗杆轴的校核 (7)七、涡轮轴承寿命校核 (9)八、涡轮轴的设计,输出轴联轴器的及蜗杆轴承的选择 (9)九、涡轮轴的校核 (11)十、涡轮轴承校核 (13)十一、键的设计及校核 (13)十二、涡轮的结构设计 (14)十三、机体外壳的设计 (15)十四、热平衡计算 (15)十五、减速器的附件 (16)十六、减速器的结构以及润滑、密封的简要介绍 (17)参考文献 (17)一级蜗杆减速器一、选择电机1.选择电机类型按工作要求和工作条件选择YB系列三相鼠笼型异步电动机,其结构为全封闭式自扇冷式结构,电压为380V。
2.选择电机的容量工作机的有效功率为:;则从电动机到工作机输送带间的总效率为:所以电动机所需的工作功率为:3.确定电动机的转速按表9.1推荐的传动比合理范围,一级涡轮减速器的传动比=10~40,工作机卷筒的转速为:;所以电动机的转速可选范围为:符合这一范围的同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min三种。
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素,为使传动装置结构紧凑,决定选用同步转速为1000r/min的电动机。
根据电动机的类型、容量和转速,由电机手册选定电动机型号为Y112M-6。
其主要性能如表1,主要外形及安装尺寸如图1及表2表1 Y112M-6型电动机的主要性能,电动机型号额定功率/(kW)满载转速/(r/min)额定转矩启动转矩Y112M-6 2.2 940 2.0表2 12Y112M-6型电动机主要外形及安装尺寸型号H A B C D E F×GD G K b b1b2h AA BB HA L1 Y112M-6 112 190 140 70 28 60 8×7 24 12 245 190 115 265 50 180 15 400二、计算传动装置的总传动比i三、计算传动装置各轴的的运动和动力参数1.各轴转速1轴2.各轴的输入功率1轴2轴卷筒轴3.各轴的输入转矩为电动机的输入转矩为1轴的输入转矩2轴的输入转矩卷筒轴的输入转矩将上述计算结果汇入表3,以备查用(1轴是输入轴,2轴式输出轴)表3 带式传动装置的运动和动力参数轴名功率P(kW) 转矩T(r/min) 转速n(r/min)电机轴 1.725 9401轴 1.691 9402轴 1.292 52.28卷筒轴 1.241 52.28四、涡轮蜗杆的设计及参数计算1.传动参数确定传动比,而应不小于26,所以取,,取实际传动比,涡轮转速2.涡轮蜗杆材料选择及强度计算由于蜗杆传递的功率不大,速度也不高,蜗杆选用45号钢制造,表面淬火处理,齿面硬度达45~50HRW 。