蜗轮蜗杆二级减速器加热炉推料机设计说明

蜗轮蜗杆二级减速器加热炉推料机设计说明机械设计课程设计计算说明书设计题目蜗轮蜗杆二级减速器机械工程及自动化院系班设计者指导教师2013年5月28日目录前言 (4)正文 (5)一、设计任务书 (5)二、机械装置的总体方案设计71）机械装置的总体设计方案72）电动机的选择103）分配传动比：114）运动和动力参数计算：11三、传动零件的设计计算 (12)1）齿轮设计 (12)2) 蜗轮蜗杆设计 (20)3) 蜗杆轴的设计 (26)4）高速轴的设计 (30)5）低速轴的设计 (34)6）滚动轴承的选择和计算 (38)7) 键和联轴器的选择 (43)8) 减速器机体各部分结构尺寸 (46)9) 润滑和密封形式的选择 (47)10) 其他技术说明 (48)结束语 (49)参考文献： (50)前言随着科学技术的迅速发展，市场竞争日趋激烈，生产工业的机械化日趋完善。

机械化的产品有着更高的生产率、更好的质量保证、降低生产成本和提高产品附加值等优点。

在机械化的基础上才能保证自动化，就能带来更好的社会效益和经济效益。

因此机械化在生产中是至关重要的。

在机器中，由于电机转速太快，因此需要减速环节，也就是说减速器是不可或缺的。

这次设计的是一个蜗轮蜗杆二级减速器，比起一级减速器来说有着更大的传动比，第二级减速采用斜齿轮传动，使得传动平稳。

减速器与电机一起作为加热炉装料机的动力环节，与摆动导杆机构实现运动形式的转换功能，可以实现加热炉的自动送料。

正文一、设计任务书1）设计要求a、装料机用于向加热炉内送料，由电动机驱动，室内工作，通过传动装置是装料机推杆作往复移动，将物料送入加热炉内。

b、生产批量为5台。

c、动力源为三相交流380/220V，电动机单向运转，载荷较平稳。

d、使用期限为10年，大修周期为3年，双班制工作。

e、生产厂具有加工7、8级精度的齿轮、蜗轮的能力。

加热炉装料机设计参考图如图2）主要设计参数推杆行程：220 mm；推杆所需推力：7600 N；推杆周期：2.0 s。

3）设计任务a、设计总体传动方案，画总体机构简图，完成总体方案论证报告。

b、设计主要传动装置，完成主要传动装置的装配图（A0）。

c、设计主要零件，完成两张零件工作图（A2）。

d、编写设计说明书。

二、机械装置的总体方案设计整体结构简图：1）机械装置的总体设计方案根据设计任务书，该传动方案的设计分成减速器和工作机两部分：减速器方案设计方案一：二级圆柱齿轮减速器（同轴式）方案二：减速器采用蜗轮蜗杆-齿轮二级减速器，以实现在满足较大传动比的同时拥有较高的效率，和比较紧凑的结构，同时封闭的结构有利于在粉尘较大的环境下工作。

蜗杆传动布置在高速级，有利于啮合处油膜的形成，齿轮传动布置在低速级，可适当降低制造精度，降低成本。

传动比范围：60——90，最大值为320。

（为抵消部分轴力，蜗轮、蜗杆、小齿轮均为右旋，大齿轮左旋）由于工作周期为2.0s，n=60 r/min=30 r/min ,而电动机同步转速一般为1500r/min.故总传动比i=150030=50 较大，故方案二比方案一更适合。

执行方案的设计方案一：用偏置曲柄滑块机构实现运动形式的转换功能:方案二：用摆动导杆机构实现运动形式的转换功能：方案评价：方案一：结构简单，但是不紧凑，且最小传动角偏小，传力性能差。

方案二：结构简单，尺寸适中，最小传动角适中，传力性能良好，且慢速行程为工作行程，快速行程为返回行程，工作效率高。

故选择方案二。

2）电动机的选择a、根据主要设计参数和机构简图确定所需最大输入功率。

选取行程速度变化系数为K=1.5，则极位夹角==-=-=-=则工作进程所用时间t=T=1.2s===0.183 m/s（1）选择电动机类型：按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V（2）电动机容量选择：确定各部分的效率为：滚动轴承（一对）效率；圆柱齿轮传动（油润滑8级精度齿轮）=0.97；联轴器效率=0.99；蜗杆传动（油润滑2-4头蜗杆）=0.90；移动副效率=0.95==0.720电动机功率为：电动机型号选择为Y100L1-4.额定功率=2.2kw。

同步转速为1500。

满载转速为1420。

3）分配传动比：（1）总传动比：由于工作周期为2.0s，。

而电动机同步转速一般为1500。

故总传动比。

（2）分配传动装置各级传动比：齿轮；蜗杆。

4）运动和动力参数计算：0轴（电动机轴）：。

1轴（蜗杆轴）：。

2轴（高速轴）：；。

3轴（低速轴）：；。

0~3轴的输出功率或输出转矩分别为各轴的输入功率或输入转矩乘轴承效率0.99。

列出汇总表格：三、传动零件的设计计算1）齿轮设计（参数查取时参照与《机械设计》与《课程设计》）比之于直齿轮，斜齿轮啮合好，且可以抵消一部分蜗杆轴向力，降低轴承轴向负荷，故选用斜齿轮。

小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB～286HB，平均取260HB，大齿轮用45钢，调质处理，硬度为229HB～286HB，平均取240HB。

计算步骤如下：2)蜗轮蜗杆设计（参数查取时参照与《机械设计》与《课程设计》）选用ZA型蜗杆传动。

精度等级为8级。

蜗杆采用45钢淬火，表面硬度HRC=45~50；蜗轮轮缘材料采用ZCuSn10P1金属模铸造，计算步骤如下：43) 蜗杆轴的设计计算项目 计算内容 计算结果蜗杆受转矩m N T ⋅=9.121圆周力Nd T F t 51650109.12220003111=⨯⨯==NF t 5161=径向力20tan 200104.1452tan 20003221⨯⨯⨯==Xr d T F αN F r 14541=轴向力200104.145223221⨯⨯==d T F aNF a 14541=蜗杆受力图垂直面反力23414542521.5291002342510011⨯+⨯=+=a r AV F F F23414542521.5291342342513411⨯-⨯=-=a r BV F F FN F AV 5.381=N F BV 7.147=水平面反力2345161002341001⨯==t AH F F2345161342341341⨯==t BH F FN F AH 5.220=N F BH 5.295=计算项目计算内容计算结果垂直面弯矩图水平面弯矩图合成弯矩mNMMMHCVCC•=+=+=05.5955.2912.512222''mNMMMHCVCC•=+=+=04.3455.2977.142222""mNMC•=05.59'mNMC•=04.34"计算项目计算内容计算结果合成弯矩图转矩图mmNT⋅=9.121应力校正系数转矩按脉动循环考虑，取，由表1-2查得由表1-4查得则58.=α当量弯矩图由公式求出危险截面C处当量弯矩为：计算项目 计算内容 计算结果校核轴径31-][1.0][beCM d σ=最大弯矩处：mmd 10.22551.01040.59][331=⨯⨯=mm d d 50][11=<合格4）高速轴的设计计算项目 计算内容计算结果材料的选择 考虑到相互摩擦作用，材料选择与齿轮相同，为40Cr ，调质处理，MPa B 800σ= 材料系数查表有C=106 估算轴径mmnPC d 27.266.11373.1106≥33=⨯=mm d 30取min =所受转矩m N T ⋅=4.1452齿轮圆周力Nd T F t 75.4144161.70104.145220003122=⨯⨯==N F t 75.41442=计算项目 计算内容 计算结果齿轮径向力829.15cos 20tan 75.4144cos tan 22⨯==βαn t r F FN F r 03.15682=齿轮轴向力 829.15tan 75.4144tan 22⨯==βt a F F NF a 11.11752=蜗轮圆周力 N F F a t 1454′12== N F t 1454′2=蜗轮径向力 N F F r r 21.529′12==N F r 21.529′2= 蜗轮轴向力NF F t a 794′12== NF a 794′2=轴受力图垂直面反力206/)1003576′160('2222a a r r AV F F F F F -++=206/)10035′46130('2222a a r r BV F F F F F -++=N F Az 938.70=NF Bz 1056.88=水平面反力206′1607622t t AH F F F +=206′4613022t r BH F F F +=NF AH 2658.45=NF BH 2940.30=计算项目计算内容计算结果垂直面弯矩图水平面弯矩图合成弯矩图mNMMMHCVCC⋅=+=+=69.12929.12218.432222''mNMMMHCVCC⋅=+=+=72.15429.12278.942222''''mNMMMHDVDD⋅=+=+=11.25846.22318.1292222''mNMMMHDVDD⋅=+=+=46.23746.22332.802222''''计算项目计算内容计算结果转矩图见图3.4（i）mNT⋅=4.1452应力校正系数用插入法由表16.3中求得：MPaMPabb270][,75][11-==+σσ28.27075][][11===+bbσσα28.0α=当量弯矩图见图5.3（j）222')(TMM DeDα+=mNMeD⋅=3.2615）低速轴的设计计算项目 计算内容 计算结果齿轮轴向力N F F a a 11.117523==NF a 11.11753=轴受力图垂直面反力1933314320a r F F AV F -=19414317433a r BV F F F +=方向与正方向相反54.704NF AV -=NF B 2272.57V =水平面反力19420-3H t A F F =194174-3t BH F F =方向与正方向相反29.427-NF AH =方向与正方向相反-3717.46H NF B =计算项目 计算内容 计算结果垂直面弯矩图水平面弯矩图合成弯矩图222235.74)45.4559.122(++=+=HC VC C M M Mm N M C ⋅=75.183转矩图m N T ⋅=2.5583计算项目计算内容计算结果应力校正系数用插入法由表16.3中求得MPaMPabb215][,60][11-==+σσ28.21560][][11===+bbσσα28.0α=当量弯矩图22232)2.55828.0(75.183)(⨯+=+=TMMCeCαmNMeC⋅=23.241校核轴径31-][1.][beCMdσ=最大弯矩处mmd26.34601.1023.241][333=⨯⨯==设计时弹键的削弱mmdd26.34][03.1′][33==min3′][dd<合格6）滚动轴承的选择和计算Ⅰ蜗杆轴承的选择蜗杆轴采用一端固定一端游动的支撑方案，固定端采用两个角接触球轴承，以承受蜗杆轴向力，按轴径初选7306AC；游动端采用一个深沟球轴承，只承受径向力，按轴径初选6006。