哈工大机械设计课程设计

1、学习资料收集于网络，仅供参考目录|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.1电动机的挑选12蜗轮、蜗杆的设计运算23传动装置的运动、动力参数运算54轴的校核运算65啮合件及轴承的润滑方法、润滑剂牌号及装油量136密封方式的挑选137箱体机构设计138附件及其说明149参考文献16学习资料第1页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考一、电动机的挑选工作机的有效功率为PFvkW|精.|品.|可.W1000式中F输送带的有效拉力，N；v输送带的线速度，m/s；PW工作机的有效功率，kW；故W|编.|辑.|学.FvkW18500.7kW1.295kWP

2、|习.|资.|料.*|*|*10001000从电动机到工作机输送带间的总效率为2|*|欢.|迎.|下.|载.12345式中1电动机与蜗杆之间的联轴器的传动效率，暂选0.99；2蜗轮轴与卷筒轴之间的联轴器的传动效率，暂选0.99；3滚动轴承的传动效率，暂选0.98；4双头蜗杆的传动效率，查表取0.79；5卷筒的传动效率，查表取0.96；故2123450.990.990.9820.790.960.71电动机所需的工作功率为PdPW1.2951.823kW工作机主动轴转速为0.71nW式中d卷筒直径，mm；故601000vd601000v6010000.7d260nW51.4r/min总的传动比即是

3、蜗轮蜗杆的传动比，查表知i=1080，所以电动机转速的可学习资料第2页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考选范畴为ndnWi51.410805144112r/min由电动机工作功率及可选转速查表，挑选Y系列三相鼠笼型异步电动机Y112M-6；并且查得该电动机的额定功率为2.2kW，满载转速为nm轴径28mm，轴座中心高112mm；940r/min，电动机型号额定功率kW满载转速/（r/min）起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩|精.|品.|可.|编.|辑.|学.Y112M-62.29402.02.0确定传动比为|习.|资.|料.*|*|*|*蜗轮齿数inmnW94051.418.29|欢.

4、|迎.|下.Z2Z1i218.2936.5837|载.所以最终确定传动比i=18.5；二、蜗轮、蜗杆的设计运算蜗杆输入功率为PPW1.2951.796kW1223450.990.9820.790.96转速n1940r/min，传动比i=18.5；（1）材料挑选及热处理方式减速器传递功率不大，速度不高，蜗杆选用材料45钢调制处理，齿面硬度220250HBW,蜗轮缘选用材料铸造铝青铜（ZCuAl0Fe3）,金属模铸造；（2）蜗杆头数及蜗轮齿数蜗杆头数z12，蜗轮齿数为z2iz118.5237；（3）按齿面接触疲惫强度确定模数和蜗杆分度圆直径212m2d9KTZEz2H蜗轮轴转矩T2iT118.50

5、.719.55106P1n12.397105Nmm学习资料第3页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考载荷系数K=KAKK由表9.4查得使用系数KA1.0；预估蜗轮圆周速度V23m/s，就动载系数K1.0；因为工作载荷平稳，故齿向载荷分布系数K1.0；所以|精.|品.|可.K=KAKK1.01.01.01.0；H180MPa|编.|辑.|学.|习.|资.查表9.6得蜗轮材料的许用接触应力；|料.*|*|材料弹性系数ZE：*|*|欢.|迎.对于青铜或者铸铁蜗轮与钢制蜗杆配对时，取1ZZE160MPa；160|下.|载.m2d9KT2z2E2H91.02.3971052371801245.1mm3

6、模数及蜗杆分度圆直径由表9.1取标准值，分别为：模数m=5mm，蜗杆分度圆直径d1（4）运算传动中心距50mm；蜗轮分度圆直径：d2mz2537mm185mm；中心距ad1d22501852117.5mm；取a1dd2122xm120mm，得x0.5；（5）验算蜗轮圆周速度、相对滑动速度、传动效率蜗轮圆周速度v2与假设相符；d2n26010001856094018.510000.49m/s蜗杆导程角=arctanmz1arctan52oo'''d15011.31111836学习资料第4页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考相对滑动速度d1n1509402.51m/ss

7、601000cos601000cos11.13o与猜测吻合较好；当量摩擦角由表9.7得'=252'|精.验算啮合效率tantan11.31o|品.|可.0.950.96'oo0.7520.760|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*与初取值相近；tantan11.312.52|*|（6）运算蜗轮蜗杆的主要几何尺寸*|欢.|迎.|下.|载.名称符号运算公式及结果蜗杆蜗轮齿顶高hh1m5mmh21xm7.5mm齿根高hfhf11.2m6mmhf21.2xm全齿高hh12.2m11mmh22.2m11mm3.5mm分度圆直径dd150mmd2mz2185mm齿顶圆直径dd

8、1d12h160mmda2d22ha2200mm齿根圆直径dfdf1d12hf138mmdf2d22hf2178mm蜗杆分度圆上导程角蜗轮分度圆arctanz1m/d111.312211.31上螺旋角节圆直径传动中心距d'd1'a'ad11d122xmd255mm2xmd2120mmd2185mm蜗杆轴向齿距p1p1m15.7学习资料第5页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考蜗杆螺旋线ppzp31.4s导程蜗杆螺旋部分长度Ls0.511xz2L110.1z2m73.5mm蜗轮外圆直de2依据结构，取80mmz12径d2da21.5m207.5mm取|精.|品.|可.|

9、编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|蜗轮齿宽b2齿根圆弧面208mmz12b20.75d1*|欢.|迎.|下.R1半径齿顶圆弧面R1d1/20.2m31mm|载.R2半径R2df1/20.2m20mmo齿宽角oo（7）热平稳运算sin2b2/d10.5m,103环境温度取t020C，工作温度取t70C，传热系数取kt15W/m2oC；需要的散热面积A1000P11m2KStt01000151.7961700.2075m20.59m2（8）精度等级及侧隙种类v20.49m/s，取9级精度，侧隙种类代号为c，即传动9cGB/T10089-1998；（9）蜗轮蜗杆的结构设计及工作图绘制（见

10、图纸）三、传动装置的运动、动力参数运算蜗杆轴转速：n1nm940r/min蜗轮轴转速：n2n1940i18.550.8r/min蜗杆轴功率：P1Pd11.8230.99kW1.805kW蜗轮轴功率：P2P1341.8050.790.98kW1.397kW学习资料第6页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考卷筒轴功率：P3P2231.3970.990.98kW1.355kW电动机轴的输出转矩：Td9.55106Pdnm9.551061.8239401.852104Nmm蜗杆轴转矩：T1Td11.8521040.991.833104Nmm蜗轮轴转矩：T2T134i2.625105Nmm5|精.|品

11、.卷筒轴转矩：T3T2232.54710Nmm|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.带式传动装置的运动和动力参数轴名功率P/kW转矩转速传动比i效率T/N.mmn/r/min电机轴1.8231.85210494010.99转轴1.8051.83310494018.50.76转轴1.3972.625550.810.94卷筒轴1.3552.54710550.810四、轴的校核运算已知涡轮轴输出功率P=1.397kW，转矩T=262500N.mm，转速n=50.8r/min；蜗轮分度圆直径d=185mm，齿宽b=45mm，圆周力2T22262500d2185

12、Ft22837.84N，径向力Fr1Ft2tan1032.89N，轴向力Fa2Ft12T1d121833050733.2N；（1）材料挑选考虑到减速器为一般中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩，其传递的功率不大，对其重量和尺寸无特别要求，故挑选常用的45钢，正火回火处理，毛坯用锻件；主要机械性能：硬度170217HBW，抗拉强度极限B600MPa，屈服极限s300MPa，弯曲疲惫极限1275MPa，扭转疲惫极限1140MPa；（2）初算轴径对于转轴,依据扭转强度初算轴颈,由表10.2知C值在106118间；考虑轴端学习资料第7页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考弯矩小于转矩，故

13、取C=106，已知轴的输入功率为1.379kW，转速为50.8r/min；所以蜗杆轴的最小直径：D1计入键槽的影响：C3Pn10631.37950.831.86mm|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.（3）结构设计D1min31.8615%33.45mm对于连接减速器蜗杆和电动机的联轴器，为了减小起动转矩，挑选具有较小转动惯量和良好减震性能的有弹性元件的挠性联轴器，挑选弹性套柱销联轴器；对于减速器与卷筒轴的联轴器，转速低，传递转矩较大，选用凸缘联轴器；刚性联轴器，电动机驱动，所以由表13.1可以查得载荷系数为K=2，就运算转矩TcKT22

14、62500525000Nmm；由表13.4可以查得GB/T5843-2003中的GY6型号凸缘联轴器符合要求，其参数为：公称转矩为900N.m，许用转速为6800r/min，轴孔直径为38mm，轴孔长度为60mm，J1型轴孔；轴段1的直径d138mm，取L158mm；通过草图绘制，确定采纳两端固定方式，并且使用圆锥滚子轴承，由于轴承距油面较高，采纳脂润滑；最终确定轴承型号为30209GB/T297-1994；并依次确定轴承各部分的轴径及长度如下列图；依据轴径挑选A型一般平键，分别为键10x8GB/T1096-2003和键14x9GB/T1096-2003；蜗杆依据轴径挑选A型一般平键，为键8x

15、7GB/T1096-2003学习资料第8页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考（4）轴的受力分析|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.轴的受力分析、转矩图、弯矩图如下列图；L1轴承的支反力运算：在水平面上109mm,L263mm,L365mm在垂直平面上RRFt22837.841H2H221418.9NR1vFr2L3dFa221032.8965733.218525.34NL2L36365R2vFr2R1v1032.895.341038.23N轴承的总支反力RR22R11H1v轴承的总支反力1418.925.3421418.9NRR22R

16、22H2v1418.921038.2321758.2N在水平面上，a-a剖面左侧a-a剖面右侧MaHR1HL21418.96389390.7NmmM'aHMaH89390.7Nmm学习资料第9页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考垂直面'MavMR1vL25.3463336.42Nmm22合成弯矩avR2vL31038.236567484.9NmmMM22MaaHav89390.7336.4289391.3NmmMMM''2'2aaHav89390.7267484.92112004.1Nmm|精.|品.|可.|编.|辑.|学.（5）校核轴的强度图aa剖

17、面左侧受转矩弯矩，仍有键槽引起的应力集中，为危急剖面，抗弯截面模量为|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.式中：W0.1d3btd2dt2|迎.|下.|载.d-aa截面的直径，47mm；b-键槽宽度，14mm；t-键槽深度，5.5mm；22W0.1d3btdt2d0.1473145.5247475.58971.52mm3同理可得抗扭截面模量为WT0.2d3btd2dt20.2473145.5247475.5219353.82mm3弯曲应力Ma89391.3bMPa9.96MPaW8971.52ab9.96MPam0扭剪应力T262500TMPa13.56MPaWT19353.82学习资料第10

18、页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考Tam26.78MPa查数据得45号钢正火回火处理硬度170217HBW，抗拉强度极限B600MPa，屈服极限s300MPa，弯曲疲惫极限1275MPa，扭转疲惫极限1140MPa；对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，取折合系数0.6，就当量应力为|精.|品.|可.|编.|辑.22249.96eb40.613.56219.08MPa|学.|习.|资.|料.*1b55MPa，明显满意e1b，故a-a截面左侧强度满意要求；|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.（6）校核键连接的强度键连接的挤压应力为p式中：d键连接处直径，mm；T传递的转矩，N.mm；

19、h键的高度，mm；4Tdhll键连接的运算长度，mm，l=L-b；蜗轮处键连接的挤压应力4Tpdhl4479262500501468.95MPa取键、轴及联轴器的材料都为钢，查得p120150MPa；明显，pp，故强度足够；联轴器处键连接的挤压应力4T426250086.35MPapdhl3885010取键、轴及齿轮的材料都为钢，已查得p120150MPa；明显，pp，故强度足够；联轴器处键连接的挤压应力学习资料第11页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考4Tpdhl42871833028818.70MPa取键、轴及齿轮的材料都为钢，已查得p120150MPa；明显，pp，故强度足够；|精.

20、|品.|可.|编.|辑.（7）校核轴承寿命查手册知道30209轴承的Cr轴承的轴向力67900N,C083600N；|学.|习.|资.|料.*FS10.4R1FS20.4R20.41418.90.41758.2567.703.56N28N|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.所以Fa1Fa2FS1FS1567.Fa56N567.56733.21300.76N所以只需校核轴承；Fa2/C01300.76/836000.016，查得e=0.4；Fa2/R21300.76/1758.20.74，Fa1/Fr1e，查得X=0.4，Y=1.5；当量载荷PrXR2YFa20.41758.21.51300.7

21、62654.42N轴承在100以下工作，查表得fT轴承的寿命为1；同时，fP1；106LhfTCr31066790035491429.8h60nfPPr6050.82654.42Lh预期寿命'62501624000h，比预期寿命长，所以合格；对于蜗杆，结构设计如图受力分析学习资料第12页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考|精.|品.|可.|编.|辑.|学.蜗杆分度圆直径d=50mm，圆周力FtFN733.2N，径向力Fr1032.89N，轴向|习.|资.|料.*力a2837.84；转速n=940r/min；|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.轴承的支反力运算：在水平面上R1H在垂直

22、平面上d1R2HFt12733.22366.6N50R1vFr1L3Fa121032.89932837.842897.88NR2vL2Fr1L2L2L3d1Fa12L31032.899393932837.845029393135.01N轴承的总支反力：RR22366.62897.882969.83N366.62135.012390.67NR11H1v轴承的总支反力：RR22R22H2v查手册知道30207轴承的Cr54200N,C063500N；轴承的轴向力所以Fa1Fa2FS1FS2FS2FS20.4R10.4969.83387.9N0.4R20.4390.67156.3NFa156.156

23、.33N2837.842994.1N学习资料第13页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考所以只需校核轴承；Fa1/C02994.1/635000.047，查得e=0.37；Fa1/R12994.1/969.833.09，Fa1/Fr1e，查得X=0.4，Y=1.6；当量载荷PrXR1YFa10.4969.831.62994.15178.5N|精.|品.轴承在100以下工作，查表得fT轴承的寿命为1；同时，fP1；|可.|编.|辑.|学.106LhfTCr310654200325328.6h|习.|资.|料.*60nfPPr609405178.5|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.预期寿命&#

24、39;62501624000h，比预期寿命长，所以合格；Lh五、啮合件及轴承的润滑方法、润滑剂牌号及装油量蜗轮传动部分采纳润滑油，润滑油的粘度为118cS（t100°C），润滑油118cSt；蜗轮轴承部分采纳脂润滑，润滑脂的牌号为ZL-2；六、密封方式的挑选蜗杆轴承采纳油润滑，用内包骨架旋转轴唇形密封圈密封，型号唇形圈B28527GB/T1387.1-1992；蜗轮轴采纳脂润滑，用毡圈密封，毡圈38FZ/T92021-1991；七、箱体机构设计剖分式箱体，材料HT200；名称减速器型式及尺寸关系机座壁厚=10mm机盖壁厚11=8mm机座凸缘厚度b机盖凸缘厚度b1机座底凸缘厚度pb=15mmb1=15mmp=25mm地脚螺钉直径及数目df=20mmn=4轴承旁联接螺栓直径d1=16mm机盖，机座联接螺栓d2=12mm学习资料第14页，共17页学习资料收集于网络，仅供参考直径轴承端盖螺钉直径d3=10mm窥视孔盖螺钉直径d4=6mmDf，d1，d2至外壁距离C1=26,22,18|精.df，d2至凸缘边缘距离