机 械 设 计 课 计算说明书
程 设
计
目 录
一、设计任务书-----------------------------------------1 二、传动方案分析---------------------------------------2 三、电动机的选择计算-----------------------------------3 四、总传动比的确定和各级传动比的分配-------------------3 五、运动和动力参数的计算-------------------------------3 六、传动零件的设计-------------------------------------4 七、轴的设计和计算------------------------------------11 八、滚动轴承的选择和计算------------------------------16 九、键连接的选择和计算--------------------------------19 十、联轴器的选择和计算--------------------------------20 十一、润滑和密封的说明--------------------------------21 十二、拆装和调整的说明--------------------------------21 十三、减速箱体的附件的说明----------------------------21 十四、设计小节----------------------------------------21 十五、参考资料----------------------------------------22 - 1 -
二、传动方案分析 1．蜗杆传动
蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，但效率较低，适用于中、小 功率的场合。采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动，由于允许齿面有较高的相对滑动速度， 可将蜗杆传动布置在高速级，以利于形成润滑油膜，可以提高承载能力和传动效率。因此 将蜗杆传动布置在第一级。
2．斜齿轮传动
斜齿轮传动的平稳性较直齿圆柱齿轮传动好，常用在高速级或要求传动平稳的场合。 因此将斜齿轮传动布置在第二级。
3．圆锥齿轮传动
圆锥齿轮加工较困难，特别是大直径、大模熟的圆锥齿轮，只有在需要改变轴的布置 方向时采用，并尽量放在高速级和限制传动比，以减小圆锥齿轮的直径和摸数。所以 将圆锥齿轮传动放在第三级用于改变轴的布置方向。
4．链式传动
链式传动运转不均匀，有冲击，不适于高速传动，应布置在低速级。所以链式传动布 置在最后。
因此，蜗杆传动—斜圆柱齿轮传动—圆锥齿轮传动—链式传动，这样的传动方案是比较合 理的。
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计 算 及 说 明 三．电动机选择计算 1．原始数据如下： ①运输链牵引力F=6000N ②运输链工作速度V=0.15m/s ③运输链齿数Z=16 ④运输链节距P=100 2．电动机型号选择 运输链所需功率Pw? 结 果 Fv6000?0.15??0.9kw 10001000Pw?0.9kw 取η1=0.99（连轴器）,η2=0.98（轴承） ,η3=0.97（斜齿轮）,η4=0.72（蜗杆）,η5=0.93（圆锥齿轮）； ηa=η1×( η2)3 × η3× η4×η5=0.605 电动机功率 Pd=Pw / ηa=1.488 kw 运输链链轮节圆直径 D??a?0.605Pd?1.488kwD?512mm p100??512mm sin(180/z)sin(180/16)60?1000v60?1000?0.15??5.6r/min 链轮转速 n??D3.14?512取圆锥齿轮传动比i1’=2~4 ; 蜗杆传动比i2’=60~90 则电动机总传动比为 ia’=i1’×i2’=120~360 故电动机转速可选范围是nd’=ia’×n=(120~360)×5.6=670~2012 r / min 故选电动机型号为Y90L-4 主要参数：nd?1500r/min;D?24mm 四．总传动比确定及各级传动比分配 由电动机型号查表得nm=1440 r / min；ia=nm / n=1440 / 5.6=257 取蜗杆传动比i1=31；直齿圆柱齿轮传动比i2=0.05（ia / i3）=3；圆锥齿轮传动比i3=2.77 五．运动和动力参数的计算 设蜗杆为1轴，蜗轮轴为2轴，圆柱齿轮轴为3轴,链轮轴为4轴， 1.各轴转速： n1=nm / i1=1440 / 31 =46.45 r / min n2=nm / i2=46.45 / 3= 15.48 r / min n3=nm / i3=15.48 / 2.77=5.59 r / min n?5.6r/min 电动机型号Y90L-4 nd?1500r/minD?24mm nm?1440r/minia?257i1?31;i2?3i3?2.77 n1= 46.45 r / min n2= 15.48 r / min n3= =5.59 r / min - 3 -
2.各轴输入功率： P1=Pd×η01=1.488×0.99=1.473kw P2=P1×η02=1.473×0.98×0.72=1.039kw P3=P2×η34=1.039×0.98×0.72=0.988kw P4=P3×η45==0.988×0.98×0.97=0.900kw 3.各轴输入转距： Td=9550×Pd/nm=9550×1.488/1440=9.868N·m T1=Td×η01=9.868×0.99=9.77 N·m T2=T1×i1×η12=9.77×31×0.98×0.72=213.7 N·m T3=T2×i2×η34=213.7×3×0.98×0.97=609.43 N·m T4=T3×i3×η45=609.43×2.77×0.98×0.93=1538.55 N·m 运动和动力参数计算结果整理于下表： 轴名 效率P(kw) 输入 输出 转距T(N·m) 输入 输出 9.87 9.57 209.4 597.2 1507.8 转速传动n(r/min) 比i 1440.00 1440.00 31.0 0.71 二轴 三轴 四轴 1.093 1.018 213.7 0.988 0.968 609.4 0.900 0.882 1538.6 46.45 3.00 0.95 15.48 2.77 0.91 5.59 效率 η P1= 1.473kw P2= 1.039kw P3= 0.988kw P4= 0.900kw Td=9.868N·m T1= 9.77 N·m T2= 213.7 N·m T3= 609.43 N·m T4= 1538.55 N·m 电动机轴 一轴 1.488 1.00 0.99 1.473 1.444 9.770 六．传动零件的设计计算 1．蜗杆蜗轮的选择计算 (1).选择蜗杆的传动类型 根据GB/T 10085—1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。 (2).选择材料 蜗杆传动传递的功率不大，速度中等，故蜗杆用45钢，蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1，金属膜铸造。轮芯用灰铸铁HT100制造。 (3).按齿面接触疲劳强度进行计算 根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。 蜗杆材料用45钢，蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1，金属膜铸造。轮芯用灰铸铁HT100制造。 - 4 -
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