机械设计课程设计
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。2）选择电动机的容量工作机的有效功率为
Pw=Fv1000=1700×0.81000=1.53kW
从电动机到工作机输送带间的总效率为 η∑=η12?η2?η3?η4=0.992?0.98?0.8?0.96=0.738 式中各η按【1】第87页表9.1取
?1－联轴器传动效率：0.99
?2－每对轴承传动效率：0.98
?3－涡轮蜗杆的传动效率：0.80
?4－卷筒的传动效率：0.96
所以电动机所需工作功率
Pd=Pwη∑=1.60.738=2.07kW
3） 确定电机转速
工作机卷筒的转速为
nw=60×1000vπd=60×1000×0.9πd=62r/min所以电动机转速的可选范围是：
nd=i∑'nw=8~80×62=496~4960r/min
1
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1000 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：
表1 Y112M-6型电动机的主要性能
型号 额定功率Ped/kW 2.2
满载时 最大转矩额质量/kg 电流效率/％ 功率因定转矩 转速/A(380V) 数 nm/( r/min?)-1 940 5.6 80.5 0.74
2.0 45 Y112M-6 2 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
总传动比：
i∑=nmnw=94062=15.16
3 计算传动装置各轴的运动和动力参数：1）各轴转速：
Ⅰ轴 n1=nm=940r/min Ⅱ轴
n2=62r/min
卷筒轴 n卷=n2=62r/min2）各轴输入功率：
Ⅰ轴 PⅠ=Pdη1=2.07×0.99=2.06kWⅡ轴 PⅡ=PⅠη3=2.06×0.8=1.65kW
卷筒轴 P卷=PⅡη2η1=1.65×0.99×0.98=1.6kW3） 各轴输入转矩： 电机轴的输出转矩
Td=9.55×106PdnW=9.55×106×2.07940=21030.3 N?mm
2
Ⅰ轴 TⅠ=Tdη1=21030.3×0.99=20820 N?mm
Ⅱ轴 TⅡ=TⅠη3i=20820×0.8×15.16=252504.9 N?mm
卷筒轴 T卷=TⅡη2η1=252504.9 ×0.99×0.98=244980.3 N?mm运动和动力参数结果如下表：
表2 带式传动装置运动和动力参数
轴名 电机轴 1轴 2轴 卷筒轴 功率P/kW 2.07 2.06 1.65 1.60 转矩T/N?mm) 21030.3 20820 252504.9 244980.3
效率η/％ 0.99 0.8 0.97 转速传动比i n/( r/min?)-1 940 1 15.6 940 62 1 62 二、涡轮蜗杆的设计
1、 选择材料及热处理方式。考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度也不高，蜗杆选用45号刚制造，调至处理，表面硬度220~250HBW；涡轮轮缘选用铸锡磷青铜,金属模铸造。
2、选择蜗杆头数z1和涡轮齿数z2
i=15.16 z1=2 z2=iz1=2×15.16≈30
3、按齿面接触疲劳强度确定模数m和蜗杆分度圆直径d1
m2d1≥9KT2(zEz2[σ]H)2
1） 确定涡轮上的转矩T2，取η=0.8，则
T2/N?mm=iηTⅠ=15.16×0.8×9.55×106×2.06940=2.54×105
2)确定载荷系数K=KAKVKβ
根据工作条件确定系数 KA=1.15 KV=1.0 Kβ=1.1K=KAKVKβ=1.15×1.0×1.1=1.265
3)确定许用接触应力σH=KHNσH0
由表查取基本许用接触应力σH0=200MPa
应力循环次数 N=60an2Lh=60×1×62×5×250×8×2=7.44×107
3
故寿命系数 KHN=8107/N=8107/(7.44×107)=0.77
σH/MPa=KHNσH0=0.77×200=1544)确定材料弹性系数 zE=160MPa
5）确定模数m和蜗杆分度圆直径d1
m2d1/mm≥9KT2zEz2σH2=9×1.265×2.54×105×(16030×154)2=3468查表取m=6.3mm，d1=80mm
4、计算传动中心距a。涡轮分度圆直径d2=mz2=6.3×30=189mm所以
a=12d1+d2=1280+189=134.5mm≈135mm<150mm满足要求
5、验算涡轮圆周速度v2、相对滑动速度vs及传动效率η
v2/m?s-1=πd2n260×1000=π×80×6260×1000=0.26<3
符合要求
tanγ=mz1d1=6.3×280=0.16,得γ=8.95°
vs/m?s-1=πd1n160×1000×cosγ=π×80×94060×1000×0.99=3.99由vs=3.99m/s 查表得当量摩擦角ρ'=1°47',所以
η=0.95~0.96tan8.95°tan8.95°+1°47'=0.79~0.80
与初值相符。6、
符号 d 蜗杆 80 92.6 64.88 2 Arctan mz/d=8.95° 75 计算公式 涡轮 189 201.6 173.88 b2≤0.75da1=141mm 30 名称 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 涡轮齿宽 涡轮齿数 蜗杆齿数 蜗杆分度圆倒程角 蜗杆螺旋长度
da df b2 z2 z1 γ L 7、热平衡计算。所需散热面积
A=1000P11-ηKst-t0
4
取油温70℃，周围空气湿度t0=20℃，设通风良好，取散热系数Ks=15W/m2?℃，传动效率为 η=0.80，则
A/m2=1000P11-ηKst-t0=1000×2.061-0.81570-20=0.55
若箱体散热面积不足此数，则需加散热片、装置风扇或采取其他散热冷却方式。
8、选择精度等级和侧隙种类。因为这是一般动力传动，而且v2<3m/s,故取8级精度，侧隙种类
代号为c，即传动8c GB/T 100
三、 轴以及轴上零件的设计
3.1 高速轴设计
1） 估算轴的基本直径。选用40Cr号钢调质处理，估计直径d<100mm，取 C=100。
根据【1】第214页式11.2得：
dmin≥C 3Pn=100 32.07940=13mm
dmin应为受扭部分最细处，考虑到该处有一键槽，故轴径应增加3%，d=1.03×13=13.4mm。
根据传动装置的工作条件，拟选用LX型弹性柱销联轴器（GB/T 5014—2003）。
计算转矩为Tc=KT=1.5×21030.3=31545.5N?mm
根据Tc=31545.5N?mm，LX1型联轴器就能满足传递转矩的要求。但Y112M-6电机轴径28mm，其（12~24）满足不了电动机轴径要求，故选用LX2型联轴器（Tc>560N?m，d=20~35mm），可满足电机轴径要求。减速器高速轴轴伸处的直径dmin=20mm
2）轴的结构设计
a．初定各段轴径的确定位置 联轴器处
轴径/mm 20 说明 按传递转矩估算的基本直径以及联轴器的内径取 5
相关推荐：
loading