機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)(一級(jí)蝸輪蝸桿減速器).doc
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《設(shè)計(jì)原理與方法Ⅰ》綜合訓(xùn)練計(jì)算說明書 —— 一級(jí)蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì) 姓名 學(xué)號(hào) 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 指導(dǎo)教師 日期 一、《設(shè)計(jì)原理與方法》課程綜合訓(xùn)練任務(wù)書 1.設(shè)計(jì)題目 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置。第3題,第11組 2.工作條件及設(shè)計(jì)要求 帶式傳送機(jī)工作裝置如下圖所示,主要完成由傳送帶運(yùn)送機(jī)器零、部件的工作。該機(jī)室內(nèi)工作,單向運(yùn)轉(zhuǎn),工作有輕微振動(dòng),兩班制。要求使用期限十年,大修期三年。輸送帶速度允許誤差5%。在中小型機(jī)械廠批量生產(chǎn)。 3. 原始數(shù)據(jù) 傳動(dòng)帶工作拉力F=3000N,運(yùn)輸帶工作速度V=0.8m/s,滾筒直徑D=400mm。 2、 傳動(dòng)方案的擬定與分析 用一級(jí)蝸輪蝸桿減速器和一級(jí)鏈傳動(dòng)達(dá)到減速要求,傳動(dòng)方案圖已經(jīng)給出: 摘 要 通過這段時(shí)間的獨(dú)立計(jì)算并繪制裝配及零件圖,我學(xué)習(xí)到了很多東西。比如學(xué)習(xí)如何進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì),了解機(jī)械傳動(dòng)裝置的原理及參數(shù)搭配。學(xué)習(xí)運(yùn)用工具,直觀的呈現(xiàn)在平面圖上。通過對(duì)蝸桿減速器的設(shè)計(jì),對(duì)蝸桿減速器有個(gè)簡(jiǎn)單的了解與認(rèn)知。減速器是機(jī)械傳動(dòng)裝置中不可缺少的一部分。機(jī)械傳動(dòng)裝置在不斷的使用過程中,會(huì)不同程度的磨損,因此要經(jīng)常對(duì)機(jī)械予以維護(hù)和保養(yǎng),延長(zhǎng)其使用壽命,高效化的運(yùn)行,提高生產(chǎn)的效率,降低生產(chǎn)的成本,獲得最大的使用效率。 通過對(duì)減速器的簡(jiǎn)單了解,開始學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)齒輪減速器,嘗試設(shè)計(jì)增強(qiáng)感性認(rèn)知和對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力,及進(jìn)一步鞏固已學(xué)過的理論知識(shí),提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,以求把理論和實(shí)踐結(jié)合一起,為以后的工作和更好的學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)。 計(jì)算部分: 1.電機(jī)選擇 1:工作機(jī)所需輸入功率 Pw = Fv/1000= 3000*0.8/1000 = 2.4 kw 所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率 hPd = Pw/ηa= 3.48 Kw 傳遞裝置總效率 ηa=η1**η3*η4*η5=0.69 式中: :蝸桿的傳動(dòng)效率0.8 (此處選用雙頭蝸桿,效率初估值為0.8) :每對(duì)軸承的傳動(dòng)效率0.98 :鏈條的傳動(dòng)效率0.965 :聯(lián)軸器的效率0.99 :卷筒的傳動(dòng)效率0.96 因載荷輕微振動(dòng),實(shí)際效率應(yīng)該稍高于假設(shè)效率,電動(dòng)機(jī)即可, 故選電動(dòng)機(jī)的額定功率為4kw 2;確定電機(jī)轉(zhuǎn)速: = 60*1000v/πD =38.197 = 1500/ 38.197=39.270= 2.6*15 = * 符合這一要求的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電機(jī),故選擇: 電動(dòng)機(jī) Y112M-4。 額定功率 :4Kw 滿載轉(zhuǎn)速 :1440 r/min 2.選擇傳動(dòng)比 2.1總傳動(dòng)比 = 1450/38.197 =37.670 = * 2.2減速裝置的傳動(dòng)比分配 由課本可查得:蝸輪蝸桿傳動(dòng)比一般在之間。鏈傳動(dòng)比一般在。 所以 =15 =2.5 3.各軸的參數(shù) 將蝸輪蝸桿減速器的蝸桿軸和渦輪軸依次定為I軸和II軸,則: 3.1各軸的轉(zhuǎn)速 = 1440 r/min = = 91.7r/min 3.2各軸的功率 輸入: Ⅰ軸 P1 = * = 3.48 * 0.99 = 3.44 Kw Ⅱ軸 P2 = * * * = 3.48* 0.99 * 0.98 *0.8 = 2.70 Kw 輸出: P1 = 3.44 *0.98=3.37Kw P2 = 2.70*0.98=2.64Kw 3.3各軸的轉(zhuǎn)矩 輸入: Ⅰ軸 T1 = 9550 = 9550 *3.48*0.99/1440 =22.8 N*m Ⅱ軸 T2 = 9550 = 9550 *3.48*0.99*0.98*0.8/97.7 =281.0 N*m 輸出: T1 = 22.4N*m T2 = 275.4N*m 4.蝸輪蝸桿的選擇 P = 3.48 Kw n = 1400 r/min i = 15 4.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類型 根據(jù)GB/T 10085-1988,擬采用阿基米德蝸桿(ZA) 根據(jù)GB/T10085—1998 選擇Z1 = 2 ; 4.2選擇材料 蝸桿選45鋼,齒面要求表面淬火,硬度為45-55HRC. 蝸輪用鑄錫青銅ZCuSn10P1 , 金屬模制造。 為了節(jié)約材料齒圈選青銅,而輪芯用灰鑄鐵HT200制造 4.3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè) (1)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì) 進(jìn)行設(shè)計(jì),再校對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由文獻(xiàn)[1]P254式(11-12), 傳動(dòng)中心距 由 前面的設(shè)計(jì)知作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2,按Z=2 ,估取=0.8,則: T2 = 9550 = 9550 *3.48*0.99*0.98*0.8/1440 =281003 Nmm (2)確定載荷系數(shù) 因有輕微震動(dòng),由表9-10選取使用系數(shù) = 1.25 ; (3)確定彈性影響系數(shù) 因選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故,有 (4)確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 和中心距的比值,從圖10-9中可查到 (5)確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1,金屬模制造,蝸桿的螺旋齒面硬度>45HRC,可從表10-4中查蝸輪的基本許用應(yīng)力 = 220 MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N = 60k = 60*1440/15*1.25*16*300*10 = 20.58* (雙班制時(shí)間=2830010) 壽命系數(shù) = 0.693 再按P = 3.48 Kw ,由圖10.10查得 = 3.8m/s ,采用油浴潤(rùn)滑。 再由圖10.11查得滑動(dòng)速度影響系數(shù) = 0.92,則許用接觸應(yīng)力 = ** = 0.92* 0.693* 220 = 140.328 (6)計(jì)算中心距: == 149.04 (7) 校核 和 取a=160mm,由 i=15,則從表10-1中查取,模數(shù)m=8蝸桿分度圓直徑 分度圓導(dǎo)程角 =542′38″。這時(shí) / a = 0.5;從圖中10-9中可查 = 2.6,由于<,即符合要求。 = πd n/(1000*60*cos542′38″) = 6.06 m/s ; 由圖10.11 查得 = 0.92;修正的 = 156.062MPa, 復(fù)算中心距 a = 156.02 < 160 。因此計(jì)算結(jié)果可用。 4.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 (1)蝸桿 軸向尺距 = 25.133mm 直徑系數(shù)q= =10 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度圓導(dǎo)程角 蝸桿軸向齒厚 蝸桿的法向齒厚 (2)蝸輪 蝸輪齒數(shù) = 31, 變位系數(shù) 驗(yàn)算傳動(dòng)比i = = 31/2 = 15.5 , 這時(shí)傳動(dòng)比誤差為:(15.5-15)/15 = 0.033 < 0.05,故在誤差允許值內(nèi)。 蝸輪分度圓直徑 = m = 240 mm 喉圓直徑 248mm 齒根圓直徑 = (328-2*1.2*8) = 228.8mm 咽喉母圓半徑 =36mm 。 4.5驗(yàn)算總效率 根據(jù)滑動(dòng)速度=6.06m/s等,由課本表10-6得 -≈ 總效率 取=0.95,則 =0.95=0.793 實(shí)際總效率 =0.990.980.7930.9650.96=0.684 復(fù)算需要的電機(jī)輸出功率 kw=3.51kw 于是,預(yù)選Y型電機(jī)Y1114M-4的額定功率4kw≥3.51kw,該電機(jī)可用。 (2) 工作油溫 1) 箱體散熱面積估計(jì) S=9=9=1.253 2) 實(shí)際面積 S=0.312*0.45*2+0.239*0.45*2+0.239*0.312=0.57 3) 需要散熱面積 S=1.07 4) 工作油溫 取=20℃,=15 ===64.66℃>60℃ 故在裝配圖中加散熱片和風(fēng)扇 4.6精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng),屬于通用機(jī)械減速器,從GB/T10089-1988圓柱蝸桿,蝸輪精度選擇8級(jí)精度,側(cè)隙種類為f,標(biāo)注為8f GB/T10089-1988。然后由有關(guān)手冊(cè)查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度,此處從略。詳細(xì)情況見零件圖。 5.鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) P=/ = 2.4/(0.965*0.98*0.96)= 4.5559 KW ,N = 91.7r/min, i = 2.5 5.1 鏈條齒數(shù) 由表12.8 選取 Z1=26; 則,大鏈輪齒數(shù) = 2.5*26= 65 ,故取 65 則,實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)比 i = 65/26 = 2.5,誤差遠(yuǎn)小于 0.05,故允許; 5.2鏈條節(jié)數(shù) 初步定中心距 a = 40p。由式12.11,得: ==126.5 取鏈條數(shù)為偶數(shù),則=126 5.3鏈條節(jié)距 工況為有輕微震動(dòng),由課本表12-6取工作情況系數(shù),由課本圖12-14取齒數(shù)系數(shù),采用帶排鏈,由課本表12-7,故 當(dāng)時(shí),由課本圖12-13查得,16A鏈條能傳遞需要的功率,其節(jié)距 p = 25.4 mm; 5.4 實(shí)際中心距 由公式 =580.5mm 5.5 選擇潤(rùn)滑方式 按16A鏈,V=1.057m/s,由課本圖12-17查得應(yīng)采用滴油潤(rùn)滑(2區(qū))。 按照16A鏈,由圖12.17 查得應(yīng)該采用油浴或飛濺潤(rùn)滑(3區(qū))。 5.6 作用在軸上的壓力 如前所述,取,則 : 如前所述,取 F=1000P/V=10005.24/1.057=4959N≈5000N 6.動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算 1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 2、計(jì)算各軸的功率 3、計(jì)算各軸扭矩 =9.55/ =22.8Nm =9.55/ =281Nm =9.55/ =637.8Nm 軸名 功率p/kw 轉(zhuǎn)矩T/N.m 轉(zhuǎn)速n(r/min) 傳動(dòng)比i 效率 電動(dòng)機(jī)軸0 3.44 22.8 1440 蝸桿軸1 3.37 22.4 1440 1 0.99 蝸輪軸2 2.7. 281.0 96 15 0.8 滾筒軸3 2.5 625.0 38.2 2.4 0.965 7.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、選擇軸的材料 考慮到減速器為普通中用途中小功率減速傳動(dòng)裝置,軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩。選用45號(hào)鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,硬度為217-255HBS。由課本表19-1查得對(duì)稱循環(huán)許用應(yīng)力[] =180MPa。 2、初步估計(jì)軸徑 取β=0,并由課本表19-3選系數(shù)A=110,得 d≥ 軸伸部位有鍵并安裝鏈齒輪,一方面消弱了軸的強(qiáng)度,另一方面增加了軸的徑向載荷,故增加軸徑至48mm。 3、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 擬定軸上零件布置方案 根據(jù)軸上軸承、蝸輪、端蓋、鏈齒輪的裝配方向、順序和相互關(guān)系,軸的直徑選擇方案如圖所示。 (2) 軸上零件定位及軸的主要尺寸的確定 1) 軸端鏈齒輪選用和定位 鏈條選擇A16單排滾子鏈,鏈齒輪選擇RS80,鏈輪軸孔長(zhǎng)L=50mm。取軸端長(zhǎng)為48mm。按軸徑選擇用普通平鍵bh=16mm10mm,鍵長(zhǎng)45mm(GB/T 1095-1990)。擋圈取D=65mm,厚度H=6mm,緊固軸端擋圈螺栓為M825mm(GB/T 892-1986)。 2)軸承及蝸輪的定位及軸段主要尺寸 軸受中等載荷,有軸向力,選取32213滾動(dòng)軸承。其尺寸為dDB=65mm120mm32.75mm,與其配合的軸段的軸徑為65mm,查手冊(cè)配合為m。左端軸承也選用32213,由于要加擋油環(huán),長(zhǎng)度無法確定。如圖軸徑逐步加大,安裝蝸輪處直徑取70mm,查手冊(cè)配合為H7/r6,配合軸段長(zhǎng)應(yīng)比蝸輪寬度小一些,取108mm。蝸輪處鍵根據(jù)軸徑查手冊(cè)選bh=20mm12mm,鍵長(zhǎng)100mm。軸肩定位,軸肩直徑取80mm,寬度取10mm。 3) 軸結(jié)構(gòu)的工藝性 取軸端倒角為245,按規(guī)定確定軸肩的圓角半徑,鍵槽位于同一軸線上。 4、 按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度 (1) 畫軸空間受力簡(jiǎn)圖如下,將軸上作用力分解為垂直面受力圖和水平面受力圖。取集中力作用于蝸輪、鏈輪和軸承寬度的中點(diǎn)。 (2) 、軸上受力分析 蝸輪圓周力 蝸輪軸向力 蝸輪徑向力 (3) 計(jì)算作用于軸上的支反力 水平面內(nèi)的支反力 對(duì)A點(diǎn)取矩 由力平衡 求得 垂直面內(nèi)的支反力 (4) 計(jì)算軸的彎矩,并畫彎矩圖 計(jì)算A、B中點(diǎn)蝸輪處的彎矩 分別畫出垂直面和水平面的彎矩圖;求合成彎矩并畫出其彎矩圖 (5) 畫扭矩圖 (6)校核軸的強(qiáng)度 危險(xiǎn)截面多為承受最大彎矩和扭矩的截面,通常只需要該截面進(jìn)行校核。必要時(shí)也對(duì)其他截面進(jìn)行校核。 由于轉(zhuǎn)矩不變,故選取α≈0.65;實(shí)心軸β=0,則有 ==20.6MPa 故安全。 蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 選擇軸的材料 選用45號(hào)鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,硬度為217-255HBS。由課本表19-1查得對(duì)稱循環(huán)許用應(yīng)力[] =180MPa。 2、 初步計(jì)算軸徑 取β=0,并由課本表19-3選系數(shù)A=110,得 d≥ 由于軸頭要與電機(jī)頭用聯(lián)軸器連接,故取軸頭最小直徑與電機(jī)輸出軸軸徑相同為28mm。 3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)、擬定軸上零件布置方案 根據(jù)軸上軸承、聯(lián)軸器、端蓋 (2)、軸上零件的定位及主要尺寸的確定 1)軸端聯(lián)軸器選用和定位 蝸桿扭矩T=22.8Nm 根據(jù)GB/T 5843-1997,選用J型聯(lián)軸器,根據(jù)孔徑28mm。由于與電動(dòng)機(jī)軸徑完全相等,轉(zhuǎn)速又低,轉(zhuǎn)矩又小,故有很多種聯(lián)軸器均可選用。如可選用HL3,L=60mm,可選軸頭長(zhǎng)度為55mm。擋圈直徑D=55mm。擋圈厚度H=5mm。緊固軸端擋圈螺栓為M620mm。按軸徑選擇用普通平鍵bh=12mm8mm,鍵長(zhǎng)45mm(GB/T 1095-1990)。 2)軸承軸承及蝸輪的定位及軸段主要尺寸 軸受輕載荷,有軸向力,選取兩枚32010滾動(dòng)軸承,組成兩個(gè)固定端,其尺寸為與其配合的軸段的軸徑為50mm,查手冊(cè)配合為k6。與其配合的軸段的軸徑為兩個(gè)圓螺母鎖死軸承,長(zhǎng)度為15mm。 3)軸結(jié)構(gòu)的工藝性 取軸端倒角為245,按規(guī)定確定軸肩的圓角半徑。 4、 按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度 蝸桿軸為輕載,故強(qiáng)度達(dá)標(biāo),不用校核。 8.滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 根據(jù)條件,兩班制,大修期三年。三年更換一次軸承。軸承預(yù)計(jì)壽命: 330016=14400小時(shí)。 1、 計(jì)算蝸輪軸軸承 蝸輪已選軸承30210。查手冊(cè)得 =73.2KN;=72KN 由表17-8得 =1.2(機(jī)器有輕微震動(dòng),軸承所受載荷較為平穩(wěn)) (1) 、計(jì)算附加軸向力、 由蝸輪軸的校核知 =183N =513N =455N 擦手冊(cè)得Y=1.4; =183N =163N (2) 、計(jì)算軸承所受軸向載荷 因?yàn)? ≥ 分析得知,軸承Ⅱ被壓緊,軸承Ⅰ被放松。由此可得 ==183N ==742N (3) 、計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 查手冊(cè)知系數(shù)e=0.42 軸承Ⅰ =0.357<0.42 則有手冊(cè)知615.6N 軸承Ⅱ =1.63>0.42 則由手冊(cè)知()=1491N (4) 、軸承壽命計(jì)算 因?yàn)椤?,所以按照軸承Ⅱ計(jì)算軸承壽命,一直蝸輪軸轉(zhuǎn)速=70.24r/min = = =78793335h≥14400h 所選軸承30210壽命足夠,合格。 2、 計(jì)算蝸桿軸軸承 蝸桿軸為輕載,故軸承壽命足夠,此處不再計(jì)算。 9.鍵連接的選擇及校核計(jì)算 1、 鏈齒輪與輸出軸連接采用平鍵連接 機(jī)器有輕微震動(dòng),所以查課本表15-19選擇[σp]=110MPa。 軸徑d1=56mm,L=60mm 查設(shè)計(jì)手冊(cè)選用A型平鍵,得: b=16 h=10 L=45即: l=L-b=44mm T2=281000Nmm 根據(jù)課本公式得 σp=4T2/dhl =4281000/601031MPAa =60MPa<[σp](110MPa) 該鍵可靠 強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。 2、輸入軸與蝸桿連接采用平鍵連接 機(jī)器有輕微震動(dòng),所以查課本表15-19選擇[σp]=110MPa。 軸徑d1=28mm,L=40mm 查設(shè)計(jì)手冊(cè)選用A型平鍵,得: b=12 h=8 L=30即: l=L-b=28mm T2=22800Nmm 根據(jù)課本公式得 σp=4T2/dhl =422800/28831MPAa =13MPa≤[σp](110MPa) 強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。 3、蝸輪軸與蝸輪連接用平鍵連接 機(jī)器有輕微震動(dòng),所以查課本表15-19選擇[σp]=110MPa。 軸徑d1=70mm,L=100mm 查設(shè)計(jì)手冊(cè)選用A型平鍵,得: b=20 h=12 L=100即: l=L-b=80mm T2=605000Nmm 根據(jù)課本公式得 σp=4T2/dhl =4605000/701280MPAa =36MPa≤[σp](110MPa) 強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。 10.聯(lián)軸器的選擇及校核計(jì)算 蝸桿端聯(lián)軸器的選擇 1、類型選擇: 為了隔離振動(dòng)與沖擊,選用非金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器。 2、載荷計(jì)算: 公稱轉(zhuǎn)矩:22.8N.m 由課本表18-1查得=1.1。故計(jì)算轉(zhuǎn)矩為: =1.122.8=25Nm 3、型號(hào)選擇: 依據(jù)蝸桿軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算中知:查GB/T 5014-1955 HL3選J型彈性銷柱聯(lián)軸器,標(biāo)準(zhǔn)孔徑d=28mm,即軸伸直徑為28mm 。 11.減速器的潤(rùn)滑與密封 在以上設(shè)計(jì)選擇的基礎(chǔ)上,對(duì)該減速器的結(jié)構(gòu),減速器箱體的結(jié)構(gòu),軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸,減速器的潤(rùn)滑與密封,減速器的附件作一簡(jiǎn)要的闡述。 因?yàn)槭窍轮檬轿仐U減速器,且其傳動(dòng)的圓周速度,故蝸桿采用浸油潤(rùn)滑,取浸油深度h=12mm;潤(rùn)滑油使用50號(hào)機(jī)械潤(rùn)滑油。蝸桿軸承采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑,渦輪軸承使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑,因?yàn)檩S承轉(zhuǎn)速v<1500r /min,所以選擇潤(rùn)滑脂的填入量為軸承空隙體積的1/2。 在試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,所有聯(lián)接面及軸伸密封處都不允許漏油。剖分面允許涂以密封膠或水玻璃,不允許使用任何碘片。軸伸處密封應(yīng)涂上潤(rùn)滑脂。 當(dāng)然,渦輪軸承處需要密封圈,防止?jié)櫥魇А? 12.拆裝和調(diào)整的說明 在安裝調(diào)整滾動(dòng)軸承時(shí),必須保證一定的軸向游隙,因?yàn)橛蜗洞笮⒂绊戄S承的正常工作。在安裝齒輪或蝸桿蝸輪后,必須保證需要的側(cè)隙及齒面接觸斑點(diǎn),側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)是由傳動(dòng)精度確定的,可查手冊(cè)。當(dāng)傳動(dòng)側(cè)隙及接觸斑點(diǎn)不符合精度要求時(shí),可以對(duì)齒面進(jìn)行刮研、跑合或調(diào)整傳動(dòng)件的嚙合位置。也可調(diào)整蝸輪軸墊片,使蝸桿軸心線通過蝸輪中間平面。 13.減速箱體的附件說明 機(jī)座和箱體等零件工作能力的主要指標(biāo)是剛度,箱體的一些結(jié)構(gòu)尺寸,如壁厚、凸緣寬度、肋板厚度等,對(duì)機(jī)座和箱體的工作能力、材料消耗、質(zhì)量和成本,均有重大影響。但是由于其形狀的不規(guī)則和應(yīng)力分布的復(fù)雜性,未能進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的分析計(jì)算,但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式大概計(jì)算出尺寸,加上一個(gè)安全系數(shù)也可以保證箱體的剛度和強(qiáng)度。箱體的大小是根據(jù)內(nèi)部傳動(dòng)件的尺寸大小及考慮散熱、潤(rùn)滑等因素后確定的。 1、 減速器的結(jié)構(gòu) 本課題所設(shè)計(jì)的減速器主要由傳動(dòng)零件(蝸輪蝸桿),軸和軸承,聯(lián)結(jié)零件(鍵,銷,螺栓,螺母等)。箱體和附屬部件以及潤(rùn)滑和密封裝置等組成。 箱體為剖分式結(jié)構(gòu),由上箱體和下箱體組成,其剖分面通過蝸輪傳動(dòng)的軸線;箱蓋和箱座用螺栓聯(lián)成一體;采用圓錐銷用于精確定位以確保和箱座在加工軸承孔和裝配時(shí)的相互位置;起蓋螺釘便于揭開箱蓋;箱蓋頂部開有窺視孔用于檢查齒輪嚙合情況及潤(rùn)滑情況并用于加住箱體內(nèi)加潤(rùn)滑油,窺視孔平時(shí)被封住;通氣器用來及時(shí)排放因發(fā)熱膨脹的空氣,以放高氣壓沖破隙縫的密封而致使漏油;副標(biāo)尺用于檢查箱內(nèi)油面的高低;為了排除油液和清洗減速器內(nèi)腔,在箱體底部設(shè)有放放油器;吊環(huán)螺栓用來提升箱體;減速器用地腳螺栓固定在機(jī)架或地基上。 2、減速箱體的結(jié)構(gòu) 該減速器箱體采用鑄造的剖分式結(jié)構(gòu)形式,具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖。 3、軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸 具體尺寸本設(shè)計(jì)不予說明,大概尺寸可見裝配圖。 4、 減速器的潤(rùn)滑與密封 (1) 、蝸輪蝸桿傳動(dòng)部分潤(rùn)滑油的選取 1) 潤(rùn)滑油種類的選擇 考慮載荷為中載,載荷平穩(wěn),選取L-CKE復(fù)合型蝸輪蝸桿油。 2) 工作油溫 必須加散熱片。 現(xiàn)加散熱片的高度H=40mm;只在機(jī)體正面和背面合理添加散熱片共32片,經(jīng)測(cè)得總長(zhǎng)度L=32002mm=6400mm。 鑄鐵按含碳量1.0%碳鋼查傳熱學(xué)課本可得=43.2W/(mk) 由之前的假設(shè)h=15;散熱片平均厚度可以取=7.5mm;==200;=H+3mm=43mm。 由傳熱學(xué)課本公式 =0.37 查傳熱學(xué)課本圖2-19散熱片散熱效率= 83%。 故增加的散熱面積 =6400240(雙面) =425000=0.43㎡ 所以加完散熱片后的散熱面積 S=0.61+0.43㎡=1.04㎡ 復(fù)算實(shí)際工作油溫 = ==56.7℃≤60℃ 油溫正常,設(shè)計(jì)可用。 3) 潤(rùn)滑油牌號(hào)的選取 計(jì)算力-速度因子=47.2N 查課本圖10-13得潤(rùn)滑油動(dòng)力粘度為為≤200,并查表10-8得蝸桿蝸輪油牌號(hào)為L(zhǎng)-CKE220,潤(rùn)滑方式油浴潤(rùn)滑。 (2) 、蝸桿軸軸承的潤(rùn)滑 蝸桿軸周向速度6.06m/s,速度較大,故箱體內(nèi)的潤(rùn)滑油可以摔倒軸承內(nèi),軸承用箱底內(nèi)的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。 (3) 、蝸輪軸軸承的潤(rùn)滑 蝸輪軸轉(zhuǎn)速慢,無法用箱體內(nèi)潤(rùn)滑油潤(rùn)滑,故使用脂潤(rùn)滑,軸承端加擋油環(huán),防止稀油污染軸承。 5、減速器附件簡(jiǎn)要說明 該減速器的附件含窺視孔,窺視孔蓋,排油孔與油蓋,通氣空,油標(biāo),吊環(huán)螺釘,起蓋螺釘,其結(jié)構(gòu)及裝配詳見裝配圖。 14.箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、減速器結(jié)構(gòu) 減速器由箱體、軸系部件、附件組成,其具體結(jié)構(gòu)尺寸見裝配圖及零件圖。 采用上置剖分式蝸桿減速器. 鑄造箱體,材料HT150。 3、注意事項(xiàng) (1)裝配前,所有的零件用煤油清洗,箱體內(nèi)壁涂上兩層不被機(jī)油浸蝕的涂料; (2)圓錐滾子軸承及深溝球軸承的軸向游隙均為0.20~0.40mm; (3)箱體與接觸面之間禁止用任何墊片,允許涂密封膠和水玻璃,各密封處不允許漏油; (4)減速器裝置內(nèi)裝L-CKE 220潤(rùn)滑油,工業(yè)用油至規(guī)定的油面高度范圍; (5)減速器外表面涂灰色油漆; (6)按減速器的實(shí)驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)。 設(shè)計(jì)小結(jié) 連續(xù)4周的一級(jí)蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它可以讓我們進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí),通過設(shè)計(jì)把機(jī)械設(shè)計(jì)及其他有關(guān)先修課程(如機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、熱力學(xué)等)中所獲得的理論知識(shí)在設(shè)計(jì)實(shí)踐中加以綜合運(yùn)用,使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐密切的結(jié)合起來。而且,本次設(shè)計(jì)是我們學(xué)生首次進(jìn)行完整綜合的機(jī)械設(shè)計(jì),它讓我樹立了正確的設(shè)計(jì)思想,培養(yǎng)了我對(duì)機(jī)械工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力;讓我具有了初步的機(jī)構(gòu)選型與組合和確定傳動(dòng)方案的能力;為我今后的設(shè)計(jì)工作打了良好的基礎(chǔ)。 第一階段,設(shè)計(jì)計(jì)算階段。在這一階段中在老師的開題講座中,我明白了我們本課程設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)什么,那一階段該干些什么。在設(shè)計(jì)計(jì)算階段中,我遇到了最大的一個(gè)問題就是蝸輪的傳動(dòng)比分配不合理。在這問題直接導(dǎo)致了我重新分配傳動(dòng)比,再次對(duì)減速器的各個(gè)零件的設(shè)計(jì)及選用。 第二階段,減速器裝配圖草圖繪制階段。在這一階段我們主要要根據(jù)我們之前的計(jì)算實(shí)現(xiàn)在圖紙上,要確定箱體的大小,以及各個(gè)零件該安裝在箱體的那個(gè)位置上。在老師的幫助下,我也參考了書籍資料,最終毫不費(fèi)力的把草圖繪制出來了。 第三階段,用CAD繪制裝配圖和零件圖。由于前兩個(gè)階段我做的比較仔細(xì)所以各個(gè)零件的尺寸我很快的就繪制了出來,但是由于工程制圖的很多相關(guān)知識(shí)的遺忘,在繪制標(biāo)準(zhǔn)件和減速器附件時(shí)不是很順利,要不停的去看書和查尺寸。但是經(jīng)過我廢寢忘食的繪制,最后這個(gè)難關(guān)也被我攻克了。 第四階段,減速器設(shè)計(jì)說明書的書寫。在這一階段中,由于個(gè)零件圖和裝配圖,與我最初的設(shè)計(jì)計(jì)算有一些出入,所以很多數(shù)據(jù)又進(jìn)行了再計(jì)算。但是當(dāng)我把說明書在word中體現(xiàn)出來后,文章的排版是一個(gè)很繁瑣而又復(fù)雜的難題,按照老師的版面要求,最后把說明書排成了老師要求的版式。 通過本次課程設(shè)計(jì),還提高了我的計(jì)算和制圖能力;我能夠比較熟悉地運(yùn)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)、圖集、規(guī)范;熟悉有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(如GB、JB等),獲得了一個(gè)工程技術(shù)人員在機(jī)械設(shè)計(jì)方面所必須具備的基本技能訓(xùn)練。 感謝我的指導(dǎo)老師錢瑞明老師的無私幫助和同學(xué)之間的互助,當(dāng)一份比較像樣的課程設(shè)計(jì)完成的時(shí)候,我的內(nèi)心無法用文字來表達(dá)。幾天以來日日夜夜的計(jì)算與繪圖和在電腦前編輯排版說明書,讓我感覺做一個(gè)大學(xué)生原來也可以這么辛苦。但是,所有的這一切,都是值得的,她讓我感覺大學(xué)是如此的充實(shí)。 參考文獻(xiàn) 【1】、吳克堅(jiān)、于曉紅、錢瑞明主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 ---北京:高等教育出版社, 2003.3 【2】、王之櫟、吳大康主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)》 –2版 ---北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2007.8【3】、楊世銘、陶文銓主編 《傳熱學(xué)》 –4版 ---北京:高等教育出版社,2006.8(2010重印) 【4】、 龔桂義、潘沛森、陳秀、嚴(yán)國(guó)良主編《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)》 ---北京:高等教育出版社,1989.5(2010重印)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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