一級渦輪渦桿減速器機械設計【F=4.0KN v=1.5m-s D=400mm】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】
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一、 設計帶式輸送機傳動裝置已知條件:1、 輸送帶工作拉力F=4.0KN;2、 輸送帶工作速度v=1.5M/S;3、 滾筒直徑D=400MM;4、 工作情況 兩班制,連續(xù)單向轉(zhuǎn),載荷較平穩(wěn);5、 使用壽命 6年;6、 動力來源 電力,三相交流,電壓380/220V;7、 檢修間隔期 三年一次大修;8、 制造條件:中等規(guī)模機械廠。二、 傳動裝置總體設計:根據(jù)要求設計單級蝸桿減速器,傳動路線為:電機皮帶輪傳動聯(lián)軸器蝸輪蝸桿減速器帶式運輸機。根據(jù)生產(chǎn)設計要求可知,該蝸桿的圓周速度V5m/s,所以該蝸桿減速器采用蝸桿上置式,蝸桿及蝸輪軸均采用圓錐滾子軸承,承受徑向載荷和軸向載荷的復合作用。 該減速器的結(jié)構(gòu)包括電動機、蝸輪蝸桿傳動裝置、蝸輪軸、箱體、滾動軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標準件等。三、 電動機的選擇:由于該生產(chǎn)單位采用三相交流電源,可考慮采用Y系列三相異步電動機。三相異步電動機的結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,價格低廉,維護方便,啟動性能好等優(yōu)點。一般電動機的額定電壓為380V1、 按工作要求及工作條件選用三相異步電動機,封閉扇冷式結(jié)構(gòu),電壓為380V,Y系列2、 傳動滾筒所需功率 Pw=FV/1000=4000x1.5/1000=6.0Kw3、 傳動裝置效率: 傳動效率3=0.95 所以: 電動機所需功率: Pr= Pw/ =6.0/0.95=6.32KW 傳動滾筒工作轉(zhuǎn)速: nw601000v / 40071.65r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速,根據(jù)參考文獻(機械設計課程設計手冊)可查得所需的電動機Y系列三相異步電動機技術(shù)數(shù)據(jù),如表3-1: 表3-1電動機型號額定功率Ped /kw滿載時額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量KG轉(zhuǎn)速r/min電流A功率因數(shù)效率Y132M-47.5144011.10.8885.52.381電動機機型號為Y32M-4,其主要性能如下表3-2:表3-2中心高H外形尺寸L(AC/2AD)HD底角安裝尺寸AB地腳螺栓孔直徑K軸身尺寸DE裝鍵部位尺寸FGD132540(380/2290)405210108153880149電機轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳動滾筒工作轉(zhuǎn)速nw71.65r/min總傳動比i=1440/71.65=20.09則蝸輪蝸桿傳動比i=20.09 四、運動參數(shù)計算:4.1 蝸桿軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P1 = P0=7.5Kw N1=1440r/minT1=9550 P1 / n1=92.6N .m4.2蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P2 = P11 =7.50.95 =7.125 kw N2= =1440/20 =72r/minT1= 9550 = 95507.125/72=945Nm五、蝸輪蝸桿的傳動設計:蝸桿的材料采用45鋼,表面硬度45HRC,蝸輪材料采用ZCuA110Fe3,砂型鑄造。以下設計參數(shù)與公式除特殊說明外均以參考由機械設計 第四版蝸桿傳動為主要依據(jù)。具體如表31: 表51蝸輪蝸桿的傳動設計表項 目計算內(nèi)容計算結(jié)果中心距的計算蝸桿副的相對滑動速度參考文獻5第37頁(23式)4m/sVs7m/s當量摩擦系數(shù)4m/sVs41.7100mm又因軸上有鍵槽所以D6增大3%,則D6=50mm計算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT=K9550=1.595503.47/99.4=500.1N.M2000 N.M所以蝸輪軸與傳動滾筒之間選用HL4彈性柱銷聯(lián)軸器50112,因此=50m m2.由參考文獻機械零件設計課程設計可查得普通平鍵GB109690A型鍵1490,普通平鍵GB109690A型鍵1490,聯(lián)軸器上鍵槽深度3.8mm,蝸輪軸鍵槽深度5.5mm,寬度為b=14mm由參考文獻機械設計基礎的第316頁321頁計算得:如下表:圖中表注計算內(nèi)容計算結(jié)果L1(由參考文獻機械設計課程設計 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動軸承6216的基本結(jié)構(gòu))L1=80L2自定L2=60L3根據(jù)蝸輪L3=110L4自定L4=27L5(由參考文獻機械設計課程設計 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得圓錐滾子軸承30314的基本結(jié)構(gòu))L5=60L6自定L6=59L7選用HL4彈性柱銷聯(lián)軸器50110L7=80D1(由參考文獻機械設計課程設計 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動軸承6312的基本結(jié)構(gòu))D1=56D2便于軸承的拆卸D2=84D3根據(jù)蝸輪D3=140D4便于軸承的拆卸D4=70D5自定D5=1037.2軸的校核7.2.1軸的受力分析圖 圖7.1X-Y平面受力分析 圖7.2X-Z平面受力圖: 圖7.3 水平面彎矩 1102123.75216079797119圖7.4垂直面彎矩 714000 圖7.5 436150.8合成彎矩 1184736.3 714000 681175.5 圖7.6當量彎矩T與aTT=1111840NmmaT=655985.6Nmm圖7.77.2.2軸的校核計算如表5.1軸材料為45鋼, 表7.1計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果轉(zhuǎn)矩Nmm圓周力=20707.6N=24707.6N徑向力=2745.3N軸向力=24707.6tan 20Fr =8992.8N計算支承反力=1136.2N=19345.5N垂直面反力=4496.4N水平面X-Y受力圖圖7.2垂直面X-Z受力圖7.3畫軸的彎矩圖水平面X-Y彎矩圖 圖7.4垂直面X-Z彎矩圖 圖7.5合成彎矩圖7.6軸受轉(zhuǎn)矩TT=1111840NmmT=1111840Nmm許用應力值表16.3,查得應力校正系數(shù)aa=a=0.59當量彎矩圖當量彎矩蝸輪段軸中間截面=947628.6Nmm軸承段軸中間截面處=969381.2Nmm947628.6Nmm=969381.2Nmm當量彎矩圖圖7.7軸徑校核驗算結(jié)果在設計范圍之內(nèi),設計合格軸的結(jié)果設計采用階梯狀,階梯之間有圓弧過度,減少應力集中,具體尺寸和要求見零件圖2(蝸輪中間軸)。7.3滾動軸承的選擇與校核(一)從動軸承:蝸輪蝸桿傳動時軸向力和徑向力都受到,所以選用單列圓錐滾子軸承。30314(GB/T276-1994)型圓錐滾子軸承 2個。各部分尺寸如下表:軸承代號尺寸/mmdDB303147015038壽命計劃:要求軸承壽命:(十年一般制工作,按每年工作300天,每班工作8個小時)L=10X300X8=24000h計算選用軸承壽命 查機械零件設計手冊P810表311-15 基本額定動負荷 動載荷系數(shù) 當量動載荷 溫度系數(shù) 載荷系數(shù) 對球軸承壽命系數(shù) 軸承壽命合格(二)主動軸承:主動軸承:根據(jù)軸徑值查機械制圖教材326附錄C101深溝球軸承各部分尺寸,選擇6312(GB/T276-1994)型深溝球軸承 2個。各部分尺寸如下表:軸承代號尺寸/mmdDB63126013031壽命計劃:要求軸承壽命:(十年一般制工作,按每年工作300天,每班工作8個小時)L=10X300X8=24000h計算選用軸承壽命 查機械零件設計手冊P810表311-12 基本額定動負荷 動載荷系數(shù) 當量動載荷 溫度系數(shù) 載荷系數(shù) 對球軸承壽命系數(shù) 軸承壽命合格7.5鍵的選擇與校核材料選擇及其許用擠壓應力選擇45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼,查機械零件設計手冊P458表32-3 其許用擠壓應力(1) 主動軸外伸端d=32mm,考慮到鍵在軸中部安裝,選擇平鍵就可以了,且聯(lián)軸器軸長度=82mm,故選擇10250GB1096-1990型鍵。B=10mm l=56mm h=8mm 靜連接工作面的擠壓應力:則:強度足夠, 合適(2) 從動軸外伸端d=50mm,考慮到鍵在軸中部安裝,選擇平鍵就可以了,故選擇。B=24mm,l=80mm,h=14mm 靜連接工作面的擠壓應力:則:強度足夠, 合適(3) 從動軸與蝸輪聯(lián)接處d=90mm,考慮到鍵在軸中部安裝,且l=82 mm選擇平鍵就可以了,故選擇。B=25mm l=82mmh=14mm 靜連接工作面的擠壓應力:則:強度足夠, 合適八、減速器箱體的結(jié)構(gòu)設計參照參考文獻機械設計課程設計(修訂版) 鄂中凱,王金等主編 東北工學院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計算得,箱體的結(jié)構(gòu)尺寸如表8.1: 表8.1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸減速器箱體采用HT200鑄造,必須進行去應力處理。設計內(nèi)容計 算 公 式計算結(jié)果箱座壁厚度=0.04225+3=12mma為蝸輪蝸桿中心距取=12mm箱蓋壁厚度1=0.8512=10mm取1=10mm機座凸緣厚度bb=1.5=1.512=18mmb=18mm機蓋凸緣厚度b1b1=1.51=1.510=15mmb1=18mm機蓋凸緣厚度PP=2.5=2.512=30mmP=30mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳沉頭座直徑D0D0=48mmD0=48mm地腳螺釘數(shù)目n取n=4個取n=4底腳凸緣尺寸(扳手空間)L1=32mmL1=32mmL2=30mmL2=30mm軸承旁連接螺栓直徑d1d1= 16mmd1=16mm軸承旁連接螺栓通孔直徑d1d1=17.5d1=17.5軸承旁連接螺栓沉頭座直徑D0D0=32mmD0=32mm剖分面凸緣尺寸(扳手空間)C1=24mmC1=24mmC2=20mmC2=20mm上下箱連接螺栓直徑d2d2 =12mmd2=12mm上下箱連接螺栓通孔直徑d2d2=13.5mmd2=13.5mm上下箱連接螺栓沉頭座直徑D0=26mmD0=26mm箱緣尺寸(扳手空間)C1=20mmC1=20mmC2=16mmC2=16mm軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目n,d3n=4, d3=10mmn=4d3=10mm檢查孔蓋螺釘直徑d4d4=0.4d=8mmd4=8mm圓錐定位銷直徑d5d5= 0.8 d2=9mmd5=9mm減速器中心高HH=340mmH=340mm軸承旁凸臺半徑RR=C2=16mmR1=16mm軸承旁凸臺高度h由低速級軸承座外徑確定,以便于扳手操作為準。取50mm軸承端蓋外徑D2D2=軸承孔直徑+(55.5) d3取D2=180mm箱體外壁至軸承座端面距離KK= C1+ C2+(810)=44mmK=54mm軸承旁連接螺栓的距離S以Md1螺栓和Md3螺釘互不干涉為準盡量靠近一般取S=D2S=180蝸輪軸承座長度(箱體內(nèi)壁至軸承座外端面的距離)L1=K+=56mmL1=56mm蝸輪外圓與箱體內(nèi)壁之間的距離=15mm取=15mm蝸輪端面與箱體內(nèi)壁之間的距離=12mm取=12mm機蓋、機座肋厚m1,mm1=0.851=8.5mm, m=0.85=10mmm1=8.5mm, m=10mm以下尺寸以參考文獻機械設計、機械設計基礎課程設計表6-1為依據(jù)蝸桿頂圓與箱座內(nèi)壁的距離=40mm軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離=4mm箱底的厚度20mm軸承蓋凸緣厚度e=1.2 d3=12mm箱蓋高度220mm箱蓋長度(不包括凸臺)440mm蝸桿中心線與箱底的距離115mm箱座的長度(不包括凸臺)444mm裝蝸桿軸部分的長度460mm箱體寬度(不包括凸臺)180mm箱底座寬度304mm蝸桿軸承座孔外伸長度8mm蝸桿軸承座長度81mm蝸桿軸承座內(nèi)端面與箱體內(nèi)壁距離61mm九、減速器其他零件的選擇經(jīng)箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以及標準鍵、軸承、密封圈、擋油盤、聯(lián)軸器、定位銷的組合設計,經(jīng)校核確定以下零件: 表9-1鍵 單位:mm安裝位置類型b(h9)h(h11)L9(h14)蝸桿軸、聯(lián)軸器以及電動機聯(lián)接處GB1096-90鍵105610856蝸輪與蝸輪軸聯(lián)接處GB1096-90鍵2582251482蝸輪軸、聯(lián)軸器及傳動滾筒聯(lián)接處GB1096-90鍵148014980表9-2滾動軸承 單位:mm安裝位置軸承型號外 形 尺 寸dDT蝸 桿GB297-8463126013031蝸輪軸GB/T297-943031470150383530 表9-3密封圈(GB9877.1-88) 單位:mm安裝位置類型軸徑d基本外徑D基本寬度蝸桿B5580855808蝸輪軸B75100107510010表9-4彈簧墊圈(GB93-87) 安裝位置類型內(nèi)徑d寬度(厚度)材料為65Mn,表面氧化的標準彈簧墊圈軸承旁連接螺栓GB93-87-16164上下箱聯(lián)接螺栓GB93-87-12123表9-5擋油盤參考文獻機械設計課程設計(修訂版) 安裝位置外徑厚度邊緣厚度材料蝸桿129mm12mm9mmQ235 定位銷為GB117-86 銷838 材料為45鋼十、減速器附件的選擇以下數(shù)據(jù)均以參考文獻機械零件設計課程設計表10-1視孔蓋(Q235) 單位mmAA1A。B1BB0d4h150190170150100125M 81.5表10-2吊耳 單位mm箱蓋吊耳dR eb42424220箱座吊耳BHhb3619.29.6924表10-3起重螺栓 單位mmdDLSd1Cd2hM1635622716328422226表10-4通氣器 單位mmDd1d2d3d 4DabsM181.5M331.583164012722Chh1D1Rkef1640825.440622表10-5軸承蓋(HT150) 單位mm安 裝位 置d3Dd 0D0D2ee1mD4D5D6b1d1蝸桿1013011155180121335.5120125127880蝸輪軸101401116519012132013013513710100表10-6油標尺 單位mmd1d2d3habcDD1M1641663512852622表10-7油塞(工業(yè)用革) 單位mmdDeLlasd1HM11.52619.62312317172十一、減速器的潤滑減速器內(nèi)部的傳動零件和軸承都需要有良好的潤滑,這樣不僅可以減小摩擦損失,提高傳動效率,還可以防止銹蝕、降低噪聲。本減速器采用蝸桿下置式,所以蝸桿采用浸油潤滑,蝸桿浸油深度h大于等于1個螺牙高,但不高于蝸桿軸軸承最低滾動中心。蝸輪軸承采用刮板潤滑。蝸桿軸承采用脂潤滑,為防止箱內(nèi)的潤滑油進入軸承而使?jié)櫥♂尪髯?,常在軸承內(nèi)側(cè)加擋油盤。
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