一級(jí)渦輪渦桿減速器機(jī)械設(shè)計(jì)【F=4.0KN v=1.5m-s D=400mm】【說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS】,F=4.0KN v=1.5m-s D=400mm,說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS,一級(jí)渦輪渦桿減速器機(jī)械設(shè)計(jì)【F=4.0KN,v=1.5m-s,D=400mm】【說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS】,一級(jí) 一、 設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)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(dòng)力來(lái)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(jī)械廠。 二、 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)： 根據(jù)要求設(shè)計(jì)單級(jí)蝸桿減速器，傳動(dòng)路線為：電機(jī)——皮帶輪傳動(dòng)——聯(lián)軸器——蝸輪蝸桿減速器——帶式運(yùn)輸機(jī)。根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求可知，該蝸桿的圓周速度V≥5m/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(fù)合作用。 該減速器的結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)裝置、蝸輪軸、箱體、滾動(dòng)軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標(biāo)準(zhǔn)件等。 三、 電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，啟動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。一般電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380V 1、 按工作要求及工作條件選用三相異步電動(dòng)機(jī)，封閉扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V，Y系列 2、 傳動(dòng)滾筒所需功率 Pw=FV/1000=4000x1.5/1000=6.0Kw 3、 傳動(dòng)裝置效率： 傳動(dòng)效率η3=0.95 所以： 電動(dòng)機(jī)所需功率： Pr= Pw/η =6.0/0.95=6.32KW 傳動(dòng)滾筒工作轉(zhuǎn)速： nw＝60×1000×v / ×400 ＝71.65r/min 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，根據(jù)參考文獻(xiàn)（《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》）可查得所需的電動(dòng)機(jī)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，如表3-1: 表3-1 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 Ped /kw 滿載時(shí) 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-4 7.5 1440 11.1 0.88 85.5 2.3 81 電動(dòng)機(jī)機(jī)型號(hào)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/2＋AD）×HD 底角安裝尺寸 A×B 地腳螺栓孔直徑K 軸身尺寸 D×E 裝鍵部位尺寸 F×GD 132 540×（380/2＋290）×405 210×108 15 38×80 14×9 電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min，傳動(dòng)滾筒工作轉(zhuǎn)速nw＝71.65r/min 總傳動(dòng)比i=1440/71.65=20.09 則蝸輪蝸桿傳動(dòng)比i=20.09 四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算： 4.1 蝸桿軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 P1 = P0=7.5Kw N1=1440r/min T1=9550 P1 / n1=92.6N .m 4.2蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 P2 = P1·η1 =7.5×0.95 =7.125 kw N2= =1440/20 =72r/min T1= 9550 = 9550×7.125/72=945N·m 五、蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)： 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(shè)計(jì)參數(shù)與公式除特殊說(shuō)明外均以參考由《機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版》蝸桿傳動(dòng)為主要依據(jù)。 具體如表3—1： 表5—1蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)表 項(xiàng) 目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 中心距的計(jì)算 蝸桿副的相對(duì)滑動(dòng)速度 參考文獻(xiàn)5第37頁(yè)（23式） 4m/s41.7>100mm 又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=50mm 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT=K×9550×=1.5×9550×3.47/99.4=500.1N.M<2000 N.M 所以蝸輪軸與傳動(dòng)滾筒之間選用HL4彈性柱銷聯(lián)軸器50×112， 因此=50m m 2.由參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》可查得普通平鍵GB1096—90A型鍵14×90，普通平鍵GB1096—90A型鍵14×90，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(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的第316頁(yè)—321頁(yè)計(jì)算得：如下表： 圖中表注 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 L1 （由參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社第182頁(yè)表15-1查得滾動(dòng)軸承6216的基本結(jié)構(gòu)） L1=80 L2 自定 L2=60 L3 根據(jù)蝸輪 L3=110 L4 自定 L4=27 L5 （由參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社第182頁(yè)表15-1查得圓錐滾子軸承30314的基本結(jié)構(gòu)） L5=60 L6 自定 L6=59 L7 選用HL4彈性柱銷聯(lián)軸器50×110 L7=80 D1 （由參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社第182頁(yè)表15-1查得滾動(dòng)軸承6312的基本結(jié)構(gòu)） D1=56 D2 便于軸承的拆卸 D2=84 D3 根據(jù)蝸輪 D3=140 D4 便于軸承的拆卸 D4=70 D5 自定 D5=103 7.2軸的校核 7.2.1軸的受力分析圖 圖7.1 X-Y平面受力分析 圖7.2 X-Z平面受力圖： 圖7.3 水平面彎矩 1102123.7 521607 97 97 119 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(dāng)量彎矩T與aT T=1111840Nmm aT=655985.6Nmm 圖7.7 7.2.2軸的校核計(jì)算如表5.1 軸材料為45鋼，，， 表7.1 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 轉(zhuǎn)矩 Nmm 圓周力 =20707.6N =24707.6N 徑向力 =2745.3N 軸向力 =24707.6×tan 20o Fr =8992.8N 計(jì)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(huà)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T T==1111840Nmm T=1111840Nmm 許用應(yīng)力值 表16.3，查得 應(yīng)力校正系數(shù)a a= a=0.59 當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量彎矩 蝸輪段軸中間截面 =947628.6Nmm 軸承段軸中間截面處 =969381.2Nmm 947628.6Nmm =969381.2Nmm 當(dāng)量彎矩圖 圖7.7 軸徑校核 驗(yàn)算結(jié)果在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，設(shè)計(jì)合格 軸的結(jié)果設(shè)計(jì)采用階梯狀，階梯之間有圓弧過(guò)度，減少應(yīng)力集中，具體尺寸和要求見(jiàn)零件圖2（蝸輪中間軸）。 7.3滾動(dòng)軸承的選擇與校核 （一）從動(dòng)軸承： 蝸輪蝸桿傳動(dòng)時(shí)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(gè)。 各部分尺寸如下表： 軸承代號(hào) 尺寸/mm d D B 30314 70 150 38 壽命計(jì)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(gè)小時(shí)） L=10X300X8=24000h 計(jì)算選用軸承壽命 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》P810表3．11-15 基本額定動(dòng)負(fù)荷 動(dòng)載荷系數(shù) 當(dāng)量動(dòng)載荷 溫度系數(shù) 載荷系數(shù) 對(duì)球軸承壽命系數(shù) 軸承壽命合格 （二）主動(dòng)軸承： 主動(dòng)軸承：根據(jù)軸徑值查《機(jī)械制圖》教材Ｐ326附錄C10—1深溝球軸承各部分尺寸，選擇6312（GB/T276-1994）型深溝球軸承 2個(gè)。 各部分尺寸如下表： 軸承代號(hào) 尺寸/mm d D B 6312 60 130 31 壽命計(jì)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(gè)小時(shí)） L=10X300X8=24000h 計(jì)算選用軸承壽命 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》P810表3．11-12 基本額定動(dòng)負(fù)荷 動(dòng)載荷系數(shù) 當(dāng)量動(dòng)載荷 溫度系數(shù) 載荷系數(shù) 對(duì)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(yīng)力 選擇45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》P458表3·2-3 其許用擠壓應(yīng)力 （1） 主動(dòng)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(zhǎng)度=82mm，故選擇10×250GB1096-1990型鍵。 B=10mm l=56mm h=8mm 靜連接工作面的擠壓應(yīng)力： 則：強(qiáng)度足夠， 合適 （2） 從動(dòng)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(yīng)力： 則：強(qiáng)度足夠， 合適 （3） 從動(dòng)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(yīng)力： 則：強(qiáng)度足夠， 合適 八、減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參照參考文獻(xiàn)〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第19頁(yè)表1.5-1可計(jì)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(jìn)行去應(yīng)力處理。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì) 算 公 式 計(jì)算結(jié)果 箱座壁厚度δ =0.04×225+3=12mm a為蝸輪蝸桿中心距 取δ=12mm 箱蓋壁厚度δ1 =0.85×12=10mm 取δ1=10mm 機(jī)座凸緣厚度b b=1.5δ=1.5×12=18mm b=18mm 機(jī)蓋凸緣厚度b1 b1=1.5δ1=1.5×10=15mm b1=18mm 機(jī)蓋凸緣厚度P P=2.5δ=2.5×12=30mm P=30mm 地腳螺釘直徑d? d?==20mm d?=20mm 地腳螺釘直徑d`? d`?==20mm d`?==20mm 地腳沉頭座直徑D0 D0==48mm D0==48mm 地腳螺釘數(shù)目n 取n=4個(gè) 取n=4 底腳凸緣尺寸（扳手空間） L1=32mm L1=32mm L2=30mm L2=30mm 軸承旁連接螺栓直徑d1 d1= 16mm d1=16mm 軸承旁連接螺栓通孔直徑d`1 d`1=17.5 d`1=17.5 軸承旁連接螺栓沉頭座直徑D0 D0=32mm D0=32mm 剖分面凸緣尺寸（扳手空間） C1=24mm C1=24mm C2=20mm C2=20mm 上下箱連接螺栓直徑d2 d2 =12mm d2=12mm 上下箱連接螺栓通孔直徑d`2 d`2=13.5mm d`2=13.5mm 上下箱連接螺栓沉頭座直徑 D0=26mm D0=26mm 箱緣尺寸（扳手空間） C1=20mm C1=20mm C2=16mm C2=16mm 軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目n,d3 n=4, d3=10mm n=4 d3=10mm 檢查孔蓋螺釘直徑d4 d4=0.4d=8mm d4=8mm 圓錐定位銷直徑d5 d5= 0.8 d2=9mm d5=9mm 減速器中心高H H=340mm H=340mm 軸承旁凸臺(tái)半徑R R=C2=16mm R1=16mm 軸承旁凸臺(tái)高度h 由低速級(jí)軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。 取50mm 軸承端蓋外徑D2 D2=軸承孔直徑+(5~5.5) d3 取D2=180mm 箱體外壁至軸承座端面距離K K= C1+ C2+(8~10)=44mm K=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(zhǔn)盡量靠近一般取S=D2 S=180 蝸輪軸承座長(zhǎng)度（箱體內(nèi)壁至軸承座外端面的距離） L1=K+δ=56mm L1=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(jī)蓋、機(jī)座肋厚m1,m m1=0.85δ1=8.5mm, m=0.85δ=10mm m1=8.5mm, m=10mm 以下尺寸以參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》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(zhǎng)度 （不包括凸臺(tái)） 440mm 蝸桿中心線與箱底的距離 115mm 箱座的長(zhǎng)度 （不包括凸臺(tái)） 444mm 裝蝸桿軸部分的長(zhǎng)度 460mm 箱體寬度 （不包括凸臺(tái)） 180mm 箱底座寬度 304mm 蝸桿軸承座孔外伸長(zhǎng)度 8mm 蝸桿軸承座長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)鍵、軸承、密封圈、擋油盤(pán)、聯(lián)軸器、定位銷的組合設(shè)計(jì)，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(dòng)機(jī)聯(lián)接處 GB1096-90 鍵10×56 10 8 56 蝸輪與蝸輪軸聯(lián)接處 GB1096-90 鍵25×82 25 14 82 蝸輪軸、聯(lián)軸器及傳動(dòng)滾筒聯(lián)接處 GB1096-90 鍵14×80 14 9 80 表9-2滾動(dòng)軸承 單位：mm 安裝位置 軸承型號(hào) 外 形 尺 寸 d D T 蝸 桿 GB297-84 6312 60 130 31 蝸輪軸 GB/T297-94 30314 70 150 38 35 30 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 B55×80×8 55 80 8 蝸輪軸 B75×100×10 75 100 10 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(biāo)準(zhǔn)彈簧墊圈 軸承旁連接螺栓 GB93-87-16 16 4 上下箱聯(lián)接螺栓 GB93-87-12 12 3 表9-5擋油盤(pán) 參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（修訂版） 安裝位置 外徑 厚度 邊緣厚度 材料 蝸桿 129mm 12mm 9mm Q235 定位銷為GB117-86 銷8×38 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(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表10-1視孔蓋（Q235） 單位mm A A1 A。 B1 B B0 d4 h 150 190 170 150 100 125 M 8 1.5 表10-2吊耳 單位mm 箱蓋吊耳 d R e b 42 42 42 20 箱座吊耳 B H h b 36 19.2 9..6 9 24 表10-3起重螺栓 單位mm d D L S d1 C d2 h M16 35 62 27 16 32 8 4 2 2 22 6 表10-4通氣器 單位mm D d1 d2 d3 d 4 D a b s M18×1.5 M33×1.5 8 3 16 40 12 7 22 C h h1 D1 R k e f 16 40 8 25.4 40 6 2 2 表10-5軸承蓋（HT150） 單位mm 安 裝 位 置 d3 D d 0 D0 D2 e e1 m D4 D5 D6 b1 d1 蝸桿 10 130 11 155 180 12 13 35.5 120 125 127 8 80 蝸輪軸 10 140 11 165 190 12 13 20 130 135 137 10 100 表10-6油標(biāo)尺 單位mm d1 d2 d3 h a b c D D1 M16 4 16 6 35 12 8 5 26 22 表10-7油塞（工業(yè)用革） 單位mm d D e L l a s d1 H M1×1.5 26 19.6 23 12 3 17 17 2 十一、減速器的潤(rùn)滑 減速器內(nèi)部的傳動(dòng)零件和軸承都需要有良好的潤(rùn)滑，這樣不僅可以減小摩擦損失，提高傳動(dòng)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(rùn)滑，蝸桿浸油深度h大于等于1個(gè)螺牙高，但不高于蝸桿軸軸承最低滾動(dòng)中心。 蝸輪軸承采用刮板潤(rùn)滑。 蝸桿軸承采用脂潤(rùn)滑，為防止箱內(nèi)的潤(rùn)滑油進(jìn)入軸承而使?jié)櫥♂尪髯撸Ｔ谳S承內(nèi)側(cè)加擋油盤(pán)。