畢業(yè)設計(論文)任務書課題名稱 帶式輸送機傳動裝置與三維實體造型設計二 級 學 院（ 系 ） /專 業(yè)/班 級學 號學生姓名日 期 20 年 月 日 —— 20 年 月 日指導教師簽字： 教學部主任簽字：分管教學領(lǐng)導簽字：年 月 日一、畢業(yè)設計（論文）課題的背景機械設計制造行業(yè)是江蘇省重要的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代機械設計制造正改變著傳統(tǒng)機械行業(yè)面貌，向以計算機數(shù)字控制為基礎的先進設計制造技術(shù)方向發(fā)展。計算機輔助設計專業(yè)的學生在掌握機械產(chǎn)品的設計與制造方面的基本知識和基本技能的同時，又具有計算機輔助設計技能水平和較強實踐應用能力。小型機械設備應用廣泛，其設計難度適中，適合高職學生的設計能力。二、畢業(yè)設計（論文）的內(nèi)容1. 傳動裝置設計 2. 三維實體造型設計 三、畢業(yè)設計（論文）的要求與數(shù)據(jù)1、 設計要求減速器設計，采用 cad 輔助設計繪制圖紙，三維實體造型設計可采用三維軟件UG\Proe\CATIA\CAXA 任選2、 設計條件（1） 原始數(shù)據(jù)已知條件：輸送帶拉力 2000N，帶速 0.8m/s，滾筒直徑 350mm（2） 動裝置簡圖（3）工作條件1）工作情況：三班制，間歇工作，載荷變動小2） 工作環(huán)境：室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度 35°C 左右3） 使用期限：折舊期 15 年，每三年一次大修4） 制造條件及生產(chǎn)批量：專門工廠制造，小批量生產(chǎn)四、畢業(yè)設計（論文）應完成的工作1、畢業(yè)論文一篇（電子文檔）2、設計說明書一份（電子文檔）3、減速器裝配圖 1 張（cad 出圖）4、全套零件工作圖（cad 出圖）5、減速器三維實體造型6、設計小結(jié)五、畢業(yè)設計（論文）進程安排序 號 設計（論文）各階段名稱 日期（教學周）1 搜集熟悉資料 2 周2 總體方案設計 1 周3 完成機械裝配圖 1 張 2 周4 機械零件設計，完成零件圖 3 周5 三維實體造型設計 5 周6 撰寫畢業(yè)論文及設計說明書 2 周7 機動 1 周六、應收集的資料及主要參考文獻1. 寶鋼減速器圖冊 王太辰主編 機械工業(yè)出版社2. 減速器設計選用手冊 張展主編 上海科學技術(shù)出版社3. 機械零件設計手冊 東北大學 冶金工業(yè)出版社4. 機械設計手冊 徐灝主編 機械工業(yè)出版社5. UG 零件設計實例與技巧 王群主編 國防工業(yè)出版社6. UG NX 機械設計實例教程 袁鋒主編 清華大學出版社1畢 業(yè) 設 計 說 明 書課題名稱 帶式輸送機傳動裝置與三維實體造型設計系/專 業(yè) 機械工程學院/機械制造自動化班 級學 號學生姓名 指導教師： 年 4 月 15 日2摘 要 減速機是一種動力傳達機構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機（馬達）的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到 所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。在目前用于傳遞動力與運動的機構(gòu)中，減速機的應 用范圍相當廣泛。幾乎在各式機械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、 汽車、機車，建筑用的重型機具，機械工業(yè)所用的加工機具及自動化生產(chǎn)設備，到日常生活 中常見的家電，鐘表等等.其應用從大動力的傳輸工作，到小負荷，精確的角度傳輸都可以見 到減速機的應用，且在工業(yè)應用上，減速機具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。因此廣泛應用在速度 與扭矩的轉(zhuǎn)換設備。減速機的作用主要有： 1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出 減速機額定扭矩。 2）減速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。本設計為蝸桿減速器的設計及計算機輔助軟件繪制。根據(jù)二維圖紙建立三維模型，完成 設計過程。本設計主要解決一下問題： 1. 確定原始數(shù)據(jù)和資料 2. 選定減速機的安裝方式和類型 3. 初定各項工藝方法及參數(shù) 4. 確定傳動級數(shù) 5. 確定幾何參數(shù) 6. 整體方案 7. 校核 8. 潤滑冷卻計算 9. 確定減速機的附件 10. 繪制工程圖11. 三維圖 關(guān)鍵詞:減速器,齒輪傳動,蝸桿3AbstractReducer is a power transmission mechanism, the gear speed converter, motor (motor) rotary number reduction to rotation number, and get a larger torque mechanism. At present is used to transfer power and movement mechanism, the use of a wide range of speed reducer. See it all in almost all kinds of mechanical transmission system, from the ship, transport vehicles, locomotives, heavy equipment for construction, processing machinery and automated production equipment used in industrial machinery, household appliances, common daily watches and so on. The application of power transmission from the work, to small load, accurate transmission angle can see the application of speed reducer, and in industrial applications, speed reducer has to slow down and increase torque function. It is widely used in speed and torque conversion equipment. The role of reducer are: 1) slow down while increasing the output torque, the torque output ratio by motor outputby slowdown, but be careful not to exceed the rated torque reducer. 2) speed and reduce the load inertia, inertia of deceleration than reduced to the square. The design for the software design and computer aided drawing a reducer. According to the 2D drawings to build a 3D model, complete the design process.This design is mainly to solve the problem:1 to determine the original data and information The installation mode and type 2 selected gear reducer3 the initial process and parameters4 drive series5 determine the geometric parameters6 overall plan7 check8 calculation of lubrication and cooling9 reducer accessories10 engineering drawing+3D designKeywords: gear reducer, gear transmission, 3D4目 錄1 設計任務書 12 選擇電動機 22.1 電 動 機 類 型 和 結(jié) 構(gòu) 型 式 .22.2 電 動 機 容 量 .22.3 電 動 機 的 轉(zhuǎn) 速 23 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 44 蝸桿減速器的設計 54.1 選 擇 蝸 桿 傳 動 類 型 .54.2 選 擇 材 料 .54.3 按 齒 面 接 觸 疲 勞 強 度 進 行 設 計 54.4 蝸 桿 與 蝸 輪 的 主 要 參 數(shù) 與 幾 何 尺 寸 .74.5 校 核 齒 根 彎 曲 疲 勞 強 度 .84.6 驗 算 效 率 .9?4.7 精 度 等 級 公 差 和 表 面 粗 糙 度 的 確 定 .94.8 熱 平 衡 核 算 .95 軸的設計計算 .115.1 連 軸 器 的 設 計 計 算 .115.2 輸 入 軸 的 設 計 計 算 .125.3 輸 出 軸 的 設 計 計 算 .156 滾動軸承的選擇及校核計算 .186.1 計 算 輸 入 軸 軸 承 186.2 計 算 輸 出 軸 軸 承 217 鍵及聯(lián)軸器連接的選擇及校核計算 .237.1 連 軸 器 與 電 機 連 接 采 用 平 鍵 連 接 .237.2 輸 入 軸 與 聯(lián) 軸 器 連 接 采 用 平 鍵 連 接 .237.3 輸 出 軸 與 聯(lián) 軸 器 連 接 用 平 鍵 連 接 .247.4 輸 出 軸 與 渦 輪 連 接 用 平 鍵 連 接 248 減速器結(jié)構(gòu)與潤滑的概要說明 .258.1 箱 體 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 和 材 料 .258.2 鑄 鐵 箱 體 主 要 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 和 關(guān) 系 259 蝸桿蝸輪減速器三維建模 .2759.1 蝸 桿 建 模 .279.2 蝸 輪 建 模 .309.3 蝸 輪 軸 建 模 .339.4 軸 承 建 模 .339.5 下 箱 體 建 模 .349.6 上 箱 體 建 模 .389.7 PROE/E 裝 配 38總論 .43參考文獻 .4401 設計任務書1、設計要求減速器設計，采用 cad 輔助設計繪制圖紙，三維實體造型設計可采用三維軟件 UG\Proe\CATIA\CAXA 任選2、設計條件（1） 原始數(shù)據(jù)已知條件：輸送帶拉力 2000N，帶速 0.8m/s，滾筒直徑 350mm（2） 傳動裝置簡圖（3）工作條件1）工作情況：三班制，間歇工作，載荷變動小2）工作環(huán)境：室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度 35°C 左右3）使用期限：折舊期 15 年，每三年一次大修4）制造條件及生產(chǎn)批量：專門工廠制造，小批量生產(chǎn)12 選擇電動機2.1 電 動 機 類 型 和 結(jié) 構(gòu) 型 式按工作要求和工作條件，選用一般用途的 Y（IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2.2 電 動 機 容 量(1)卷筒的輸出功率 P?20.8161FvPkw????(2)電動機輸出功率 dd??傳動裝置的總效率查表 2-1，取一對軸承效率 軸承 =0.99，蝸輪蝸桿傳動效率 蝸桿 =0.8，聯(lián)軸??器效率 聯(lián) =0.99（位輸送帶與減速器之間的） ，V 帶傳動 帶 =0.96 得電動機到工作機間的總效率為 3=0.9.80.967???????軸 承 蝸 輪 蝸 桿 帶 聯(lián) 軸 器故 1.2.73dPkw???(3)電動機額定功率 ed由《機械設計（機械設計基礎）畢業(yè)設計》表 20-1 選取電動機額定功率。2.edPkw?2.3 電 動 機 的 轉(zhuǎn) 速計算驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速 601601.843.67/min5wvn rD?????選用同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min 或 1500r/min 的電動機作為原動機由圖可知，該設備原動機為電動機，傳動系統(tǒng)為減速器。 2推算電動機轉(zhuǎn)速可選范圍，由《機械設計（機械設計基礎）畢業(yè)設計》表2-1 查得蝸桿蝸輪的傳動比 8-40，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為：8-40i?總 '3.67~/min=91.dnir???（ ）其中 750r/min 的電動機不常用，初選同步轉(zhuǎn)速分別為 1000r/min 和1500r/min 的兩種電動機進行比較，如下表：電動機轉(zhuǎn)速(r/min)方案 電動機型號額定功率（KW） 同步滿載電動機質(zhì)量(kg)總傳動比1 Y112M-6 2.2 1000 940 45 21.53選定電動機的型號為 Y112M-6，能適合卷筒的工況33 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1）傳動裝置總傳動比 94021.53.67mni???2）分配各級傳動比減速器的傳動比為 =.i減 速 器3）各軸轉(zhuǎn)速（軸號見圖）12940/min3.67nr?4）各軸輸入功率按電動機所需功率 計算各軸輸入功率，即dP12.7210.92.15dPkwkw?????軸 承5）各軸轉(zhuǎn)矩 1122.7905.4690.1.3TNmnP????44 蝸桿減速器的設計4.1 選 擇 蝸 桿 傳 動 類 型根據(jù) GB/T10085—1988 的推薦,采用漸開線蝸桿 (ZI) 。4.2 選 擇 材 料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度只是中等,故蝸桿采用 45 鋼;因希望效率高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為 45～55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造。4.3 按 齒 面 接 觸 疲 勞 強 度 進 行 設 計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則,先按齒面接觸疲勞強度進行設計,再校核齒根彎曲疲勞強度。由教材【1】P254 式(11—12),傳動中心距??322)(HPEKTa???(1)確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)矩 11.79502.0469Nmn????(2)確定載荷系數(shù) K因工作載荷有輕微沖擊,故由教材【1】P253 取載荷分布不均系數(shù) =1;由??教材 P253 表 11—5 選取使用系數(shù) 由于轉(zhuǎn)速不高 ,沖擊不大,可取動載系1.0A??數(shù) ;則由教材 P2520.??v105v?A??(3)確定彈性影響系數(shù) ??因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配,故 =160 。??21a??(4)確定接觸系數(shù) ?先假設蝸桿分度圓直徑 和傳動中心距 的比值 =0.35 從教材 P253 圖1dad1511—18 中可查得 =2.9。??(5)確定許用接觸應力 ????根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造, 蝸桿螺旋齒面硬度45HRC,可從從教材 【1】 P254 表 11—7 查得蝸輪的基本許用應力 =268?????。由教材【1】P254 應力循環(huán)次數(shù)a??應力循環(huán)次數(shù) N=60 =60 1 43.67 （3 8 15 365）=1.23hLjn2???810其中 ,( 為蝸輪轉(zhuǎn)速)243.67mir?j 為蝸輪每轉(zhuǎn)一周每個輪齒嚙合的次數(shù) j=13 班制，每班按照 8 小時計算，壽命 15 年。壽命系數(shù)78HN810K.3.23???則 ????' 6195.4Mpa?(6)計算中心距 2 23332 0.1.059.4610.9519564ZEaKT mH???????????????????????6(6)取中心距 a=125mm,因 i=21.5,故從教材【1】P245 表 11—2 中取模數(shù)m=5mm, 蝸輪分度圓直徑 =50mm 這時 =0.315 從教材【1】P253 圖 11—181dad中可查得接觸系數(shù) =2.9 因為 = ,因此以上計算結(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 mm;直徑系數(shù) ;3.1450.7am?????10?q齒頂圓直徑 ;1215.06adhm???齒根圓直徑 ;??3f c?蝸桿齒寬 B1=(9.5+0.09 )m+25=112mm2Z蝸桿軸向齒厚 mm；分度圓導程角 ;.14507.8amS????'“1836???(2)蝸輪7蝸輪齒數(shù) z1=2，由于查表沒有 z2=40,所以取 z2=41;變位系數(shù) mm;2-0.5??演算傳動比 mm,這時傳動誤差比為, 14.zi是允許的。20.5%.957????蝸輪分度圓直徑 mm2.04125dmz??蝸輪喉圓直徑 =（41+2X1）X5=215mm2aah?蝸輪齒根圓直徑 29.ffm?蝸輪咽喉母圓半徑 21517.5gard???蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。由參考文獻【1】P270 圖蝸輪采用齒圈式，青銅輪緣與鑄造鐵心采用 H7/s6 配合，并加臺肩和螺釘固定，螺釘選 6 個4.5 校 核 齒 根 彎 曲 疲 勞 強 度??FFaFYmdKT?????2213.當量齒數(shù) 23341.48cos(s8'6“)Z?????根據(jù) 從教材【1】P255 圖 11—19 中可查得齒形系數(shù)22-0.5,.X??1FaY螺旋角系數(shù)'“83610.912404???????從教材 P25 知許用彎曲應力 ??FNFK???從教材【1】P256 表 11—8 查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應力 =56???F?MPa8由教材 P255 壽命系數(shù)6699Fn710K0.24N.51???F560.243.7Mpa???B1（由于蝸桿齒頂圓直徑 75.6mm，則做成齒輪軸)6 段：直徑 d6= d=48mm 長度 L6=80mm7 段：直徑 d7=d3=40mm 長度 L7=L3=20mm12圖三初選用 30208 型單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為 40mm，寬度為 18mm。 由上述軸各段長度可算得軸支承跨距 L=L4+L6+L5+2(t-a)+2*（擋油環(huán)壁2mm）=289.70mm=290mm。為提高剛度，盡量縮小支承跨距 L=（0.9--1.1）da1=（ 272.2--332.6）mm,則 290mm 滿足要求。（3）按彎矩復合強度計算①求小齒輪分度圓直徑：已知 d1=0.063m d2=302.4mm=0.3024m②求轉(zhuǎn)矩：已知 T2=374.28N·m T1=35.0N·m③求圓周力：Ft根據(jù)教材 P252（10-3 ）式得：= =2T1/d1=2*35/0.063=1111.11N1tFa2= =2T2/d2=2*374.28/0.3024N=2475.4Nt④求徑向力 Fr根據(jù)教材【1】P252 （10-3）式得：Fr= ·tanα=2475.4×tan200=901N2tF⑤因為該軸兩軸承對稱，所以：L A=LB=145mm1、繪制軸的受力簡圖2、繪制垂直面彎矩圖 軸承支反力： NdF6.182903*4.751*L2*arr1v ?????.6.8-90-r1ver2 N5Ftrhr1由兩邊對稱，知截面 C 的彎矩也對稱。截面 C 在垂直面彎矩為：13MC2=FrhL=555.6×145× =80.5N·m310?3、繪制水平面彎矩圖截面 C 在水平面上彎矩為：MC1=d*Ft/2=1111.1*63* /2=35N·m3-104、繪制合彎矩圖MC=(MC12+MC22)1/2=(35280.52)1/2=87.8N·m5、繪制扭矩圖轉(zhuǎn)矩：T= T I=35.0N·m校核危險截面 C 的強度圖四∵由教材 P373 式（15-5 ） 經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切????122?????????Wcca應力為脈動循環(huán)應力,取 α=0.6, 14??Mp06.276*1.0358WTM22321ca ?????）（ ??前已選定軸的材料為 45 鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材 P362 表 15-1 查得,因此 46720h 故所選軸承滿足壽h3.9862510679*PCn60L31rh ???????????????命要求。216.2 計 算 輸 出 軸 軸 承圖八初選兩軸承為 30212 型圓錐滾子軸承查圓錐滾子軸承手冊可知其基本額定動載荷 =103KN 基本額定靜載荷 =130KNrCorC(1)求兩軸承受到的徑向載荷 和1rF2r將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面圖(2)和水平面圖(3)兩個平面力系。其中圖(3)中的 為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指定軸線; 圖(1)中的 亦通過另加彎tF aF矩而平移到作用于軸線上。由力分析知: N4.275Ft?Nr9012?N1.2?a976Frv1.34r2v?.13r2hr?? N5.897.9.762r1h2r1r ?????14314F2r2r2vr?（2）求兩軸承的計算軸向力 2aF和對于 30213 型軸承,按教材 P322 表 13-7 ,其中,e 為教材 P321YFr?d表 13-5 中的判斷系數(shù) e=0.4,因此估算 N8.4291.5*Y2Frd1??r22按教材 P322 式(13-11a) N15264.1Fd2ae1 ???=415N2(3)求軸承當量動載荷 和1P246720h 故所選軸承滿足h4127395.3082*6PCn60L301rh ???????????????壽命要求237 鍵及聯(lián)軸器連接的選擇及校核計算7.1 連 軸 器 與 電 機 連 接 采 用 平 鍵 連 接查表 P174 的 Y132M 軸徑 d1=38mm，E=80mm 取 L 電機 =50mm查參考文獻[5]P140 選用 A 型平鍵，得：b=10 h=8 L=50即：鍵 A10×50 GB/T1096-2003 T 額 =20000N·m 根據(jù)教材 P106 式 6-1 得表 7：σp=2T2/dhl=2×20000/（10×8×50）=10Mpa[σ p](110Mpa)7.2 輸 入 軸 與 聯(lián) 軸 器 連 接 采 用 平 鍵 連 接軸徑 d2=30mm L1=80mm T=35.0N·m查手冊選 A 型平鍵，得：b=8 h=7 L=70 軸槽深 t=4.4mm，輪轂槽深=3.3mm1t即：鍵 A8×70 GB/T1096-2003σp=2T/dhl=2×35000/（30×7×70 ）=4.76Mpa[σ p](110Mpa)名稱 鍵寬b鍵高 h鍵長L軸槽深 t轂槽深 1t連電機軸10 8 50 5 3.3輸入軸8 7 70 4.4 3.3輸出軸14 9 80 5.5 3.8輪處 18 11 80 7 4.4247.3 輸 出 軸 與 聯(lián) 軸 器 連 接 用 平 鍵 連 接軸徑 d3=45mm L2=90mm T=374.28N.m查手冊 P51 選用 A 型平鍵，得：b=14 h=9 L=80 軸槽深 t=5.5mm，輪轂槽深 =3.8mm1t即：鍵 A18×80GB/T1096-2003根據(jù)教材 P106（6-1 ）式得σp=2T/dhl=2×374280/（45×9×80 ）=23.1Mpa[σ p] (110Mpa)7.4 輸 出 軸 與 渦 輪 連 接 用 平 鍵 連 接軸徑 d4=62mm L2=88mm T=374.28N.m查手冊 P51 選用 A 型平鍵，得：b=18 h=11 L=80 軸槽深 t=7mm，輪轂槽深 =4.4mm1t根據(jù)教材 P106（6-1 ）式得σp=2T/dhl=2×374280/（62×11×80 ）=13.7Mpa[σ p] (110Mpa)畢業(yè)設計(論文)任務書課題名稱 帶式輸送機傳動裝置與三維實體造型設計二 級 學 院（ 系 ） /專 業(yè)/班 級學 號學生姓名日 期 20 年 月 日 —— 20 年 月 日指導教師簽字： 教學部主任簽字：分管教學領(lǐng)導簽字：年 月 日一、畢業(yè)設計（論文）課題的背景機械設計制造行業(yè)是江蘇省重要的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代機械設計制造正改變著傳統(tǒng)機械行業(yè)面貌，向以計算機數(shù)字控制為基礎的先進設計制造技術(shù)方向發(fā)展。計算機輔助設計專業(yè)的學生在掌握機械產(chǎn)品的設計與制造方面的基本知識和基本技能的同時，又具有計算機輔助設計技能水平和較強實踐應用能力。小型機械設備應用廣泛，其設計難度適中，適合高職學生的設計能力。二、畢業(yè)設計（論文）的內(nèi)容1. 傳動裝置設計 2. 三維實體造型設計 三、畢業(yè)設計（論文）的要求與數(shù)據(jù)1、 設計要求減速器設計，采用 cad 輔助設計繪制圖紙，三維實體造型設計可采用三維軟件UG\Proe\CATIA\CAXA 任選2、 設計條件（1） 原始數(shù)據(jù)已知條件：輸送帶拉力 2000N，帶速 0.8m/s，滾筒直徑 350mm（2） 動裝置簡圖（3）工作條件1）工作情況：三班制，間歇工作，載荷變動小2） 工作環(huán)境：室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度 35°C 左右3） 使用期限：折舊期 15 年，每三年一次大修4） 制造條件及生產(chǎn)批量：專門工廠制造，小批量生產(chǎn)四、畢業(yè)設計（論文）應完成的工作1、畢業(yè)論文一篇（電子文檔）2、設計說明書一份（電子文檔）3、減速器裝配圖 1 張（cad 出圖）4、全套零件工作圖（cad 出圖）5、減速器三維實體造型6、設計小結(jié)五、畢業(yè)設計（論文）進程安排序 號 設計（論文）各階段名稱 日期（教學周）1 搜集熟悉資料 2 周2 總體方案設計 1 周3 完成機械裝配圖 1 張 2 周4 機械零件設計，完成零件圖 3 周5 三維實體造型設計 5 周6 撰寫畢業(yè)論文及設計說明書 2 周7 機動 1 周六、應收集的資料及主要參考文獻1. 寶鋼減速器圖冊 王太辰主編 機械工業(yè)出版社2. 減速器設計選用手冊 張展主編 上海科學技術(shù)出版社3. 機械零件設計手冊 東北大學 冶金工業(yè)出版社4. 機械設計手冊 徐灝主編 機械工業(yè)出版社5. UG 零件設計實例與技巧 王群主編 國防工業(yè)出版社6. UG NX 機械設計實例教程 袁鋒主編 清華大學出版社1畢 業(yè) 設 計 說 明 書課題名稱 帶式輸送機傳動裝置與三維實體造型設計系/專 業(yè) 機械工程學院/機械制造自動化班 級學 號學生姓名 指導教師： 年 4 月 15 日2摘 要 減速機是一種動力傳達機構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機（馬達）的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到 所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。在目前用于傳遞動力與運動的機構(gòu)中，減速機的應 用范圍相當廣泛。幾乎在各式機械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、 汽車、機車，建筑用的重型機具，機械工業(yè)所用的加工機具及自動化生產(chǎn)設備，到日常生活 中常見的家電，鐘表等等.其應用從大動力的傳輸工作，到小負荷，精確的角度傳輸都可以見 到減速機的應用，且在工業(yè)應用上，減速機具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。因此廣泛應用在速度 與扭矩的轉(zhuǎn)換設備。減速機的作用主要有： 1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出 減速機額定扭矩。 2）減速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。本設計為蝸桿減速器的設計及計算機輔助軟件繪制。根據(jù)二維圖紙建立三維模型，完成 設計過程。本設計主要解決一下問題： 1. 確定原始數(shù)據(jù)和資料 2. 選定減速機的安裝方式和類型 3. 初定各項工藝方法及參數(shù) 4. 確定傳動級數(shù) 5. 確定幾何參數(shù) 6. 整體方案 7. 校核 8. 潤滑冷卻計算 9. 確定減速機的附件 10. 繪制工程圖11. 三維圖 關(guān)鍵詞:減速器,齒輪傳動,蝸桿3AbstractReducer is a power transmission mechanism, the gear speed converter, motor (motor) rotary number reduction to rotation number, and get a larger torque mechanism. At present is used to transfer power and movement mechanism, the use of a wide range of speed reducer. See it all in almost all kinds of mechanical transmission system, from the ship, transport vehicles, locomotives, heavy equipment for construction, processing machinery and automated production equipment used in industrial machinery, household appliances, common daily watches and so on. The application of power transmission from the work, to small load, accurate transmission angle can see the application of speed reducer, and in industrial applications, speed reducer has to slow down and increase torque function. It is widely used in speed and torque conversion equipment. The role of reducer are: 1) slow down while increasing the output torque, the torque output ratio by motor outputby slowdown, but be careful not to exceed the rated torque reducer. 2) speed and reduce the load inertia, inertia of deceleration than reduced to the square. The design for the software design and computer aided drawing a reducer. According to the 2D drawings to build a 3D model, complete the design process.This design is mainly to solve the problem:1 to determine the original data and information The installation mode and type 2 selected gear reducer3 the initial process and parameters4 drive series5 determine the geometric parameters6 overall plan7 check8 calculation of lubrication and cooling9 reducer accessories10 engineering drawing+3D designKeywords: gear reducer, gear transmission, 3D4目 錄1 設計任務書 12 選擇電動機 22.1 電 動 機 類 型 和 結(jié) 構(gòu) 型 式 .22.2 電 動 機 容 量 .22.3 電 動 機 的 轉(zhuǎn) 速 23 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 44 蝸桿減速器的設計 54.1 選 擇 蝸 桿 傳 動 類 型 .54.2 選 擇 材 料 .54.3 按 齒 面 接 觸 疲 勞 強 度 進 行 設 計 54.4 蝸 桿 與 蝸 輪 的 主 要 參 數(shù) 與 幾 何 尺 寸 .74.5 校 核 齒 根 彎 曲 疲 勞 強 度 .84.6 驗 算 效 率 .9?4.7 精 度 等 級 公 差 和 表 面 粗 糙 度 的 確 定 .94.8 熱 平 衡 核 算 .95 軸的設計計算 .115.1 連 軸 器 的 設 計 計 算 .115.2 輸 入 軸 的 設 計 計 算 .125.3 輸 出 軸 的 設 計 計 算 .156 滾動軸承的選擇及校核計算 .186.1 計 算 輸 入 軸 軸 承 186.2 計 算 輸 出 軸 軸 承 217 鍵及聯(lián)軸器連接的選擇及校核計算 .237.1 連 軸 器 與 電 機 連 接 采 用 平 鍵 連 接 .237.2 輸 入 軸 與 聯(lián) 軸 器 連 接 采 用 平 鍵 連 接 .237.3 輸 出 軸 與 聯(lián) 軸 器 連 接 用 平 鍵 連 接 .247.4 輸 出 軸 與 渦 輪 連 接 用 平 鍵 連 接 248 減速器結(jié)構(gòu)與潤滑的概要說明 .258.1 箱 體 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 和 材 料 .258.2 鑄 鐵 箱 體 主 要 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 和 關(guān) 系 259 蝸桿蝸輪減速器三維建模 .2759.1 蝸 桿 建 模 .279.2 蝸 輪 建 模 .309.3 蝸 輪 軸 建 模 .339.4 軸 承 建 模 .339.5 下 箱 體 建 模 .349.6 上 箱 體 建 模 .389.7 PROE/E 裝 配 38總論 .43參考文獻 .4401 設計任務書1、設計要求減速器設計，采用 cad 輔助設計繪制圖紙，三維實體造型設計可采用三維軟件 UG\Proe\CATIA\CAXA 任選2、設計條件（1） 原始數(shù)據(jù)已知條件：輸送帶拉力 2000N，帶速 0.8m/s，滾筒直徑 350mm（2） 傳動裝置簡圖（3）工作條件1）工作情況：三班制，間歇工作，載荷變動小2）工作環(huán)境：室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度 35°C 左右3）使用期限：折舊期 15 年，每三年一次大修4）制造條件及生產(chǎn)批量：專門工廠制造，小批量生產(chǎn)12 選擇電動機2.1 電 動 機 類 型 和 結(jié) 構(gòu) 型 式按工作要求和工作條件，選用一般用途的 Y（IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2.2 電 動 機 容 量(1)卷筒的輸出功率 P?20.8161FvPkw????(2)電動機輸出功率 dd??傳動裝置的總效率查表 2-1，取一對軸承效率 軸承 =0.99，蝸輪蝸桿傳動效率 蝸桿 =0.8，聯(lián)軸??器效率 聯(lián) =0.99（位輸送帶與減速器之間的） ，V 帶傳動 帶 =0.96 得電動機到工作機間的總效率為 3=0.9.80.967???????軸 承 蝸 輪 蝸 桿 帶 聯(lián) 軸 器故 1.2.73dPkw???(3)電動機額定功率 ed由《機械設計（機械設計基礎）畢業(yè)設計》表 20-1 選取電動機額定功率。2.edPkw?2.3 電 動 機 的 轉(zhuǎn) 速計算驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速 601601.843.67/min5wvn rD?????選用同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min 或 1500r/min 的電動機作為原動機由圖可知，該設備原動機為電動機，傳動系統(tǒng)為減速器。 2推算電動機轉(zhuǎn)速可選范圍，由《機械設計（機械設計基礎）畢業(yè)設計》表2-1 查得蝸桿蝸輪的傳動比 8-40，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為：8-40i?總 '3.67~/min=91.dnir???（ ）其中 750r/min 的電動機不常用，初選同步轉(zhuǎn)速分別為 1000r/min 和1500r/min 的兩種電動機進行比較，如下表：電動機轉(zhuǎn)速(r/min)方案 電動機型號額定功率（KW） 同步滿載電動機質(zhì)量(kg)總傳動比1 Y112M-6 2.2 1000 940 45 21.53選定電動機的型號為 Y112M-6，能適合卷筒的工況33 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1）傳動裝置總傳動比 94021.53.67mni???2）分配各級傳動比減速器的傳動比為 =.i減 速 器3）各軸轉(zhuǎn)速（軸號見圖）12940/min3.67nr?4）各軸輸入功率按電動機所需功率 計算各軸輸入功率，即dP12.7210.92.15dPkwkw?????軸 承5）各軸轉(zhuǎn)矩 1122.7905.4690.1.3TNmnP????44 蝸桿減速器的設計4.1 選 擇 蝸 桿 傳 動 類 型根據(jù) GB/T10085—1988 的推薦,采用漸開線蝸桿 (ZI) 。4.2 選 擇 材 料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度只是中等,故蝸桿采用 45 鋼;因希望效率高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為 45～55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造。4.3 按 齒 面 接 觸 疲 勞 強 度 進 行 設 計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則,先按齒面接觸疲勞強度進行設計,再校核齒根彎曲疲勞強度。由教材【1】P254 式(11—12),傳動中心距??322)(HPEKTa???(1)確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)矩 11.79502.0469Nmn????(2)確定載荷系數(shù) K因工作載荷有輕微沖擊,故由教材【1】P253 取載荷分布不均系數(shù) =1;由??教材 P253 表 11—5 選取使用系數(shù) 由于轉(zhuǎn)速不高 ,沖擊不大,可取動載系1.0A??數(shù) ;則由教材 P2520.??v105v?A??(3)確定彈性影響系數(shù) ??因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配,故 =160 。??21a??(4)確定接觸系數(shù) ?先假設蝸桿分度圓直徑 和傳動中心距 的比值 =0.35 從教材 P253 圖1dad1511—18 中可查得 =2.9。??(5)確定許用接觸應力 ????根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造, 蝸桿螺旋齒面硬度45HRC,可從從教材 【1】 P254 表 11—7 查得蝸輪的基本許用應力 =268?????。由教材【1】P254 應力循環(huán)次數(shù)a??應力循環(huán)次數(shù) N=60 =60 1 43.67 （3 8 15 365）=1.23hLjn2???810其中 ,( 為蝸輪轉(zhuǎn)速)243.67mir?j 為蝸輪每轉(zhuǎn)一周每個輪齒嚙合的次數(shù) j=13 班制，每班按照 8 小時計算，壽命 15 年。壽命系數(shù)78HN810K.3.23???則 ????' 6195.4Mpa?(6)計算中心距 2 23332 0.1.059.4610.9519564ZEaKT mH???????????????????????6(6)取中心距 a=125mm,因 i=21.5,故從教材【1】P245 表 11—2 中取模數(shù)m=5mm, 蝸輪分度圓直徑 =50mm 這時 =0.315 從教材【1】P253 圖 11—181dad中可查得接觸系數(shù) =2.9 因為 = ,因此以上計算結(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 mm;直徑系數(shù) ;3.1450.7am?????10?q齒頂圓直徑 ;1215.06adhm???齒根圓直徑 ;??3f c?蝸桿齒寬 B1=(9.5+0.09 )m+25=112mm2Z蝸桿軸向齒厚 mm；分度圓導程角 ;.14507.8amS????'“1836???(2)蝸輪7蝸輪齒數(shù) z1=2，由于查表沒有 z2=40,所以取 z2=41;變位系數(shù) mm;2-0.5??演算傳動比 mm,這時傳動誤差比為, 14.zi是允許的。20.5%.957????蝸輪分度圓直徑 mm2.04125dmz??蝸輪喉圓直徑 =（41+2X1）X5=215mm2aah?蝸輪齒根圓直徑 29.ffm?蝸輪咽喉母圓半徑 21517.5gard???蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。由參考文獻【1】P270 圖蝸輪采用齒圈式，青銅輪緣與鑄造鐵心采用 H7/s6 配合，并加臺肩和螺釘固定，螺釘選 6 個4.5 校 核 齒 根 彎 曲 疲 勞 強 度??FFaFYmdKT?????2213.當量齒數(shù) 23341.48cos(s8'6“)Z?????根據(jù) 從教材【1】P255 圖 11—19 中可查得齒形系數(shù)22-0.5,.X??1FaY螺旋角系數(shù)'“83610.912404???????從教材 P25 知許用彎曲應力 ??FNFK???從教材【1】P256 表 11—8 查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應力 =56???F?MPa8由教材 P255 壽命系數(shù)6699Fn710K0.24N.51???F560.243.7Mpa???B1（由于蝸桿齒頂圓直徑 75.6mm，則做成齒輪軸)6 段：直徑 d6= d=48mm 長度 L6=80mm7 段：直徑 d7=d3=40mm 長度 L7=L3=20mm12圖三初選用 30208 型單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為 40mm，寬度為 18mm。 由上述軸各段長度可算得軸支承跨距 L=L4+L6+L5+2(t-a)+2*（擋油環(huán)壁2mm）=289.70mm=290mm。為提高剛度，盡量縮小支承跨距 L=（0.9--1.1）da1=（ 272.2--332.6）mm,則 290mm 滿足要求。（3）按彎矩復合強度計算①求小齒輪分度圓直徑：已知 d1=0.063m d2=302.4mm=0.3024m②求轉(zhuǎn)矩：已知 T2=374.28N·m T1=35.0N·m③求圓周力：Ft根據(jù)教材 P252（10-3 ）式得：= =2T1/d1=2*35/0.063=1111.11N1tFa2= =2T2/d2=2*374.28/0.3024N=2475.4Nt④求徑向力 Fr根據(jù)教材【1】P252 （10-3）式得：Fr= ·tanα=2475.4×tan200=901N2tF⑤因為該軸兩軸承對稱，所以：L A=LB=145mm1、繪制軸的受力簡圖2、繪制垂直面彎矩圖 軸承支反力： NdF6.182903*4.751*L2*arr1v ?????.6.8-90-r1ver2 N5Ftrhr1由兩邊對稱，知截面 C 的彎矩也對稱。截面 C 在垂直面彎矩為：13MC2=FrhL=555.6×145× =80.5N·m310?3、繪制水平面彎矩圖截面 C 在水平面上彎矩為：MC1=d*Ft/2=1111.1*63* /2=35N·m3-104、繪制合彎矩圖MC=(MC12+MC22)1/2=(35280.52)1/2=87.8N·m5、繪制扭矩圖轉(zhuǎn)矩：T= T I=35.0N·m校核危險截面 C 的強度圖四∵由教材 P373 式（15-5 ） 經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切????122?????????Wcca應力為脈動循環(huán)應力,取 α=0.6, 14??Mp06.276*1.0358WTM22321ca ?????）（ ??前已選定軸的材料為 45 鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材 P362 表 15-1 查得,因此 46720h 故所選軸承滿足壽h3.9862510679*PCn60L31rh ???????????????命要求。216.2 計 算 輸 出 軸 軸 承圖八初選兩軸承為 30212 型圓錐滾子軸承查圓錐滾子軸承手冊可知其基本額定動載荷 =103KN 基本額定靜載荷 =130KNrCorC(1)求兩軸承受到的徑向載荷 和1rF2r將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面圖(2)和水平面圖(3)兩個平面力系。其中圖(3)中的 為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指定軸線; 圖(1)中的 亦通過另加彎tF aF矩而平移到作用于軸線上。由力分析知: N4.275Ft?Nr9012?N1.2?a976Frv1.34r2v?.13r2hr?? N5.897.9.762r1h2r1r ?????14314F2r2r2vr?（2）求兩軸承的計算軸向力 2aF和對于 30213 型軸承,按教材 P322 表 13-7 ,其中,e 為教材 P321YFr?d表 13-5 中的判斷系數(shù) e=0.4,因此估算 N8.4291.5*Y2Frd1??r22按教材 P322 式(13-11a) N15264.1Fd2ae1 ???=415N2(3)求軸承當量動載荷 和1P246720h 故所選軸承滿足h4127395.3082*6PCn60L301rh ???????????????壽命要求237 鍵及聯(lián)軸器連接的選擇及校核計算7.1 連 軸 器 與 電 機 連 接 采 用 平 鍵 連 接查表 P174 的 Y132M 軸徑 d1=38mm，E=80mm 取 L 電機 =50mm查參考文獻[5]P140 選用 A 型平鍵，得：b=10 h=8 L=50即：鍵 A10×50 GB/T1096-2003 T 額 =20000N·m 根據(jù)教材 P106 式 6-1 得表 7：σp=2T2/dhl=2×20000/（10×8×50）=10Mpa[σ p](110Mpa)7.2 輸 入 軸 與 聯(lián) 軸 器 連 接 采 用 平 鍵 連 接軸徑 d2=30mm L1=80mm T=35.0N·m查手冊選 A 型平鍵，得：b=8 h=7 L=70 軸槽深 t=4.4mm，輪轂槽深=3.3mm1t即：鍵 A8×70 GB/T1096-2003σp=2T/dhl=2×35000/（30×7×70 ）=4.76Mpa[σ p](110Mpa)名稱 鍵寬b鍵高 h鍵長L軸槽深 t轂槽深 1t連電機軸10 8 50 5 3.3輸入軸8 7 70 4.4 3.3輸出軸14 9 80 5.5 3.8輪處 18 11 80 7 4.4247.3 輸 出 軸 與 聯(lián) 軸 器 連 接 用 平 鍵 連 接軸徑 d3=45mm L2=90mm T=374.28N.m查手冊 P51 選用 A 型平鍵，得：b=14 h=9 L=80 軸槽深 t=5.5mm，輪轂槽深 =3.8mm1t即：鍵 A18×80GB/T1096-2003根據(jù)教材 P106（6-1 ）式得σp=2T/dhl=2×374280/（45×9×80 ）=23.1Mpa[σ p] (110Mpa)7.4 輸 出 軸 與 渦 輪 連 接 用 平 鍵 連 接軸徑 d4=62mm L2=88mm T=374.28N.m查手冊 P51 選用 A 型平鍵，得：b=18 h=11 L=80 軸槽深 t=7mm，輪轂槽深 =4.4mm1t根據(jù)教材 P106（6-1 ）式得σp=2T/dhl=2×374280/（62×11×80 ）=13.7Mpa[σ p] (110Mpa)