齿轮蜗杆减你速器设计说明书.doc

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1、毕业设计（论文）题 目： 卧式液压起网机的设计 学生姓名： 黄太柱 学 号： 101309101 学 院： 船舶与海洋工程学院 班 级： A10机械1班 指导教师： 张玉莲 第一章 设计任务书31.1原始数据31.2已知条件31.3参考传动方案3第二章 传动装置的总体设计42.1相关参数选择计算42.2确定传动装置的总传动比和分配传动比52.3计算传动装置的运动和动力参数5第三章、齿轮的设计计算63.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数63.2按齿面接触强度设计63.3几何尺寸计算9第四章 蜗杆传动的设计104.4蜗杆与蜗轮主要参数与几何尺寸114.5校核齿根弯曲疲劳强度124.6验算效率12

2、第五章、轴的设计计算135.1 高速轴的设计135.1.1相关参数设计计算134.1.2轴的结构设计145.2 中间轴的设计计算185.2.1 相关参数计算与选择185.2.2轴的结构设计195.3 低速轴的设计计算225.3.1相关参数计算与选择225.3.2轴的结构设计22第六章、滚动轴承的校核256.1高速轴用轴承的校核256.2中间轴轴承的校核266.3低速轴的轴承校核27第七章、键连接的选择与校核277.1根据周的直径选择键287.2校核键的承载能力28第八章、联轴器的选择298.1输入轴联轴器的选择与计算298.2输出轴联轴器的选择与计算29第九章、箱体设计29第十章、减速器附件设

3、计及选择3110.1润滑密封31第十一章、个人小结32第十二章、参考文献：32第一章 设计任务书1.1 主要任务1.了解和熟悉液压起网机的工作原理和结构；2.根据捕鱼量等相关因素，确定液压起网机的初步设计参数； 3.完成液压起网机的总体设计方案； 4.完成液压起网机结构设计及装配图与主要零件图设计绘制；5.完成设计说明书的撰写。起网的绞拉力和线速度是设计起网机最重要的技术依据。在设计中既希望这些参数大一些, 但还必须考虑使用的条件、使用的习惯、甲板的布置、动力的配备和经济效果等问题。根据我省具体情况, 最后确定本起网机主要设计参数为:绞拉力F（kN）15绳索线速度V（m/min）24滚筒直径D

4、（mm）255滚筒长度（mm） 滚筒节数Z（节） 滚筒转速n(r/min)绳索直径(mm)1.2已知条件） 运输带工作拉力F；） 运输带工作速度V；） 滚筒直径D；） 滚动效率=0.95 ；） 工作情况： 两班制，连续单向运转，载荷较平稳；） 工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度35C左右；） 使用折旧期10年，4年大修一次；） 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。1.3参考传动方案 图1-3第二章 传动装置的总体设计2.1相关参数选择计算(1)选择电动机类型 按工作需求和要求，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。 (2)选择电动机的容量 其中 式中：、 、分

5、别为轴承、齿轮传动、蜗轮蜗杆、联轴器和滚筒传动效率。取滚子轴承=0.99，齿轮传送效率=0.97，蜗轮蜗杆传动效率=0.73，联轴器=0.99，滚筒传动效率=0.95，则=（3）确定电动机转速 滚筒轴工作转速为 按推荐的传动比合理范围，减速器传动比，故电动机转速的可选范围为，查手册取圆整后的同步转速。电动机型号额定功率电动机转速同步转速满载转速Y100L12.2kw1500r/min1440r/min表2.12.2确定传动装置的总传动比和分配传动比 （1）由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速n，得传动装置总传动比为 （2）分配传动装置的传动比 取，则22.5，符合条件。2.3计算传动装置的

6、运动和动力参数 （1）各轴转速 轴 轴 轴 卷筒轴 （2）各轴输入功率 轴 轴 轴 卷筒轴 （3）各轴输入转矩电动机轴输出转矩 轴 轴 轴 卷筒轴 轴名功率P / kW转矩T /Nm转速nr/min传动比i效率输入输出输入输出电机轴1.8612.34144010.991轴1.8512.2214402.060.952轴1.7824.17699.03290.723轴1.29506.5624.10卷筒轴1.26496.4824.1010.97表2.2第三章、齿轮的设计计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）选用软齿面渐开线斜齿轮（2）根据运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。（3

7、）选择小齿轮材料为40Cr，调质处理，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢，硬度为240HBS，二者材料的硬度差为40HBS。 （4）取小齿轮齿数，则大齿轮，取。 （5）选取螺旋角3.2按齿面接触强度设计 （1）确定公式内各种计算数值（）（2）试选（3）查图得区域系数（4）查图得，则（5）许用接触应力 a） 查图表的小齿轮接触疲劳强度极限为，大齿轮为550Mpa。b） 计算应力循环次数 c） 查表得到, d） 失效效率为1%，安全系数为S=1，由式得 e） 计算1） 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值 ，查表得，取，且，代入上式得。2） 计算圆周速度 3） 计算齿宽b及模数4） 计算纵向重

8、合度 5） 计算在和系数K查表10-2，使用系数，根据，7级精度，由图10-8得动载系数，。由图10-13得，由表10-3得载荷系数6） 按实际的载荷系数校正所得到的分度圆直径，由下式得 7） 计算模数由式10-17，f） 按齿根弯曲强度计算由式1) 确定计算参数a） 计算载荷系数 b）根据纵向重合度，由图10-28查得c）计算当量齿数 d）查取齿形系数 查表10-5得； e）查取应力校正系数 查表10-5得；查图10-18得弯曲疲劳寿命系数，；查图10-20c小齿轮弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲强度极限 取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得g）计算大小齿轮的,并加以比较 很明显，大齿轮的数值大。

9、2）计算 对比计算结果，取，同时按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由 取，则。3.3几何尺寸计算（1）计算中心距 将中心距圆整为49mm。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 因值变化不多，故参数不必修正。（3）计算大小齿轮的分度圆直径 ，圆整后取32mm ，圆整后取67mm。 （4）计算齿轮宽度 圆整后取，。第四章 蜗杆传动的设计4.1选择蜗杆的传动类型 根据GB/T 10085-1988推荐，采用渐开线蜗杆4.2选择材料 考虑到蜗杆传动功率不大，速度也小，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZcuSr10P

10、1，金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。4.3按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆的传动设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由式，传动中心距 （1）确定作用在蜗轮上的转矩 （2）确定载荷系数K 取载荷分布不均匀系数，使用系数，动载系数，则（3）确定弹性影响系数 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮与钢蜗杆相配，故（4）确定接触系数假设蜗杆分度圆直径与传动中心距a的比值，查图11-18得（5）确定许用接触应力 根据材料的性质，从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力 应力循环次数 寿命系数 则 （6）计算中心距 取中心距，因，从表1

11、1-2取模数，螺杆分度圆直径，这时，查图11-18得，因为，因此以上计算结果可用。4.4蜗杆与蜗轮主要参数与几何尺寸 (1)蜗杆 轴向齿距 直径系数 齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆导程角 ，由表11-2所得。 蜗杆轴向齿厚 （2）蜗轮 蜗轮齿数 变位系数 验算传动比 这时传动比误差为，是允许的。 蜗轮分度圆直径 蜗轮喉圆直径 蜗轮齿根圆直径 蜗轮咽喉母圆半径4.5校核齿根弯曲疲劳强度 当量齿数 根据，查图11-19得齿形系螺旋角系数许用弯曲应力查表11-8得基本许用弯曲应力，寿命系数，故，满足条件。4.6验算效率 已知，与相对滑动速度与有关。 从表11-18中用插值法查得，代入式中得，大于原估

12、计值。第五章、轴的设计计算 5.1 高速轴的设计5.1.1相关参数设计计算已知，。 （1）材料选取 选取轴的材料为45钢，调质处理 （2）初步估计轴的最小直径 取，于是得 （3）求作用在齿轮上的力 齿轮分度圆的直径为 齿轮所受的转矩为 齿轮作用力 圆周力 径向力 轴向力 取联轴器处轴的直径为最小直径。为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩，查表14-1，考虑到转矩变化很小，故选取，则。 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，由机械手册查得所选的Y100L1的电动机的轴直径为。因此选用的联轴器轴孔直径为。查手册得LT2型弹性联轴器，其公称转矩为，半

13、联轴器孔径，故取，半联轴器长度L=42mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度。4.1.2轴的结构设计 （1）拟定轴上零件的转配方案 如下图所示：（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，轴左端需制出一轴肩，取段的直径；右端用轴端挡圈定位，按轴端直径去挡圈制定D=30mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故段的长度应比略短些，现取。 2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，在轴承产品目录中初步选取0基本游隙、标准精度级的单列圆锥滚子轴承33006，起尺

14、寸为,故，而，左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。 3）因为小齿轮分度圆直径为32，故直接做在轴上。取安装齿轮处的轴段的直径。齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为，为了使套筒端面可靠紧的压紧齿轮，此轴段应略小于轮毂宽度，故取。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环出的直径，轴环宽度，取。 4）轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油脂的要求，取端盖外端面与半联轴器左端面间的距离为。故取。 5）取齿轮距离箱体内壁之距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离S，取,已知滚动轴承宽度，则。 至此，已初步确定了轴的各段直

15、径和长度。（3）轴上零件的周向定位 齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择联轴器与轴的配合为。同样，齿轮轮毂与轴配合采用，配合为。（4）确定轴上倒角和圆角尺寸参考15-2，取轴端倒角为。（5）求轴上的载荷绘制轴的计算简图。由手册得。因此作为悬臂梁的支撑跨距在水平面上对支点A取矩得 又解得 ，故在竖直面上对A点取矩得 又 解得 ，故，由此可做弯矩图和扭矩图如下：根据轴的弯矩图和扭矩图，以及轴的结构图可以看出，截面C是危险截面。参照下表：载荷水平面垂直面支反力F，弯矩M总弯矩;扭矩T（6）按弯曲

16、扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，即C截面的强度。根据公式及表中数据，又因轴为单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取，轴的计算所以是安全的。 （7）精确校核轴的疲劳强度 1）判断危险截面 经分析可知，该轴只需校核截面左右两侧即可。 2）截面左侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩 截面上的扭矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得，截面上由于轴高而形成的理论应力集中系数和按附表3-2查取。因，。经插值法查得，。又由附图3-1查得轴的材料的敏性系数为，故有效应力集中系数为 ，查附图3-2的尺寸系数，由

17、尺寸图3-3的扭转尺寸系数，轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为,轴未经表面强化处理，取，则按公式得综合系数，。又已知碳钢的特性系数，取；，取。于是，计算安全系数值，由公式得，。，所以是安全的！ 3）截面右侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 弯矩M及弯曲应力为， 扭矩 扭转切应力取，则，。轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数，故综合系数，所以轴在截面右侧的安全系数为，所以该轴在截面右侧的强度也足够！5.2 中间轴的设计计算5.2.1 相关参数计算与选择已知（1）材料选取 选取45钢，调质处理。（2）初步估计最小直径 5.2.2轴的结构设计 1. 结构图如下所示：（1）选取单列圆锥滚子轴承

18、33006型，尺寸为。 故，且，轴肩高度。因此取，。（2）取连接蜗杆处的轴段的直径，根据定位要求取。（3）。 （4）段有轴向定位作用，取（5）取连接齿轮处的轴端的直径，齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位，且已知齿轮轮毂宽度为，故取。2.轴上零件的周向定位 采用平键连接，。为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选取齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6。3.确定轴上倒角和圆角尺寸参考15-2，取倒角为，各轴肩处圆角半径为1mm。4.求轴上的载荷 绘制轴的计算简图查得， 已知,，水平面： 又 解得 ，故，竖直面：对A点，解得对C点，解得。所以总弯矩参照下表画出弯矩如下：载荷水平面垂直面支反力；弯矩M总弯矩

19、总弯矩扭矩5.按弯扭合成应力校核轴的强度 取，则轴的计算应力，所以是安全的！5.3 低速轴的设计计算5.3.1相关参数计算与选择已知（1）材料选取 选择45钢，调质处理。（2）初步确定最小直径取联轴器处的轴的直径为最小直径，联轴器的计算转矩，取，则。查手册选用LT7型弹性联轴器，半联轴器的孔径，故取，半联轴器的长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度。5.3.2轴的结构设计（1）方案如下图：图5.7（2）确定轴的各段长度和直径 1）满足联轴器的定位要求，故取，且。 2）选取单列圆锥滚子轴承30211，其尺寸为，故取，且，圆整后取。轴肩高位，因此。 3）取安装蜗轮处的轴段的直径，为了靠紧蜗轮，故选取。

20、，取4）计算，取。至此，已确定各段的直径和长度（3）轴上零件的轴向定位 采用平键连接。查表6-1，蜗轮处选取，键长45mm，配合性质为，半联轴器的连接选用，键长70mm，配合性质为，滚动轴承与轴的定位是过渡配合，且轴的直径尺寸公差为。（4）确定轴上圆周角和倒角尺寸 参考15-2，左侧倒角为，右侧倒角为，轴肩处的圆角R=2mm。（5）求载荷绘制计算简图查得，图5.8水平面：对A点， 又 解得 ，故 竖直面：对A点解得，故，参照下表：载荷水平面垂直面支反力；，弯矩M总弯矩;扭矩T表5.3（6）按弯矩合成应力校核轴的强度 取，则轴的计算应力所以是安全的！第六章、滚动轴承的校核6.1高速轴用轴承的校核

21、 型号为单列圆锥滚子轴承33006型，尺寸为。减速器高速轴传递的转矩轴承垂直面的支座反力：,轴承水平面的支座反力：， 1）轴承径向力分析 冲击载荷系数由表13-6得 2）轴承轴向力分析 33006型圆锥滚子轴承系数：则，因轴承2被压紧，故，因此，对于轴承1 ： 对于轴承2 ： 3）轴承寿命计算与校核 因，则用轴承2来计算轴承寿命 实际工作时间,故满足要求。6.2中间轴轴承的校核型号为单列圆锥滚子轴承33006型，尺寸为。 1）轴上的支反力 ， , 2）轴承径向力分析 冲击载荷系数由表13-6得 3）轴承轴向力分析 33006型圆锥滚子轴承系数：则，因轴承2被压紧，故，因此，对于轴承1 ： 对于

22、轴承2 ： 4）轴承寿命计算与校核 因，则用轴承2来计算轴承寿命 实际工作时间,故满足要求。6.3低速轴的轴承校核查手册30211型的尺寸为。 各项系数为1）轴承上的支反力 ， , 2)轴承的径向力、轴向力计算轴承1的径向力： 轴承2的径向力： 则，故轴承1被压紧。，。因此，对于轴承1 ： 对于轴承2 ： 3）轴承寿命计算与校核 因，则用轴承2来计算轴承寿命 实际工作时间,故满足要求。第七章、键连接的选择与校核 假定输入轴与联轴器的键为键1,1齿轮与轴为键2,2齿轮与轴之间的为键3，蜗轮与轴之间的为键4，输出轴与联轴器之间的为键5。7.1根据周的直径选择键 键1：圆头普通平键（A型） 主要尺寸

23、： 键2：圆头普通平键（A型） 主要尺寸： 键3：圆头普通平键（A型） 主要尺寸： 键4：圆头普通平键（A型） 主要尺寸：键5：圆头普通平键（A型） 主要尺寸：7.2校核键的承载能力 键、轴、轮毂的材料都是钢，查表6-2得，取。键的校核公式：键1：键2：键3：键4：键5：最后选择结果键1： 键 键2 键 键3 键 键4 键 键5 键 第八章、联轴器的选择8.1输入轴联轴器的选择与计算 在轴的设计中，联轴器已初步确定，工作情况系数,计算转矩。选用LT2型弹性套柱联轴器，其主要参数如下：公称转矩。半联轴器孔径，轴孔长为。毂孔的长度为，装配尺寸，半联轴器壁厚。8.2输出轴联轴器的选择与计算 在低速轴

24、的设计中已初步确定，工作情况系数，则。选用LT7型弹性套柱联轴器，主要参数如下：公称转矩为，半联轴器的孔径为，轴孔长为，壁厚，。第九章、箱体设计箱体主要尺寸，已知求得的中心距1.机座壁厚 ，取2.机盖壁厚 ，取3.机座凸缘厚度 4.机盖凸缘厚度 5.机座底凸缘厚度 6.地脚螺钉直径 ，取7.地脚螺钉数目 由于，所以8.轴承旁连接螺栓直径 ，取9.机盖与机座直接螺栓连接直径 10.连接螺栓的间距 ，取11.轴承端盖螺钉直径 12.窥视孔盖螺钉直径 13.定位销直径 14. 至外机壁距离 查手册得分别为，取15. 至凸缘边距离 查手册得分别为，取16.轴承旁凸缘半径 17.外机壁至轴承座端面距离

25、18.大齿轮顶圈与内机壁的距离 ，取19.齿轮端面与内机壁的距离 ，取20.机盖、机座肋厚21.轴承端外径 ，取22.轴承端盖凸缘厚度，取23.轴承旁连接螺栓距离 第十章、减速器附件设计及选择10.1润滑密封10.1.1齿轮的润滑通用的闭式传动齿轮，其润滑方法根据齿轮的圆周速度大小而定，当齿轮的圆周速度时，将大齿轮的轮齿侵入油池中浸油润滑。该减速器的齿轮圆周速度较低，故采用浸油润滑。查表10-12，选用运动粘度的润滑油。10.1.2滚动轴承的润滑采用挡油环10.1.3密封方法的选取采用毡圈油封10.1.4地脚螺栓采用直径为的地脚螺栓10.1.5油标采用杆式油标。第十一章、个人小结经过这次的课程设计，我发现原来机械设计是如此的复杂，不是单单的画一张装配图，几张零件图这么简单的，它还需要做大量的计算、设计。而且还得将前面的步骤都做的很完美。 这次课程设计让我学会了做事要坚持不懈，也让我接触了之前在书本上无法学到的关于机械的知识。第十二章、参考文献：【1】纪名刚、濮良贵主编，机械设计，高等教育出版社，1996【2】龚柱义主编，机械设计课程设计图册，高等教育出版社，2004【3】机械设计手册第五版，化学工业出版社，2009【4】龚柱义主编，机械课程设计指导书，高等教育出版社，199033