机械设计基础课程设计说明书)

《机械设计基础》课程设计船舶与海洋工程2013级1班第3组组长：xxx组员：xxxxxxxxx二〇一五年六月二十七日《机械设计基础》课程设计说明书设计题目：单级蜗轮蜗杆减速器学院：航运与船舶工程学院专业班级：船舶与海洋工程专业一班学生姓名：xxx指导老师：xxx设计时间：2015-6-27重庆交通大学航运与船舶工程学院2013级船舶与海洋工程《机械设计基础》课程设计任务书1.设计任务设计某船舶锚传动系统中的蜗杆减速器及相关传动。2.传动系统参考方案（见下图）锚链输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入单级蜗杆减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送锚机滚筒5，带动锚链6工作。锚链输送机传动系统简图1——电动机；2——联轴器；3——单级蜗杆减速器；4——联轴器；5——锚机滚筒；６——锚链3.原始数据设锚链最大有效拉力为F(N)=3000N，锚链工作速度为v=0.6m/s，锚链滚筒直径为d=280mm。4.工作条件锚传动减速器在常温下连续工作、单向运动；空载起动，工作时有中等冲击；锚链工作速度v的允许误差为5%；单班制（每班工作8h）,要求减速器设计寿命8年，大修期为3年，小批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。5.每个学生拟完成以下内容（1）减速器装配图1张（A1号或A0号图纸）。（2）零件工作图2~3张（如齿轮、轴或蜗杆等）。（3）设计计算说明书1份（约6000~8000字）。目录1、运动学和动力学的计算..................................12、传动件的设计计算......................................53、蜗杆副上作用力的计算..................................84、减速器箱体的主要结构尺寸..............................95、蜗杆轴的设计计算.....................................116、键连接的设计........................................147、轴及键连接校核计算...................................158、滚动轴承的寿命校核..................................189、低速轴的设计与计算..................................1910、键连接的设计........................................2211、润滑油的选择........................................2212、附件设计............................................2313、减速器附件的选择....................................24参考文献：..............................................2611、运动学和动力学的计算计算项目计算过程及说明计算结果一、选择电动机1、选择电动机类型按工作要求和条件，选用Y系列全封闭笼型三相异步电动机。2、选择电动机功率工作机所需功率为：Pw=Fv/(1000wη)=3000×0.6/（1000×0.96）1.875KW；电动机的输出功率为：dP=wP/η=Fv/1000ηwη由电动机值工作几之间的总效率η=21η22η3η4η式中：1η、2η、3η、4η、分别为联轴器（2个），蜗杆传动的轴承（2对），滚筒轴承及蜗杆传动的效率。由参考文献《机械设计课程设计手册》贾北平韩贤武主编华中科技出版社第7-8页表2-31η=0.992、2η=0.99、3η=0.98、4η=0,79则η=79.098.099.0992.022=0.75/wdPPη=1.875/0.75=2.5KWη=0.75dP=2.5KW23、确定电动机的转速滚筒的工作转速为wn=min/95.40min/2806.0100060100060rrDv因为由参考文献《机械设计课程设计手册》贾北平韩贤武主编华中科技出版社第5-6页表2-2，蜗杆传动的传动比'1i=10～40,则总的传动比的合理范围为'i=10～40因此，电动机的转速的可选范围为min/)～1638.05.409(min/95.40)～4010(''rrninwdwnmin/95.40r'1i=10～40'dn（409.5～1638.0）r/min4、确定电动机的型号符合这一范围的电动机同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min。根据工作机所需要电动机输出功率dP和电动机的同步转速，由参考文献《机械设计课程设计手册》贾北平韩贤武主编华中科技出版社附录B可查出适用的电动机的型号分别为Y132S-6Y100L2-4Y132M-8。相应的技术参数及传动比的比较情况见下表：电动机的型号额定功率电动机转速（r/min)传动装置的传动比edP/kw同步转满载转总传动比电动机型号：Y132S-63速速Y132S-63100096023.44Y100L2-431500143034.92Y132M-8375071017.39综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量以及涡轮传动的传动比，选择Y132S-6型电动机较为合适，即电动机的额定功率edp=4kW，满载转速mn=960r/min总传动比适中，传动装置较紧凑。Y132S-6型电动机的主要尺寸和安装尺寸见下表：中心高H外形尺寸L×（AC/2＋AD）×HD底角安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴身尺寸D×E装键部位尺寸F×G×D132475×345×315216×1401238×8010×33×384二、计算传动装置各轴的的运动和动力参数）1）各轴的转速Ⅰ轴Ⅰn=960r/minⅡ轴Ⅱn=Ⅰn/0i=960/23.44=40.96r/min滚筒轴nw=Ⅱn=44.96r/minn0=960r/minn1=960r/minn2=44.96r/minnw=44.96r/min2)各轴的输入功率1η=0.992、2η=0.99、3η=0.98、4η=0,79Ⅰ轴P1=Pd1η2η=2.5×0.992x0.99=2.4552KWⅡ轴P2=P12η4η=2.428×0.99×0.79=1.92KW滚筒轴PW=P21η3η=1.875×0.992×0.98=1.867KWP1=2.4552KWP2=1.92KWPW=1.867KW3）各轴的输入转矩电动机轴T0=9550Pd/n0=9550×2.5/960=24.87N•mⅠ轴T1=9550P1/n1=9550×2.4552/960=24.42N•mⅡ轴T2=9550P2/n2=9550×1.92/40.96=447.66N•m滚筒轴TW=9550PW/nW=9550×1.867/40.96=435.30N•mT0=24.87N•mT1=24.42N•mT2=447.66N•mTW=435.30N•m参数电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴滚筒轴转速n（r/min）输入功率P/KW输入转矩T(N•m)9602.524.879602.455224.4240.961.92447.6640.961.867435.30传动比23.4452、传动件的设计计算2.1蜗杆副的设计计算2.1.1选择材料蜗杆：45钢，表面淬火45-55HRC；蜗轮：10-3铝青铜ZCuAl10Fe3，砂模铸造，假设相对滑动速度vs6m/s2.1.2确定许用应力根据参考文献《机械设计基础（第六版）》杨可桢程光蕴李仲生钱瑞明主编高等教育出版社第201-202页表12-5和表12-6许用接触应力[σH]=200MPa许用弯曲应力[σF]=80MPa2.1.3参数的选择蜗杆头数Z1=2蜗轮齿数Z2=i•Z1=23.44×2=46.88则Z2取47使用系数KA=1.3综合弹性系数ZE=150接触系数Zρ取d1/a=0.4由图12-11得，ZP=2.8见参考文献《机械设计基础（第六版）》杨可桢程光蕴李仲生钱瑞明主编高等教育出版社第201页图12-112.1.4确定中心距ammZZTKaHPEA144)2008.2150(5245973.1)][(32322取整：a=145mm5314568.068.0875.0875.01ad04.547531452221zdam6查询参考文献《机械设计基础（第六版）》杨可桢程光蕴李仲生钱瑞明主编高等教育出版社第195页表12-1可得若取m=6.3,d1=63mm则31247.2500mmdmd2=mZ2=6.3X4.7=296.1mm则中心距a为mmdda55.178)1.29661(21)(21212.1.4验算蜗轮圆周速度v2、相对滑动速度vs、及传动总效率η1）蜗轮圆周速度v2smndv/635.010006096.401.29614.31000602222）导程角由31.11arctantan1111dmzdmz3）相对滑动速度vssmsmndvs/6/23.331.11cos1000609606314.3cos10006011与初选值相符，选用材料合适4）传动总效率η查询参考文献《机械设计基础（第六版）》杨可桢程光蕴李仲生钱瑞明主编高等教育出版社第204页表12-7及公式（12-13）可知当量摩擦角6.1'85.0~82.0)6.131.11tan(31.11tan)97.0~95.0()tan(tan)97.0~95.0('原估计效率0.75与总效率相差较大，需要重新验算。2.1.5验算蜗轮抗弯强度蜗轮齿根抗弯强度验算公式为7FFAFaYmddTK][cos53.12212其中当量齿数85.4931.11cos47cos332ZZV查询参考文献《机械设计基础（第六版）》杨可桢程光蕴李仲生钱瑞明主编高等教育出版社第177页图11-8可得4.22aFYMPaMPaFF80][73.74.231.11cos3.61.296634476603.153.1所以强度足够2.2计算蜗杆传动等其他几何尺寸2.2.1蜗杆相关几何尺寸计算及其说明计算结果分度圆直径mmmqd631齿顶高mmmha3.61全齿高mmchmmhhaa2.143.625.13.61)(1齿顶圆直径mmqmda6.75)210(3.6)2(1齿根圆直径mmqmdf88.47)4.210(3.6)4.2(1蜗杆螺旋部分长度066.873.6)4706.011()06.011(21mzb(因为当m10时，b1加长15~25mm，故取b1=110mm;参见参考文献《机械设计常用公式速查手册》张继东编机械工业出版社第103页）蜗杆轴向齿距mmmPa78.193.614.31d1=63mmha1=6.3mmh1=14.20mmda1=75.60mmdf1=47.88mmb1=110mmPa1=19.78mm2.2.2蜗轮相关几何尺寸计算及其说明计算结果分度圆直径mmd1.2962d2=296.10mm8齿顶圆直径mmzmda7.308)247(3.6)2(22齿根圆直径mmzmdf98.280)4.247(3.6)4.2(22外圆直径mmmddae2.3185.122蜗轮齿宽mmqmb09.48)15.0(22轮缘宽度mmdBa70.5675.01da2=308.70mmdf2=280.98mmde2=318.20mmb2=48.09mm取B=56.70mm2.2.3热平衡计算取油温t=65℃，空气温度t=20℃,通风良好，t取15W/(m2·℃),传动效率η为