机械课程设计——蜗轮蜗杆减速器

简介：
《机械课程设计——蜗轮蜗杆减速器》是一本专注于介绍如何进行蜗轮蜗杆减速器的设计与制造的专业书籍。它详细讲解了从理论分析到实际操作的各项步骤，是学生和工程师学习相关技术的理想参考书。 ### 机械课程设计--蜗轮蜗杆减速器 #### 一、设计任务书 ##### 1.1 设计题目 本设计题目为“一级蜗杆减速器”。具体工作条件如下：拉力(F = 7000N)，速度(v = 0.2m/s)，齿数为10，节距为100mm，每天工作16小时，预计使用寿命为5年（每年工作300天）。工作环境配备三相交流电源，电压为380V/220V。 ##### 1.2 设计步骤 - **传动装置总体设计方案**：确定传动方案，并分析其优缺点。 - **电动机的选择**：根据工作条件选择合适的电动机。 - **确定传动装置的总传动比和分配传动比**：计算并分配总传动比。 - **计算传动装置的运动和动力参数**：包括各轴的转速、扭矩等。 - **链传动设计计算**：对链传动进行详细设计。 - **减速器内部传动设计计算**：主要包括蜗杆副传动设计。 - **传动轴的设计**：设计各轴的结构和尺寸。 - **滚动轴承校核**：确保轴承满足使用寿命要求。 - **键联接设计**：设计键连接以保证轴与零件之间的连接可靠。 - **联轴器设计**：选择合适的联轴器。 - **润滑密封设计**：确保减速器内部润滑和外部密封。 - **箱体结构设计**：设计减速器箱体。 #### 二、传动装置总体设计方案 ##### 2.1 传动方案 传动方案采用后置外传动为链传动，减速器采用一级蜗轮蜗杆减速器。 ##### 2.2 方案的优缺点 - **优点**： - 结构紧凑，体积小，重量轻。 - 散热性能好，易于维护检修。 - 运行平稳，噪音低，使用寿命长。 - 安全可靠性高。 - **缺点**： - 蜗杆副传动效率较低，尤其是在低速大扭矩情况下。 - 链传动的链条在长期使用后可能会因为磨损导致节距增大，进而出现跳链问题。 - 安装和维护要求较高。 #### 三、选择电动机 ##### 3.1 电动机类型的选择 根据工作条件，选择三相异步电动机，封闭式结构，电压为380V，Y系列。 ##### 3.2 确定传动装置的效率 - 联轴器效率(eta_1 = 0.99)。 - 滚动轴承效率(eta_2 = 0.98)。 - 链传动效率(eta_c = 0.96)。 - 蜗杆副效率(eta_3 = 0.8)。 - 工作机效率(eta_w = 0.97)。 ##### 3.3 计算电动机容量 - 工作机所需功率[P_{work} = F \times v = 7000N \times 0.2m/s = 1400W]。 - 电动机所需额定功率[P_{motor} = \frac{P_{work}}{\eta_1 \times \eta_2 \times \eta_c \times \eta_3 \times eta_w} = \frac{1400W}{0.99 \times 0.98 \times 0.96 \times 0.8 \times 0.97}]。 - 经过计算得到电动机所需额定功率约为2.2kW。 ##### 3.4 确定传动装置的总传动比和分配传动比 - 总传动比理论范围：20～240。 - 选定电机型号为Y112M-6，额定功率2.2kW，满载转速940r/min，同步转速1000r/min。 - 通过计算得到总传动比为[eta_{total} = \frac{n_{motor}}{n_{work}}]。 - 分配传动装置传动比时，假设链传动比为(i_c = 3)，则蜗杆减速器传动比为[eta_{reducer} = \frac{eta_{total}}{i_c}]。 #### 四、计算传动装置运动学和动力学参数 - **各轴转速**：基于选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速计算得出。 - **扭矩**：基于功率和转速计算得出。 - **功率分配**：根据总传动比和各部件效率计算得出。 - **轴向力**：根据