蜗轮蜗杆减速箱设计
目录
第一章总论...................................................................................................................... - 2 -第二章机械传动装置总体设计...................................................................................... - 3 -2.1 拟定传动方案............................................................................................................ - 3 -
2.2 电动机的选择.................................................................................................... - 4 -
2.3 传动比及其分配................................................................................................ - 4 -
2.4 校核转速............................................................................................................ - 5 -
2.5 传动装置各参数的计算.................................................................................... - 5 -第三章传动零件—蜗杆蜗轮传动的设计计算.............................................................. - 5 -
3.1 蜗轮蜗杆材料及类型选择................................................................................ - 5 -
3.2 设计计算............................................................................................................ - 6 -第四章轴的结构设计及计算........................................................................................ - 10 -
4.1 安装蜗轮的轴设计计算.................................................................................. - 10 -
4.2 蜗杆轴设计计算.............................................................................................. - 15 -第五章滚动轴承计算.................................................................................................... - 17 -
5.1 安装蜗轮的轴的轴承计算.............................................................................. - 18 -
5.2 蜗杆轴轴承的校核.......................................................................................... - 18 -第六章键的选择计算.................................................................................................... - 19 -第七章联轴器................................................................................................................ - 20 -第八章润滑及密封说明................................................................................................ - 20 -第九章拆装和调整的说明............................................................................................ - 21 -第十章减速箱体的附件说明........................................................................................ - 21 -课程设计小结.................................................................................................................... - 22 -参考文献............................................................................................................................ - 23 -
第一章总论
带式运输机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。
带式运输机主要由两个端点滚筒及紧套其上的闭合输送带组成。带动输送带转动的滚筒称为驱动滚筒（传动滚筒）；另一个仅在于改变输送带运动方向的滚筒称为改向滚筒。驱动滚筒由电动机通过减速器驱动，输送带依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力拖动。驱动滚筒一般都装在卸料端，以增大牵引力，有利于拖动。物料由喂料端喂入，落在转动的输送带上，依靠输送带摩擦带动运送到卸料端卸出。
带式运输机是连续输送机中的一种，连续运输机是固定式或移动式运输机中主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的物料流，靠着这种物料流的整体运动来完成物料从装载点到装载点之间的运输。它主要由机架、运输带、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。其中传动装置就是把原动机的动力传递给工作机的中间设备，减速器就是传动装置中的一种。
所设计的方案是设计带式运输机的传动装置，原始数据为：运输带的拉力F=3200N ，运输带的线速度v=0.85m/s，卷筒直径D=410mm ；工作条件：连续单向运转，载荷平稳；使用期限：五年，两班制；生产条件：一般规模小批量生产；运输带速度允许误差：土5%；由于电动机高速运转，故传动装置为减速机。减速器在原动机和工作机之间起匹配转速和传递扭矩的作用。减速器是一种相对精密的机械，使用的目的是降低转速、传递扭矩。按照传递级数不同可分为单级和多级减速器，是一种封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或是齿轮—蜗杆传动所组成的独立部件。蜗杆减速机是一种具有结构紧凑，传动比大，以及在一定条件下具有自锁功能的传动机械，是最常用的减速机之一。
第二章机械传动装置总体设计
机械传动装置总体设计的主要任务是分析研究和拟定传动方案、电动机的选择、传动比的分配及计算、传动装置的运动参数及动力参数计算，为后续的传动设计和装配图绘制提供依据。
2.1 拟定传动方案
一个传动方案的拟定，除了应满足机器的功能要求外，还应当具备工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、成本低廉以及使用维护方便等特性。在拟定传动方案的时候，应多种传动方案进行对比，在结合具体情况进行设计，最后确定最终的方案。一般情况下，蜗杆减速器除有第一章所述特点外还具有坚固耐用、传动平稳、承载能力大、噪音低，动力源广，可用于电机或其他动力驱动等特点。
所以根据上述数据及要求（原始数据为：运输带的拉力F=3200N ，运输带的线速度v=0.85m/s，卷筒直径D=410mm；工作条件：连续单向运转，载荷平稳；使用期限：五年，两班制；生产条件：一般规模小批量生产；运输带速度允许误差：土5%；），在以下方案中进行选择：方案一（皮带一单级圆柱齿轮传动）、方案二（两级展开式圆柱齿轮传动）、方案三（蜗轮蜗杆传动）。由于转速高的电动机传递到工作机时降速范围较大，故选择蜗轮蜗杆传动的结构紧凑、传动比大、坚固耐用、传动平稳等特点。故最终确定方案为：方案三（蜗轮蜗杆传动）。
由所选传动方案可绘制工作传动装置如下图所示：
图1-1 蜗杆减速器示意图
1-电动机 2、4-联轴器 3一级蜗轮蜗杆减速器 5-传动滚筒 6-输送带
电动机与减速器相连选用凸缘联轴器，工作机与减速器相连处选用弹性联轴器。
2.2 电动机的选择
根据工作机的负荷、特性和工作环境，选择电动机的类型、结构形式和转速，计算电动机功率，最后确定电动机型号。 1、选择电动机的类型
按工作要求和条件选取Y 系列一般用途全封闭自扇冷鼠笼式三相异步电动机。
2、选择电动机容量
（1）工作机各传动部件的传动效率及总效率
其中弹性联轴器的传动效率η1=0.99；
单线蜗杆与蜗轮的传动效率η2
=0.75；
运输机驱动轴一对滚动轴承的效率 η3=0.99； 凸缘联轴器的传动效率η4
=0.99
所以减速机构的总效率
η
ηηηη4
2
3
2
1
???==0.9930.7530.99230.99=0.7203
（2）选择电动机的功率
所选电动机的额定功率应该等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，则不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载、发热大而过早损坏；容量过大，则增加成本，并且由于效率和功率因数低而造成电能浪费。 ①带式运输机所需的功率:
P w =F 2v ／1000 ηw =320030.85／100031=2.72kW （其中ηw 为工作机传动效率且ηw =1）；
②初步估计电动机额定功率P ：
所需电机输出的功率P d = P w / η=2.72/0.72=3.78kW ；
③查《机械设计课程设计》表2.1，选取Y112M-4电动机,主要参数如下： 额定功率P=4kw
满载转速n m =1440 r/min 电机轴伸出端直径：28mm 伸出端安装长度：60mm
2.3 传动比及其分配
1、查《机械设计》书中得各级齿轮传动比如下：82~5=蜗杆i ；
理论总传动比：82~5==蜗杆总i i ；
运输机驱动滚筒转速n w =
D v π100060?=410
85
.0100060???π=39.62r/min ；
根据初选电机转速n m =1440 r/min ，计算总传动比i ＇=n m /n w =1440/39.62
=36.35。
由工作原理图可知该传动装置为蜗轮蜗杆单级传动，即总传动比就等于蜗轮
蜗杆传动比。
2、查《机械设计》表11-1，取蜗杆头数z 1=1,蜗轮齿数z 2=36，则实际总传动比i=
1
2
z z =36。 2.4 校核转速
滚筒的实际转速n w ＇= n m /i =1440/36=40， 转速误差Δn w = w w w n 'n -n =39.62
40
-39.62=0.97%<5%，符合要求。
2.5 传动装置各参数的计算
1、各轴功率计算
蜗杆输入功率：P 1=P η1=430.99=3.96kW
蜗轮输出功率：P 2= P 1η2= P η1η2=2.97kW
滚筒轴的传递功率：P 3= P 2η1η3=2.9730.9930.99=2.91kW
2、各轴转速计算
由于蜗杆是通过联轴器与电机伸出轴连接在一起，故蜗杆转速等于电机转速即n 1=n m =1440 r/min ；
涡轮轴的转速n 2=n 1/i=1440/36=40 r/min; 滚筒轴转速n 3=n 2=40 r/min 。
3、各轴转矩计算
蜗杆传递的转矩T 1=95503P 1/n 1=26.26 N 2m
蜗轮轴传递的转矩T 2=95503P 2/n 2=709.09 N 2m 滚筒轴传递的转矩T 3=95503P 3/n 3=694.76 N 2m
第三章 传动零件—蜗杆蜗轮传动的设计计算
传动装置中传动零件的参数、尺寸和结构，对其他零部、件的设计起决定性的作用，因此，应首先设计计算传动零件。当减速器有传动件时，应先设计减速器外的传动零件。
3.1 蜗轮蜗杆材料及类型选择
1、选择蜗杆传动类型
根据GB/T10085-1988的推荐，选用渐开线蜗杆(ZI)。 2、选择材料
考虑到蜗杆传动的功率不大，速度中等，故蜗杆采用45刚；而又希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45～55HRC ；蜗轮选用铸锡磷青铜（ZCuSn10P1）,砂模铸造；为了节约贵重有色金属，仅齿圈用青铜铸造，而轮芯用灰铸铁（HT100）制造。
3.2 设计计算
1、按齿面接触强度设计
根据闭式蜗杆蜗轮的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行计算，再校核齿根弯曲疲劳强度。由《机械设计》根据式子：m 2d ≥KT 22
2)][480(H
z σ
（1）确定载荷系数
因工作是有轻微振动，故取载荷分布不均匀系数βK =1，由《机械设计》表11-5选取使用系数A K =1，由于转速不是很高，冲击不大，可选取动载荷系数
V K =1.1，则 K=βK A K V K =131.0531≈1.1 （2）确定弹性影响系数E Z
因为选用的是锡磷青铜（ZCuSn10P1）的蜗轮和45刚蜗杆相配，故
E Z =MP a 160
（3）确定许用接触应力[σ]H
根据蜗轮材料为锡磷青铜（ZCuSn10P1），金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度＞45HRC ，可从《机械设计》表11-7查得蜗轮的基本许用应力[]'
H σ =268 MPa 。
应力循环次数N=60h L jn 2=60313403（16353365）=7.0083710，寿命系数
HN K ==?87
7
10
008.7100.784 ，则[]H σ=HN K []‘
H σ=0.784?268=210.1 MPa （4）计算m 2d
由于z 2=36，T 2=709.09 N 2m=709.093103 N 2mm ，故 m 2d ≥KT 22
2)][480(
H
z σ=1.13709.09310332)21036480(
?=3144.33 mm 3 因z 1=1，故从《机械设计》表11-2中查取模数m=6.3 mm,蜗杆分度圆直径
d 1=112mm 。
2、蜗杆与蜗轮主要参数与几何尺寸 (1)中心距 a= 2
d d 21+=236
3.6112?+=169.4
(2)蜗杆：
轴向齿距P a =πm=3.1436.3=19.78 mm ； 直径系数q=
m
d 1
=17.78； 齿顶圆直径1a d =d 1+2h a1=d 1+2h a *m=112+23136.3=124.6 mm ；
齿根圆直径1f d =d 1-2h f1=d 1-2(h a *m+c)=112-2（136.3+1.6）=47.88mm ； 分度圆导程角γ=arctan q
z 1=3.22°（右旋）；轴向齿厚sa=21
πm=9.89 mm 。
(3)蜗轮：
蜗轮齿数：2z =36； 变位系数2x =0；
螺旋角：==γβ30.96°（右旋） 蜗轮分度圆直径：22mz d ==226.8 mm ； 蜗轮喉圆直径：2a d =2d +22a h =239.4 mm ； 蜗轮齿根圆直径：2f d =2d +22f h =211 mm ；
蜗轮咽喉母圆半径：2g r =a-22
1
a d =169.4-213239.4=49.7 mm ；
蜗轮轮缘宽度：B=(0.67~0.7)1a d =(83.48~87.22)mm,取B=85 mm 。 3、校核齿根弯曲疲劳强度
F Fa F Y Y m d d KT ][cos 53.12212
σγ
σβ≤=
当量齿数v z =
3
32)
22.3(cos 36
cos ?=γz =36.173
根据2x =0，v z =36.173，从《机械设计》图11-17中可查得齿形系数=2Fa Y 2.44 螺旋系数βY =?
?
-
=?
-
14022.311401γ
=0.977 许用弯曲应力 F ][σ=[]/
F σFN K
从表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力[]/
F σ=56 MPa
寿命系数 624.010
008.7101097
696=?==N K FN
F ][σ=[]/
F σFN K =56?0.624=34.92 MPa 所以F σ=
βY Y m d d KT Fa n
2212
53.1=
MPa 78.17977.044.23.68.2261127090901.153.1=??????≤56 MPa 即F σ () ) tan(tan 96.0~95.0v ?γγη+= 已知γ=3.22°，v ?=v f arc tan ，v f 与相对滑移速度s v 有关， 45.822.3cos 1000601440 112cos 1000601 1=? ????= ?= πγ πn d v s m/s 从《机械设计》表11-18中用插值法查得v f =0.0175，v ?=1°代入上式得 ) tan(tan ) 96.0~95.0(v ?γγ η+=≈(0.7239~0.732)大于原估计值=η0.7203，因此 不用重算,且进一步验证了电机选择的合理性。 5、精度等级公差和表面粗糙度的确定 考虑到所涉及的蜗杆传动是动力传动，属于机械减速器。从GB/10089-1988中，蜗轮圆周速度s v =n 2πd 2/60=0.47 m/s<1.5 m/s ，故查《课程设计》表3.66选取蜗轮、蜗杆为9级精度，侧隙种类为f,标注为9f GB/10089-1988。 蜗杆与轴做成一体，即蜗杆轴。蜗轮采用轮箍式，与铸造贴心采用H7/r6配合。 查《课程设计》表3.80得蜗轮、蜗杆表面粗糙度如下表： 表3—1 蜗轮、蜗杆表面粗糙度 查《课程设计》表3.69得： 蜗杆轴向齿距极限偏差f px =±25μm ； 蜗杆轴向齿距累积公差f pxl =48μm ； 蜗杆齿形公差f f1=45μm ； 查《课程设计》表3.70得： 蜗杆齿槽径向跳动公差f r =40μm ； 查《课程设计》表3.70得： 蜗轮齿距极限偏差f pt =40μm ； 蜗轮齿形公差f f2=36μm 。 6、热平衡计算 (1)估算散热面积S S=275 .175 .1923.010018033.010033.0m a =? ? ? ??=? ? ? ?? (2)验算油的工作温度i t 室温0t ，通常取?20。 散热系数α=8.15~17.45：取α=17.5 W/(㎡2℃)； 啮合效率89.01=η；轴承效率0.98~0.99，取轴承效率 η2=0.99；搅油效率0.94~0.99，搅油效率η3=0.98； η=η13η23η3=0.8830.9930.98=0.85 ()()=?? ? ??+??-?=+-= 20923.05.1796.385.011000S 1100001t P t i αη56.77℃＜80℃油温未 超过限度。 7、主要设计结论 2 第四章 轴的结构设计及计算 轴是非标准零件，它没有固定的、一层不变的结构形式。轴的结构设计就是根据具体的工作条件，确定出轴的合理结构和结构尺寸。 4.1 安装蜗轮的轴设计计算 1、初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45刚，调质处理。根据《机械设计》式15-3，取A 。=110，于是得mm n P A d 92.4540 91.211033 22min '=?== 。 由于轴上要有键槽，故取min 'd =50mm,查《课程设计》表6.8，选联轴器型号为HL4的弹性联轴器，孔直径D=50，轴孔长l=84mm 。 2、求作用在蜗轮上的力 已知蜗轮的分度圆直径为2d =226.8mm ，所以得 2t F = 2 22d T = N 62538 .226709090 2=?， N d T F Fa t 93.46821 1 12== =， N F F F t r r 42.2276tan 212===α。 3、蜗轮轴的设计 图4-1 蜗轮安装轴轴草图 ① 确定各段直径和长度 为满足半联轴器的轴向定位要求，Ⅶ-Ⅷ安装联轴器，其左端要制成一轴肩，Ⅵ-Ⅶ段安装轴承端盖，采用毡油封，故Ⅶ-Ⅷ段直径为d 1=50mm ，l 1应比轴孔长l=84mm 略短一些，故取l 1=82mm ，Ⅵ-Ⅶ段直径为d 2=58mm 。 初选滚子轴承，因轴承同时承受径向和轴向的力作用，故选圆锥滚子轴承，从《课程设计》表5.12中选轴承30312，其基本尺寸d 3D 3T=60mm 3130mm 333.5mm ，故d 3=d 7=60mm ，而l 7=33.5mm 。 左端滚子轴承采用轴肩进行轴向定位，查表5.12得h=72-60=12mm ，因此d 6=72mm 。轴承端盖总宽度为16mm ，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖与半联轴器左端面的距离为L=30mm ，故l 2=16+30=46mm 。 取安装蜗轮处的轴段IV-V 的直径d 4=65mm ，蜗轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位，，为使套筒端面可靠的压紧蜗轮，则此段长度应略短于蜗轮宽度，故取l 4=81mm ，蜗轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h=(0.07~0.1) d 4，则取d 5=75mm ，宽度b ≥1.4h ，则l 5=10mm 。 取蜗轮距箱体为a=25mm ，考虑箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距离箱体内壁一段距离s ，取s=8mm ，轴承宽度T=33.5mm ，则l 6=25+8-10=23mm ，l 3=T+s+a+(85-81)=70.5mm 。 表4—1 蜗轮安装轴轴主要尺寸 ②轴上零件的周向定位 为了保证良好的对中性，蜗轮与轴选用A 型普通平键联接，键的型号为b*h=18*11 GB1096-79,键槽用键槽铣刀加工，键长为60mm ；同时为了保证蜗轮 与轴配合有良好的对中性，所以选择蜗轮与轮毂的配合为6 7 r H ；联轴器与轴采用 A 型普通平键联接，键的型号为b*h=14*9 GB1096-79，键长为70mm ；轴与轴承内圈配合轴径选用H7/m6的配合。 为保证30312轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴肩圆角半径为1.5mm 。其他轴肩圆角半径分别由具体轴径而定。根据标准轴的左端倒角均为2*45°，右端倒角均为1.6*45°。 ③求轴上的载荷 根据结构图做出计算简图，简支梁L=l 3+l 4+l 5+l 6+l 7-2326.5=165mm 。分别对B 、D 在水平面和垂直面求弯矩和， 2t F = 2 22d T =N Fa 62538 .226709090 21= ?= N d T F Fa t 93.46821 1 12== = N F F F t r r 42.2276tan 212===α 可得到如下结果： 表4—2 力与弯矩 图4—2 弯矩图和扭矩图 ④从轴的结构图及弯扭图可知C 为危险截面，故只需对C 截面进行校核，查《机械设计》表15-1和15-4，MPa 55][1=-σ ca σ= () w T M 2 321α+= ()3 2 2 651.0694763 6.0274336??+=18.17≤MPa 55][1=-σ强度够 ⑤精确校核轴的疲劳强度 判断危险截面 截面Ⅶ、Ⅵ只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以它们均无需校核。 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面Ⅴ和Ⅳ处过盈处配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，中心截面上的应力最大。截面Ⅳ的应力集中的影响和截面Ⅴ的相近，但截面Ⅳ不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。中心截面上虽然应力集中最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截中心面也不必校核。由第三章附录可知，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面Ⅴ 左右即可。 截面Ⅴ左侧： 抗扭截面系数33343200602.02.0mm d W r =?== 弯矩M=M13 5 .84281 -5.84=142849.5 N.mm 扭矩3T =694763 N.m 弯曲应力 b σ=w M =6.6 MPa 扭转切应力 =16.1 MPa 轴的材料为45钢，调质处理查《机械设计》表15-1得 []155,275,60,640111====---τσσσMPa MPa B 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数σα及τα按《机械设计》附表3-2查取，因 033.0600.2==d r ，08.160 65==d D 查《机械设计》附表3-2得0.2=σα,31.1=τα 又由附图3-1可知轴的材料敏性系数82.0=τq ， 85.0=τq 故有效应力集中系数 82.1)1(1=-+=σσαr q k 26.1)1(1=-+=ττταq k 由附图3-2尺寸系数67.0=σε， 82.0=τε 附图3-4 92.0==τσββ 轴未经表面强化处理76.211 k K =-+ = σ σ σ σβε 66.111 k K =-+ = τ τ τ τβε 又由附表3-1与表3-2的碳钢的特性系数 2.0~1.0=σ?取1.0=σ?； 1.0~05.0=τ?， 05.0=τ? 计算安全系数ca S 60 1.0166.076.2275 S 1=?+?=+= -m K σφσσσασσ 547.1S 1 =+= -m K τφττταττ 2 2 τ στσS S S S S ca += =5.59≥S ＝1.5 故该轴在截面左侧强度是足够的 同理算得截面右侧ca S ＝7.53≥S ＝1.5也安全 4.2 蜗杆轴设计计算 蜗杆上的功率P 1=3.69kW ，转速n 1=1440r/min ，转矩分T 1=26260N.mm 。 1、按扭矩初算轴最小直径 选用45钢调值，硬度为HBS 255217- 查《机械设计》表15-3，取110A = mm n P A d 4.15144096.311033 11min '=?== 2、求蜗杆的受力 N d T F F t 62538 .226709090 222221a =?== = N d T F t 93.46821 1 1== N F F t r 42.2276tan 21==α 3、轴的结构设计 图4—3 蜗杆轴 ① 确定各轴段的直径和长度 由于蜗杆啮合段的直径已在蜗杆设计时确定，为避免轴直径变化过大，现在以蜗杆直径为准确定该轴其他部分的直径大小，而各段的长度则是根据确定涡轮轴的方法来确定的。 由于电机伸出端直径为28mm ，查表6.6选取YL5型凸缘联轴器，轴孔长度l=62mm,故取d 1=28mm ，l 1=58mm 。Ⅱ-Ⅲ安装端盖，d 2起固定作用，定位轴肩高度可在(0.07~0.1) d 1范围即取d 2=33mm ，轴承端盖的总宽度为16mm ，根据端盖便于装拆及添加润滑脂，取其间间隙为30mm ，则l 2=30+16=46mm 。Ⅲ-Ⅳ段安装轴承，从表5.12中选取轴承30307，其基本尺寸为d 3D 3T=35380322.75，故取d 3=d 7=35mm ，l 3=l 7=22.75mm ，可取d 4=d 6=d 3+(0.07~0.1)d 3=38mm ；为使蜗杆蜗轮正确啮合，可取l 4略短于蜗轮宽度，可取l 4=l 6=80mm 。d 5为蜗杆齿顶圆直径，d 5=d a1=124.6mm ，l 5为蜗杆轴向齿宽，l 5=b ≥101.38,取l 5=105mm 。 根据结构简图，简支梁跨距l=l 3+l 4+l 5+l 6+l 7-2316.8=276.9mm ， F NH1=F NH2=3126.5 N M H =432864 N.mm F NV1=F NV2=1138.2 N M V1=26133.5 N.mm M V2=92648.6 N.mm 2121V H M M M +==433652 N.mm 2 222V H M M M +==442668 N.mm T=T 1=26260 N.mm 图4—4 蜗杆轴扭矩图和弯矩图 可知，截面C 为危险截面，故只需校核C 截面，查《机械设计》表15-1和15-4，可得MPa 55][1=-σ， ca σ= () w T M 2 2 22α+= () 3 2 2651.06947636.027433??+=16.19≤MPa 55][1=-σ 强度够。 第五章 滚动轴承计算 在机械设计中，对于滚动轴承，主要是正确选择其类型、尺寸（型号）和合理进行轴与轴承的组合设计。在选定滚动轴承的类型、尺寸（型号），应综合考虑轴承的固定，轴承的组合定位，间隙的调整，轴承座圈与其他零件的配合，轴承的装拆和润滑、密封等问题，正确设计轴承部件的组合结构，以保证轴系的正 常工作。而在设计轴时已初选轴承为滚子轴承，现只需计算校核。 5.1 安装蜗轮的轴的轴承计算 在设计轴时初选圆锥滚子轴承30312，e=0.35，Y=1.7， 径向力： F rA =2121F F v H +=3247 N F rB =2 222F F v H +=3408 N 派生力： F dB = Y rB 2F =1002 N F dA =Y rA 2F =955 N 外载轴向力：F a =468.93 N 轴向力：F aA =F dB +F a2=1424 N F aB =F dB =1002 N 当量载荷：由于 rA A F F a =0.43>e rB B F F a =0.29 而C r =170 kN ，故轴承寿命 L p =ε ???? ??A r P C 36n 0610=3 /1065.4463170000400610?? ? ???=7756.023104 h>292000 h 因此选用该轴承没问题。 5.2 蜗杆轴轴承的校核 设计轴时，两端均初选轴承30307，e=0.31，Y=1.9 径向力： F rA =2121F F v H +=3327 N F rB =2 222F F v H +=3327 N 派生力： F dB = Y rB 2F =875.53 N F dA =Y rA 2F =875.53 N 轴向力：F aA =F dB +F a1=7110.5 N F aB =F dB =875.53 N 当量载荷：由于 rB B F F a =rA A F F a =0.37>e ，所以X=0.4，Y=1.9 由于为一般载荷，则f p =1.2，故当量载荷为： P A =f p (XF rA +YF aA )=17808.9 N 而C r =75.2 kN ，故轴承寿命 L p =ε ???? ??A r P C 16n 0610=3 /1069.178087520014400610?? ? ???=1405.63103 h>292000 h 因此选用该轴承也没问题。 第六章 键的选择计算 对于键连接，首先选择键的类型，决定键和键槽的剖面尺寸，然后校核键连接的强度。在设计轴时已初选轴承为滚子轴承，现只需计算校核。 1、输入轴与电动机轴采用平键连接 根据轴径d 1=28mm ，l 1=58，可选用A 型平键，由《机械设计》表6-1得：b 3h 3L=837344，即：键7344GB/T1096-2003。 键、轴和联轴器的材料都是钢，由表6-2查的许用应力[σp ]=100~120MPa ，取其平均值110MPa 。键的工作长度：l=L-b=44-8=32mm ，键与联轴器接触高度k=0.5h=3.5mm ，则 σp = kld 3 110T 2?=15.63 MPa<[σp ] 所以此键强度符合设计要求 2、输出轴与联轴器连接采用平键连接 根据轴径d 1=50mm ，l 1=82，可选用A 型平键，得：b 3h 3L=1439370即：键9370GB/T1096-2003。 键、轴和联轴器的材料都是钢，键的工作长度：l=L-b=70-14=56mm ，键与联轴器接触高度k=0.5h=4.5，则： σp = kld 3 210T 2?=96.25 MPa<[σp ] 所以此键强度符合设计要求。 3、输出轴与蜗轮连接用平键连接 根据轴径d 4=65，l 4=81，可选用A 型平键，得：b 3h 3L=18311360，即：键11360GB/T1096-2003，键、轴和联轴器的材料都是钢，键的工作长度：l=L-b=60-18=42mm ，键与联轴器接触高度k=0.5h=5.5，则： σp = kld 3 210T 2?=94.45 MPa<[σp ] 所以此键强度符合设计要求。 第七章 联轴器 常用的联轴器已经标准化或规范化，在机械设计中，主要是根据使用条件及所传递扭矩大小来选择其类型和尺寸。 在轴的设计当中，已经选择了联轴器，输出轴选用HL4型弹性联轴器，d=50mm ，l=80mm ；输入轴上的联轴器选用YL5型凸缘联轴器，d=28mm ，l=62mm 。 第八章 润滑及密封说明 因为是下置式蜗杆减速器，且其传动的圆周速度12/v m s <，故蜗杆采用浸油润滑，取浸油深度h=12mm ；润滑油使用50号机械润滑油。轴承采用润滑脂润滑，因为轴承转速v<1500r /min ，所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/2。 在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。 {机械设计基础课程设计} 设计说明书 课程设计题目 带式输送机传动装置 设计者李林 班级机制13-1班 学号9 指导老师周玉 时间20133年11-12月 目录 一、课程设计前提条件 (3) 二、课程设计任务要求 (3) 三、传动方案的拟定 (3) 四、方案分析选择 (3) 五、确立设计课题 (4) 六、电动机的选择 (5) 七、传动装置的运动和动力参数计算 (6) 八、高速级齿轮传动计算 (8) 九、低速级齿轮传动计算 (13) 十、齿轮传动参数表 (18) 十一、轴的结构设计 (19) 十二、轴的校核计算 (20) 十三、滚动轴承的选择与计算 (24) 十四、键联接选择及校核 (25) 十五、联轴器的选择与校核 (26) 十六、减速器附件的选择 (27) 十七、润滑与密封 (30) 十八、设计小结 (31) 十九、参考资料 (31) 一．课程设计前提条件： 1. 输送带牵引力F(KN)： 2.8 输送带速度V(m/S)：1.4 输送带滚筒直径(mm)：350 2. 滚筒效率：η=0.94（包括滚筒与轴承的效率损失） 3. 工作情况：使用期限12年，两班制（每年按300天计算），单向运转，转速误差不得超过±5%，载荷平稳； 4. 工作环境：运送谷物，连续单向运转，载荷平稳，空载起动，室内常温，灰尘较大。 5. 检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修； 6. 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。 二．课程设计任务要求 1. 用CAD设计一张减速器装配图（A0或A1）并打印出来。 2. 轴、齿轮零件图各一张，共两张零件图。 3.一份课程设计说明书（电子版）。 三．传动方案的拟定 四．方案分析选择 由于方案（4）中锥齿轮加工困难，方案（3）中蜗杆传动效率较低，都不予考虑；方案（1）、方案（2）都为二级圆柱齿轮减速器，结构简单，应用广泛，初选这两种方案。 方案（1）为二级同轴式圆柱齿轮减速器，此方案结构紧凑，节省材料，但由于此 方案中输入轴和输出轴悬臂，容易使悬臂轴受齿轮间径向力作用而发生弯曲变形使齿轮啮合不平稳，若使用斜齿轮则指向中间轴的一级输入齿轮和二级输出齿轮的径向力同向， 毕业设计（论文） 蜗轮蜗杆减速器壳体工艺及夹具设计 I 摘要 本设计专用夹具的设计蜗轮蜗杆减速器壳体零件加工过程的基础上。主要加工部位是平面和孔加工。在一般情况下，确保比保证精密加工孔很容易。因此，设计遵循的原则是先加工面后加工孔表面。孔加工平面分明显的阶段性保证粗加工和加工精度加工孔。通过底面作一个良好的基础过程的基础。主要的流程安排是支持在定位孔过程第一个，然后进行平面和孔定位技术支持上加工孔。在随后的步骤中，除了被定位在平面和孔的加工工艺及其他孔单独过程。整个过程是一个组合的选择工具。专用夹具夹具的选择，有自锁机构，因此，对于大批量，更高的生产力，满足设计要求。 关键词：蜗轮蜗杆减速器壳体类零件；工艺；夹具； II ABSTRACT Foundation design of body parts processing process the design of special fixture. The main processing parts processing plane and holes. In general, ensure easy to guarantee precision machining holes than. Therefore, the design principle is first machined surface after machining hole surface. Periodic hole machining plane is obvious that rough machining and machining precision machining hole. A good foundation on the bottom surface of the process. The main process is supported in the positioning hole process first, and then the processing hole plane and the hole positioning technology support. In a subsequent step, in addition to processing technology are positioned in the plane and the other hole hole and separate process. The whole process is a combination of the selection tool. Special fixture fixture selection, a self-locking mechanism, therefore, for large quantities, higher productivity, meet the design requirements. Keywords: box type parts; technology; fixture; III 浙江农林大学 课程设计 课程名称机械设计 题目名称带式运输机传动装置设计 学生学院工程学院 专业班级机械设计及自动化104班 学号 学生姓名 指导教师 2013年1月20日 1. 设计题目 (3) 2. 传动方案的分析、拟定 (4) 3. 电动机选择与计算 (5) 4. 计算传动装置的运动和动力参数 (7) 5. 传动零件的设计计算 (9) 6. 轴的设计计算 (13) 7. 链及链轮的选择 (19) 8. 滚动轴承的选择及校核计算 (21) 9. 键连接的选择及校核计算 (23) 10.联轴器的选择及校核计算 (24) 11. 减速器的润滑方式和密封类型的选择 (25) 12. 箱体及附件的结构设计 (26) 13.设计小结 (27) 14.推荐参考文献 (27) 一、设计题目：带式传输机的传动装置设计题目数据 F(KN)：4.0 V(ｍ／ｓ)：0.6 D(ｍｍ)：500 一、运输机工作条件 工作环境:室外、多尘；工作时不逆转， 载荷有轻微冲击；工作条件:空载起动、 连续；工作年限为10年，年工作日250 天，二班制；三年一小修，五年一大修； 输送带允许速度误差：±4%；生产批量： 小批。 二、设计任务 1.选择电动机型号； 2.计算带传动参数； 3.选择联轴器型号； 4.设计蜗轮蜗杆减速器。 三、设计成果要求 1.蜗杆传动减速器装配图A1一张； 2.零件工作图2张； 画蜗轮轴和蜗轮零件工作图 3.设计计算说明书1份（约25~30页）。 二、总体传动方案的选择与分析 （1）传动方案的选择 该传动方案在任务书中已确定，采用个一级蜗轮蜗杆封闭式减速器传动装置传动，如下图所示： （2）传动方案的分析 该工作机采用的是原动机为Y系列的三相异步电动机，三相异步电动机在室内比较实用，传动功率大，传动转矩也比较大，噪声小；另外价格相对于其它种类的各种原动机稍微便宜，在室内使用比较环保。传动装置采用一级蜗轮蜗杆减速器组成的封闭式减速器，采用蜗杆传动能实现较大的传动比，结构紧凑,传动平稳，但效率低，多用于中、小功率间歇运动的场合。工作时有一定的轴向力，但采用圆锥滚子轴承可以减小这缺点带来的影响，但它常用于高速重载荷传动，所以将它安放在高速级上。并且在电动机心轴与减速器输入轴之间采用弹性联轴器联接，因为三相电动机及输送带工作时都有轻微振动，所以采用弹性联轴器能缓冲各吸振作用，以减少振动带来的不必要的机械损耗。 总而言之，此工作机属于小功率、载荷变化不大的工作机，其各部分零件的标准化程度高，设计与维护及维修成本低；结构较为简单，传动的效率比较高，适应工作条件能力强，可靠性高，能满足设计任务中要求的设计条件及环境。 前言 在本学期临近期末的近半个月时间里，学校组织工科学院的学生开展了锻炼学生动手和动脑能力的课程设计。在这段时间里，把学到的理论知识用于实践。 课程设计每学期都有，但是这次和我以往做的不一样的地方：单独一个人完成一组设计数据。这就更能让学生的能力得到锻炼。但是在有限的时间里完成对于现阶段的我们来说比较庞大的“工作”来说，虽然能够按时间完成，但是相信设计过程中的不足之处还有多。希望老师能够指正。总的感想与总结有一下几点： 1.通过了3周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的 训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。 2.由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计 中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准 3.在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程 的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。 最后，衷心感谢老师的指导和同学给予的帮助，才能让我的这次设计顺利按时完成。 目录 一．传动装置总体设计 (4) 二．电动机的选择 (4) 三．运动参数计算 (6) 四．蜗轮蜗杆的传动设计 (7) 五．蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计 (13) 六．蜗轮轴的尺寸设计与校核 (15) 七．减速器箱体的结构设计 (18) 八．减速器其他零件的选择 (21) 九．减速器附件的选择 (23) 十．减速器的润滑 (25) 目录 一、课程设计任务书 (2) 二、传动方案 (3) 三、选择电动机 (3) 四、计算传动装置的总传动比及其分配各级传动比 (5) 五、传动装置的运动和动力参数 (5) 六、确定蜗杆的尺寸 (6) 七、减速器轴的设计计算 (9) 八、键联接的选择与验算 (17) 九、密封和润滑 (18) 十、铸铁减速器箱主要结构尺寸 (18) 十一、减速器附件的设计 (20) 十二、小结 (23) 十三、参考文献 (23) 一、课程设计任务书 2007—2008学年第 1 学期 机械工程学院（系、部）材料成型及控制工程专业 05-1 班级课程名称：机械设计 设计题目：蜗轮蜗杆传动减速器的设计 完成期限：自 2007年 12 月 31 日至 2008年 1 月 13 日共 2 周 指导教师（签字）：年月日 系（教研室）主任（签字）：年月日 二、传动方案 我选择蜗轮蜗杆传动作为转动装置，传动方案装置如下： 三、选择电动机 1、电动机的类型和结构形式 按工作要求和工作条件，选用选用笼型异步电动机，封闭式结构，电压380v， Y型。 2、电动机容量 工作机所需功率 w p KW Fv p w w 30 .1 96 .0 1000 5.2 500 1000 = ? ? = = η 根据带式运输机工作机的类型，可取工作机效率96 .0 = w η。 电动机输出功率 d p η w d p p= 传动装置的总效率 4 3 3 2 2 1 η η η η η? ? ? = 式中， 2 1 η η、…为从电动机至卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表10-2 KW P w 3.1 = 一、课程设计任务书 题目：设计某带式传输机中的蜗杆减速器 工作条件：工作时不逆转，载荷有轻微冲击；工作年限为10年，二班制。 已知条件：滚筒圆周力F=4400N；带速V=0.75m/s；滚筒直径D=450mm。 二、传动方案的拟定与分析 由于本课程设计传动方案已给：要求设计单级蜗杆下置式减速器。它与蜗杆上置式减速器相比具有搅油损失小，润滑条件好等优点，适用于传动V≤4-5 m/s,这正符合本课题的要求。 三、电动机的选择 1、电动机类型的选择 按工作要求和条件，选择全封闭自散冷式笼型三相异步电动机，电压380Ｖ，型号选择Y 系列三相异步电动机。 2、电动机功率选择 1）传动装置的总效率： 23 ηηηηη=???总蜗杆联轴器轴承滚筒 230.990.990.720.960.657=???= 2）电机所需的功率： 2300 1.2 4.38100010000.657 FV P KW η?===?电机 总 3、确定电动机转速 计算滚筒工作转速： 601000601000 1.263.69/min 360 V r D ηππ???===?滚筒 按《机械设计》教材推荐的传动比合理范围，取一级蜗杆减速器传动比范围580i =减速器，则总传动比合理范围为I 总=5～80。故电动机转速的可选范围为： (5~80)63.69318.45~5095.2/min n i n r =?=?=总电动机滚筒。符合这一 范围的同步转速有750、1000、1500和3000r/min 。 根据容量和转速，由有关手册查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第4方案比较适合，则选n=3000r/min 。 4、确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S1-2。 其主要性能：额定功率5.5KW ；满载转速2920r/min ；额定转矩2.2。 0.657η=总 63.69/min n r =滚筒 4.38P KW =电机 860~10320/min n r =电动机 电动机型号： Y132S1-2 专业综合实践（报告） 题目：一级蜗轮蜗杆减速器设计 作者：张伟强 二级学院：机械工程学院 专业班级：机械设计制造及其自动化11级2班指导教师：张玉良 职称：讲师 2015年1月22日 目录 目录...................................................................................................................... I 摘要................................................................................................. II 第1章绪论. (1) 1.1 选题的背景与意义 (1) 1.2 国内外的发展现状 (1) 1.3 本设计研究的主要内容 (2) 第2章减速器的总体设计 (3) 2.1 传动装置的总体设计 (3) 2.1.1拟订传动方案 (3) 2.1.2 电动机的选择 (3) 2.1.3 确定传动装置的传动比及其分配 (4) 2.1.4 计算传动装置的运动和动力参数 (4) 2.2 传动零件的设计计算 (5) 2.3 轴的设计 (10) 2.3.1 蜗轮轴的设计 (10) 2.3.2 蜗杆轴的设计 (12) 2.4 轴承的选择和计算 (13) 第3章三维数字化造型 (15) 3.1 创建减速器的零部件 (15) 3.2 减速器的装配过程图 (20) 3.3 减速器爆炸图 (20) 3.4 减速器总装配图 (21) 第4章结论 (22) 参考文献 (23) 致谢 (24) RV系列蜗轮蜗杆减速机 RV系列蜗轮蜗杆减速机按Q/MD1-2000技术质量标准设计制造。产品在符合按国家标准GB10085-88蜗杆轮参数基础之上，蜗轮蜗杆减速器吸取国内外最先进科技，独具新颖一格的“方箱型”外结 RV25 RV30 RV40 RV50 RV63 RV75 RV90 RV110 RV130 RV150 NRV25 NRV30 NRV40 NRV50 NRV63 NRV75 NRV90 NRV110 NRV130 NRV150 NMRV25 NMRV30 NMRV40 NMRV50 NMRV63 NMRV75 NMRV90 NMRV110 NMRV130 产品概述： RV系列蜗轮蜗杆减速机按Q/MD1-2000技术质量标准设计制造。 产品在符合按国家标准GB10085-88蜗杆轮参数基础之上，蜗轮蜗杆减速器吸取国内外最先进科技，独具新颖一格的“方箱型”外结构，箱体外形美观，以优质铝合金压铸而成。 1.机械结构紧凑、体积轻巧、小型高效； 2.热交换性能好，散热快； 3.安装简易、灵活轻捷、性能优越、易于维护检修； 4.传动速比大、扭矩大、承受过载能力高； 5.运行平稳,噪音小,经久耐用; 6.适用性强、安全可靠性大。 RV系列蜗轮减速机目前已广泛应用于冶金、矿山、输送、水利、化工、食品、饮料、纺织、烟草、包装、环保等众多行业和领域工艺装备的机械减速装置，深受用户的好评、是目前现代工业装备实现大速比低噪音、高稳定机械减速传动控制装置的最佳选择。 技术参数： 功率：0.06KW～7.5KW 转矩：2.6N·m～2379N·m 传动比：7.5-100 蜗轮蜗杆减速器设计书 一、 二、传动装置总体设计： 根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机——连轴器——减速器——连轴 器——带式运输机。(如图 2.1所示) 图2.1 根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度V≤4——5m/s，所以该蜗杆减速器采用蜗杆 下置式见（如图2.2所示），采用此布置结构，由于蜗杆在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润 滑均较好。蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。蜗杆及蜗轮轴均采用圆锥滚子轴承，承受径 向载荷和轴向载荷的复合作用，为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘，异物侵入箱 内，在轴承盖中装有密封元件。 图2.1 该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与 定位销等附件、以及其他标准件等。 图2.2 三、电动机的选择： 由于该生产单位采用三相交流电源，可考虑采用Y 系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。一般电动机的额定电压为380V 根据生产设计要求，该减速器卷筒直径D=350mm 。运输带的有效拉力F=6000N ，带速V=0.5m/s ，载荷平稳，常温下连续工作，工作环境多尘，电源为三相交流电，电压为380V 。 1、按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压为380V ，Y 系列 2、传动滚筒所需功率 3、传动装置效率：（根据参考文献《机械设计基础课程设计》 陈立德主编 高等教育出版社 第6-7页表.-3得各级效率如下）其中： 蜗杆传动效率η1=0.70 滚动轴承效率（一对）η2=0.98 联轴器效率η3=0.99 传动滚筒效率η4=0.96 所以： ηw=η1?η23?η32?η4 =0.7×0.983×0.992×0.96 =0.626 r/min 电动机所需功率： P r = P w /η =3.0/0.633=4.7KW 传动滚筒工作转速： n ＝60×1000×v / ×400 ＝62.1r/min 按推荐的合理传动比范围，取蜗杆传动比i 1 =8-40 根据（《机械设计基础》 陈立德主编 高等教育出版社 第263页表13.5，故电动机可选范围为 Nd=i ’?ηw=(8-40)×62.1 r/min Nd=497-2484 r/min 符合这一范围的同步转速的有；720 r/min ， 970 r/min ， 1440 r/min ， 2900 r/min ， 目录 第一章总论...................................................................................................................... - 2 -第二章机械传动装置总体设计...................................................................................... - 3 -2.1 拟定传动方案............................................................................................................ - 3 - 2.2 电动机的选择.................................................................................................... - 4 - 2.3 传动比及其分配................................................................................................ - 4 - 2.4 校核转速............................................................................................................ - 5 - 2.5 传动装置各参数的计算.................................................................................... - 5 -第三章传动零件—蜗杆蜗轮传动的设计计算.............................................................. - 5 - 3.1 蜗轮蜗杆材料及类型选择................................................................................ - 5 - 3.2 设计计算............................................................................................................ - 6 -第四章轴的结构设计及计算........................................................................................ - 10 - 4.1 安装蜗轮的轴设计计算.................................................................................. - 10 - 4.2 蜗杆轴设计计算.............................................................................................. - 15 -第五章滚动轴承计算.................................................................................................... - 17 - 5.1 安装蜗轮的轴的轴承计算.............................................................................. - 18 - 5.2 蜗杆轴轴承的校核.......................................................................................... - 18 -第六章键的选择计算.................................................................................................... - 19 -第七章联轴器................................................................................................................ - 20 -第八章润滑及密封说明................................................................................................ - 20 -第九章拆装和调整的说明............................................................................................ - 21 -第十章减速箱体的附件说明........................................................................................ - 21 -课程设计小结.................................................................................................................... - 22 -参考文献............................................................................................................................ - 23 - 1总体传动方案的选择与分析 该传动方案在任务书中已确定，采用一个单级蜗杆减速器传动装置传动，如下图所示： 1 电动机 2 联轴器 3 减速器 4 联轴器 5 卷筒 2.运动学与动力学计算 2.1电动机的选择 2.1.1电动机类型的选择 按工作要求和条件，选择全封闭自散冷式笼型三相异步电动机，电压380Ｖ，型号选择Y 系列三相异步电动机。 2.1.2电动机的容量 电动机输出功率： a w P d P η=kw 工作机所需的功率： a a T d P ηη9550=kw 由电动机至工作机之间的总效率： 4332 21ηηηηη=a 其中1η 2η 3η 4η分别为蜗杆，联轴器，轴承和卷筒的传动效率。 查表可知1η=0.725（蜗杆）2η=0.99（联轴器）3η=0.98（滚子轴承） 4η=0.96 所以：66.096.098.099.0725.022=???=a η 工作机输入功率 kw P a T w 66.39550 50 *7009550 == = η 所以电动机所需工作效率为： kw P P w d == = 66 .066 .3a max η 2.1.3电动机的转速 工作机的转速n=50r/min 所以电动机转速的可选范围为： min /2000~50050)40~10(.r i n n d =?== 根据《机械设计手册》中查的蜗杆的传动比在一般的动力传动中 在这个范围内的电动机的同步转速有1000r/min 和1500r/min.两种传动比方案如下表： 方案 型号 额定功率 同步转速 满载转速 质量 1 Y160M-6 7.5 1000 970 119 a η=0.66 w P =3.66kw d P =5.55kw 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 所在学院：能源与动力工程学院 专业班级：核工1001 学生姓名：陈剑波 目录 1、机械设计课程任务书 (2) 2、运动学和动力学的计算 (5) 3、传动件的设计计算 (7) 4、蜗杆副上作用力的计算 (10) 5、减速器箱体的主要结构尺寸 (11) 6、蜗杆轴的设计计算 (12) 7 、键连接的设计 (17) 8、轴、滚动轴承及键连接校核计算 (17) 9、低速轴的设计与计算 (19) 10 、键连接的设计 (25) 11、润滑油的选择 (25) 12、减速器附件的选择 (26) 设计任务书一、传动方案 二、工况及有关参数 带的圆周力F(N) 传送带速度 V(m/s) 滚筒直径D （mm） 5500 0.125 400 工作条件：带式输送机在常温下连续工作，单向运转；空载启动，工作载荷有轻微冲击；输送带工作速度V的允许误差为±5％；二班制（每班工作8h），要求减速器设计寿命为10年，大修为2~3年，少批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。 已知：运输机带的圆周力：5500N 带速：0.125m/s 滚筒直径：400mm 选定传动方案为：蜗杆减速器 三、设计要求 装配图设计：1张A1（包括主视图、俯视图和左视图， 零件明细表，技术特性表，技术要求）零件图设计：2张 ①轴 ②齿轮 编写设计计算说明书 指导老师：毛宽民 2012年12月3日 2、运动学和动力学的计算 电动机的选择 初选电动机类型和结构型式 根据动力源和工作条件，并参照选用一般用途的Y 系列三相交流同步电动机，电源的电压为380V 。 电动机的容量 确定减速器所需的功率 根据已知条件，工作机所需要的有效功率为 1000Fv P W ==6875.01000 125 .05500=?kW 确定传动装置效率 查表得： 联轴器效率1η=0.99 双头蜗杆传动效率2η=0.70 一对滚动轴承效率3η=0.99 输送机滚筒效率4η=0.96 开式滚子链传动5η=0.92 估算传动系统总效率为 543 3221ηηηηηη????==.6551 工作时，电动机所需的功率为 η W d P P = = 0495.16551 .06875.0=kW 由表查表可知，满足P e ≥P d 条件的Y 系列三相交流同步6级电动机Y100L-6额定功率 P e 应取为1.5kW,960r/min 。 电动机的转速 根据已知条件，可得输送机滚筒的工作转速w n 为 097134.5400 14.30.125 6000060000≈??== D v n w πr/min w m n i n 总'= 蜗轮蜗杆减速器设计 摘要 通过对减速器的简单了解，开始学习设计齿轮减速器，尝试设计增强感性认知和对社会的适应能力，及进一步巩固已学过的理论知识，提高综合运用所学知识发现问题、解决问题，以求把理论和实践结合一起，为以后的工作和更好的学习积累经验。学习如何进行机械设计，了解机械传动装置的原理及参数搭配。学习运用多种工具，比如CAD等，直观的呈现在平面图上。通过对圆柱齿轮减速器的设计，对齿轮减速器有个简单的了解与认知。齿轮减速器是机械传动装置中不可缺少的一部分。机械传动装置在不断的使用过程中，会不同程度的磨损，因此要经常对机械予以维护和保养，延长其使用寿命，高效化的运行，提高生产的效率，降低生产的成本，获得最大的使用效率。 关键词：机械传动装置、齿轮减速器、设计原理与参数配置 In this paper Through the simple understanding of the speed reducer, started lea rning design of gear reducer, attempt to design enhance the perce ptual cognition and ability to adapt to society, and further cons olidate the learned theory knowledge, to improve the integrated us e of knowledge discovery and solve problems, in order to combine theory and practice together, for the later work and better lea rning experience. Learn how to do mechanical design, to understand the principle of mechanical transmission device and parameter collocation. Study us ing a variety of tools, such as CAD, intuitive present on the f loor plan. Through the design of cylindrical gear reducer, gear r educer is a simple understanding and cognition. Gear reducer is a n indispensable part of in mechanical transmission device. Mechanic al transmission device in use process, will be different degree o f wear and tear, so often to mechanical maintenance and maintenan ce, prolong the service life and highly effective operation, impro ve production efficiency, reduce the cost of production, achieve m aximum efficiency. Keywords: mechanical transmission gear, gear reducer, the design pr inciple and parameter configuration 塔里木大学毕业设计 目录 一前言--------------------------------- 2 二设计题目-------------------------------4 三电动机的选择---------------------------4 四传动装置动力和运动参数 ----------------6 五蜗轮蜗杆的设计-------------------------7 六减速器轴的设计------------------------10 七滚动轴承的确定和验算------------------14 八键的选择------------------------------15 九联轴器的选择--------------------------16 十润滑与密封的设计----------------------16 十一铸铁减速器结构主要尺寸----------------16 十二小结----------------------------------17 十三感谢----------------------------------17 十四参考文献------------------------------18 一前言 机械设计课程的目的 机械设计课程设计是机械类专业和部分非机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性教学环节。其基本目的是： (1) 通过机械设计课程的设计，综合运用机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。 (2) 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。 (3) 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。 机械设计课程的内容 选择作为机械设计课程的题目，通常是一般机械的传动装置或简单机械。 课程设计的内容通常包括：确定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置的运动和动力参数；传动零件、轴的设计计算；轴承、联轴器、润滑、密封和联接件的选择及校核计算；箱体结构及其附件的设计；绘制装配工作图及零件工作图；编写设计计算说明书。 在设计中完成了以下工作： ①减速器装配图1张（A0或A1图纸）； ②零件工作图2～3张（传动零件、轴、箱体等）； ③设计计算说明书1份，6000～8000字。 机械设计课程设计的步骤 机械设计课程设计的步骤通常是根据设计任务书，拟定若干方案并进行分析比较，然后确定一个正确、合理的设计方案，进行必要的计算和结构设计，最后用图纸表达设计结果，用设计计算说明书表示设计依据。 机械设计课程设计一般可按照以下所述的几个阶段进行： 1．设计准备 ①分析设计计划任务书，明确工作条件、设计要求、内容和步骤。 ②了解设计对象，阅读有关资料、图纸、观察事物或模型以进行减速器装拆试验等。 ③复习课程有关内容，熟悉机械零件的设计方法和步骤。 ④准备好设计需要的图书、资料和用具，并拟定设计计划等。 2．传动装置总体设计 ①确定传动方案——圆锥齿轮传动，画出传动装置简图。 ②计算电动机的功率、转速、选择电动机的型号。 ③确定总传动比和分配各级传动比。 ④计算各轴的功率、转速和转矩。 3．各级传动零件设计 ①减速器外的传动零件设计（带传动、链传动、开式齿轮传动等）。 ②减速器内的传动零件设计（齿轮传动、蜗杆传动等）。 4．减速器装配草图设计 ①选择比例尺，合理布置试图，确定减速器各零件的相对位置。 ②选择联轴器，初步计算轴径，初选轴承型号，进行轴的结构设计。 ③确定轴上力作用点及支点距离，进行轴、轴承及键的校核计算。 ④分别进行轴系部件、传动零件、减速器箱体及其附件的结构设计。 5．减速器装配图设计 ①标注尺寸、配合及零件序号。 ②编写明细表、标题栏、减速器技术特性及技术要求。 一、仔细分析，对所画对象做到心中有数 在画装配图之前，要对现有资料进行整理和分析，进一步搞清装配体的用途、性能、结构特点以及各组成部分的相互位置和装配关系，对其它完整形状做到心中有数。 二、确定表达方案 根据装配图的视图选择原则，确定表达方案。 对该减速器其表达方案可考虑为： 主视图应符合其工作位置，重点表达外形，同时对右边螺栓连接及放油螺塞连接采用局部剖视，这样不但表达了这两处的装配连接关系，同时对箱体右边和下边壁厚进行了表达，而且油面高度及大齿轮的浸油情况也一目了然；左边可对销钉连接及油标结构进行局部剖视，表达出这两处的装配连接关系；上边可对透气装置采用局部剖视，表达出各零件的装配连接关系及该结构的工作情况。 俯视图采用沿结合剖切的画法，将内部的装配关系以及零件之间的相互位置清晰地表达出来，同时也表达出齿轮的啮合情况、回油槽的形状以及轴承的润滑情况。 左视图可采用外形图或局部视图，主要表达外形。可以考虑在其上作局部剖视，表达出安装孔的内部结构，以便于标注安装尺寸。 另外，还可用局部视图表达出螺栓台的形状。 建议用A1图幅，1：1比例绘制。 画装配图时应搞清装配体上各个结构及零件的装配关系，下面介绍该减速器的有关结构： 1、两轴系结构由于采用直齿圆柱齿轮，不受轴向力，因此两轴均由滚动轴承支承。轴向位置由端盖确定，而端盖嵌入箱体上对应槽中，两槽对应轴上装有八个零件，如图2-3所示，其尺寸96等于各零件尺寸之和。为了避免积累误差过大，保证装配要求，轴上各装有一个调整环，装配时修磨该环的厚度g使其总间隙达到要求0.1±0.02。因此，几台减速器之间零件不要互换，测绘过程中各组零件切勿放乱。 目录 一．传动装置总体设计 (4) 二．电动机的选择 (4) 三．运动参数计算 (6) 四．蜗轮蜗杆的传动设计 (7) 五．蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计 (13) 六．蜗轮轴的尺寸设计与校核 (15) 七．减速器箱体的结构设计 (18) 八．减速器其他零件的选择 (21) 九．减速器附件的选择 (23) 十．减速器的润滑 (25) 参数选择： 卷筒直径：D=350mm 运输带有效拉力：F=2000N 运输带速度：V=0.8m/s 工作环境：三相交流电源，三班制工作，单向运转，载荷平稳，空载启动，常温连续工作 一、传动装置总体设计： 根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机——连轴器——减速器——连轴器——带式运输机。根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度V≤4——5m/s，所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式见，采用此布置结构，由于蜗杆在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润滑均较好。蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。蜗杆及蜗轮轴均采用圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷的复合作用，为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘，异物侵入箱内，在轴承盖中装有密封元件。 该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。 二、电动机的选择： 由于该生产单位采用三相交流电源，可考虑采用Y系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。一般电动机的额定电压为380V 根据生产设计要求，该减速器卷筒直径D=350mm。运输带的有效拉力F=2000N，带速V=0.8m/s，载荷平稳，常温下连续工作，电源为三相交流电，电压为380V。 1、按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压为380V，Y系列 2、传动滚筒所需功率 Pw=FV/1000=2000*0.8/1000=1.6kw 3、传动装置效率：（根据参考文献《机械设计课程设计》刘俊龙何在洲主编机械工业出版社第133-134页表12-8得各级效率如下）其中： 蜗杆传动效率η 1 =0.70 搅油效率η 2 =0.95 滚动轴承效率（一对）η 3 =0.98 联轴器效率η c =0.99 传动滚筒效率η cy =0.96 所以： η=η 1?η 2 ?η 3 3?η c 2?η cy =0.7×0.99×0.983×0.992×0.96=0.633 电动机所需功率： P r = P w /η=1.6/0.633=2.5KW 传动滚筒工作转速： n w ＝60×1000×v / ×350＝43.7r/min 根据容量和转速，根据参考文献《机械零件设计课程设计》吴宗泽罗圣国 编高等教育出版社第155页表12-1可查得所需的电动机Y系列三相异步电动 机技术数据，查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，如表2-1: 表2-1 传动装置简图 1—电动机2、4—联轴器3—一级蜗轮蜗杆减速器 5—传动滚筒6—输送带 一、选择电机 1． 选择电机类型 按工作要求和工作条件选择YB 系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭式自扇冷式结构，电压为380V 。 2． 选择电机的容量 工作机的有效功率为 19000.75 1.425kW 10001000 W Fv P ?= == 从电动机到工作机输送带间的总效率为 23 1234=ηηηηη∑ 式中： 1η---联轴器的传动效率； 2η---轴承的传动效率； 3η---蜗轮的传动效率； 4η---卷筒的传动效率。 由表9.1可知，10.99η=，20.98η=，30.75η=，40.95η=则 =0.671η∑ 所以电动机所需的工作功率为 d 1.425 2.1kW 0.671 W P P η∑ = = = 3． 确定电动机的转速 工作机卷筒的转速为 W 6010006010000.75 53.1r/min 270 v n d ππ???= =≈? 由于蜗杆的头数越大，效率越低，当选择蜗杆的头数Z 1=1时，对应电动机所算出的传动比不在推荐范围内。故选则蜗杆的头数Z 1=2。 所以电动机转速可选的范围为 ' W (14~27)60840~1620)r/min d n i n ∑==?=（ 符合这一范围的同步转速为1000r/min 和1500r/min 。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min 的电动机。 根据电动机的类型、容量和转速，由机械设计手册选定电动机的型号为Y112M-6，其主要性能如表1.1所示，电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如表1.2所示。 表1.1 Y112M-6型电动机的主要性能 表1.2 电动机的主要外形和安装尺寸（单位mm ） 二、 计算传动装置的传动比 1． 总传动比 W 940 17.753.1 m n i i n ∑== == 三、 计算传动装置各轴的运动和动力参数 1． 各轴的转速 Ⅰ轴 m n n 940r /min I == Ⅱ轴 m n n 53.7r /min II == 卷筒轴 m n n 53.7r /min ==卷 2． 各轴的输入功率 Ⅰ轴二级圆柱齿轮减速器装配图
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