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1、-机械设计课程设计-一级蜗轮蜗杆减速器设计（全套图纸）-第 14 页机械设计课程设计设 计 说 明 书题 目 设 计 者 指导教师 班 级 提交日期 全套CAD图纸加153893706 目 录一、设计任务 1 1、工作条件12、 原始数据 1 3、传动方案 1二、总体设计 2 1、传动方案 2 2、选择电机 4 3、确定传动装置的总传动比和分配传动比 54、减速器各轴转速、功率、转距的计算 6 5、蜗轮蜗杆传动的设计 7 6、轴的结构设计 12 7、轴的校核 16 8、平键联接计算 19 9、滚动轴承校核 20 10、润滑设计 21 11、箱体及附件的设计 22三、设计心得与体会 23四、参考
2、文献 24一设计任务1.题目F：设计一级蜗杆减速器，拉力F=7000N，速度v=0.538m/s，直径D=400mm，每天工作小时数：16小时，工作寿命：8年，工作天数（每年）：300天，2.原始数据3.传动方案项目数据运输带拉力 F（KN）7000V（m/s）0.538卷筒直径 D（mm）400 二 总体设计1、传动方案：已经给出，如第1页附图12、选择电动机 （1）选择电动机的类型： 无特殊要求，电机类型通常选用系列的三相笼型异步电动机，因其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便。 （2）选择电动机的容量 工作机所需功率为式中、分别为蜗轮蜗杆传动、一对滚动轴承、联轴器、工作机传动效率，取=
3、0.8、=0.99、=0.99、则=0.80.990.990.950.96=0.7电动机所需工作功率为：（3）确定电动机转速卷筒工作速度为按高等教育出版社出版的机械设计课程设计指导书表3-1，常见机械传动的主要性能推荐的传动比合理范围，一级蜗杆减速器传动比1040,根据V带的传动比范围2 4经查表按推荐的合理传动比范围，一级蜗杆减速器传动比范围为：10-80，可选择的电动机转速范围为nd=(10-80)25.71=257.1-2056.8r/min。进行综合考虑价格、重量、传动比等因素，选定电机型号为：Y160M2-8的三相异步电动机，额定功率Pen=5.5kW，满载转速为nm=720r/mi
4、n，同步转速为nt=750r/min。电动机额定功率5.5kw电动机满载转速720r/min电动机轴伸出端直径D28mm电动机伸出端安装长度E60mm3、确定传动装置的总传动比和分配传动比：由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，则减速器的传动比为： 4、减速器各轴转速、功率、转距的计算（1）各轴转速 720r/min720/2825.71r/min25.71r/min（2）各轴输入功率：5.020.994.97kW24.970.980.83.89kW23.890.980.990.963.63kW（3）各轴转矩计算 = Nm电动机轴的输出转矩=9550 =66.59N.m所以: =955
5、0 =65.92Nm9550=1444.94Nm9550=1348.37Nm（4）各轴的运动参数如下表：表2轴名功率P KW转矩T Nm转速r/min电动机轴5.0266.597201轴4.9765.927202轴3.8925.7125.713轴3.6325.7125.715.蜗轮蜗杆的传动设计分析：根据蜗杆传动的工作条件，设计闭式蜗杆传动。闭式蜗杆传动具有良好的润滑条件，失效形式为点蚀，其计算准则为按齿面接触疲劳强度进行设计，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核（在现场，由于蜗轮轮齿很少发生因齿根弯曲强度不够而断裂，故往往不进行齿根弯曲疲劳强度校核）。由于相对滑动速度很大，必须进行热平衡计算，校核一
6、下蜗杆传动的工作温度是否过高，箱体散热面积是否足够，最后制造精度。选择材料并确定许用应力查机械设计基础表12.5，蜗杆选用45钢，调质处理220240HBS。查机械设计基础表12.6，蜗轮选用锡青铜ZcuSn10P1,砂磨铸造，=180Mpa,=51Mpa(单向运转)。 按蜗轮齿面接触疲劳强度设计确定蜗杆头数 z1，蜗轮齿数z2查表12.2选z1=2，则z2=i z1=28x2=56 取Z2=57初估效率 由机械设计基础12.3.2节，初估效率=0.8 （3）计算蜗轮转矩 =i= ix9.55x=19.2x0.8x9.55 xx =1444.94Nm（4）确定载荷系数K 查表12.8取工作情况
7、系数K=1.0，由12.5.2节推荐取载荷分布系数K=1.0（载荷平稳），取动载荷系数K=1.05，则 K= K K K=1.05确定模数m和蜗杆分度圆直径，蜗轮分度圆直径 mK=1.05x1444940x=2550.39mm 因z1=2，故从表11-2中取模数m=8mm，蜗杆分度圆直径d1=80mm， =m z2=8x57=456mm计算中心距 确定中心距a=268mm（6） 计算蜗杆导程角，滑动速度v蜗轮切向速度v 因为tan=m z1 /=0.2所以=11.3 v=3.89m/s v=0.76m/s v3m/s,初选K=1.05 合适。（7）计算总效率 根据v=3.89m/s,查表12.
8、4得当量摩擦角=217=2.28（锡青铜蜗轮，蜗轮齿面硬度45HRC）。 =0.96=0.96=0.7999与预估效率=0.8 相差不多，无需复核m。.校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度(1)确定蜗轮齿形系数 当量齿数z=38.25 根据z=38.25，按插入法，查表12.9得=2.33（2）确定蜗轮螺旋角系数 =1-=0.92 (3)复核蜗轮转矩=1444.94Nm （4）校核蜗轮弯曲强度 =48.37Mpa=51Mpa,弯曲强度足够。.蜗杆、蜗轮各部分尺寸计算 （1）蜗杆 头数z=2 轴向齿距P=25.2mm;经查表，直径系数q=齿顶圆直径d=96mm;齿根圆直径=60.8mm 导程角=11.3；蜗
9、杆轴向齿厚=12.56mm（2）蜗轮 蜗轮齿数z=57.蜗轮分度圆直径d=m z=456mm;齿顶圆直径d=472mm;齿根圆直径=436.8mm蜗轮齿宽 b22m(0.5+)=60.8mm 圆整b2=72mm.热平衡计算 （1）确定室温、允许油温、散热系数K根据机械设计基础12.6.2节推荐，取=20，=70， K=14W/()。 (2)计算工作油温t t=49 t,合适。 .蜗杆传动润滑方式及精度等级选择 （1）确定润滑油粘度及润滑方式 根据v=3.89m/s查机械设计基础表12.10，选用润滑粘度为v=220mm/s,润滑方式为油池润滑。 （2）确定精度等级 根据v=3.89m/s查表1
10、2.11，选用7级精度。 .蜗杆和蜗轮的结构设计，见图纸。 6 .轴的设计计算6.1输入轴（蜗杆轴）的设计计算（1）选择轴的材料，确定许用应力分析可知此减速器的功率属中、小功率，对材料无特殊要求，故选用 45钢并经调质处理。由表16.1 查得强度极限=637Mpa,再由表16.3得许用弯曲应力=60MPa. (2) 按扭转强度估算轴径（最小直径）根据表16.2得C=118107。又由式（16.2）得 =（107118）mm=20.3722.47mm 考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故需将估算的轴直径加3%5%，由设计手册取标准直径为30mm。 （3）轴的结构设计 轴上零件的定位
11、，固定和装配 单级减速器中可将蜗轮蜗杆齿部分安排在箱体中央，相对两轴承对称布置，两轴承分别以轴肩和轴盖定位。 绘制结构草图确定轴各段直径和长度置直径mm说明联轴器处A130按传递扭矩估算基本直径，另考虑安装联轴器油封处B140为满足带轮轴向固定而设一轴肩，按经验可将轴径增加28mm螺母处CM48安装圆螺母轴承处D255为便于轴承从左端拆装，轴承内径稍大于油封处，并符合滚动轴承标准内径，取直径为25，查得轴承型号为深沟球轴承6305。E360固定轴承略低于轴承内圈，取为30蜗杆处E596由于蜗杆的直径与轴的尺寸相近，为了保证强度，故将蜗杆设计在轴上G360与E处相同H255轴承承受轴向力及径向力
12、为便于轴承从右端拆装，轴承内径稍大于油封处，并符合滚动轴承标准内径，取直径为25，查得轴承型号为圆锥滚子轴承30305，背对背安装。IM48安装圆螺母（2）确定各段轴的长度位置轴段长度mm说明联轴器处A93查机械零件设计手册取93油封处B92为便于对轴承盖的拆装和润滑，取为92圆螺母处C29固定轴承，且有止动垫片。D53与轴承厚度配合。E122根据蜗杆对中性连接段取49.54mmF115根据蜗杆结构设计G122同E段H88安装挡油环及轴承I30安装圆螺母与止动垫片（3）传动零件的周向固定轴与联轴器处采用A型普通平键，键的型号为 6.2输出轴（蜗轮轴）的设计计算（1）选择轴的材料，确定许用应力分
13、析可知此减速器的功率属中、小功率，对材料无特殊要求，故选用 45钢并经调质处理。由表16.1 查得强度极限=637Mpa,再由表16.3得许用弯曲应力=60MPa. (2) 按扭转强度估算轴径（最小直径）根据表16.2得C=118107。又由式（16.2）得 =（107118）mm=56.9262.77mm 考虑到轴的最小直径处，会有键槽存在，故需将估算的轴直径加3%5%，由设计手册取标准直径为70mm。 （3）轴的结构设计 轴上零件的定位，固定和装配 单级减速器中可将蜗轮蜗杆齿部分安排在箱体中央，相对两轴承对称布置，两轴承分别以轴肩和轴盖定位。 绘制结构草图确定轴各段直径和长度位置轴直径mm
14、说明A85此处安装轴承，因承受轴向及径向力，选用角接触球轴承7217,内径85mmB103过渡结构C115为满足带轮轴向固定而设一轴肩，按经验可将轴径增加28mmD95安装蜗轮，此处应低于轴肩。E85为便于轴承从左端拆装，轴承内径稍大于油封处，并符合滚动轴承标准内径，取直径为85mm，选角接触球轴承7217F75固定轴承，油封处取为75mm70最小轴径，与链轮配合。（2）确定各段轴的长度位置轴段长度mm说明A28与轴承厚度配合B29过渡结构 C25满足对中性25mmD140与蜗轮配合，略短于蜗轮厚度取为140mmE71与轴承厚度配合，长度由挡油环补偿，71mm合计取。F79联轴器连接的卷筒应离
15、箱体有一定距离，取79mmG114与联轴器配合（3）传动零件的周向固定轴与链轮处采用A型普通平键，键的型号为轴与蜗轮处采用A型普通平键，键的型号为 7.轴的校核7.1蜗杆轴 （1）传递的转矩T=11.23NM（2）轴上的作用力蜗杆上的切向力：蜗杆上的轴向力：F=蜗杆上的径向力：F=Ftan=39.5N（3）确定轴的跨距左右轴承的支反力作用点到蜗轮力作用点的距离为：107mm,115mm；联轴器到右端轴承的支反力作用点的距离为：84.5mm按当量弯矩较核轴的强度（1）作轴的空间受力图，计算各平面上的弯矩和合成弯矩，及其转矩，如下图所示水平面支反力水平面弯矩垂直面支反力垂直面弯矩合成弯矩（2）、危
16、险面校核当量弯矩：Me=校核：,所以轴的危险面满足强度要求，故前面所得轴的尺寸符合要求。7.2蜗轮轴的校核（1）蜗轮作用力计算转矩T=15.58NmFt=2T2/d2=(圆周力)Fr2=（径向力）F= Ft =（轴向力）（2）求水平面支反力和弯矩按当量弯矩较核轴的强度作轴的空间受力图，计算各平面上的弯矩和合成弯矩，及其转矩，如下图所示水平面支反力水平面弯矩m（3）求垂直面支反力和弯矩垂直面弯矩(4) 合成弯矩（5）判断危险剖面并校核轴径由图可见，B剖面当量弯矩最大，故较核B处轴危险剖面当量弯矩：Me=校核：,所以轴的危险面满足强度要求，故前面所得轴的尺寸符合要求。8. 键联接的校核 蜗杆轴校核
17、：联轴器处的键： 蜗轮轴： 蜗轮处 链轮出9联轴器的选择与校核：联轴器的选择可采用LX2型刚性套柱销联轴器标准=摘自GB/T 4323-2003单位=(mm) 型号=LX2额定转矩Tn(N.m)=560选择满足使用要求10.润滑设计：润滑和密封的选择润滑的选择、蜗轮传动的润滑由于蜗轮圆周速度V12m/s，所以采用浸油润滑，即将齿轮浸入油中，当齿轮回转时粘在其上的油液被带到啮合区进行润滑，同时由池的油被甩上箱壁，有助散热。为避免浸油润滑的搅油功耗太大和保证齿轮捏合区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，一般浸油深度以浸油蜗轮的一个齿高为适度，速度高的还可浅些，但不应少于10mm。轴承的
18、润滑轴承的润滑采用飞溅润滑。此种润滑比较适合圆周速度不高的轴承，因为速度过高会形成油雾，就不利于润滑。密封的选择轴伸出处的密封此处采用毡圈式密封这种方式是利用矩形截面的毛毡圈嵌入梯形槽中所产生的对轴的压紧作用，获得防止润滑油漏出和外界杂质灰质等侵入轴承室的密封效果。轴承室内的侧的密封此出采用挡油环来密封挡油环与轴承座孔之间留有不大的间隙，以便让一定量的油能溅入轴承室进行润滑，但却防止过多的油涌入轴承室。11.箱体、机架及附件的设计：机座壁厚为=8mm机盖壁厚为1=8mm机座凸缘厚度为b=1.5=12mm机盖凸缘厚度为b1=1.51=12mm机座底凸缘厚度地脚螺钉直径df=0.03619.2mm
19、，取数目为4轴承离连接螺栓直径d1=0.75df=15mm，取M16机盖与机座连接螺栓直径d2=0.6df=12mm，取M12轴承端盖螺钉直径d3=0.5df=10mm窥视孔盖螺钉直径d4=0.4df=8mm定位销直径d=0.75d2=9mm连接螺栓d2间距l=200mmdf、d1、d2至外机壁距离c1=22mmdf、d2至凸缘边缘距离c2=20mm轴承旁凸台半径R1= c2=20mm外机壁至轴承座端面距离l1= c1+ c2+10=52mm大齿轮与内机壁距离1=20mm齿轮端面与内机壁距离2=15mm机盖、机座肋厚 m1=0.851=6.8mm，取7mmm=0.85=6.8mm, 取7mm轴
20、承端盖外径D2=1.25D+10=1.25*72+10=10mm轴承端盖凸缘厚度t=1.2 d3=1.2*10=12mm轴承旁联接螺栓距离s= D2=100mm设计小结历经两个多星期的时间，终于完成了本次毕业设计。这是我第一次做设计。一开始我不知道从和入手，感觉难入上青天。由于我有向这方面发展的意向，所以我格外的 认真。通过自己耐心的看书，以及老师辛苦的指导（在这里我首先要感谢指导我很多的老师），我慢慢理清了思路。在这些天我每天专研，今天终于成型了。 在这次设计中遇到了很多挫折，如进行校核时，出现了次校核失败等。由于时间仓促以及所学的知识不够全面，虽然完成了本次设计，但难免有错误和遗漏，设计中的错误希望得到老师的指正。同时也感谢老师在设计期间给予的帮助和指导。参考文献1机械设计课程设计指导书（第二版） 高等教育出版社 作者：罗圣国等2机械设计基础 高等教育出版社 主编：陈立德3机械设计（第七版） 高等教育出版社 主编：纪名刚4机械设计手册（软件版）