二级圆锥-圆柱减速器
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2.原始数据
（1）运输带拉力F(KN):3.6
（2）运输带速度V(m/s):0.85
（3）卷筒直径D(mm):330
3 .设计工作量
（1）画出装配图二张（A1）（草图和正式图）；
（2）零件工作图2张（齿轮，轴）（计算机绘图）；
（3）零件工作图3张A2或A3三张（齿轮，轴，带式输送机）
（4）设计计算说明书一份。
（3）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。
（4）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。
第三章运动学和动力学的计算
计算过程
计算结果
一、电动机的选择
（1）电动机类型的选择
根据工作要求和条件，选用三相异步电动机，电压380V，Y型。
螺旋角系数
从教材P255知许用弯曲应力
从教材P256表11—8查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 =56 。
由教材P255寿命系数
可见弯曲强度是满足的。
6、验算效率
已知 = ; ; 与相对滑动速度 有关。
从教材P264表11—18中用插值法查得 =0.01632, 代入式中得 =0.824,大于原估计值,因此不用重算。
选择A型V带
V=13.666m/s
Ld=1120mm
z=4(根)
（6）计算链传动作用在轴上的压轴力
压轴力 可近似取为：
式中： ——有效圆周力；
式中：P——传递的功率，KW；
——链速，m/s。
——压轴力系数，对于水平传动 ；对于垂直传动 。这里为水平传动，所以取 。
（7）链条的标记，规格和主要参数滚子链的标记为：
24A-1-92 GB/T 1243—1997
Pca=6.388KW
7、精度等级公差和表面粗糙度的确定
考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从GB/T10089—1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择9级精度,侧隙种类为f,标注为8f GB/T10089—1988。然后由参考文献[5]P187查得蜗杆的齿厚公差为 =71μm,蜗轮的齿厚公差为 =130μm;蜗杆的齿面和顶圆的表面粗糙度均为1.6μm,蜗轮的齿面和顶圆的表面粗糙度为1.6μm和3.2μm。
在10～25范围内，符合要求，故最终采用Y132S1-2型电动机。
选定电动机型号为Y132S1-2型。
电动机型号
额定功率KW
同步转速r/min
满载转速r/min
堵转转矩
额定转矩
最大转矩
额定转矩
总传动比i
Y132S-4
5.5
3000
2900
2.0
2.3
58.951
三、计算传动装置的运动和动力参数计算：
作用在轴上的压力
F = =2×4×112.4×sin(165°/2)=891.5N
9带轮结构设计
（1）小带轮的尺寸
小带轮的基准直径为90mm，参照电动机的参数，可知中心高H=132mm，轴伸长度是4620mm,轴径是38mm,所以，小带轮的轴孔直径应为38mm,轮毂长不大于3d(d代表轴的直径),采用实心式结构
因工作载荷有轻微冲击,故由教材P253取载荷分布不均系数 =1;由教材P253表11—5选取使用系数 由于转速不高,冲击不大,可取动载系数 ;则由教材P252
(3)确定弹性影响系数
因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故 =160 。
(4)确定接触系数
先假设蜗杆分度圆直径 和传动中心距 的比值 =0.35从教材P253图11—18中可查得 =2.9。
电动机的输出功率应为：
由P167表12-1选取电动机的额定功率为5.5kW。
4）确定电动机的转速：
带式运输机的所需转速：
总传动比
带传动的传动比 =2～4；根据圆锥齿轮传动比 =2～3，圆柱齿轮传动 =3～6；链传动的传动比 =2～6所以总传动比 =24～432
知电动机转速的可选范围为：
符合这一范围的同步转速可选1500r/min（ 不符合要求，见下面证明）和3000r/min
由图8-11（课本P157），初选 ，则
由表8-8圆整为 I
实际传动比
4验算带速v
V= d
带速在5～30m/s范围内，所以合适。
5计算中心距 和基准带长
初步选择中心距
因为0.7（ ）≤ ≤2( )
即189mm≤ ≤540mm
取 =350mm则
由就近取Ld=1120mm，带长修正系数KL=0.91
由公式
所以：
（3）确定链条型号和节距
链条型号根据当量的单排链的计算功率 =4.56KW和主动链轮转速 ，查《机械设计》图9-11，可知链条型号为24A。查《机械设计》表9-1，可知链条节距 =38.1。
（4）计算链节数 和中心距
初选中心距 =（30～50） ，按下式计算链节数 ：
初选中心：
取 。则相应的链节数为：
设计任务书
课程设计
设计内容
1.拟定和分析设计方案
2.选择电动机，计算传动比和运动参数
3.传动件设计
4.轴的设计和键的设计
5.轴承及组合件的设计，联轴器的选择
6.箱体和附件的设计
7.润滑和密封设计
8.零件图和装配图的绘制
9.设计说明书的编写
课程设计
要求
1工作条件
运输机连续工作，单向运转，载荷较平稳，空载起动，使用期限8年。两班制；减速器小批生产。运输带允许速度误差为±5%。
4、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸
(1)蜗杆
轴向尺距 ;直径系数 ;
齿顶圆直径 ;
齿根圆直径 ；
分度圆导程角 ;蜗杆轴向齿厚 。
(2)蜗轮
蜗轮齿数31;变位系数
演算传动比 ,这时传动误差比为 ,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 mm
5、校核齿根弯曲疲劳强度
当量齿数
根据 从教材P255图11—19中可查得齿形系数
8.热平衡核算
初步估计散热面积：
取 (周围空气的温度)为 。
四、链传动设计
（1）选择链轮齿数 和
根据链轮齿数的选择原则，可知小链轮的齿数 不宜过少，也不宜过大，由书本P177页，选取链轮齿数优先系列，先选小链轮 =19。
已知链传动的传动比 ， ，可得大链轮齿数。 与初选 的传动误差比为 ，是允许的。
底脚安装尺寸A*B
地脚螺栓孔GD
132
475*345*315
216*140
12
38*80
10*41
二、确定传动装置的总传动比和分配传动比：
（1）总传动比由选定的电动机满载转速 和带式运输机的转速 ，可得传动装置总传动比：
（2）分配传动装置传动比由 ，查指导书表1，取V带的传动比为2，即 ，链传动比为2，即 ，则减速器传动比： 传动比范围不在10～25之间所以该型号不符合要求，故采用Y132S1-2型
（2）大带轮的尺寸，
大带轮的基准直径是180mm＜300mm,采用腹板式结构，，轮毂宽B=(1.5~2)d=52.5~70mm,取B=60mm.
1、选择蜗杆传动类型
根据GB/T10085—1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。
2、选择材料
考虑到蜗杆传动功率不大,速度只是中等,故蜗杆采用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45～55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,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。
6验算小带轮包角 1
7求窄V带的根数z
由传动比 查课本P153表8-4b由线性差值法得 KW
由Ld=1120mm查表8-2得 ; =165°查表8-5得 代入数据得：
所以取z=4（根）
8确定带的初拉力F 和作用在轮轴上的压力F
取q=0.1kg/m
=500×6.388/(4×13.666)×(2.5/0.96-1)+0.1×13.666 =112.4N
5）电动机型号的确定
根据电动机功率和同步转速，先选定电动机型号为Y132S-4。
电动机型号
额定功率KW
同步转速r/min
满载转速r/min
堵转转矩
额定转矩
最大转矩
额定转矩
总传动比i
Y132S-4
5.5
1500
1440
2.2
2.3
29.2725
6）电动机参数
中心高H
外形尺寸
L*(AC/2+AD)*HD
计算过程
计算结果
一带传动设计
1确定计算功率Pc
由已知条件，双班制工作，查课本P156表8-7得KA=1.2
所以Pca=KA× =1.2×5.098=6.388KW
2选择V带型号
根据Pca=6.388KW， .由V带选型图（课本P157）得，坐标点位于A型V带区域，所以选择A型V带。
3确定大小带轮基准直径d1,d2
（2）电动机功率选择：
1）传动装置的总功率：
工作机所需要的有效功率为：
2）传动装置的总效率：
由电动机至运输带的传动总效率为：
根据《机械设计课程设计》P5表1-7，取 =0.96， =0.95， =0.98， =0.99， =0.93， =0.96， =0.96则传动装置的总效率为：
3）确定电动机的功率：
取将计算出的链节数 圆整为偶数 ，所以得出链节数 =92。
则链传动的实际中心距为：
式中， 为中心距计算系数，由机械设计书表9-7可得，
其中， ，查表得 =0.24897
（5）计算链速 ，确定润滑方式
平均链速按下式计算：
根据链速 ，查《机械设计》图9-14，可知最终选择的润滑方式为：定期人工润滑。
说明：用油壶或油刷定期在链条松边内、外链板间隙中注油，供油量为每班注油一次。
(5)确定许用接触应力
根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造,蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC,可从从教材P254表11—7查得蜗轮的基本许用应力 =268 。由教材P254应力循环次数
寿命系数
则
(6)计算中心距
(6)取中心距a=180mm,因i=15.093,故从教材P245表11—2中取模数m=6.3mm,蜗轮分度圆直径 =63mm这时 =0.35从教材P253图11—18中可查得接触系数 =2.9因为 = ,因此以上计算结果可用。
（2）确定计算功率
根据链传动的工作情况、主动链轮齿数和链条排数，将链传动所传递的功率修正为当量的单排链的计算功率：
式中： ——工况系数，查《机械设计》表9-6，取1.0；
——主动链轮齿数系数，查机械设计书图9-13，取1.36；
——多排链系数，这里为单排链，取1；
P——传递的功率，P=3.353KW；
3、按齿面接触疲劳强度进行设计
根据闭式蜗杆传动的设计准则,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。由教材P254式(11—12),传动中心距
(1)确定作用在蜗杆上的转矩
由i=15.093，查课本P244表11-1，选取z1=2,z2=2×15=30.186
估计传动效率 =0.75
则
(2)确定载荷系数K
（1）各轴转速：（ , ,）
（2）各轴输入功率：
（3）计算各轴输入转矩：
电动机型号：
Y132S-4
将上述所计算的结果列表如下：
轴名
效率P/KW
扭矩T/Nm
转速n（r/min）
效率η
输入
输出
输入
4.3751
0.96
4.20
3.9102
3.6787
0.768
3.253
0.893
3.188
0.96
第四章传动零件的设计
第二章拟定分析传动方案
一．传动方案简图
图有错，缺少链
二．传动方案的分析
（1）根据要求设计二级直齿圆锥-斜齿圆柱减速器，传动路线为：电动机——V带传动——二级直齿圆锥-斜齿圆柱减速器——联轴器——链传动——带式运输机。
（2）根据生产设计要求可知，该蜗杆减速器采用蜗杆下置，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，蜗杆轴承润滑也方便。适用于传动V≤4-5m/s,这正符合本课题的要求。
（1）运输带拉力F(KN):3.6
（2）运输带速度V(m/s):0.85
（3）卷筒直径D(mm):330
3 .设计工作量
（1）画出装配图二张（A1）（草图和正式图）；
（2）零件工作图2张（齿轮，轴）（计算机绘图）；
（3）零件工作图3张A2或A3三张（齿轮，轴，带式输送机）
（4）设计计算说明书一份。
（3）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。
（4）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。
第三章运动学和动力学的计算
计算过程
计算结果
一、电动机的选择
（1）电动机类型的选择
根据工作要求和条件，选用三相异步电动机，电压380V，Y型。
螺旋角系数
从教材P255知许用弯曲应力
从教材P256表11—8查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 =56 。
由教材P255寿命系数
可见弯曲强度是满足的。
6、验算效率
已知 = ; ; 与相对滑动速度 有关。
从教材P264表11—18中用插值法查得 =0.01632, 代入式中得 =0.824,大于原估计值,因此不用重算。
选择A型V带
V=13.666m/s
Ld=1120mm
z=4(根)
（6）计算链传动作用在轴上的压轴力
压轴力 可近似取为：
式中： ——有效圆周力；
式中：P——传递的功率，KW；
——链速，m/s。
——压轴力系数，对于水平传动 ；对于垂直传动 。这里为水平传动，所以取 。
（7）链条的标记，规格和主要参数滚子链的标记为：
24A-1-92 GB/T 1243—1997
Pca=6.388KW
7、精度等级公差和表面粗糙度的确定
考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从GB/T10089—1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择9级精度,侧隙种类为f,标注为8f GB/T10089—1988。然后由参考文献[5]P187查得蜗杆的齿厚公差为 =71μm,蜗轮的齿厚公差为 =130μm;蜗杆的齿面和顶圆的表面粗糙度均为1.6μm,蜗轮的齿面和顶圆的表面粗糙度为1.6μm和3.2μm。
在10～25范围内，符合要求，故最终采用Y132S1-2型电动机。
选定电动机型号为Y132S1-2型。
电动机型号
额定功率KW
同步转速r/min
满载转速r/min
堵转转矩
额定转矩
最大转矩
额定转矩
总传动比i
Y132S-4
5.5
3000
2900
2.0
2.3
58.951
三、计算传动装置的运动和动力参数计算：
作用在轴上的压力
F = =2×4×112.4×sin(165°/2)=891.5N
9带轮结构设计
（1）小带轮的尺寸
小带轮的基准直径为90mm，参照电动机的参数，可知中心高H=132mm，轴伸长度是4620mm,轴径是38mm,所以，小带轮的轴孔直径应为38mm,轮毂长不大于3d(d代表轴的直径),采用实心式结构
因工作载荷有轻微冲击,故由教材P253取载荷分布不均系数 =1;由教材P253表11—5选取使用系数 由于转速不高,冲击不大,可取动载系数 ;则由教材P252
(3)确定弹性影响系数
因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故 =160 。
(4)确定接触系数
先假设蜗杆分度圆直径 和传动中心距 的比值 =0.35从教材P253图11—18中可查得 =2.9。
电动机的输出功率应为：
由P167表12-1选取电动机的额定功率为5.5kW。
4）确定电动机的转速：
带式运输机的所需转速：
总传动比
带传动的传动比 =2～4；根据圆锥齿轮传动比 =2～3，圆柱齿轮传动 =3～6；链传动的传动比 =2～6所以总传动比 =24～432
知电动机转速的可选范围为：
符合这一范围的同步转速可选1500r/min（ 不符合要求，见下面证明）和3000r/min
由图8-11（课本P157），初选 ，则
由表8-8圆整为 I
实际传动比
4验算带速v
V= d
带速在5～30m/s范围内，所以合适。
5计算中心距 和基准带长
初步选择中心距
因为0.7（ ）≤ ≤2( )
即189mm≤ ≤540mm
取 =350mm则
由就近取Ld=1120mm，带长修正系数KL=0.91
由公式
所以：
（3）确定链条型号和节距
链条型号根据当量的单排链的计算功率 =4.56KW和主动链轮转速 ，查《机械设计》图9-11，可知链条型号为24A。查《机械设计》表9-1，可知链条节距 =38.1。
（4）计算链节数 和中心距
初选中心距 =（30～50） ，按下式计算链节数 ：
初选中心：
取 。则相应的链节数为：
设计任务书
课程设计
设计内容
1.拟定和分析设计方案
2.选择电动机，计算传动比和运动参数
3.传动件设计
4.轴的设计和键的设计
5.轴承及组合件的设计，联轴器的选择
6.箱体和附件的设计
7.润滑和密封设计
8.零件图和装配图的绘制
9.设计说明书的编写
课程设计
要求
1工作条件
运输机连续工作，单向运转，载荷较平稳，空载起动，使用期限8年。两班制；减速器小批生产。运输带允许速度误差为±5%。
4、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸
(1)蜗杆
轴向尺距 ;直径系数 ;
齿顶圆直径 ;
齿根圆直径 ；
分度圆导程角 ;蜗杆轴向齿厚 。
(2)蜗轮
蜗轮齿数31;变位系数
演算传动比 ,这时传动误差比为 ,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 mm
5、校核齿根弯曲疲劳强度
当量齿数
根据 从教材P255图11—19中可查得齿形系数
8.热平衡核算
初步估计散热面积：
取 (周围空气的温度)为 。
四、链传动设计
（1）选择链轮齿数 和
根据链轮齿数的选择原则，可知小链轮的齿数 不宜过少，也不宜过大，由书本P177页，选取链轮齿数优先系列，先选小链轮 =19。
已知链传动的传动比 ， ，可得大链轮齿数。 与初选 的传动误差比为 ，是允许的。
底脚安装尺寸A*B
地脚螺栓孔GD
132
475*345*315
216*140
12
38*80
10*41
二、确定传动装置的总传动比和分配传动比：
（1）总传动比由选定的电动机满载转速 和带式运输机的转速 ，可得传动装置总传动比：
（2）分配传动装置传动比由 ，查指导书表1，取V带的传动比为2，即 ，链传动比为2，即 ，则减速器传动比： 传动比范围不在10～25之间所以该型号不符合要求，故采用Y132S1-2型
（2）大带轮的尺寸，
大带轮的基准直径是180mm＜300mm,采用腹板式结构，，轮毂宽B=(1.5~2)d=52.5~70mm,取B=60mm.
1、选择蜗杆传动类型
根据GB/T10085—1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。
2、选择材料
考虑到蜗杆传动功率不大,速度只是中等,故蜗杆采用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45～55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,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。
6验算小带轮包角 1
7求窄V带的根数z
由传动比 查课本P153表8-4b由线性差值法得 KW
由Ld=1120mm查表8-2得 ; =165°查表8-5得 代入数据得：
所以取z=4（根）
8确定带的初拉力F 和作用在轮轴上的压力F
取q=0.1kg/m
=500×6.388/(4×13.666)×(2.5/0.96-1)+0.1×13.666 =112.4N
5）电动机型号的确定
根据电动机功率和同步转速，先选定电动机型号为Y132S-4。
电动机型号
额定功率KW
同步转速r/min
满载转速r/min
堵转转矩
额定转矩
最大转矩
额定转矩
总传动比i
Y132S-4
5.5
1500
1440
2.2
2.3
29.2725
6）电动机参数
中心高H
外形尺寸
L*(AC/2+AD)*HD
计算过程
计算结果
一带传动设计
1确定计算功率Pc
由已知条件，双班制工作，查课本P156表8-7得KA=1.2
所以Pca=KA× =1.2×5.098=6.388KW
2选择V带型号
根据Pca=6.388KW， .由V带选型图（课本P157）得，坐标点位于A型V带区域，所以选择A型V带。
3确定大小带轮基准直径d1,d2
（2）电动机功率选择：
1）传动装置的总功率：
工作机所需要的有效功率为：
2）传动装置的总效率：
由电动机至运输带的传动总效率为：
根据《机械设计课程设计》P5表1-7，取 =0.96， =0.95， =0.98， =0.99， =0.93， =0.96， =0.96则传动装置的总效率为：
3）确定电动机的功率：
取将计算出的链节数 圆整为偶数 ，所以得出链节数 =92。
则链传动的实际中心距为：
式中， 为中心距计算系数，由机械设计书表9-7可得，
其中， ，查表得 =0.24897
（5）计算链速 ，确定润滑方式
平均链速按下式计算：
根据链速 ，查《机械设计》图9-14，可知最终选择的润滑方式为：定期人工润滑。
说明：用油壶或油刷定期在链条松边内、外链板间隙中注油，供油量为每班注油一次。
(5)确定许用接触应力
根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造,蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC,可从从教材P254表11—7查得蜗轮的基本许用应力 =268 。由教材P254应力循环次数
寿命系数
则
(6)计算中心距
(6)取中心距a=180mm,因i=15.093,故从教材P245表11—2中取模数m=6.3mm,蜗轮分度圆直径 =63mm这时 =0.35从教材P253图11—18中可查得接触系数 =2.9因为 = ,因此以上计算结果可用。
（2）确定计算功率
根据链传动的工作情况、主动链轮齿数和链条排数，将链传动所传递的功率修正为当量的单排链的计算功率：
式中： ——工况系数，查《机械设计》表9-6，取1.0；
——主动链轮齿数系数，查机械设计书图9-13，取1.36；
——多排链系数，这里为单排链，取1；
P——传递的功率，P=3.353KW；
3、按齿面接触疲劳强度进行设计
根据闭式蜗杆传动的设计准则,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。由教材P254式(11—12),传动中心距
(1)确定作用在蜗杆上的转矩
由i=15.093，查课本P244表11-1，选取z1=2,z2=2×15=30.186
估计传动效率 =0.75
则
(2)确定载荷系数K
（1）各轴转速：（ , ,）
（2）各轴输入功率：
（3）计算各轴输入转矩：
电动机型号：
Y132S-4
将上述所计算的结果列表如下：
轴名
效率P/KW
扭矩T/Nm
转速n（r/min）
效率η
输入
输出
输入
4.3751
0.96
4.20
3.9102
3.6787
0.768
3.253
0.893
3.188
0.96
第四章传动零件的设计
第二章拟定分析传动方案
一．传动方案简图
图有错，缺少链
二．传动方案的分析
（1）根据要求设计二级直齿圆锥-斜齿圆柱减速器，传动路线为：电动机——V带传动——二级直齿圆锥-斜齿圆柱减速器——联轴器——链传动——带式运输机。
（2）根据生产设计要求可知，该蜗杆减速器采用蜗杆下置，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，蜗杆轴承润滑也方便。适用于传动V≤4-5m/s,这正符合本课题的要求。