一级蜗轮蜗杆减速器分析计算

1引言

蜗轮蜗杆减速器的计算机辅助机械设计，计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，通过本课题的研究，将进一步深入地对这一技术进行深入地了解和学习。本文主要介绍一级蜗轮蜗杆减速器的设计过程及其相关零、部件的CAD图形。计算机辅助设计（CAD），计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，能清楚、形象的表达减速器的外形特点。

2 设计方案的拟订

2.1 箱体

(1) 蜗轮蜗杆箱体内壁线的确定； (2) 轴承孔尺寸的确定；

(3) 箱体的结构设计；

a.箱体壁厚及其结构尺寸的确定

b. 轴承旁连接螺栓凸台结构尺寸的确定

c.确定箱盖顶部外表面轮廓

d. 外表面轮廓确定箱座高度和油面

e. 输油沟的结构确定

f. 箱盖、箱座凸缘及连接螺栓的布置

2.2 轴系部件

(1) 蜗轮蜗杆减速器轴的结构设计

a. 轴的径向尺寸的确定

b. 轴的轴向尺寸的确定

(2) 轴系零件强度校核

a. 轴的强度校核

b. 滚动轴承寿命的校核计算

2.3 减速器附件

a.窥视孔和视孔盖

b. 通气器

c. 轴承盖

d. 定位销

e. 油面指示装置

f. 油塞

g. 起盖螺钉

h. 起吊装置

3 减速器的总体设计

3.1 传动装置的总体设计

3.1.1 拟订传动方案

本传动装置用于带式运输机，工作参数：运输带工作拉力F=5KN，工作速度=1.6m/s，滚筒直径D=500mm，传动效率η=0.96，（包括滚筒与轴承的效率损失）两班制，连续单向

运转，载荷较平稳；使用寿命8年。环境最高温度80℃。本设计拟采用蜗轮蜗杆减速器，传动简图如下图所示。

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

3.1.2 电动机的选择

（1）选择电动机的类型

按工作条件和要求，选用一般用途的Y系列三相异步电动机,封闭式结构,电压380V。

（2）选择电动机的功率

电动机所需的功率P d = P w/

式中P d—工作机要求的电动机输出功率，单位为KW；

η—电动机至工作机之间传动装置的总效率；

P w—工作机所需输入功率，单位为KW；

=Fv／1000=5000×1.6／1000×0.79=10.12 kW 输送机所需的功率P

W

电动机所需的功率P d = P W ／η

η=η联•η轴•η蜗•η轴•η联=0.99×0.99×0.8×0.99×0.99≈0.79

P d =10.12／0.96=10.54 kW

查表，选取电动机的额定功率P cd =11kw 。 （3）选择电动机的转速 传动滚筒转速nw=

D

v

π100060⨯=61.2 r/min 由表推荐的传动比的合理范围，取蜗轮蜗杆

减速器的传动比'i =10~40，故电动机转速的可选范围为：

n d = 'i n=（10~40）×61.2=612~2448r/min

符合这范围的电动机同步转速有750、1000、1500、3000 r/min 四种，现以同步转速1000 r/min 和1500 r/min 两种常用转速的电动机进行分析比较。

查《机械工程及自动化简明设计手册》上册（表2-3） n=i 蜗×nw=20×61.2=1224 r/min

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格、传动比及市场供应情况，选取比较合适的方案，现选用型号为Y160M —4，其主要安装尺寸如下：

中心高：H=160 mm

外型尺寸：L ×（AC ×AD ）×HD=600×（325+255）×385 mm 轴伸尺寸：D=42 mm ，E=110 mm 装键部分尺寸：F ×G ×D=12×37×42 mm 底脚安装尺寸：A ×B=254×210 mm 地脚螺栓孔直径：K=15 mm

3.1.3 确定传动装置的传动比及其分配

减速器总传动比及其分配：

减速器总传动比i=n m ／n w =1460／61.2=23.9

本课题是一级蜗轮蜗杆减速器，它的传动比i=10－40之间，选i=24 传动比查《机械工程及自动化简明设计手册》上册（表2-5） 式中i —传动装置总传动比 n w —工作机的转速，单位r/min n m —电动机的满载转速，单位r/min

3.1.4 计算传动装置的运动和动力参数

（1）各轴的输入功率

轴ⅠP 1= P η联η承=10.54×0.99×0.99=10.33kW 轴ⅡP 2= P 1η蜗η承η联=10.33×0.99×0.99×0.8=8.1 kW （2）各轴的转速

电动机：n m =1460 r/min 轴Ⅰ：n 1= n m =1460 r/min 轴Ⅱ：n 2=1

1

i n =1460／23.9=61.08 r/min

（3）各轴的输入转矩

电动机轴：T d =9550

m

d

n P =9550×10.54／1460≈68.94N •m 轴Ⅰ：T 1= T d ×i ×η联×η承≈1621.63N •m 轴Ⅱ：T 2= T 1×i ×η联×η承×η蜗≈30515.7N •m

上述计算结果汇总表

3.2 传动零件的设计计算

3.2.1 蜗轮蜗杆传动设计

一.选择蜗轮蜗杆类型、材料、精度

蜗杆材料选用45钢，整体调质，表面淬火，齿面硬度45~50HRC 。蜗轮齿圈材料选用