单级蜗杆减速器的设计

机械设计设计说明书

前言

设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节。根据学院的教学环节，在为期三周的机械设计设计。本次是设计一个蜗轮蜗杆减速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。本减速器属单级蜗杆减速器（电机——联轴器——减速器——联轴器——带式运输机），本人是在周知进老师指导下独立完成的。该设计内容包括：任务设计书，参数选择，传动装置总体设计，电动机的选择，运动参数计算，蜗轮蜗杆传动设计，蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计，蜗轮轴的尺寸设计与校核，减速器箱体的结构设计，减速器其他零件的选择，减速器的润滑等和A0图纸一张、A3图纸三张。设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。

该减速器的设计基本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望老师批评指正。

参数选择：

总传动比：I=35 Z1=1 Z2=35

卷筒直径：D=350mm

运输带有效拉力：F=6000N

运输带速度：V=0.5m/s

工作环境：三相交流电源

有粉尘

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。(如图2.1所示) 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。

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=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η1=0.70 搅油效率η2=0.95 滚动轴承效率（一对）η3=0.98 联轴器效率ηc =0.99 传动滚筒效率ηcy =0.96 所以：

η=η1•η2•η33

•ηc 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=3.0/0.633=4.7KW

传动滚筒工作转速： n w＝60×1000×v / ×350

＝27.9r/min

根据容量和转速，根据参考文献《机械零件设计设计》毛振扬陈秀宁施高义编

浙江大学出版社第339-340页表附表15-1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3-1:

表3-1

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，可见第3方案

比较适合。因此选定电动机机型号为Y132M2-6其主要性能如下表3-2：

表3-2

四、运动参数计算：

4.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩

P0 = P r=4.7kw

n 0=960r/min

T 0=9.55 P 0 / n 0=4.7×103

=46.7N .m 4.2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩

P 1 = P 0·η01 = 4.7×0.99×0.99×0.7×0.992

=3.19 kw n Ⅰ= 1

0o i n = 35

960 = 27.4 r/min

T 1= 95501

1n P = 9550×4

.2719.3 = 1111.84N ·m

4.3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩

P 2 = P 1·ηc ·ηcy =3.19×0.99×0.99=3.13kw n 2=

12

1i n = 1

4.27 = 27.4 r/min

T 2= 95502

2n P = 9550×4

.2713.3 = 1089.24N ·m

运动和动力参数计算结果整理于下表4-1： 表4-1

五、蜗轮蜗杆的传动设计：

蜗杆的材料采用45钢，表面硬度>45HRC ，蜗轮材料采用ZCuA110Fe3,砂型铸造。 以下设计参数与公式除特殊说明外均以参考由《机械设计 第四版》 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996年 第13章蜗杆传动为主要依据。 具体如表3—1：

表5—1蜗轮蜗杆的传动设计表

六、蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计 6.1蜗杆基本尺寸设计

根据电动机的功率P=5.5kw ，满载转速为960r/min ，电动机轴径mm d 38=电机，轴伸长E=80mm 轴上键槽为10x5。

1、 初步估计蜗杆轴外伸段的直径

d=（0.8——10）电机d =30.4——38mm 2、 计算转矩

Tc=KT=K ×9550×n

P =1.5×9550×5.5/960=82.1N.M

由Tc 、d 根据《机械零件设计设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社第334页表14-13可查得选用HL3号弹性柱销联轴器（38×83）。 3、 确定蜗杆轴外伸端直径为38mm 。

4、 根据HL3号弹性柱销联轴器的结构尺寸确定蜗杆轴外伸端直径为38mm 的长度为

80mm 。

5、 由参考文献《机械零件设计设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版

社的第305页表10-1可查得普通平键GB1096—90A 型键10×70，蜗杆轴上的键

槽宽0036.010-mm ，槽深为2.00

0.5+mm ，联轴器上槽深mm t 3.31=，键槽长L=70mm 。 6、 初步估计d=64mm 。

7、 由参考文献《机械零件设计设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版

社第189页图7-19，以及蜗杆上轴承、挡油盘，轴承盖，密封圈等组合设计，