单级蜗杆减速器设计

课程设计说明书课题名称：带式输送机传动装置设计学院：专业班级：学号：学生：指导老师：目录程设计说明书 (1)目录 (2)摘要 (3)1带式运输机的传动装置的设计 (4)2总体传动方案的分析与选择 (6)3电动机的选择 (7)4传动装置运动及运动参数计算 (9)5蜗轮蜗杆的设计及其参数的计算 (11)6轴的校核及计算 (16)7键连接的设计计算 (23)9减速器的设计计算 (27)10减速器结构与润滑 (28)11螺栓及相关标准的选择 (29)12设计小结 (30)摘要课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节。

在201年11月21日-2010年12月7日为期三周的机械设计课程设计。

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——滚筒），本人是在指导老师指导下完成的。

该课程设计内容包括：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图纸装配图1张、A3图纸的零件图2张。

设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。

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。

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。

1带式运输机的传动装置的设计1.1 带式运输机的工作原理带式运输机的传动示意图如图图1-2 带式输送机传动系统简图1—电动机；2一联轴器；3—蜗杆减速器；4—卷筒；5—输送带1.2.工作情况：已知条件1)工作条件：单向运转，有轻微震动，经常满载，空载启动，两班制工作。

2)使用折旧期；10年；3)运输带速度容许误差：±5%；。

1.3设计数据1.4传动方案本课程设计采用的是单级蜗杆减速器传动。

1.5课程设计内容及内容1)电动机的选择与运动参数计算；2)斜齿轮传动设计计算；3)轴的设计；4)滚动轴承的选择；5)键和连轴器的选择与校核；6)装配图、零件图的绘制；7)设计计算说明书的编写；8)减速器总装配图一张；9)齿轮、轴零件图各一张；10)设计说明书一份。

2总体传动方案的选择与分析2.1传动方案的选择1. 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。

2. 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。

3.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。

3电动机的选择3.1 电动机功率的确定1) 工作机各传动部件的传动效率及总效率：查《机械设计课程设计指导书》表9.2可知蜗杆传动的传动比为：40~10i =蜗杆；又根据《机械设计基础》表4-2可知蜗杆头数为2Z 1=，由表4-4可知蜗杆传动的总效率为：82.0~75.0=η蜗杆查《机械设计课程设计指导书》表9.1可知各传动部件的效率分别为：995.0~99.0=η联轴器；)二对(97.0轴承=η； 97.0~94.0=η卷筒工作机的总效率为：74.0~65.0卷筒2轴承蜗轮蜗杆2联轴器总=⨯⨯⨯=ηηηηη2) 电动机的功率：kw FvP w 5.4100095.123001000=⨯==所以电动机所需工作效率为：kw P P w d 8.578.045.3min总max ===η 3.2 确定电动机的转速1) 传动装置的传动比的确定：查《机械设计课程设计指导书》书中表9.2得各级齿轮传动比如下： 40~10=蜗杆i理论总传动比：40~10==蜗杆总i i2) 电动机的转速：卷筒轴的工作转速：min /12430095.1100060100060滚筒=⨯⨯=⨯=ππDvn所以电动机转速的可选范围为：min /2292~5733.57)40~10(.r i n n d ===总滚筒根据上面所算得的原动机的功率与转速范围，符合这一范围的同步转速有750 r /min 、1000 r/min 和1500 r/min 三种。

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1500 r/min 的电动机。

其主要功能表如下：4传动装置运动及动力参数计算4.1 各轴的转速计算1) 实际总传动比及各级传动比的他配：由于是蜗杆传动，传动比都集中在蜗杆上，其他不分配传动比。

则总传动比∑i :61.111241440n n i w m ===∑ 所以取12i 总= 2) 各轴的转速：第一轴转速：r/min 1440n n m 1== 第二轴转速：r/min 124121440n n n 总12===4.2 各轴的输入功率第一轴功率：kW 5.7P 1=第二轴功率：kW 425.799.05.7P P P 蜗杆112d 2=⨯=⨯==ηη第三轴功率：kW 3.699.097.02.4P P P 联轴器轴承223d 3=⨯⨯=⨯⨯=⨯=ηηη4.3各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩：mm N 4974014405.71055.9n P 1055.9T 6m d 6d ⋅=⨯⨯=⨯= 第一轴转矩：mm N 49740T 1⋅= 第二轴转矩：mm N 492401440425.71055.9n P 1055.9T 62262⋅=⨯⨯=⨯= 第三轴转矩：mm N 48135012425.61055.9n P 1055.9T 6w 363⋅=⨯⨯=⨯= 将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：5蜗轮蜗杆的设计及其参数计算5.1 传动参数蜗杆输入功率P=7.5 kW ，蜗杆转速min /r 1440n 1=，蜗轮转速min /r 124n 2=，理论传动比i=11.61，实际传动比i=12，蜗杆头数4Z 1=，蜗轮齿数为48412Z i Z 12=⨯==，蜗轮转速min /r 124121440i n n 12===. 5.2 蜗轮蜗杆材料及强度计算1）选择蜗杆传动类型根据GB/T 10085-1988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,故蜗杆用45钢;因希望效率要高些,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110P S ZC n u ,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.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.由参考文献1中式(11-12)计算传动中心矩:232)][(H E Z Z KT a σρ≥根据书中表11-1，取41=Z 蜗轮上的转矩m N T ⋅=35.48124)确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数1=βK ；由参考文献1中表11-5选取使用系数15.1=A K ；由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数05.1=V K ；则：21.105.1115.1=⨯⨯==V A K K K K β 5)确定弹性影响系数E Z因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故21160a E MP Z =。

6)确定接触系数ρZ先假设蜗杆分度圆直径d 1和传动中心距a 的比值为0.35，从图参考文献1图11-18中可查得9.2=ρZ 。

7)确定许用接触应力][H σ根据蜗轮材料为铸锡磷青铜110P S ZC n u ，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC ，可以从文献1表11-7中查得蜗轮的基本许用应力a H MP 180][='σ。

8)应力循环次数82102.4144060823651060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==h L jn N9)寿命系数 61.0104.310887=⨯=HNK 则 ][H σ=HN K ²]['H σ=0.61³180= 112.8a MP 10)计算中心距mm a 497.137)8.1129.2160(48100021.123=⨯⨯⨯≥取a=180mm ，因i=11.6，故从文献1中表11-2中取模数m=6.3mm ，蜗杆的分度圆直径d 1=63mm 。

这时d 1/a 为0.4，从文献1中图11-18中可查得接触系数75.2='ρZ ，因为ρρZ Z <'，因此以上结果可用。

5.3 蜗杆蜗杆传动的几何尺寸计算轴向齿距 mm m P a 782.193.614.3=⨯=⋅=π 直径系数 mm q 10= 分度圆直径 d 1=63mm齿顶圆直径 mm h d d a a 6.752111=+= 齿根圆直径 mm h d d f f 9.472111=-= 分度圆导程角 "'︒=364821γ 蜗杆轴向齿厚 mm m S a 89.93.614.32121=⨯⨯==π蜗轮的齿数Z 2=48；变位系数X 2=-0.4286 ； 验算传动比 1244812===Z Z i 这时传动比误差为%4.361.1161.1112≈-，是允许的。

蜗轮分度圆直径 mm mZ d 4.302483.622=⨯== 蜗轮喉圆直径 mm h d d a a 3102222=+= 蜗轮齿根圆直径 mm h d d f f 2822222=-= 蜗轮尺宽 B=505.4校核齿根弯曲疲劳强度][53.12212F Fa F Y Y md d KT σσβ≤=1)当量齿数96.598.21cos 481cos 332===︒γZ Z V 根据X 2=-0.4286，Z V2=59.96，从参考文献1中图11-19中可以查得齿形系数Y Fa2=2.55。

2)螺旋角系数8443.01408.2111401=-=-=︒︒︒γβY3)许用弯曲应力FN F F K ⋅'=][][σσ从文献1表11-8中查得由110P S ZC n u 制造的蜗轮的基本许用应力a F MP 40][='σ。