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1、单级蜗杆减速器设计说明书引言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。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，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。1 设计题目：带式
2、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1、电动机2、带传动3、齿轮减速4、轴承5、联轴器、6、鼓轮7、运输带1.2 工作情况：已知条件1) 工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有灰尘，环境最高温度35；2) 使用折旧期；8年；3) 检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；4) 动力来源：电力，三相交流电，电压380/220V；5) 运输带速度容许误差：5%；6) 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。1.3 设计数据运输带工作接力F/N运输带工作速度n/（m/s）卷筒直径D/mm27000.72801.4 传动方案本
3、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 传动方案的选择该传动方案在任务书中已确定，采用一个单级蜗杆减速器传动装置传动，如下图所示：2.2 传动方案的分析该工作机采用的是原动机为Y系列三相笼型异步电动机，三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机，电压380 V，其结构简单
4、、工作可靠、价格低廉、维护方便；另外其传动功率大，传动转矩也比较大，噪声小，在室内使用比较环保。传动装置采用单级蜗杆减速器组成的封闭式减速器，采用蜗杆传动能实现较大的传动比，结构紧凑,传动平稳，但效率低，多用于中、小功率间歇运动的场合。工作时有一定的轴向力，但采用圆锥滚子轴承可以减小这缺点带来的影响，但它常用于高速重载荷传动，所以将它安放在高速级上。并且在电动机心轴与减速器输入轴及减速器输出轴与卷筒轴之间采用弹性联轴器联接，因为三相电动机及输送带工作时都有轻微振动，所以采用弹性联轴器能缓冲各吸振作用，以减少振动带来的不必要的机械损耗。总而言之，此工作机属于小功率、载荷变化不大的工作机，其各部分
5、零件的标准化程度高，设计与维护及维修成本低；结构较为简单，传动的效率比较高，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：；又根据机械设计基础表4-2可知蜗杆头数为，由表4-4可知蜗杆传动的总效率为：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：； ；工作机的总效率为：2) 电动机的功率：所以电动机所需工作效率为：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：
6、 理论总传动比：2) 电动机的转速：卷筒轴的工作转速：所以电动机转速的可选范围为：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1000 r/min的电动机。其主要功能表如下：电动机型号额定功率kW满载转速/r/min起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y132S-639602.02.24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
7、传动比。则总传动比: 所以取2) 各轴的转速：第一轴转速：第二轴转速：4.2 各轴的输入功率第一轴功率：第二轴功率：第三轴功率：4.3 各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩：第一轴转矩：第二轴转矩：第三轴转矩：将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：轴 名功率P/kW转矩转速n/(r/min)传动比效率电机轴2.8611第一轴2.8310.99第二轴2.26200.80卷筒轴2.1710.955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=2.86 kW，蜗杆转速，蜗轮转速，理论传动比i=20.1，实际传动比i=20，蜗杆头数，蜗轮齿数为，蜗轮转速5.2 蜗轮蜗杆材料及强度计算减速
8、器的为闭式传动，蜗杆选用材料45钢经表面淬火，齿面硬度 45 HRC,蜗轮缘选用材料ZCuSn10Pb1,砂型铸造。蜗轮材料的许用接触应力，由机械设计基础表4-5可知,=180MPa.估取啮合效率： 蜗轮轴转矩： 载荷系数：载荷平稳，蜗轮转速不高，取K=1.1.计算值 = =模数及蜗杆分度圆直径由机械设计课本表11-2取标准值，分别为：模数 m= 6.3mm蜗杆分度圆直径 5.3 计算相对滑动速度与传动效率蜗杆导程角 蜗杆分度圆的圆周速度 相对活动速度 当量摩擦角 取验算啮合效率 （与初取值相近）。传动总效率 （在表4-4所列范围内）。5.4 确定主要集合尺寸蜗轮分度圆直径： 中心距 5.5
9、热平衡计算环境温度 取工作温度 取传热系数 取需要的散热面积 5.6 蜗杆传动的几何尺寸计算公式说明及结果名 称齿 距 齿 顶 高 顶 隙 齿 根 高 齿 高 蜗杆分度圆直径蜗杆齿顶圆直径 蜗杆齿根圆直径蜗 杆 导 程 角蜗 杆 齿 宽 蜗轮分度圆直径蜗轮 喉圆 直径蜗轮齿根圆直径蜗轮 外圆 直径蜗轮咽喉母圆半径蜗 轮 螺 旋 角蜗 轮 齿 宽中 心 距 所以 ，与蜗杆螺旋线方向相同6轴的设计计算及校核6.1 输出轴的设计6.1.1选择轴的材料及热处理考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩，其传递的功率不大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常用的45钢，调质处理。6
10、.1.2初算轴的最小直径已知轴的输入功率为2.83kW，转速为960 r/min.根据机械设计基础表7-4可知，C值在106118间。所以输出轴的最小直径： 但是，由于轴上有1个键槽，计入键槽的影响：已知输出轴的输入功率为2.26kW，转速为48r/min，则输出轴的最小直径： 由于轴上由2个键槽，故已知卷筒轴的输入功率为2.17kW,转速为48r/min，则卷筒轴的最小直径为6.1.3联轴器的选择1) 载荷计算已知蜗杆轴名义转矩为由于蜗杆减速器的载荷较平稳，按转矩变化小考虑，取工作情况系数k=1.3。蜗杆轴计算转矩： 已知蜗轮轴名义转矩为; 卷筒轴计算转矩为所以蜗轮轴计算转矩：卷筒轴计算转矩
11、：2) 选择联轴器的型号查机械设计课程设计指导书表16-1可知，电动机轴的直径，轴长；蜗杆轴直径。查机械设计课程设计指导书表13-7可知，蜗杆轴的输入端选用HL3型弹性柱销联轴器。联轴器标记 LH3联轴器GB/T 5014公称转矩 许用转速 查机械设计课程设计指导书表13.1可知，蜗轮轴的输出端选用HL4型弹性柱销联轴器。联轴器标记 LH4联轴器GB/T 5014公称转矩 许用转速 6.1.4轴承的选择及校核1) 初选输入轴的轴承型号据已知工作条件和输入轴的轴颈，由机械设计基础附表8-5初选轴承型号为圆锥滚子轴承30208（一对），其尺寸：D=80mm,d=40mm,B=18mm。据已知工作条
12、件和输出轴的轴颈，由机械设计基础附表8-5初选轴承型号为圆锥滚子轴承30214（一对），其尺寸：D=125mm,d=70mm,B=24mm。基本额定动载荷 C=63000N计算系数 e=0.37轴向载荷系数 Y=1.62) 计算蜗杆轴的受力蜗杆轴的切向力，轴向力和径向力蜗杆轴： 蜗轮轴： 3) 计算轴承内部轴向力轴承的内部轴向力：4) 计算轴承的轴向载荷轴承2的轴向载荷 由已知得，与方向相同，其和为 （轴承2为“压紧”端），所以轴承1的轴向载荷 （轴承1为“放松”端）5) 计算当量动载荷轴承1的载荷系数 根据，由表8-8可知轴承2的载荷系数 根据由表8-8可知轴承1的当量动载荷 轴承2的当量动载荷 所以轴承的当量动载荷取、中较大者，所以6) 计算轴承实际寿命温度系数 由机械设计基础表8-6可知载荷系数 由机械设计基础表8-7可知寿命指数 滚子轴承 轴承实际寿命 轴承预期寿命 结论 由于 轴承30208满足要求6.2 轴的结构设计6.2.1蜗杆轴的结构造型如下：
