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1、单级蜗杆齿轮减速器【摘要】变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，多应用于汽车行业，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利工况范围内工作。以前每当我观看F1大赛，总会被那种极速的感觉所折服。此刻，似乎谈论得最多的就是发动机的性能以及车手的驾驶技术。而且，不忘有机会在自己驾车的时候体会一下极速感觉或是在买车的时候关注一下发动机的性能，这似乎成为了横量汽车品质优劣的一个标准。的确，拥有一颗“健康的心”是非常重要的，因为它是动力的缔造者。但是，掌控速度快慢的，却是它身后的变速器。【关键词】挡数 传动比 齿数 轴1. 选题的目的及要
2、求1.1选题的提出及意义变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，多应用于汽车行业，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利工况范围内工作。以前每当我观看F1大赛，总会被那种极速的感觉所折服。此刻，似乎谈论得最多的就是发动机的性能以及车手的驾驶技术。而且，不忘有机会在自己驾车的时候体会一下极速感觉或是在买车的时候关注一下发动机的性能，这似乎成为了横量汽车品质优劣的一个标准。的确，拥有一颗“健康的心”是非常重要的，因为它是动力的缔造者。但是，掌控速度快慢的，却是它身后的变速器。这使我很激动，也让我决定在此次的毕业设计中用这个选题。
3、对变速器的主要要求是：1. 应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求。2. 工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。3. 重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。4. 传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，应有直接
4、档。提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。5. 噪声小。采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。1.2设计要求1.2.1设计任务 设计带式输送机传动系统。要求传动系统中含有单级蜗杆减速器。 传动系统机构简图 1.2.2原始数据 输送带有效拉力 F=2400 N 输送带工作速度 v=0.9 m/s 输送机滚筒直径 d=335 mm减速器设计寿命为5年。1.2.3工作条件两班制，常温下连续工作；空载起动，工作载荷平稳；电压为380/220V的三相交流电源。2传动系统方案设计 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
5、器带式运输机。(如右图所示) 根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度V4-5m/s，所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式见（如右图所示），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。 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传动系统的总体设计 3.1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
6、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=335mm。运输带的有效拉力F=2400N，带速V=0.9m/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：由电动机至工作机之间的总效率： 其中、分别为联轴器，轴承，窝杆，齿轮，链和卷筒的传动效率。查表可知：联轴器效率：=0.99 滚动滚子轴承效率（一对）：=0.98窝杆传动效率：=0.75 传动滚筒效率：
7、=0.96 所以：电动机所需功率： Pr= Pw/ =2.16/0.646=3.34 KW 传动滚筒工作转速： n601000V/33551.3 r/min根据容量和转速，根据课本表3-2和续表3-2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，如下表: 表1 方案电动机型号额定功率 kw电动机转速 r/min额定转矩同步转速满载转速1Y122M-24.0300028902.22Y112M-44.0150014402.23Y132M1-64.010009602.04Y160M1-84.07507202.0综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、
8、价格和减速器的传动比，可见第2方案比较适合。因此选定电动机机型号为Y112M-4其主要性能如下表2：表2中心高H外形尺寸L（AC/2AD）HD底角安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴身尺寸DE装键部位尺寸FGD112400（230/2190）265190140122860824283.2计算总传动比和各级传动比的分配 3.2.1计算总传动比： 3.2.2各级传动比的分配 由于为蜗杆传动，传动比都集中在蜗杆上，其他不分配传动比。 3.3传动系统的运动和动力参数计算 3.3.1.蜗杆轴的功率、转速与转矩 P0 = Pr0.990.98=3.24kw n0=1440 r/min T0=9550 P0/n0
9、=21.5 N .m 3.3.2.蜗轮轴的功率、转速与转矩 P1 = P001 = 3.240.750.98=2.32 kw r/min T1= 9550P1/n1 = 431.5 Nm 3.3.3.传动滚筒轴的功率、转速与转矩 P2 = P112=2.320.990.98=2.25 kw r/min T2= 9550P2/n2 = 419.0 Nm运动和动力参数计算结果整理于表3： 表3 参数电动机蜗杆蜗轮滚筒转速r/min1440144051.351.3功率P/kw3.34 3.242.32 2.25转矩N.m22.221.5431.5 419.0传动比i28.1效率0.970.720.9
10、74.减速器传动零件的设计计算蜗轮蜗杆的传动设计：蜗杆 选40Gr，表面淬火45-55HRC；蜗轮边缘选择ZCuSn10P1，金属模铸造。以下设计参数与公式除特殊说明外均以蜗杆传动为主要依据，1. 选择材料 蜗杆 选40Gr，表面淬火45-55HRC；蜗轮边缘选择ZCuSn10P1,金属模铸造;40GrZCuSn10P12确定许用应力 查P204表9-8得许用接触应力力为:查P205表9-10得许用弯曲应力为：确定接触应力循环次数：许用接触应力确定弯曲应力循环次数：许用弯曲应力3.确定蜗杆头数及蜗轮齿数查P195表9-3，得=1；所以=31查机械设计课程设计教材表4-5得：=1; =31;中心
11、距a=160，m=8,=804.按接触疲劳强度设计因载荷平稳，取 K=1.1确定蜗轮的输出转矩综合分析：中心距a=160，m=8,=80确定模数及蜗杆直径m=8, =80,=-0.5确定蜗杆传动基本参数5.计算蜗杆传动各尺寸参数=5度42分38秒cos=0.995蜗轮当量齿数蜗轮齿形系数按P204表9-7，由内插法得：=1.396.校核蜗轮齿的弯曲强度由，所以小于，所以蜗轮齿弯曲强度足够。7.蜗杆传动热平衡计算估算蜗杆传动箱体的散热面积A将箱体简化为长方体，箱体高为3a,箱体宽为2a,箱体厚为a, a为蜗杆传动中心距。一般箱体底部与机座接触，计算箱体散热面积不包括底部面积。故:计算蜗杆圆周运动
12、速度计算相对滑动速度当量摩擦角、啮合效率、传动总效率由P200表9-5，根据插入法可查得：=1度17分取由P206公式9-25，8.油温计算取室温，则油温：合适 5 减速器轴及轴承装置的设计5.1蜗轮轴的设计以下设计参数与公式除特殊说明外均以蜗杆传动为主要依据，具体如下表：计算项目计算内容计算结果1轴的材料的选择，确定许用应力2按扭转强度，初步估计轴的最小直径3轴承和键4轴的结构设计 （1）、径向尺寸的确定 （2）、轴向尺寸的确定5轴的强度校核（1）计算蜗轮受力 （2）计算支承反力（3）弯矩（4）当量弯矩 （5）分别校核（6）键的强度校核及设计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，所以选用45号钢，正火处理；b+=600MPa b-=55MPad 轴伸安装联轴器，考虑补偿轴的可能位移，选用无弹性元件的联轴器，查P469表18-1：工作情况系数K=1.5;计算转矩Tc=KT=1.5431.5 =647.25N.M查95版汝元功、唐照民主编机械设计手册：P498表13-10，蜗轮轴与传动滚筒之间选用HL4弹性柱销联轴器40112，轴孔直径为40，轴孔长度为112.因此
