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1、湖 南 科 技 大 学课程设计报告 课程设计名称： 单级蜗杆减速器 学 生 姓 名： 学 院： 机电工程学院 专业及班级： 07级机械设计及其自动化1班 学 号： 指导教师： 2010 年 6月17日摘要课程设计是机械设计课程重要的综合性与实践性相结合的教学环节，基本目的在于综合运用机械设计课程和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固和加深所学的知识，同时通过实践，增强创新意思和竞争意识，培养分析问题和解决问题的能力。通过课程设计，绘图以及运用技术标准，规范，设计手册等相关资料，进行全面的机械设计基本技能训练。减速器是在当代社会有这举足轻重的地位，应用范围极其广泛，因此，减速器
2、的高质量设计，可以体现出当代大学生对社会环境的适应及挑战，从整体设计到装配图和零件图的绘制，都可以让参与设计的同学深深领悟到机器在如今社会的重要作用2目录一、摘要二、传动装置总体设计1、传动机构整体设计2、电动机的选择3、传动比的确定4、计算传动装置的运动参数三、传动零件的设计1、减速器传动设计计算2、验算效率3、精度等级公差和表面粗糙度的确定四、轴及轴承装置设计1、输出轴上的功率、转速和转矩2、蜗杆轴的设计3、涡轮轴的设计4、滚动轴承的选择5、键连接及联轴器的选择五、机座箱体结构尺寸及附件1、箱体的结构尺寸2、减速器的附件六、蜗杆减速器的润滑1、蜗杆的润滑2、滚动轴承的润滑七、蜗杆传动的热平
3、衡计算1、热平衡的验算八、设计体会参考文献一、传动装置总体设计1、传动机构整体设计根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机联轴器减速器联轴器带式运输机。(如图右图所示) 根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度V45m/s，所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式见（如图下图所示），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
4、销等附件、以及其他标准件等。总传动比：i=27 Z1=2 Z2=54为了确定传动方案先初选卷筒直径：D=380mm运输带速度：V=1m/s卷筒转速=601000v/(D)= 6010001/(380)r/min=50.28 r/min 而i=27 ，并且=， 所以有=i=2750.28=1357.6 r/min选择同步转速为1500r，满载转速为1440r/min的电动机。=53.33r/min由=601000v/(D)可得D345mm2、选择电动机（1）选择电动机类型按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机. （2）选择电动机容量 工作机要求的电动机输出功率为
5、： 其中 则 由电动机至运输带的传动总效率为： 式中，查机械设计手册可得 联轴器效率 =0.99 滚动轴承效率=0.98双头蜗杆效率=0.8 转油润滑效率=0.96 卷筒效率 =0.96则68.0%初选运输带有效拉力：F=5280N从而可得：=7.45kw7.5kw电动机型号表一方案电动机型号额定功率Ped kw电动机转速 r/min额定转矩同步转速满载转速1Y132S2-27.5300029002.02Y132S2-47.5150014402.23Y160M-67.510009602.04Y160L-87.57507202.0（3）确定电动机转速有前面可知电机的满载转速为1440r/min从
6、而可以选取Y132S2-4 以下是其详细参数Y132S2-4的主要性能参数额定功率/kw同步转速n/(r )满载转速n/(r )电动机总重/N启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩7.5150014402.22.33、 传动比的确定由前面可知总传动比 i总=i=274、计算传动装置的运动和动力参数 （1）各轴转速 蜗杆轴 n1=1440r/min 齿轮轴 n2=1440/26=53.33 r/min 卷筒轴 n3= n2=53.33r/min （2）各轴的输入功率蜗杆轴 p1= =7.23kw齿轮轴 p2=p1=5.44kw 卷筒轴 p3=p2 =5.28kw (3) 各轴的转矩 电机输出转矩 =9
7、550 =95507.45/1440Nm=49.4Nm蜗杆输入转矩 =49.40.990.98 Nm =47.94Nm蜗轮输入转矩 =i=47.94260.980.80.96Nm =938.1 Nm 卷筒输入转矩 =938.10.990.98 Nm=910.2Nm 将以上算得的运动和动力参数列于表2-2 表2-2类型功率P（kw）转速n（r/min）转矩T（Nm）传动比i效率电动机轴7.45144049.4蜗杆轴7.23144047.940.68蜗轮轴5.4455.38938.127传动滚筒轴5.2855.38910.2 三、传动零件的设计1、减速器传动设计计算（1）选择蜗杆传动类型根据GB/
8、T 10085-1988的推存，采用渐开线蜗杆（ZI）。 （2）选择材料蜗杆：根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC。 因而蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，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45号钢制造。(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。由手册知传动中心距 确定作用在涡轮上的转距 由前面可知=938.1 Nm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;
9、由机械设计手册取使用系数=1.15由转速不高，冲击不大，可取动载荷系数=1.2;K=1.38确定弹性影响系数 因用铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故=160确定接触系数 假设蜗杆分度圆直径d和传动中心距a的比值d/a =0.32,从而可查得=3.1确定许用接触应力 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,可从手册中查得蜗轮的基本许用应力=268应力循环次数 N=60j=60150000=1.66寿命系数 = =0.704则 =0.704268=188.6计算中心距 mm=207.7mm取中心距a=250mm,i=27,完全满足要求，取模数m=8，蜗杆分度
10、圆直径d1=80mm。这时d1/a=0.32，因此以上计算结果可用。蜗杆与蜗轮主要几何参数 蜗杆 轴向齿距 pa=zm=25.12mm 直径系数 q=d1/m=10 齿顶圆直径 da1=d1+2m=80+215mm=96mm 齿根圆直径 df1=d1-= d1-2 m (+)=80-28(1+0.2)mm=60.8mm 导程角 =1831 蜗杆轴向齿厚Sa=0.5m=0.53.148mm=12.56mm蜗轮 蜗轮齿数 =52 变位系数 = +0.25 验证传动比 i=/=52/2=26(允许) 分度圆直径 =m=852mm=416mm 齿顶圆直径 da2=+2ha2=416+281.25mm=
11、436mm 齿根圆直径 df2=-=416-281mm=400mm 蜗轮咽喉母圆半径Yg2=a-0.5da2=250-218mm=32mm 校核齿根弯曲疲劳强度 当量齿数 =55.15 由= +0.25，=55.15，查机械设计手册可得齿形系数=2.2 螺旋角系数 =1-=1-=0.9192许用弯曲应力 = 从手册中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 =56 寿命系数 =0.590 = =0.59056=33.0弯曲强度是满足的。 2、验算效率 已知=1831= ，；与相对滑动速度有关= =6.15m/s查表可得 =0.025， 代入式中可得90.1% 大于原估计值，因此不用
12、重算。3、精度等级工查核表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从GB/T 10089-1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8经济精度，侧隙种类为f，标注为8f,GB/T10089-1988。然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度。四、 轴及轴承装置的设计图4-11、求输出轴上的功率P,转速和转矩由前面可知：（1）蜗杆轴的输入功率、转速与转矩P1 = Pr=7.28kw n1=1440r/minT1=47.94N .m（2）蜗轮轴的输入功率、转速与转矩P2 =5.4kw n2=55.38r/minT2=938.1Nm（3）传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩P3 =5.28kwn3=55.38r/minT3=910.2Nm2、蜗杆轴（1轴）的设计 （1）选择轴的材料及热处理 选用45钢调质 （2）初定跨距 轴的布置如图4-1 图4.2初取轴承宽度分别为n1=n2=30mm 。 为提高蜗杆轴的刚度，应尽量缩小支承跨距，可按L1=(0.91.1)da2 公式计算 L1=(0.91.1)416=（392.4479.6）mm 取 L1=400mm 蜗杆两端滚动轴承对称布置，取s1=k1=200mm （3）轴的受力分析 =(11+0.08)m=(11+0.0852)8mm=121.28mm
