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1、机械设计根底课程设计说 明 书 设计题目： 单级蜗轮蜗杆减速器所在学院： 能源与动力工程学院 专业班级： 核工1001 学生姓名： 陈剑波 目录1、机械设计课程任务书 22、运动学和动力学的计算 53、传动件的设计计算 74、蜗杆副上作用力的计算 105、减速器箱体的主要结构尺寸 116、蜗杆轴的设计计算 127 、键连接的设计178、轴、滚动轴承及键连接校核计算 179、低速轴的设计与计算 1910 、键连接的设计 2511、润滑油的选择2512、减速器附件的选择26设计任务书一、 传动方案二、 工况及有关参数带的圆周力F(N)传送带速度V(m/s)滚筒直径Dmm55000.125400工作
2、条件：带式输送机在常温下连续工作，单向运转；空载启动，工作载荷有轻微冲击；输送带工作速度V的允许误差为5；二班制每班工作8h，要求减速器设计寿命为10年，大修为23年，少批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。：运输机带的圆周力：5500N带速：0.125m/s滚筒直径：400mm选定传动方案为：蜗杆减速器三、 设计要求装配图设计：1张A1包括主视图、俯视图和左视图， 零件明细表，技术特性表，技术要求 零件图设计：2张 轴 齿轮编写设计计算说明书指导老师：毛宽民2021年12月3日2、运动学和动力学的计算电动机的选择初选电动机类型和结构型式根据动力源和工作条件，并参照选用一般用途的Y系
3、列三相交流同步电动机，电源的电压为380V。电动机的容量确定减速器所需的功率 根据条件，工作机所需要的有效功率为 =kW确定传动装置效率查表得：联轴器效率=0.99双头蜗杆传动效率=0.70一对滚动轴承效率=0.99输送机滚筒效率=0.96开式滚子链传动=0.92 估算传动系统总效率为=.6551工作时，电动机所需的功率为=kW由表查表可知，满足PP条件的Y系列三相交流同步6级电动机Y100L-6额定功率P应取为1.5kW,960r/min。电动机的转速根据条件，可得输送机滚筒的工作转速为r/min 传动装置的传动比及动力参数计算传动装置运动参数的计算 由式3-5可知，传动系统的总传动比取链传
4、动的传动比为3。由传动系统方案见图知：传动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下：1轴电动机轴：=960r/min1.04950.99=1.039kW10.336Nm2轴蜗杆轴：1.0390.990.78=0.8023kW427.804Nm3轴蜗轮轴：17.91r/min0.80230.990.99=0.7864kW419.326Nm轴 号电动机单级蜗杆减速器工作机0轴1轴2轴3轴转速nr/min96096017.9117.91功率PkW1.09451.0390.80230.7864转矩TNm10.88810.336427.804419.326传动比153.613、传动
5、件的设计计算3.1蜗杆副的设计计算选择材料蜗杆：45钢，外表淬火45-55HRC；蜗轮：10-3铝青铜ZCuAl10Fe3，金属模铸造，假设相对滑动速度vs6m/s确定许用应力许用接触应力 H=120MPa许用弯曲应力 F=90MPa参数的选择蜗杆头数 Z1=1蜗轮齿数 Z2=iZ1=53.4 那么Z2取54使用系数 KA=1.1综合弹性系数 ZE=160接触系数Z 取d1/a=0.4 由图12-11得，ZP=2.8取整：a=223.29mm假设取m=8,d1=80mm 那么d2=mZ2=548=432mm那么中心距a为取250mm验算蜗轮圆周速度v2、相对滑动速度vs、及传动总效率1蜗轮圆周
6、速度v22导程角 由3相对滑动速度vs 与初选值相符，选用材料适宜4传动总效率 当量摩擦角 原估计效率0.712与总效率相差较大，需要重新验算复核 所以原设计合理验算蜗轮抗弯强度蜗轮齿根抗弯强度验算公式为其中当量齿数 所以强度足够3.2计算蜗杆传动等其他几何尺寸蜗杆相关几何尺寸计算及其说明计算结果分度圆直径 齿顶高 全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 蜗杆螺旋局部长度(因为当m10时，b1加长1525mm，故取b1=170mm;蜗杆轴向齿距 d1=80mmha1=8mmh1=17.6mmda1=96mmdf1=60.8mmb1=170mmPa1=25.12mm蜗轮相关几何尺寸计算及其说明计算结果分
7、度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径外圆直径 蜗轮齿宽 轮缘宽度 d2=432mmda2=448mmdf2=412.8mm取de2=380mmb2=56mm取B=70mm热平衡计算取油温t=70，空气温度t=20,通风良好，t取15W/(m2),传动效率为0.712；由公式 得：4、蜗杆副上作用力的计算条件1)高速轴传递的转矩 T1=10336Nmm转速 n1=960r/min分度圆直径 d1=80mm2)低速轴传递的转矩 T2=427804Nmm转速 n2=17.91r/min分度圆直径 d2=432mm蜗杆上的作用力 1圆周力 其方向与力作用点圆周速度方向相反2轴向力 其方向与蜗轮的转动方向相
8、反3径向力 其中n=20其方向力由力的作用点指向轮1的转动中心蜗轮上的作用力 蜗轮上的轴向力、圆周力、径向力分别与蜗杆上相应的圆周力、轴向力、径向力大小相等，方向相反，即蜗轮上的作用力为：Fa2=Ft1；Ft2=Fa1；Fr2=Fr15、减速器箱体的主要结构尺寸 单位： mm名称符号尺寸关系尺寸大小箱座壁厚0.04+3812箱盖壁厚11=0.085810箱盖凸缘厚度b11.5115箱座凸缘厚度b1.518箱座底凸缘厚度b22.530地角螺钉直径df0.036+12M20地角螺钉数目n44轴承旁连接螺栓直径d10.75 dfM16盖与座连接螺栓直径d2(0.50.6) dfM10连接螺栓Md2的
9、间距l150200170轴承端盖螺钉直径d3(0.40.5) dfM8视孔盖螺钉直径d4(0.30.64) dfM6定位销直径d(0.70.8) d2M8Mdf、Md1、Md至外箱壁距离C1见表4-326,22,16Mdf、Md1、Md至凸缘边缘距离C2见表4-324,20,14轴承旁凸台半径R1C214凸台高度h根据低速轴轴承座外径确定外箱壁至轴承座端面距离l1C1+c2+(510)5560箱盖、箱座肋骨m1、m2m10.851、m20.858.5、10.2轴承端盖外径D2D+(55.5),D-轴承外径(125)130轴承旁螺栓距离ssD2130 减速器零件的位置尺寸单位：mm代号名称荐用值
10、/mm代号名称荐用值/mm1齿顶圆至箱体内壁距离7箱底至箱底内壁的距离2齿轮端面至箱体内壁距离H减速器中心高3轴承端面至箱体内壁距离轴承用脂润滑时轴承用油润滑时L1箱体内壁至轴承座孔外端面的距离4旋转零件间的轴向距离L2箱体内壁轴向间距5齿轮顶圆至周彪面的距离L3轴承座孔外端面间距6大齿轮顶圆至箱体底面内壁间距e轴承端盖凸缘厚度126、蜗杆轴的设计计算条件1)参数 传递的功率 P1=1.039KW，转速n1=960r/min，转矩T1=10.336Nm，分度圆直径80mm，df1=60.8,宽度b1=170mm2)材料的选择因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，所以选用常用的45号钢
11、，考虑到蜗轮、蜗杆有相对滑动，因此蜗杆外表采用淬火处理。初算轴径 初步确定蜗杆轴外伸段直径。因蜗杆轴外伸段上安装联轴器，故轴径可由下式求得：查询参考文献?机械设计根底第五版?杨可桢 程光蕴 李仲生主编 高等教育出版社第245页表14-2可得 45钢的C值为118107，故取1186.2结构设计轴承部件结构设计蜗杆的速度为 根据参考文献?机械设计根底课程设计?杨晓兰 主编 唐一科 贾北平主审 华中科技大学出版社 第30页得 当蜗杆圆周速度v45m/s时，采用蜗杆下置式 当蜗杆圆周速度v45m/s时，采用蜗杆上置式 蜗杆下置时，润滑和冷却的条件比拟好； 结构采用蜗轮在上、蜗杆在下的结构。为了方便蜗轮轴安装及调整，采用沿蜗轮轴线的水平面剖分箱体结构，对于蜗杆轴，可按轴上零件的安装顺序进行设计。轴段的设计 1因为该段轴上安装联轴器，故此段设计与联轴器同步设计。为了补偿误差，故采用弹性联轴器，根据参考文献?机械设计根底第五版?杨可桢 程光蕴 李仲生主编 高等教育出版社第291页
