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1、题目单级蜗轮蜗杆减速器设计系别：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化目 录引言 11设计题目 11.1带式运输机的工作原理 11.2工作情况 21.3设计数据 21.4传动方案 21.5课程设计内容及内容 22总体传动方案的选择与分析 22.1传动方案的选择 22.2传动方案的分析 33电动机的选择 33.1电动机功率的确定 33.2确定电动机的转速 44传动装置运动及动力参数计算 44.1各轴的转速计算 44.2各轴的输入功率 54.3各轴的输入转矩 55蜗轮蜗杆的设计及其参数计算 65.1传动参数 65.2蜗轮蜗杆材料及强度计算 65.3计算相对滑动速度与传动效率 65.4确定主要集合尺
2、寸 75.5热平衡计算 75.6蜗杆传动的几何尺寸计算 76 轴的设计计算及校核 86.1输出轴的设计 86.1.1选择轴的材料及热处理 86.1.2初算轴的最小直径 86.1.3联轴器的选择 96.1.4轴承的选择及校核 106.2轴的结构设计 126.2.1蜗杆轴的结构造型如下 126.2.2蜗杆轴的径向尺寸的确定136.2.3蜗杆轴的轴向尺寸的确定 136.2.4蜗轮轴的结构造型如下 136.2.5蜗轮轴的轴上零件的定位、固定和装配146.2.6蜗轮轴的径向尺寸的确定 146.2.7蜗轮轴的轴向尺寸的确定 156.2.8蜗轮的强度校核 157 键连接设计计算 177.1蜗杆联接键 177
3、.2蜗轮键的选择与校核 177.3蜗轮轴键的选择与校核 188箱体的设计计算 188.1箱体的构形式和材料 188.2箱体主要结构尺寸和关系 199 螺栓等相关标准的选择 199.1螺栓、螺母、螺钉的选择 209.2销，垫圈垫片的选择 2010减速器结构与润滑的概要说明 2010.1减速器的结构 2010.2减速箱体的结构 2110.3速器的润滑与密封 2110.4减速器附件简要说明 2111 设计小结 21谢辞 22参考文献 24附录 25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。在2010年01月04日-2010年01月18日为期二周的机械设计课程设计。本次是设计一个蜗 轮蜗
4、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（电机一一联轴器一一减速器一一联轴器一一滚筒），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 A2图纸装配图1张、A4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
5、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。7设计题目：带式运输机的传动装置的设计7.1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IV7.2工作情况：已知条件1）工作条件：两班制，连
6、续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有灰尘，环境 最高温度35C；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：土5%6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。7.3设计数据运输带工作接力F/N运输带工作速度v/（m/s）卷筒直径D/mm23001.55007.4传动方案本课程设计采用的是单级蜗杆减速器传动7.5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
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，女口 下图所示：输送带2.2传动方案的分析该工作机采用的是原动机为 丫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、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
8、、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。7电动机的选择3.1电动机功率的确定1）工作机各传动部
9、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:i 蜗杆=10 40 ；又根据机械设计基础表4-2可知蜗杆头数为乙=2，由表4-4可知蜗杆传动的总效率为:n蜗杆= 0.75 0.82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:n联轴器=0.99 0.995 ；轴承二 0.97（一对）；卷筒= 0.94 0.97工作机的总效率为:2 2nxn xn xn总联轴器蜗轮蜗杆轴承卷筒= 0.65 0.742）电动机的功率:Fv _ 2300 1.5 1000 一 1000=3.45kw所以电动机所需工作效率为:Pw总min3.45 = 5.3kw0.6
10、53.2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:i 蜗杆=10 40理论总传动比：i总二i蜗杆=10 402）电动机的转速：卷筒轴的工作转速：60000v601000工 1.5 / n 滚筒57.3r/min兀D500兀所以电动机转速的可选范围为：nd = n滚筒.i总=（10 40）57. 573 2292r /min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
11、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Y132M2-65.59602.02.07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ii 一二匹=型乂馅兀-nw 57.3所以取i总72）各轴的转速：第一轴转速：n1 二 nm =960r/min第二轴转速：n2 =旦二960 = 56.5r/minn总 174.2各轴的输入功率第一轴功率：PPd 01二九 联轴器=5.3 0.99 =5.25kW第二轴
12、功率：PPd 12 二 R 蜗杆=5.25 0.8 = 4.2kW第三轴功率：P3二Pd23=卩2轴承 联轴器=4.2 0.97 0.99 =4.03kW4.3各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩：Td =9.55 106 -Pl = 9.55 106 空=5.27 104 N mmnm960第一轴转矩：6 P166 5 254T1 =9.55 106 1 =9.55 106 = 9.55 1065.22 104 N mmn1960第二轴转矩：T2 =9.55 106 -Pl = 9.55 106427.1 105 N mmn256.5第三轴转矩：T3 =9.55 106 3 - 9.55 106
13、4.03 =6.81 105N mmnw56.5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T / N mm转速n/(r/mi n)传动比i效率n电机轴5.35.27 x104960r / min11第一轴5.255.22和04960r / min10.99第二轴4.257.1 沢1056.5r / min170.80卷筒轴4.0356.81 勺056.5r / min10.957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=5.3 kW ,蜗杆转速山=960r/min ,蜗轮转速 n2 =56.5r/mir,理论传动比i=16.75,实际传动比i=17，蜗杆头
14、数乙=2，蜗轮 齿数为 J =i 乙=17 2 =34，蜗轮转速 n2 =匹=960 = 56.5r/mini 175.2蜗轮蜗杆材料及强度计算减速器的为闭式传动，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，lH =180MPa.H估取啮合效率：1 =0.8蜗轮轴转矩：T2 =9.55 106 P-L =9.55 10 6 5.25 0.8 = 7.1 10 N mmn256.5载荷系数：载荷平稳，蜗轮转速不高，取K=1.1.计算m2d1值mp兰KT21乙叫丿= 1.1 7.1 1052r 48034 1803 mm=4804mm3模数及蜗杆分度圆直径由机械设计基础表4-1取标准值，分别为
