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1、机械工程学院机械设计课程设计说明书设计题目单机蜗轮蜗杆减速器课程设计专业：机械设计制造及其自动化班级：13机制姓名：学号指导教师：王利华张丹丹2021 年 7 月 3 日目录一、设计任务01.设计题目错误!未定义书签。2. 原始数据03. 工作条件04. 传动系统方案的拟订 0二、设计计算11. 选择电机11.1 电动机的功率 11.2 电动机转速的选择11.3 电动机型号的选择 21.4 传动比的分配 22. 计算传动装置的运动和动力参数 22.1 各轴转速22.2 各轴的输入功率22.3 各轴的转矩23. 蜗轮蜗杆的设计计算 33.1 选择蜗杆传动类型 33.2 选择材料33.3 按齿面接
2、触疲劳强度进行设计33.4 确定许用接触应力 43.5计算m2di值53.7 校核齿根弯曲疲劳强度 63.8 验算效率63.9 精度等级工查核外表粗糙度确实定73.10 蜗杆传动的热平衡计算 74. 轴的设计计算84.1蜗轮轴的设计计算 84.2 蜗杆轴的设计计算 125. 轴承的计算 165.1 计算输入轴轴承165.2 计算输出轴轴承186. 键连接的选择的计算 196.1 蜗杆轴键的计算196.2 蜗轮轴上键的选择 207. 联轴器的校核217.1 蜗杆轴联轴器的校核217.2 蜗轮轴联轴器的校核218. 减速器箱体结构设计 218.1 箱体结构形式和材料218.2 箱体主要结构尺寸 2
3、18.3 减速器的附件 239. 润滑和密闭说明 249.1 润滑说明249.2 密封说明25三、设计心得26参考文献 27、设计任务1设计题目设计用于带式输送机传动装置的单级蜗杆减速器。2. 原始数据输送带工作拉力F=2400N；输送带速度V=0.8m/s；卷 筒直径D=300mm。3. 工作条件班制，连续单向运转，载荷较平稳；使用期限10 年，小批量生产；允许输送带速度误差为5%;生产条 件是中等规模机械厂，可加工78级精度的蜗杆及蜗 轮，动力来源是三相交流电220V/380V。4传动系统方案的拟订如图1所示n_ -BOTh屯动机 汨矣轴器J诚速器4哉轴器5占筒送带圈1设计单级蜗杆减速器，
4、传动路线为：电机一一联 轴器一一减速器一一联轴器一一带式运输机。优点是传动比拟大，结构紧凑，传动平稳，噪音小，适合于 繁重及恶劣条件下长期工作。缺点是效率低，发热量 较大，不适合于传递大功率。二、设计计算1选择电机1.1电动机的功率由以知条件可以计算出工作时所需的有效功率P = FV = 2400 * 0-8 KW = 1.92 kW 1000 1000查阅参考文献【2】中表2-2可知联轴器效率耳=0.991滚动轴承效率耳=0.982双头蜗杆效率耳3=0.8卷筒效率耳二0.964传动系统总效率n二耳*n *n *耳=0.70总1122334式中：耳二耳 *耳=0.98X0.8=0.781223
5、耳=耳 *耳=0.98X0,99=0.97232 1耳 二耳 *耳=0.96*0.98 = 0.94342 4工作时所需电动机功率为P 192P =y= KW = 2.74 kWr 耳0.70总1.2电动机转速的选择输送机滚筒轴的工作转速为P = 1.92 KWP = 2.74kWr60*1000v60*1000*0.8z.“小/n =r/mim = 50.93 r / w兀 D3.14*300/mm1.3电动机型号的选择选取同步转速为750m/s的电动机，根据工作条 件，查阅参考文献【2】中表16-1可知，应选择的电 动机型号为Y132M,其主要性能参数为额定功率P = 3kWm满载转速nm
6、 = 710 rmin1.4传动比的分配总传动比i = = 13.94沁14n59.3w2.计算传动装置的运动和动力参数2.1各轴转速蜗杆轴n=710r/min1齿轮轴n =710/14=50.71r/min2卷筒轴n = n =50.71r/min322.2各轴的输入功率蜗杆轴p= p *n = 2.74*0.99 = 3.713KW1 r1齿轮轴p=p *n = 2.713*0.78 = 2.116KW2 1 12滚筒轴 p=p *n *n = 2.116*0.97*0.94 = 1.929KW3223342.3各轴的转矩电机输出转矩PT =9550“ = 9550*2.74/710N M
7、 = 36.855N Mdnm蜗杆输入转矩n = 50.93 w/ mini = 14n = 710r /min1n = 50.71r /min2n = 50.71r /min3P = 3.713KW1P = 2.116KW2P = 1.929KW3T = 36.855N mdT = 36.492N m1PT = 9550t = 9550 * 2.713/710N - M = 36.492N - M1 n1蜗轮输入转矩PT = 9550 = 9550*2.116/50.71N - M = 398.497N - M2 n2滚筒输入转矩PT = 9550 = 9550 * 1.929 /50.71
8、N - M = 363.28N - M2 n3将以上算得的运动和动力参数列于表1表1T = 398.497N - m2T 二 363.28N m3类型功率Pkw转速nr/min转矩TN m电动机轴371036.855蜗杆轴3.71371036.492蜗轮轴2.11650.71398.497滚筒轴1.92950.71363.283.蜗轮蜗杆的设计计算3.1选择蜗杆传动类型根据GB/T100851988的推荐，采用渐开线蜗杆 (ZI)。3.2选择材料考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆 采用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。蜗轮用铸锡磷青铜
9、 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,而轮芯用灰铸铁HT100制造。3.3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那么，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。由式 m2d KT (480/Z L b122 H确定作用在涡轮上的转距由前ij面可知T =398.497N m2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K =1;由参考文献【1】表11-5取使用系数K -1.15A由转速不咼，冲击不大，可取动载荷系数K -1,那么VK- K K K -1.15卩AV确定弹性影响系数ZE因用铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故Z -
10、160MP 2Ea确定蜗杆齿数z和蜗轮齿数z1 2由参考文献【1】表11 1，初选蜗杆头数为z 21蜗轮齿数为z - i*z = 28 ,由于z与z之间尽里要互 2 1 1 2为质数，取Z = 29。23.4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，可从参考文献【1】中表11-7查得蜗轮的根本许用应力q 1 -268 MPHa应力循环次数假设减速器每天工作16小时，每年按300工作日计，那么寿命为十年时L，二 300*16*10 二 48000hh应力循环次数 N-60j n L -60X 1X50.71X2 h48000 二 1.46
11、044 x 108K -1PK -1.15AK -1VK -1.15z -21z -292t -268 MPHaL，=48000hhN 二 1.46044 x 108K - 0.72HN寿命系数K = J1070.72HN 1.46 X108那么b = K t = 0.72*268 MP = 191.69 MPHHNHaa3.5计算m2d值1m2d 1.15 x 398.497 x 103 x (480)2mm3 3416.73i29 x 191.69因z 1=2,从参考文献【1】表11-2中取模数m=8，蜗杆分度圆直径d 80mm，分度圆导程角丫-1118361蜗杆与蜗轮主要几何参数rh 卜
12、 口匚d + d80 + 8 * 29.中心距 a 2 mm 156mm2 2蜗杆轴向齿距p 兀 m 3.14*8 25.13 mma直径系数q -2 -聖-10m 8齿顶圆直径 d d + 2h*m 80 + 2 x 1 x 8 86mma11a齿根圆直径d d 一h d 一2m(h* + c*) 60mmf 11f 11a蜗杆齿宽b (11 + 0.1z n (11 + 0.1 x 29)x 8 + 25 136.5mm1 2取 b 136.5mm1导程角丫-1118361蜗杆轴向齿厚s 兀m 0.5 x兀x 8mm 12.57mma2蜗轮蜗轮齿数Z 292分度圆直径d =m Z = 8
13、x 29 232mm2 2蜗轮喉圆直径d d + 2h 232 + 2 x 1 x 8mm 248mma 22a 2b = 191.69 MPHamm2d 3416.73mm31m=8d 80mm1Y 111836a 156 mm蜗杆p 25.13mmaq 10d 86mma1d 60mmf 1b 136.5mm1s 12.57mma蜗轮d 232mm2齿根圆直径d 二 d h 二 232 8 x (1 + 0.25)mm 二 222mmf 22f 2蜗轮咽喉母圆半径r = a 一丄d = 156一丄 x248mm = 32mmg 22 a 22蜗 轮宽度 B 0.75d 二 0.75 x 86mm 二 64.5mm取alB=64mm3.7校核齿根弯曲疲劳强度1.53KTc =2 Y YFd d m Fa 2 0F1 2当量齿数z=29= 30.76
