设计运输机传动装置蜗杆齿轮减速器课程设计Word文件下载.docx
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5、设计任务
减速器装配图1张；
零件图2张（低速级齿轮，低速级轴）；
设计计算说明书一份。
电动机的选择
按工作要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼型异步电动机，电压为380v
工作机有效功率为：
＝3kw
工作机所需工作功率为：
＝4.25kw
工作机卷筒轴的转速为：
＝24.5kw
所以电动机转速的可选范围为：
＝9（10～40）×
（3～6）×
24.5=750～6000r/min
因此选择Y132S-4电机其主要性能如表1所示，安装尺寸如表2所示。
表1Y123S-4型电动机的主要性能
电动机型号
额定功率/kw
满载转速/（r/min）
Y132S-4
5.5
1440
2.2
传动装置的总传动比和传动比分配
总传动比
=59
（2）
分配传动比
=（0.03～0.06）×
59=3
=19.7
传动装置运动和动力参数的计算
（1）各轴转速
Ⅰ轴nI＝
=1440r/min
Ⅱ轴nII＝nI/i1＝73r/min
Ⅲ轴nIII＝nII/i2＝24r/min
卷筒轴nIV=nIII=24
（2）各轴输入功率
Ⅰ轴PI＝P0×
＝4.25×
0.99＝4.22kW
Ⅱ轴PII＝PI×
＝4.22×
0.8＝3.37kW
Ⅲ轴PIII＝PII×
×
＝3.37×
0.99×
0.97＝3.24kW
卷筒轴PIV=PIII×
=3.24×
0.96=3.08kW
（3）各轴输入转矩
电动机轴输出转矩
=2.82×
N·
㎜
Ⅰ轴
TI＝
=2.8×
N·
Ⅱ轴
TII＝TI×
i1×
=44.128
Ⅲ轴
TIII＝TII×
i2×
=12.7×
卷筒轴TIV=TIII×
=12.08×
表3蜗杆－圆柱齿轮传动装置的运动和动力参数
轴名
功率P/kW
转矩T/（N·
mm）
转速n/（r
min-1）
传动比
效率
电机轴
4.25
2.82×
104
1
0.99
Ⅰ轴
4.216
2.80×
19.7
0.80
Ⅱ轴
3.37
44.128×
73
3
0.96
Ⅲ轴
3.24
12.7×
105
24
0.95
卷筒轴
3.08
12.08×
传动零件的设计
1.齿轮的设计计算
（一）高速级蜗轮蜗杆传动的设计计算
1.选择蜗杆传动类型
根据GB/T10085—1988推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）
2.齿轮材料，热处理及精度
蜗杆：
45钢淬火，螺旋齿面要求淬火，淬火后硬度为45—55HRC
蜗轮：
铸锡磷青铜ZCuSn10Pl,金属模制造，齿芯用灰铸铁HT100
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，传动中心距
（1）确定作用在蜗轮上的转矩T
按z
=2,估取效率
涡轮=0.8，则
=574857N·
（2）确定载荷系数K
取载荷分布不均系数K
=1，选取选用系数K
=1，取动载系数K
=1.05，则
K=K
K
K
=1.05
（3）确定弹性影响系数Z
=160MPa
（4）确定弹性系数
设蜗杆分度圆直径d
和传动中心距a的比值d
/a=0.35，因此
=2.9
（5）确定许用接触应力[
]
根据蜗轮材料为ZCnSn10Pl，金属模制造，蜗杆螺旋齿面硬度>
45HRC，查得蜗轮的基本许用应力[
]΄=268Mpa
应力循环次数N=60jn
L
=60×
1×
19200=8.42×
10
寿命系数
=0.7662
则，[
]=
[
]΄=0.7662×
268=205.3Mpa
（6）计算中心距
=145.55mm
取中心距a＝160mm,i=19.7,
因此，取m=6.3，蜗杆分度圆直径d
=63mm。
这时d
/a=0.39，查图11—18可查得接触系数
΄=2.72
因为,
΄<
因此，以上计算结果可用
4.蜗杆与蜗轮的主要参数及尺寸
（1）蜗杆：
轴向齿距P
=
m=3.14×
6.3=19.792㎜；
直径系数q=d
/m=10；
齿顶圆直径d
=d
+2
m=63+2×
6.3=75.6㎜；
齿根圆直径
－2m（h
+
）=63－2×
6.3（1+0.2）=47.88㎜；
分度圆导程角
=11˚18´
36"
；
蜗杆轴向齿厚S
m/2=9.896㎜。
（2）蜗轮：
蜗轮齿数z
=41;
变位系数x
=-0.1032;
验算传动比i=z
/z
=41/2=20.5,传动比误差（20.5－19.7）/19.7=4.06%,是允许的。
蜗轮分度圆直径d
=mz
=6.3×
41=258.3㎜
蜗轮喉圆直径d
+2h
＝258.3+2×
6.3（1－0.1032）=269.6㎜
蜗杆齿根圆直径
－2h
＝258.3－2×
6.3×
（1－0.1032+0.2）=241.88㎜
蜗轮咽喉母圆半径r
=a－d
/2=160－269.6/2=25.2㎜
5.校核齿根弯曲疲劳强度
当量齿数z
=z
/（cos
）
=41/（cos11.31˚）³
＝43.48
根据x
=-0.1032,z
=43.48,因此，
=2.46
螺旋角系数Y
=1－
=1－11.31˚/140˚=0.9192
许用弯曲应力[
]=[
]´
·
由ZCuSn10Pl制造的蜗轮的基本许用应力[
=56Mpa
＝0.611
]=56×
0.611＝34.216MPa
=20MPa
弯曲强度满足。
6.验算效率
=（0.95～0.96）tan
/tan（
已知
＝11˚18´
＝11.31˚；
=arctanf
用插值法得f
=0.00223、
=1.2782
代入得
=0.855，大于原估计值，因此不用计算
蜗杆速度：
因此选用上置蜗杆
7.热平衡计算
取t=20°
C
从K=14-17.5取K=17W/（m²
C）
由式（8-14）
=67.57°
C〈85°
（二）低速级齿轮传动的设计计算
1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
（1）按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。
（2）运输机为一般工作机，速度不高，故选用7级精度（GB10095－88）。
（3）材料选择。
由表10－1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
（4）选小齿轮齿数
=24,大齿轮齿数
＝3×
24＝72，初选螺旋角
＝14˚。
2.按齿面接触强度设计
按式（10—21）试算，即
（1）确定公式内的各计算数值
1）试选Kt＝1.6
2）由图10－30选取区域系数
＝2.433
3）小齿轮传递的转矩
=44.128N·
4）由表10－7选取尺宽系数
＝1
5）由图10－26查得
＝0.78，
＝0.87，则
＝
＋
＝1.65
6）由表10－6查得材料的弹性影响系数
＝189.8Mpa
7）由图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
大齿轮的解除疲劳强度极限
＝550MPa。
8）由式10－13计算应力循环次数
＝60×
73×
19200＝8.4×
＝2.8×
9）由图10－19查得接触疲劳寿命系数
＝0.98；
＝0.97
10）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1％，安全系数S＝1，由式（10－12）得
=588MPa
=533.5MPa
=560.75MPa
（2）计算
1）试算小齿轮分度圆直径
，由计算器公式得
=91.8㎜
2）计算圆周速度
v=
=0.351m/s
3）计算齿宽b及模数
b＝91.8㎜
=3.71㎜
h=2.25
=2.25×
3.7mm=8.35㎜
b/h=91.8/8.35=10.994
4）计算纵向重合度
=0.318×
24×
tan14˚=1.903
5）计算载荷系数K
已知载荷平稳，所以取使用系数
=1
根据v=0.318m/s,7级精度，由表10—8查得动载系数
=1.01；
由表10—4查得
=1.429，由图10—13查得
=1.36,由表10—3查得
=1.4。
故载荷系数
=1×
1.01×
1.4×
1.429=2.02
6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10—10a）得
=99.24㎜
7）计算模数
=4.01㎜
3.按齿根弯曲强度设计
由式（10—17）
（1）确定计算参数
1）计算载荷系数
1.36=1.923
2）根据纵向重合度
＝1.903，从图10－28查得螺旋角影响系数
=0.88
3）计算当量齿数
＝26.27
＝78.82
4）查取齿型系
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