蜗杆一级减速器说明书109KN05Word格式.docx
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（1）根据生产设计要求可知，该蜗杆减速器采用蜗杆下置，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，蜗杆轴承润滑也方便。
（2）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。
（3）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。
其传动方案如下图所示:
计算及说明
三．电动机选择计算
1．原始数据及工作条件如下：
①卷扬机钢索拉力F=10900N
②卷扬机钢索速度V=15.5m/min=0.26m/s
③卷筒直径D=240mm
使用年限14年,2班制工作，批量单件生产，间歇工作，每班工作时间不超过15%，工作时有中等冲击，钢索速度的允许误差为±
5%。
2．电动机型号选择
运输链所需功率Pw===2.834kw
取η1=0.99（联轴器）,η2=0.98（轴承）,η3=0.72（蜗杆）,η4=0.96（外齿轮）,η5=0.95（卷筒）；
ηa=η12×
（η2）4×
η3×
η4×
η5=0.594
电动机功率Pd=Pw/ηa=4.77kw
卷筒转速
nw===20.7r/min
取蜗杆传动比i2’=5~30:
；
外圆柱齿轮3~6
则电动机总传动比为ia’=i1’×
i2’=15~180
故电动机转速可选范围是nd’=ia’×
n=（30~750）×
60.6=310~3726r/min
故选电动机型号为Y132M2-6
主要参数：
P=5.5Kw满载转速n=960r/min
四．总传动比确定及各级传动比分配
由电动机型号查表得nm=960r/min；
ia=nm/n=960/20.7=46.4
蜗杆传动比i1=20；
外齿轮传动比i2=2.3；
五．运动和动力参数的计算
设蜗杆为1轴，蜗轮轴为2轴，圆柱齿轮轴为3轴，卷筒轴为4轴
1.各轴转速：
n1=nd=960r/min
n2=n1/i1=960/20=48r/min
n3=n2=48r/min
n4=n3/i2=48/2.3=20.87r/min
2.各轴输入功率：
P1=Pd×
η01=4.77×
0.99=4.72kw
P2=P1×
η02=4.72×
0.98×
0.72=3.33kw
P3=P2×
η34=3.33×
0.99=3.3kw
P4=P3×
η45=3.3×
0.95=3.07kw
3.各轴输入转距：
Td=9550×
Pd/nm=9550×
4.77/960=47.45N·
m
T1=Td×
η01=47.45×
0.99=46.98N·
T2=T1×
i1×
η12=46.98×
20×
0.72×
0.98=663N·
T3=T2×
η34=663×
1×
0.99=656.3N·
T4=T3×
i2×
η45=656.3×
2.3×
0.95=1405.4N·
运动和动力参数计算结果整理于下表：
轴名
功率P（kw）
转距T（N·
m）
转速n（r/min）
传动比i
电动机轴
4.77
47.45
960
1
一轴
4.72
46.98
20
二轴
3.33
663
48
三轴
3.3
656.3
2.3
四轴
3.07
1405.4
20.87
六．传动零件的设计计算
1．蜗杆蜗轮的选择计算
（1）.选择蜗杆的传动类型
根据GB/T10085—1988的推荐,采用渐开线蜗杆（ZI）。
（2）.选择材料
蜗杆传动传递的功率不大，速度中等，故蜗杆用45钢，蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1，金属膜铸造。
轮芯用灰铸铁HT100制造。
（3）.按齿面接触疲劳强度进行计算
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作用在蜗轮上的转距T2
T2=663N·
②确定载荷K
因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数Kβ=1.3，《机械设计》250页由于转速不高，中等冲击，查表11-5取KA=1.5，假设蜗轮圆周速度V<
3m/s可取KV=1.1；
则
K=KA×
Kβ×
KV=1.3×
1.5×
1.1≈2.145
③确定弹性影响系数
因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故ZE=147MPa1/2
④确定接触系数Zρ
传动比i=10,取蜗杆头Z1=2，则涡轮齿数Z2=2×
20=40
先假设分度圆直径d1和传动中心距a的比值d1/a=0.38，从图11-18中查得
Zρ=2.9
⑤确定许用接触应力[σH]
根据蜗轮材料为铸锡青铜ZCuSn10P1，金属铸造膜，蜗杆螺旋齿面硬度>
45HRC，可从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力[σH]’=268MPa
=14X365X16=81760
应力循环次数N=60n1jLK=60×
48×
81760=2.35×
108
寿命系数KHN=
则[σ]H=[σH]’×
KHN=0.674×
268=180.6
⑥计算中心距
=199mm
蜗杆分度圆直径、模数
d1=0.68a0.875=0.68×
1990.875=69.9mm
m=（2a-d1）/Z2=（2×
199-60.1）/40=8.22mm
查表取m=8mm，d1=80mm，直径系数q=10mm
d2=mZ2=8×
40=320mm
中心距a=（d1+d2）/2=（80+320）/2=200mm
校核圆周速度及d1/a
<
3m/s，与假设相符
d1/a=80/200=0.4与假设值相近
因此以上计算结果可用。
（4）.蜗杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸
1）蜗杆
由文献【2】表11-2与11-3以及文献【7】可求得的蜗杆的尺寸如下：
蜗杆轴向齿距
蜗杆直径系数
顶隙
蜗杆齿顶高
蜗杆齿根高
蜗杆齿顶圆直径
蜗杆齿根圆直径
蜗杆分度圆导程角
蜗杆齿宽
2）蜗轮
由文献【2】表11-2可查的涡轮的参数如下：
蜗轮齿数
蜗轮分度圆直径
蜗轮齿顶高
蜗轮齿根高
蜗轮喉圆直径
蜗轮外径
蜗轮齿根圆直径
蜗轮咽喉母圆半径
蜗轮齿宽
（5）.校核齿根弯曲疲劳强度
当量齿数zv2=z2/cos3r=40/cos3（11.310）=42.4
由此，查表11-19可得齿形系数YFa2=2.44
螺旋角系数Yβ=1-r/1200=1-11.31/120=0.906
许用弯曲应力
从表11-8中查得由ZCuSn10P1金属模制造的蜗轮的基本许用应力=56MPa
寿命系数KFN=
[σ]F=KFN×
=0.545×
56=30.5MPa
=<
[σ]F
满足弯曲强度。
（6）.精度等级公差和表面粗糙度的确定
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/T10089—1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8级精度，侧隙种类为f，标注为8fGB/T10089—1988。
（7）.热平衡核算。
由于摩擦损耗的功率，则产生的热流量为
P——蜗杆传递的功率
以自然方式
——箱体的表面传热系数，可取；
S——内表面能被润滑油所飞溅到，而外表面又可为周围空气所冷却的箱体表面面积，单位为m2；
由公式S==m2
——油的工作温度，需≤80℃；
——周围空气的温度，常温情况可取；
蜗杆圆周速度
相对滑动速度
根据相对滑动速度查表得=1.22°
计算传动啮合效率：
1===0.9
搅油效率2=0.99
轴承效率2=0.98
总效率=0.9×
0.99×
0.98=0.87
按热平衡条件，可求得在即定工作条件下的油温
满足温度要求。
2．外齿轮传动选择计算
（1）.选精度等级、材料及齿数
①运输机一般工作机器，速度不高，外圆柱齿轮为开式齿轮传动故选用8级精度。
②材料选择。
有表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。
③选小齿轮齿数Z1=27大齿轮齿数Z2=2.3Z1=2.3×
27=62.1取Z2=62
④选取螺旋角。
初选螺旋角。
（2）.按齿面接触疲劳强度设计
≥mm
由表9-10，选取ψd=0.9
由表9-7，选取ZE=189.8
由图9-14，选取ZH=2.5
因载荷平稳，可初选载荷系数Kt=1.4
=[1.88–3.2（+）]COSβ
=[1.88–3.2×
（+）]×
COS14º
=1.66
εβ=0.318ψdz1tgβ=0.318×
0.9×
27×
tg14º
=1.926
由图9-13，查得Zε=0.79，Zβ=0.98
N3=60n3jLK=60×
108
N4=N3/i2=1.02×
按允许一定点蚀，
ZN1==1.107,ZN2==1.174
由图9-16,按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=560Mpa；
大齿轮的接触疲劳强度极限σHlim2=450Mpa.
由表9-8，选取SHmin=1.0
[σ]H1=σHlim1ZN1/SHmin=620Mpa
[σ]H2=σHlim2ZN2/SHmin=528Mpa
取[σ]H2=528Mpa设计齿轮传动参数
小齿轮扭矩T3=656300N.mm;
将确定出的各值代如接触强度设计式中得
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