机械设计课程设计一级蜗轮蜗杆减速器设计全套图纸.docx
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机械设计课程设计一级蜗轮蜗杆减速器设计全套图纸
机械设计课程设计
设计说明书
题目
设计者
指导教师
班级
提交日期
全套CAD图纸加153893706
一、设计任务………………………………………………………………1
1、工作条件…………………………………………………………………1
2、原始数据………………………………………………………………1
3、传动方案……………………………………………………………1
二、总体设计……………………………………………………………2
1、传动方案……………………………………………………………2
2、选择电机……………………………………………………4
3、确定传动装置的总传动比和分配传动比…………………………5
4、减速器各轴转速、功率、转距的计算……………………………6
5、蜗轮蜗杆传动的设计…………………………………………7
6、轴的结构设计………………………………………………………12
7、轴的校核………………………………………………………16
8、平键联接计算…………………………………………………………19
9、滚动轴承校核…………………………………………………20
10、润滑设计…………………………………………………………21
11、箱体及附件的设计…………………………………………………22
三、设计心得与体会…………………………………………………23
四、参考文献……………………………………………………………24
一设计任务
1.题目F：
设计一级蜗杆减速器，拉力F=7000N，速度v=0.538m/s，直径D=400mm，每天工作小时数：
16小时，工作寿命：
8年，工作天数（每年）：
300天，
2.原始数据
3.传动方案
项目
数据
运输带拉力F（KN）
7000
V（m/s）
0.538
卷筒直径D（mm）
400
二总体设计
1、传动方案：
已经给出，如第1页附图1
2、选择电动机
（1）选择电动机的类型：
无特殊要求，电机类型通常选用Ｙ系列的三相笼型异步电动机，因其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便。
（2）选择电动机的容量
工作机所需功率为
式中、分别为蜗轮蜗杆传动、一对滚动轴承、联轴器、工作机传动效率，
。
取=0.8、=0.99、=0.99、
则=0.8×0.99×0.99×0.95×0.96=0.7
电动机所需工作功率为：
（3）确定电动机转速
卷筒工作速度为
按高等教育出版社出版的机械设计课程设计指导书表3-1，常见机械传动的主要性能
推荐的传动比合理范围，一级蜗杆减速器传动比10~40,根据V带的传动比范围24
经查表按推荐的合理传动比范围，一级蜗杆减速器传动比范围为：
10--80，可选择的电动机转速范围为nd=（10-80）×25.71=257.1--2056.8r/min。
进行综合考虑价格、重量、传动比等因素，选定电机型号为：
Y160M2-8的三相异步电动机，额定功率Pen=5.5kW，满载转速为nm=720r/min，同步转速为nt=750r/min。
电动机额定功率
5.5kw
电动机满载转速
720r/min
电动机轴伸出端直径D
28mm
电动机伸出端安装长度E
60mm
3、确定传动装置的总传动比和分配传动比：
由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，则减速器的传动比为：
4、减速器各轴转速、功率、转距的计算
（1）各轴转速
＝＝720r/min
＝＝720/28＝25.71r/min
＝ ＝25.71r/min
（2）各轴输入功率：
＝×＝5.02×0.99＝4.97kW
＝×η2×＝4.97×0.98×0.8＝3.89kW
＝×η2×＝3.89×0.98×0.99×0.96＝3.63kW
（3）各轴转矩计算
=××N·m
电动机轴的输出转矩=9550=66.59N.m·
所以:
=9550=65.92N·m
＝9550=1444.94N·m
＝9550=1348.37N·m
（4）各轴的运动参数如下表：
表2
轴名
功率PKW
转矩TNm
转速r/min
电动机轴
5.02
66.59
720
1轴
4.97
65.92
720
2轴
3.89
25.71
25.71
3轴
3.63
25.71
25.71
5.蜗轮蜗杆的传动设计
分析：
根据蜗杆传动的工作条件，设计闭式蜗杆传动。
闭式蜗杆传动具有良好的润滑条件，失效形式为点蚀，其计算准则为按齿面接触疲劳强度进行设计，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核（在现场，由于蜗轮轮齿很少发生因齿根弯曲强度不够而断裂，故往往不进行齿根弯曲疲劳强度校核）。
由于相对滑动速度很大，必须进行热平衡计算，校核一下蜗杆传动的工作温度是否过高，箱体散热面积是否足够，最后制造精度。
选择材料并确定许用应力
查机械设计基础表12.5，蜗杆选用45钢，调质处理220~240
HBS。
查机械设计基础表12.6，蜗轮选用锡青铜ZcuSn10P1,砂磨铸造，=180Mpa,=51Mpa（单向运转）。
按蜗轮齿面接触疲劳强度设计
确定蜗杆头数z1，蜗轮齿数z2
查表12.2选z1=2，则z2=iz1=28x2=56取Z2=57
初估效率
由机械设计基础12.3.2节，初估效率=0.8
（3）计算蜗轮转矩
=i=ix9.55x=19.2x0.8x9.55xx
=1444.94N·m
（4）确定载荷系数K
查表12.8取工作情况系数K=1.0，由12.5.2节推荐取载荷分布系数K=1.0（载荷平稳），取动载荷系数K=1.05，
则
K=KKK=1.05
确定模数m和蜗杆分度圆直径，蜗轮分度圆直径
mK=1.05x1444940x=2550.39mm
因z1=2，故从表11-2中取模数m=8mm，蜗杆分度圆直径d1=80mm，
=mz2=8x57=456mm
计算中心距
确定中心距a==268mm
（6）计算蜗杆导程角，滑动速度v蜗轮切向速度v
因为tan=mz1/=0.2所以=11.3°
v==3.89m/s
v==0.76m/s
v<3m/s,初选K=1.05合适。
（7）计算总效率
根据v=3.89m/s,查表12.4得当量摩擦角=2°17′=2.28°（锡青铜蜗轮，蜗轮齿面硬度<45HRC）。
=0.96=0.96=0.7999
与预估效率=0.8相差不多，无需复核m。
.校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度
（1）确定蜗轮齿形系数
当量齿数z==38.25
根据z=38.25，按插入法，查表12.9得=2.33
（2）确定蜗轮螺旋角系数
=1-=0.92
（3）复核蜗轮转矩
==1444.94N·m
（4）校核蜗轮弯曲强度
==48.37Mpa<=51Mpa,弯曲强度足够。
.蜗杆、蜗轮各部分尺寸计算
（1）蜗杆
头数z=2
轴向齿距P==25.2mm;
经查表，直径系数q=
齿顶圆直径d==96mm;
齿根圆直径==60.8mm
导程角=11.3°；蜗杆轴向齿厚==12.56mm
（2）蜗轮
蜗轮齿数z=57.
蜗轮分度圆直径d=mz=456mm;
齿顶圆直径d==472mm;
齿根圆直径==436.8mm
蜗轮齿宽b2≈2m（0.5+）=60.8mm圆整b2=72mm
.热平衡计算
（1）确定室温、允许油温、散热系数K
根据机械设计基础12.6.2节推荐，取=20，=70，
K=14W/（）。
（2）计算工作油温t
t==49
t<,合适。
.蜗杆传动润滑方式及精度等级选择
（1）确定润滑油粘度及润滑方式
根据v=3.89m/s查机械设计基础表12.10，选用润滑粘度为v=220mm/s,润滑方式为油池润滑。
（2）确定精度等级
根据v=3.89m/s查表12.11，选用7级精度。
.蜗杆和蜗轮的结构设计，见图纸。
6.轴的设计计算
6.1输入轴（蜗杆轴）的设计计算
（1）选择轴的材料，确定许用应力
分析可知此减速器的功率属中、小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。
由表16.1查得强度极限=637Mpa,再由表16.3得许用弯曲应力=60MPa.
（2）按扭转强度估算轴径（最小直径）
根据表16.2得C=118~107。
又由式（16.2）得
=（107~118）mm=20.37~22.47mm
考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故需将估算的轴直径加3%~5%，由设计手册取标准直径为30mm。
（3）轴的结构设计
轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将蜗轮蜗杆齿部分安排在箱体中央，相对两轴承对称布置，两轴承分别以轴肩和轴盖定位。
绘制结构草图
确定轴各段直径和长度
置
直径mm
说明
联轴器处A
130
按传递扭矩估算基本直径，另考虑安装联轴器
油封处
B
140
为满足带轮轴向固定而设一轴肩，按经验可将轴径增加2～8mm
螺母处
C
M48
安装圆螺母
轴承处
D
255
为便于轴承从左端拆装，轴承内径稍大于油封处，并符合滚动轴承标准内径，取直径为25，查得轴承型号为深沟球轴承6305。
E
360
固定轴承略低于轴承内圈，取为30
蜗杆处
E
596
由于蜗杆的直径与轴的尺寸相近，为了保证强度，故将蜗杆设计在轴上
G
360
与E处相同
H
255
轴承承受轴向力及径向力为便于轴承从右端拆装，轴承内径稍大于油封处，并符合滚动轴承标准内径，取直径为25，查得轴承型号为圆锥滚子轴承30305，背对背安装。
I
M48
安装圆螺母
（2）确定各段轴的长度
位置
轴段长度mm
说明
联轴器处A
93
查机械零件设计手册取93
油封处B
92
为便于对轴承盖的拆装和润滑，取为92
圆螺母处C
29
固定轴承，且有止动垫片。
D
53
与轴承厚度配合。
E
122
根据蜗杆对中性连接段取49.54mm
F
115
根据蜗杆结构设计
G
122
同E段
H
88
安装挡油环及轴承
I
30
安装圆螺母与止动垫片
（3）传动零件的周向固定
轴与联轴器处采用A型普通平键，键的型号为
6.2输出轴（蜗轮轴）的设计计算
（1）选择轴的材料，确定许用应力
分析可知此减速器的功率属中、小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。
由表16.1查得强度极限=637Mpa,再由表16.3得许用弯曲应力=60MPa.
（2）按扭转强度估算轴径（最小直径）
根据表16.2得C=118~107。
又由式（16.2）得
=（107~118）mm=56.92~62.77mm
考虑到轴的最小直径处，会有键槽存在，故需将估算的轴直径加3%~5%，由设计手册取标准直径为70mm。
（3）轴的结构设计
轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将蜗轮蜗杆齿部分安排在
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