機械設計課程設計說明書(單級蝸桿減速器設計)【D=350,F=6000,V=0.5】

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1、機械設計課程設計說明書前言課程設計是考察學生全面在掌握基本理論知識的重要環(huán)節(jié)。根據學院的教學環(huán)節(jié)，在2006年6月12日-2006年6月30日為期三周的機械設計課程設計。本次是設計一個蝸輪蝸桿減速器，減速器是用于電動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置。本減速器屬單級蝸桿減速器（電機聯(lián)軸器減速器聯(lián)軸器帶式運輸機），本人是在周知進老師指導下獨立完成的。該課程設計內容包括：任務設計書，參數選擇，傳動裝置總體設計，電動機的選擇，運動參數計算，蝸輪蝸桿傳動設計，蝸桿、蝸輪的基本尺寸設計，蝸輪軸的尺寸設計與校核，減速器箱體的結構設計，減速器其他零件的選擇，減速器的潤滑等和A0圖紙一張、A3圖紙三張。設計參

2、數的確定和方案的選擇通過查詢有關資料所得。該減速器的設計基本上符合生產設計要求，限于作者初學水平，錯誤及不妥之處望老師批評指正?？倐鲃颖龋篒=35 Z1=1 Z2=35卷筒直徑：D=350mm運輸帶有效拉力：F=6000N運輸帶速度：V=0.5m/s工作環(huán)境：三相交流電源 有粉塵 常溫連續(xù)工作一、 傳動裝置總體設計：根據要求設計單級蝸桿減速器，傳動路線為：電機連軸器減速器連軸器帶式運輸機。(如圖2.1所示) 根據生產設計要求可知，該蝸桿的圓周速度V45m/s，所以該蝸桿減速器采用蝸桿下置式見（如圖2.2所示），采用此布置結構，由于蝸桿在蝸輪的下邊，嚙合處的冷卻和潤滑均較好。蝸輪及蝸輪軸利用平鍵

3、作軸向固定。蝸桿及蝸輪軸均采用圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷的復合作用，為防止軸外伸段箱內潤滑油漏失以及外界灰塵，異物侵入箱內，在軸承蓋中裝有密封元件。 圖2.1 該減速器的結構包括電動機、蝸輪蝸桿傳動裝置、蝸輪軸、箱體、滾動軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標準件等。二、 電動機的選擇：由于該生產單位采用三相交流電源，可考慮采用Y系列三相異步電動機。三相異步電動機的結構簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，啟動性能好等優(yōu)點。一般電動機的額定電壓為380V根據生產設計要求，該減速器卷筒直徑D=350mm。運輸帶的有效拉力F=6000N，帶速V=0.5m/s，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)工作，工作

4、環(huán)境多塵，電源為三相交流電，電壓為380V。1、 按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封閉扇冷式結構，電壓為380V，Y系列2、 傳動滾筒所需功率3、 傳動裝置效率：（根據參考文獻機械設計課程設計 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社 第133-134頁表12-8得各級效率如下）其中：蝸桿傳動效率1=0.70 攪油效率2=0.95 滾動軸承效率（一對）3=0.98聯(lián)軸器效率c=0.99 傳動滾筒效率cy=0.96所以： =1233c2cy =0.70.990.9830.9920.96 =0.633 電動機所需功率： Pr= Pw/ =3.0/0.633=4.7KW 傳動滾筒工作轉速： nw

5、601000v / 35027.9r/min根據容量和轉速，根據參考文獻機械零件設計課程設計 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社 第339-340頁表附表15-1可查得所需的電動機Y系列三相異步電動機技術數據，查出有四種適用的電動機型號，因此有四種傳動比方案，如表3-1: 表3-1方案電動機型號額定功率Ped kw電動機轉速 r/min額定轉矩同步轉速滿載轉速1Y132S1-25.5300029002.02Y132S-45.5150014402.23Y132M2-65.510009602.04Y160M-85.57507202.0綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和減速器的傳動

6、比，可見第3方案比較適合。因此選定電動機機型號為Y132M2-6其主要性能如下表3-2：表3-2中心高H外形尺寸L（AC/2AD）HD底角安裝尺寸AB地腳螺栓孔直徑K軸身尺寸DE裝鍵部位尺寸FGD132515（270/2210）315216178123880103338四、運動參數計算：4.1蝸桿軸的輸入功率、轉速與轉矩P0 = Pr=4.7kw n0=960r/minT0=9.55 P0 / n0=4.7103=46.7N .m4.2蝸輪軸的輸入功率、轉速與轉矩P1 = P001 = 4.70.990.990.70.992 =3.19 kw n= = = 27.4 r/minT1= 9550

7、 = 9550 = 1111.84Nm4.3傳動滾筒軸的輸入功率、轉速與轉矩P2 = P1ccy=3.190.990.99=3.13kwn2= = = 27.4 r/minT2= 9550 = 9550 = 1089.24Nm運動和動力參數計算結果整理于下表4-1： 表4-1類型功率P（kw）轉速n（r/min）轉矩T（Nm）傳動比i效率蝸桿軸4.796046.75 10.679蝸輪軸3.1927.41111.84 35傳動滾筒軸3.1327.41089.24五、蝸輪蝸桿的傳動設計：蝸桿的材料采用45鋼，表面硬度45HRC，蝸輪材料采用ZCuA110Fe3,砂型鑄造。以下設計參數與公式除特殊說

8、明外均以參考由機械設計 第四版 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年 第13章蝸桿傳動為主要依據。具體如表31： 表51蝸輪蝸桿的傳動設計表項 目計算內容計算結果中心距的計算蝸桿副的相對滑動速度參考文獻5第37頁（23式）4m/sVs7m/s當量摩擦系數4m/sVs51.7100mm又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm計算轉矩 Tc=KT=K9550=1.595503.19/27.4=1667.76N.M51.7100mm又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mmD6=677.2軸的校核7.2.1軸的受力分析圖 圖7.1X-Y平面受力分析 圖7.2X-Z平面受力圖： 圖

9、7.3 水平面彎矩 1102123.75216079797119圖7.4垂直面彎矩 714000 圖7.5 436150.8合成彎矩 1184736.3 714000 681175.5 圖7.6當量彎矩T與aTT=1111840NmmaT=655985.6Nmm圖7.77.2.2軸的校核計算如表5.1軸材料為45鋼， 表7.1計算項目計算內容計算結果轉矩Nmm圓周力=20707.6N=24707.6N徑向力=2745.3N軸向力=24707.6tan 20Fr =8992.8N計算支承反力=1136.2N=19345.5N垂直面反力=4496.4N水平面X-Y受力圖圖7.2垂直面X-Z受力圖7

10、.3畫軸的彎矩圖水平面X-Y彎矩圖 圖7.4垂直面X-Z彎矩圖 圖7.5合成彎矩圖7.6軸受轉矩TT=1111840NmmT=1111840Nmm許用應力值表16.3，查得應力校正系數aa=a=0.59當量彎矩圖當量彎矩蝸輪段軸中間截面=947628.6Nmm軸承段軸中間截面處=969381.2Nmm947628.6Nmm=969381.2Nmm當量彎矩圖圖7.7軸徑校核驗算結果在設計范圍之內，設計合格軸的結果設計采用階梯狀，階梯之間有圓弧過度，減少應力集中，具體尺寸和要求見零件圖2（蝸輪中間軸）。7.3裝蝸輪處軸的鍵槽設計及鍵的選擇當軸上裝有平鍵時，鍵的長度應略小于零件軸的接觸長度，一般平鍵

11、長度比輪轂長度短510mm，由參考文獻1表2.430圓整，可知該處選擇鍵2.5110，高h=14mm，軸上鍵槽深度為，輪轂上鍵槽深度為，軸上鍵槽寬度為輪轂上鍵槽深度為八、減速器箱體的結構設計參照參考文獻機械設計課程設計（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計算得，箱體的結構尺寸如表8.1： 表8.1箱體的結構尺寸減速器箱體采用HT200鑄造，必須進行去應力處理。設計內容計 算 公 式計算結果箱座壁厚度=0.04225+3=12mma為蝸輪蝸桿中心距取=12mm箱蓋壁厚度1=0.8512=10mm取1=10mm機座凸緣厚度bb=1.5=1.512=18

12、mmb=18mm機蓋凸緣厚度b1b1=1.51=1.510=15mmb1=18mm機蓋凸緣厚度PP=2.5=2.512=30mmP=30mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳沉頭座直徑D0D0=48mmD0=48mm地腳螺釘數目n取n=4個取n=4底腳凸緣尺寸（扳手空間）L1=32mmL1=32mmL2=30mmL2=30mm軸承旁連接螺栓直徑d1d1= 16mmd1=16mm軸承旁連接螺栓通孔直徑d1d1=17.5d1=17.5軸承旁連接螺栓沉頭座直徑D0D0=32mmD0=32mm剖分面凸緣尺寸（扳手空間）C1=24mmC1=24mmC2=20

13、mmC2=20mm上下箱連接螺栓直徑d2d2 =12mmd2=12mm上下箱連接螺栓通孔直徑d2d2=13.5mmd2=13.5mm上下箱連接螺栓沉頭座直徑D0=26mmD0=26mm箱緣尺寸（扳手空間）C1=20mmC1=20mmC2=16mmC2=16mm軸承蓋螺釘直徑和數目n,d3n=4, d3=10mmn=4d3=10mm檢查孔蓋螺釘直徑d4d4=0.4d=8mmd4=8mm圓錐定位銷直徑d5d5= 0.8 d2=9mmd5=9mm減速器中心高HH=340mmH=340mm軸承旁凸臺半徑RR=C2=16mmR1=16mm軸承旁凸臺高度h由低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準。取50

14、mm軸承端蓋外徑D2D2=軸承孔直徑+(55.5) d3取D2=180mm箱體外壁至軸承座端面距離KK= C1+ C2+(810)=44mmK=54mm軸承旁連接螺栓的距離S以Md1螺栓和Md3螺釘互不干涉為準盡量靠近一般取S=D2S=180蝸輪軸承座長度（箱體內壁至軸承座外端面的距離）L1=K+=56mmL1=56mm蝸輪外圓與箱體內壁之間的距離=15mm取=15mm蝸輪端面與箱體內壁之間的距離=12mm取=12mm機蓋、機座肋厚m1,mm1=0.851=8.5mm, m=0.85=10mmm1=8.5mm, m=10mm以下尺寸以參考文獻機械設計、機械設計基礎課程設計 王昆等主編 高等教育

15、出版社 1995年表6-1為依據蝸桿頂圓與箱座內壁的距離=40mm軸承端面至箱體內壁的距離=4mm箱底的厚度20mm軸承蓋凸緣厚度e=1.2 d3=12mm箱蓋高度220mm箱蓋長度（不包括凸臺）440mm蝸桿中心線與箱底的距離115mm箱座的長度（不包括凸臺）444mm裝蝸桿軸部分的長度460mm箱體寬度（不包括凸臺）180mm箱底座寬度304mm蝸桿軸承座孔外伸長度8mm蝸桿軸承座長度81mm蝸桿軸承座內端面與箱體內壁距離61mm九、減速器其他零件的選擇經箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以及標準鍵、軸承、密封圈、擋油盤、聯(lián)軸器、定位銷的組合設計，經校核確定以下零件： 表9-1鍵 單位：mm安裝位置

16、類型b（h9）h（h11）L9（h14）蝸桿軸、聯(lián)軸器以及電動機聯(lián)接處GB1096-90鍵107010870蝸輪與蝸輪軸聯(lián)接處GB1096-90鍵251102514110蝸輪軸、聯(lián)軸器及傳動滾筒聯(lián)接處GB1096-90鍵201102012110表9-2圓錐滾動軸承 單位：mm安裝位置軸承型號外 形 尺 寸dDTBC蝸 桿GB297-847312（30312）6013033.53126蝸輪軸GB/T297-94302168014028.252622 表9-3密封圈（GB9877.1-88） 單位：mm安裝位置類型軸徑d基本外徑D基本寬度蝸桿B5580855808蝸輪軸B7510010751001

17、0表9-4彈簧墊圈（GB93-87） 安裝位置類型內徑d寬度（厚度）材料為65Mn，表面氧化的標準彈簧墊圈軸承旁連接螺栓GB93-87-16164上下箱聯(lián)接螺栓GB93-87-12123表9-5擋油盤參考文獻機械設計課程設計（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學院出版社 1992年第132頁表2.8-7安裝位置外徑厚度邊緣厚度材料蝸桿129mm12mm9mmQ235 定位銷為GB117-86 銷838 材料為45鋼十、減速器附件的選擇以下數據均以參考文獻機械零件設計課程設計 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社的P106-P118表10-1視孔蓋（Q235） 單位mmAA1A。B1BB

18、0d4h150190170150100125M 81.5表10-2吊耳 單位mm箱蓋吊耳dR eb42424220箱座吊耳BHhb3619.29.6924表10-3起重螺栓 單位mmdDLSd1Cd2hM1635622716328422226表10-4通氣器 單位mmDd1d2d3d 4DabsM181.5M331.583164012722Chh1D1Rkef1640825.440622表10-5軸承蓋（HT150） 單位mm安 裝位 置d3Dd 0D0D2ee1mD4D5D6b1d1蝸桿1013011155180121335.5120125127880蝸輪軸10140111651901213

19、2013013513710100表10-6油標尺 單位mmd1d2d3habcDD1M1641663512852622表10-7油塞（工業(yè)用革） 單位mmdDeLlasd1HM11.52619.62312317172十一、減速器的潤滑減速器內部的傳動零件和軸承都需要有良好的潤滑，這樣不僅可以減小摩擦損失，提高傳動效率，還可以防止銹蝕、降低噪聲。本減速器采用蝸桿下置式，所以蝸桿采用浸油潤滑，蝸桿浸油深度h大于等于1個螺牙高，但不高于蝸桿軸軸承最低滾動中心。蝸輪軸承采用刮板潤滑。蝸桿軸承采用脂潤滑，為防止箱內的潤滑油進入軸承而使?jié)櫥♂尪髯撸Ｔ谳S承內側加擋油盤。1、機械設計課程設計（修訂版）

20、 鄂中凱，王金等主編 東北工學院出版社 1992年2、機械設計 第四版 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年3、機械設計、機械設計基礎課程設計 王昆等主編 高等教育出版社 1995年4、機械設計課程設計圖冊（第三版） 龔桂義主編 高等教育出版社 1987年5、機械設計課程設計指導書（第二版） 龔桂義主編 高等教育出版社 1989年6、簡明機械設計手冊（第二版） 唐金松主編 上海科學技術出版社 2000年機械設計課程設計 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社 1993年機械零件設計課程設計 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社1989機械設計 第四版 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年