蜗轮蜗杆齿轮减速器设计说明书全文.docx

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1、燕山大学机械设计课程设计说明书题目：蜗杆-齿轮二级减速器学院（系）：机械工程学院年级专业：学 号： 学生姓名:指导教师:根据小齿轮齿数推荐范围2040,取Zf30,那么大齿轮齿数为u = 3.27Z4 = i2Z3 = 3.25x30 = 97.5取Zl98,那么实际传动比为Z4 98 cru 3.2/Z3 30传动比误差3.27-3.25 325x!00% = 0.51%5%在允许的范围内。(3)初算传动主要尺寸对于闭式软齿面齿轮，按接触疲劳强度设计2KTiu + ( ZZZZ%)Ka=1 Kv1)确定载荷系数查机械设计课本表6-4,考虑微振工况取Ka=1查机械设计课本图6-llb取Kvl

2、初步取螺旋角=15,端面重合度cos 0轴向重合度1 1、i30 98 Jx cos 15 = 1.68bsin P (pdZ3 0 1x30 认。八二 =- = -tan p =tan 15 = 2.057i - mn 7in其中。,查机械设计课本表6-7取4=0.8 总重合度y =a+p =3.73查机械设计课本图6-13取=1.45查机械设计课本图6-17取 K4 = l12那么K = &KvKaK/? = lxl.01xL45xl.12 = l.644 =1.68sp = 2.05J =3.73居=1.45K = 1.12K = 1.642）材料的弹性系数查机械设计课本表6-5得Ze嗝

3、3）节点区域系数由6=15 ,查机械设计课本表6-19取ZHZh4）重合度系数其中为1,取叽,那么Z. = 0.77o5)螺旋角系数Z4= Vcosl5 = 0.9836)接触疲劳强度极限查机械设计课本图6-27(c)= 0.8 x 77.81 = 62.25mm圆整取 b4=63mm, b3=70mm（5）校核齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度校核公式_ r 1，4 y y1Fa31Sa31计算重合度系数y 八“ 0.75 八2 0.75y = 0.25 += 0.25 += 0.69641.682)计算螺旋角系数Y =1-B p 12015 45=1 2.05x = 0.7361203）计算

4、当量齿数ZV3Z3COS3 p30cos315.45= 33.50b3=70mmb4=6 3mmY-0,696Z；3Z；4Ypa3lFa4Ysa3YSa4一淅3 : bFlim4 Kfni =K450MPa390MPa2=1zV4 = -= 109.44cos3 p cos315.454）查取齿形系数查机械设计课本图6-21得，5）查取应力集中系数查机械设计课本图6-22得，6）查取弯曲疲劳极限应力及寿命系数查机械设计课本图6-28b。6-28c得oFlim3=450MPa, o Flim4=390MPa查机械设计课本图6-26得寿命系数Kfni=KfN2=17）计算弯曲疲劳许用应力 。F二降

5、。Flim/S取平安系数S=1 （取失效概率为1%）那么S=1叫=1 x 450 = 450MPa(tf4 = 1 x 390 = 390MPa8)计算弯曲应力31 = 45MPa,4 = 390MPaOf32x1.64x161.04 c y 1 C /C/ cr” =75.62MPa crF3(TF4 =72.63M& 1=11.43mm 940轴颈上有单键，轴颈虚增大3%, d X考虑到蜗杆轴刚度较小，需增大轴径，取di=18mm查?机械设计指导手册？126页选取LT2型联轴器li=42mm2）计算 d2、12该段轴与联轴器想连，起定位作用，但不承受轴向力，且 需要考虑密封圈内径为标准值，

6、所以取d2=20mm, b需伸出端 盖1520mm,由作图决定，作图后的l2=40mnio3）计算d3、q该段与圆螺母配合，考虑圆螺母的标准值。所以取 d3=25mm, 13=17.4）计算&、L该段与轴承配合，所以选取d4=30mm,选取7206c轴承，长 度L为两个轴承宽度16mm,考虑到还需添加套筒和溅油板， 故 14=53mm5）计算d5、k该段主要是固定溅油板所以取d5=36,其厚度为10,所以取 ls=56）计算d6、k该段为轴向固定溅油板，所以取d6=41mm,长度取5mm。7）计算d7、k该段为过渡段，取d7=34nnn, L由作图决定，取4011nl1。di=18mm li=

7、42mind2=20mm 12 =40mm)d3=25niml3=17nimd4=30mm14=53mmd5=36mni15=5mnid6=41mnil6=5mmd7=34mml7=40mmd8=30mml8=32nim8）计算d8、I该段与轴承配合，所以选取d8=30mm,选取6206轴承，长度 k为轴承宽度16mm，考虑到还需添加套筒和溅油板，故*32丽（2） 2轴设计计算选用45号钢调质处理，HB=240,轴的结构设计如图3所示。图3轴2结构设计1）初算轴头按需用切应力初算d2dcd2=35mm12=40mnidi=30mnili =5 5mmd3=40mmd4=35mmd2段与蜗轮配合

8、，受弯矩，查机械设计课本表10-2取 c=112那么 112J = 28.69m/?V 47考虑到轴上有单键，需增大轴径3%, d2mm考虑到轴承内径为标准值，取d2=35mmk取决于蜗轮轮毂宽度，蜗轮轮毂宽度取d2=42mm取L=42mm,考虑到轴肩定位，所以取12=42-2=40mm2）计算di、L该段轴与轴承配合，所以取di=30mm,选取轴承6206,考虑到脂润滑，轴承内侧断面距箱体内壁为812mm, c&段直接与联轴器相连，不受弯矩，查机械设计课本表10-2 取c=112那么d 112.1 ，76 - 41.96mm14.45考虑到轴上有键槽，需增大轴径，取diXmm&段轴不受弯矩，

9、且考虑到与联轴器配合取di=45mm查?机械设计指导手册？126页选取LT7型联轴器取 li=82mm2）计算 d2、12该段轴与联轴器相连，起定位作用，但不承受轴向力，且需 要考虑密封圈内径为标准值，所以取d2=48mm, k需伸出端盖 1520mm,由作图决定，作图后的l2=51mmo3）计算d3、Ld3段与轴承配合，所以选取d3=50mm,选取6210轴承，长度 L为轴承宽度20mm,甩油板伸出箱体内壁取2mm,所 以 13=20+7+2=29mm4计算d八14d5到5过渡轴肩为定位轴肩并且承受轴向力，所以取d产d3+5=55mm,长度由作图决定，得14=90mmo5）计算d.5、15d

10、.5到d4过渡轴肩为定位轴肩并且承受轴向力，所以取d5= d4+5=60mm,长度由作图决定，得15=10mmo6计算d6、k大齿轮要和小齿轮啮合传动所以，大齿轮的位置由小齿轮来 确定，通过作图可得d6=55mm, 16=60mm7）计算d7，kd4=55mni14=90 mmd5=60mm l5=10ninid6=55mm16=60mm该段和d3 一样都是与轴承配合所以d7=d3=50mm , l7=45mm长度2. 3轴的弯扭合成强度计算d7=50mml7=45nim1）计算大斜齿轮受力d32x161.04x104i393i;v77.81在。=R tan 尸=4139.31 义 tan 1

11、5.45 = 1563.07N Ft tan an 3144.4 x tan 200117171czi ”Fr =仁=1144.04Ncos p cos 15.452）计算轴承支反力水平面：_ 1144.04 x 127.09 -1563.07 x 148% a =209= 1801.97Rb =1144x127-1563x61209=238.97 N竖直面：_ 4139x148A a = 从 209=2930.97N4139x61b 209= 1208.03N画出水平弯矩Mxy图，垂直面弯矩Mxz图和合成弯矩M =Jm2 +M2V孙 xz图，分析图5至图10可知在合成弯矩最大处最危险。FtF

12、aFrR ARaRb轴的结构尺寸，及受力分析如以下列图所示:图7水平面弯矩图二.电动机的选择及传动比确定1 .性能参数及工况12 .电动机型号选择1三 .运动和动力参数的计算3333四 .传动零件的设计计算41 .蜗杆蜗轮的选择计算42 .斜齿轮传动选择计算8五 .轴的设计和计算132. 3轴的弯扭合成强度计算17六 .滚动轴承的选择和计算21七 .锢八、联轴器的选择22九.减速器附件的选择23十.润滑和密封的选择242429十一.拆装和调整的说明十四.参考资料FtRa图8垂直面弯矩图图9合成弯矩图4）计算轴的平安系数cr 1 = 293MPat = 169MPacr()= 527MPar0

13、= 325MPa轴选用 45 号钢，b=65MPaq = 360MPa对称循环疲劳极限a = 0.45ct, = 0.45 x 650 = 293MPat_ = 0.26% = 0.26 x 650 = 169MPa脉动循环疲劳极限cr0 = 0.81cr/? = 0.81 x 650 = 521 MPar0 = 0.50cr/? = 0.50 x 650 = 325MPa由式2b%2c_ - Tq 匕:一!-“。得九二0U由图9和图10可得危险截面处弯矩M=209876Nmni。最大转矩为T=502990 N mmoO 0-L -!兀 3 bt(d-t)232209876兀 2 16x6x(

14、55 6)2 55、2d%=0.H 匕=0.04M=209876 N mmT=502990 N mm o =MPa322x55=1474MPo m=0TWr re ,3 bt(d-t)216 2d502990re 553 16x6x(55-6)2= 16A5MPa162x55Ta = t =- = 8.225MPaa m 22在该截面上有无轴直径变化，有键连接，其应力集中可在表t 二MPaTa = Tm =8.225MPa幻=1.8210-10 由4 = 650Mp 查得3=I Q k外表状态系数 二092 (Ra=3. 2, o b=650MPa)对于。55碳钢其尺寸系数% 二0.81j =

15、 0.76平安系数:B = 8.14X 1x169= 8.72综合平安系数X 8.225 + 0.04 X S + S； a/8.142+8.722= 5.95B4 =0.81r = 0.76S8.14ST = 8.72S=5.953轴设计合理_ 10660n21P /轴承的计算 公式和有关 数据皆引自？ 机械设计？第 159页第 173页Fa= N9fp“0 =2196811 选用6210型 轴承符合要 求根据校核，危险截面足够平安六.滚动轴承的选择和计算该传动装置采用蜗轮-蜗杆一斜齿轮传动，输出轴采用深沟球轴 承，轴承型号为6210,承50mm, D=90mm, B=20mm,根本额定动载

16、荷 Cr=35100N,根本额定静载荷Cor=232OON由表 11-6, i=l, FaN,C产23200N,所以工/。产0 05,并且 Fa/F, 可查得 X=0.56, Y=l. 71o又由表11-7,查得载荷系数fp所以P=XFf+YFa = 0.56 X1563.07 + 1.71X1144.04 = 2831.63N= 2196811.21()6, 35100、60x14.4512831.63,折合为年为250年，大于工作要求5年，应选用6210型深沟球 轴承符合要求。七.键连接的选择和计算1轴键槽局部的轴径为18nnn,所以选择普通圆头平键键 A6X32 GB/T 1095-20

17、03,材料为 Q255A2轴两端键槽局部的轴径为35mm,所以选择普通圆头平键蜗轮 键 A10X32 GB/T 1095-2003,材料为 Q255A小齿轮 键 A10X50 GB/T 1095-2003,材料为 Q255A3轴外伸局部的轴径为45mm,所以选择普通圆头平键键 A14X70 GB/T 1095-2003,材料为 Q255A大齿轮处轴径为55mll1,所以选择普通圆头平键键 A16X45 GB/T 1095-2003,材料为 Q255A校核由于静连接，取助=,输出轴，联轴器段键的接触长度 能传递的转矩为：1 . r 11T = -hld 6n = -x9x56x45x 135=7

18、65.45N- mT34 L 43输出轴，大齿轮配合段键的接触长度能传递的转矩为：1 , T = -hld 84校核通过 结论：键平安 xlOx29x55xl35=538.31N-mT3八、联轴器的选择为了减小启动转矩，减小转动惯量和良好的减震性能，采用弹 性柱销联轴器。输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所 选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。查得轴外伸直径D=18mm,选HL1型弹性柱销联轴器，半联轴器的孔 径d=18mm,半联轴器长度L=42mm,。额定转矩为1602 .输出轴与卷筒轴之间：选HL3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为630N. m,半联轴器的 孔径d

19、l=45,半联轴器长度L=82mmo3 .、联轴器校核检入=10.27MmT录出=502.99Nm7结论，联轴器平安。九.减速器附件的选择窥视孔盖窥视孔盖的规格为140X 100mm。箱体上开窥视孔处设有凸台 5mm, 一边机械加工支撑盖板的外表，并用垫片加强密封，盖板材料 为Q235A钢，用8个M6螺栓紧固。通气器.减速器运转时，箱体内温度升高，气压加大，密封不利，故在 窥视孔盖上安装通气器，使箱体内热膨胀气体自由逸出，以保证压 力均衡，提高箱体缝隙处的密封性能。选用带金属滤网的通气器。 启盖螺钉在减速器装配时于箱体剖分面上涂有水玻璃或密封胶，为了便 于开盖故设有启盖螺钉。其螺纹长度要大于机

20、盖连接凸缘的厚度， 螺杆端部做成圆柱形、大倒角或半圆形，以免破坏螺纹。定位销为了保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱体连 接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销，两销尽量远些，以 提高定位精度。定位销的直径为d=8mm,长度为30mll1。吊环和吊钩为了便于拆卸和搬运，在箱盖铸出吊环，并在箱座上铸出吊钩。 油标尺油标尺应放在便于观测减速器油面及油面稳定之处。先确定油 面面高度，再确定油标尺的高度和角度，应使油孔位置在油面以上, 以免油溢出。油标尺应足够长，保证在油液中。采用带有螺纹局部 的杆式油标尺。放油螺塞放油孔的位置应在油池的最低处，并安排在减速器不与其他部 件靠近的一侧，以便

21、于放油。放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的箱 座外壁要有凸台，经机械加工成为螺塞头部的支承面，并加封油圈 以加强密封。十.润滑和密封的选择润滑说明因为是下置式蜗杆减速器，且其传动的圆周速度v12m/s,故蜗 杆采用浸油润滑；大、小斜齿圆柱齿轮采用浸油润滑，因大齿轮浸 不到油，所以加装带油轮；润滑油使用50号机械润滑油。蜗杆轴的 轴承采用稀油润滑，其他轴承采用润滑脂润滑，因为轴承转速 v1500r/min,所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/2。 密封说明在试运行过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何垫片。轴伸处密封 应涂以润滑脂。十一.拆装和

22、调整的说明在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙，因为游隙 大小将影响轴承的正常工作。在安装齿轮或蜗杆蜗轮后，必须保证 需要的侧隙及齿面接触斑点，蜗杆副传动按齿高接触斑点不小于 55%,按齿长接触斑点不小于50%,当传动侧隙及接触斑点不符合精 度要求时，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。十三.设计小结转眼间我们的课设根本上结束，回想当初刚拿到设计书的时候, 一脸茫然，不知道从何下手，后来课程进行到一定程度的时候才对 课设有了大致的了解。深入接触才知道并没有那么简单，他涉及到 各种知识，如画法几何，机械制图，机械设计，互换性原理根底等 等。每一步都要自己来做，每一个尺寸都要有

23、根有据，否那么就要 出现错误，更改是牵一发而动全身。我认为这次课设不仅仅是一次 任务，更是对我们以后工作的一次锤炼，我们在这次课设中，独立 自主认真设计，我们学习了知识，也收获了严谨，认真，耐心，总 之收获了很多很多。这次课设虽说是独立自主，但是我们还是有很 多东西都不知道，所以老师，还有一些同学都给了我一定的指导， 这些指导都是比较珍贵的，在这里我要感谢所有帮助过我的每一个 人。最后，浪费课设就是浪费未来的事业，珍惜以后的每一次学习 时机。结果设计及计算过程.本设计要求设计一台应用于带式输送机上的二级减速器，原动 机为三相异步电动机，工作机为卷筒。输送机多用在室内，选用闭 式齿轮传动，对于传

24、动比较大的减速器，利用蜗轮蜗杆的大传动比 可以使减速器尺寸结构紧凑，为提高承载能力和传动效率将蜗轮蜗 杆传动布置在高速级，低速级用斜齿轮传动，可提高减速器的平稳 性。初步估算蜗杆分度圆圆周速度，v45m/s,采用蜗杆下置。整 体结构如图1所示：图1减速器机构简图F=2287N二.电动机的选择及传动比确定1 .性能参数及工况滚筒直径：D=0.41m使用地点：室内生产批量：大批载荷性质：平稳使用年限：五年一班2 .电动机型号选择根据室外使用条件，选择Y系列三相异步电动机。 运输机所需工作功率：FV2287X0.31P = 0.709/Cmz“10001000联轴器效率5=0.99,轴承效率n 2=

25、0. 99 , 一对斜齿轮啮合传动效率13=0. 97,蜗轮蜗杆啮合传动效率n 4=0. 8,卷筒的效率fl 5总=啜心WRs =。7。14电动机所需功率十四.参考资料许立中，周玉林,机械设计.北京：中国标准出版社，2021韩晓娟.机械设计课程设计指导手册.北京：中国标准出版社, 2021龚淮义，潘沛霖.机械设计课程设计图册.北京：高等教育出 版社,2006成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，2007邵晓荣，曲恩.互换性与测量技术根底.北京：中国标准出版 社,2007燕山大学？机械设计课程设计综评工程细那么成绩平时成绩 (30 分)出勤(15 分)(A)全勤(B)缺勤不多于2次(C)缺

26、勤不多于5次(D)缺勤5次以上的态度(15 分)(A)积极(B)比较积极(C) 一般(D)不积极图面成绩 (50 分)结构(10 分)合理比较合理图面 质量 (40 分)优良中及格不及格辩论成绩 (20 分)优良中及格不及格总成绩辩论小组成 员签字年 月日Pw 瑜二一 总蜗杆一齿轮减速器总传动比合理范围为:n卷r/min电动机额定功同步转速满载转速起动转矩最大转矩型号率(Kw)(r/min)(r/min)额定转矩额定转矩Y100L-61.510009402.0表1 Y100L-6型电机性能参数总传动比为几额 n卷94014.45= 65.05电动机型号 Y100L-6no 二 1000 r/m

27、in nm=940 r/mini总0.709= 1.01087GV0.7014卷筒轮转速60 X 100060 X 1000 X 0.311/ = 14.45r / minJlD71 x 360i 总=6090所用电机转速范围慵=n卷i总=14.45 x (60 90) = 867=1300.5(厂 / min)选取Y100L-6型号的电机，主要性能参数如表1：齿轮传动比i2i总，所以齿轮传动比范围为返=(0.040.07 ) x 65.05 = 2.602 4.5535i 蜗二20i齿根据I总二啮X蜗，那么i蜗=i总/返=14.29 25, 蜗杆取两头，那么传动比在1532范围内。可取i蜗二

28、20, i齿=i总/ i蜗=65.05 / 20 = 3.25三.运动和动力参数的计算设电机轴为0轴，蜗杆为1轴，蜗轮轴为2轴，齿轮轴为3轴, 卷筒轴为4轴。n0=ni=nm =940 r / minn2=nm / ii= 940/20= 47 r / min n3=n4=n2 / izr / min2 .各轴输入功率:P（）KwPi=Po n i x =KwP2=Pi ri 2 ri 4 X X KwP3=P2 Tl 2 n 3 X X KwP4=P3 n 1 n 2 x x Kw3 .各轴输入转距：To=955OXPo/n,n=955OX N mT】=9550XPi/ni =9550X7

29、N mT2=9550XP2/n2=9550X=16 N mT3=9550XP3/n3 =9550 X= N mT4=9550XP4/n4 =9550 X= N mni=940r / min n2=47r/ minn3 r/ minP,KwP2KwP3KwP4KwToN mT.N mt2N mT3 N mT4 N m1.蜗杆蜗轮的选择计算(1)选择蜗轮蜗杆类型、材料、精度等级蜗轮计算公 式和有关数 据皆引自？机 械设计？第 102页113 页蜗杆材料用45钢，蜗轮 选用铸造锡 青 铜 ZCuSnlOPl 蜗 杆传动精度8 级Zk2 Z2=40考虑到蜗杆传递功率不大，速度不高，故蜗杆选45号钢，调

30、质 处理，HB=240,选用普通的阿基米德蜗杆。初步估计蜗杆相对滑动 速度匕=52x1)4 n 诉=5.2x10-4x940x/161.04 2.66m/s q 9.47 cos ykT?(E )2Z2 矶载荷系数K=KaKb - Kv查机械设计课本表7-6得载荷平稳Ka =1,设载荷为变载荷，那查机械设计课本表7-7得Y =9. 26Ze=1557 MPaE = 147.23MPa么Kb=1,设蜗轮圆周速度V23ni/s, Kv弹性系数ZE= 155 YMPa由表7-9得应力循环次数N=60nt=60 X47X300X8X X107凡=。8107a, si=0.8x220将数据代入上式可得m

31、q 9.26 x 1.05 x 161.039 x1074.17xl07155、2 9.47 cos ykT2 (E )”0 82= 9.47cosl4.04xl.05xl61.039xx0.8、240x147.23；=1112.43mm3 x 1000mm3(6)计算中心距 蜗轮分度圆直径小= mZ2 = 5x40 = 200mm传动中心距1 - 7、 40 + 200 a = (a + a2) = 120mm2 2(7)校核蜗轮齿根抗弯疲劳强度蜗轮齿根抗弯校核公式_ L64K7；K、T2 m、和 di、dz 同前,当量齿数 Zv=Zz/cos,，Ydi =200mma =120mmYf = 1.76相对滑动速度丫6=0.8997查机械设计课本表7-8得齿形系数Yf = L76 螺旋角系数714 04Y/=1 -=1 =0.8997140140许用弯曲应力计算公式=(0.25crs +0.08cr/?)其中。=140加尸 crz? = 22QMPaN2 = 60小，2 = 60x47x8x300x5 = 12.35x10730.80MPa将数据代入许用弯曲应力计算公式得9/if)6乩=(0.25-)德9/10=(0.25 X140 + 0.08 X 220) x JV12.35xl07=