单级蜗轮蜗杆毕业设计

1、济源职业技术学院 毕 业 设 计题目 单级蜗轮蜗杆减速器 系别 机电工程系 专业 机电一体化技术 班级 机电0908 姓名 任克刚 学号 09010807 指导教师 菅毅 日期 济源职业技术学院毕业设计设计任务书设计题目：蜗杆减速器及相关传动设计要求：减速器在常温下连续工作、单向运动；空载起动，工作时有中等冲击；工作速度v的允许误差为+5%；单班制（每班工作8h），要求减速器设计寿命8年，大修期为3年，小批量生产；三相交流电源的电压为380/220v设锚链最大有效拉力为f(n) f=2500n，锚链工作速度为v(m/s) v=0.7m/s,锚链滚筒直径为d(mm)，d=300mm设计进度要求：

2、第一周：选择题目以及查阅资料，为毕业设计做准备。第二周：查阅资料了解蜗轮蜗杆减速器。第三周：做设计书，按照老师要求，做好封皮、目录、摘要以及感谢。第四周：做目录一三的内容第五周：做目录四六的内容第六周：做目录七九的内容第七周：做目录十十一的内容第八周：绘制装配图 指导教师（签名）： i摘要减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。本减速器属单级蜗杆减速器（电动机联轴器减速器联轴器滚筒），本人是在指导老师指导下完成的。该课程设计内容包括：任务设计书，参数选择，传动装置总体设计，电动机的选择，运动参数计算，蜗轮蜗杆传动设计，蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计，蜗轮轴的尺寸设计与校核，减速器箱体的结

3、构设计，减速器其他零件的选择，减速器的润滑等。设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。蜗轮蜗杆减速器的计算机辅助机械设计，计算机辅助设计及辅助制造（cad/cam）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，通过本课题的研究，将进一步深入地对这一技术进行深入地了解和学习。本文主要介绍一级蜗轮蜗杆减速器的设计过程及其相关零、部件的cad图形。关键词：减速器，设计 ，绘图ii目录目录iii一 传动系统方案的选择4二 运动学和动力学的计算52.1电动机的选择52.2 传动装置的运动和动力参数计算62.3 运动和动力参数的计算结果列于下表6三 传动件的设计计算73.1蜗杆副的设计计算73.2

4、 计算蜗杆传动等其他几何尺寸8四 蜗杆副上作用力的计算104.1 设计参数104.2 蜗杆上的作用力104.3 蜗轮上的作用力10五 减速器箱体的主要结构尺寸115.1 箱体的尺寸116、蜗杆轴的设计计算156.1 轴的详细计算156.2 结构设计15七 键连接的设计19八 轴、滚动轴承及键连接校核计算208.1 轴的强度校核208.2校核轴的强度218.3蜗杆轴的挠度校核218.4校核键连接强度22九 低速轴的设计与计算239.1 轴的详细设计239.2结构设计23十 键连接的设计27十一 润滑油的选择28十二 附件设计29十三 减速器附件的选择31致谢33参考文献3434一 传动系统方案的

5、选择锚链输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入单级蜗杆减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送锚机滚筒5，带动锚链6工作。二 运动学和动力学的计算2.1电动机的选择2.1.1 按工作要求和条件选用y系列三相异步电动机2.1.2 传动滚筒所需功率pw =fv/(1000w)=25000.7/（10000.96）=1.82kw锚链工作速度v的允许误差为+5%，所以传动功率的范围为pw =pw +0.05 pw=（1.7291.911）kw2.1.3 传动装置效率双头蜗杆传动效率 蜗=0.78 滚动轴承效率（每对） 轴=0.99联轴器效率 联=0.99 传动滚筒效率 w=0.96所以：=

6、轴3联2w 蜗 =0.9930.9920.960.78 =0.712电动机所需功率： pd= pw/ =1.82/0.712=2.453kw 滚筒工作转速： 601000 =601000 =44.59r/min蜗杆头数为2的传动比i的范围为14100，电动机转速的可选范围为：nd=inw(1427)44.59=（624.261203.95）r/min根据计算出的电动机容量和转速，查得所需的电动机y系列三相异步电动机相应的技术参数及传动比的比较情况如下表所示： 方案电动机型号额定功率ped kw电动机转速 r/min总传动比同步转速满载转速1y132m-8375071015.922y132s-6

7、3100096021.533y100l2-431500143032.07综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和减速器的传动比，可见第2方案比较适合。因此选定电动机机型号为y132s-6其主要性能如下表: 位：mm中心高h外形尺寸l（ac/2ad）hd底角安装尺寸ab地脚螺栓孔直径k轴身尺寸de装键部位尺寸fgd1324753453152161401238801033382.2 传动装置的运动和动力参数计算1）各轴的转速n0=960 r/minn1=n0=960 r/minn2= n1/i=960/21.53=44.59 r/minnw=n2=44.59 r/min2)各轴的输入功率 p1 =p

8、d联=2.4530.99=2.428kwp2 =p1轴蜗=2.4280.990.78=1.875kwpw =p2轴联=1.8750.990.99=1.838kw3） 各轴的输入转矩 t0 =9550pd/n0=95502.453 /960=24.400nmt1 =9550p1/n1=95502.428 /960=24.157nmt2 =9550p2 /n2=95501.875/44.59=401.618nmtw=9550pw/nw=95501.838 /44.59=393.623nmn0=960 r/minn1=960 r/minn2=44.59r/minnw=44.59r/minp1 =2.

9、428kwp2 =1.875kwpw =1.838kwt0 =24.400nmt1 =24.157nmt2=401.618nmtw =393.623nm2.3 运动和动力参数的计算结果列于下表参数电动机轴轴轴滚筒轴转速n（r/min）输入功率p/kw输入转矩t(nm)9602.43524.4009602.42824.15744.591.875401.61844.591.838393.623传动比50三 传动件的设计计算3.1蜗杆副的设计计算3.1.1 选择材料蜗杆：45钢，表面淬火45-55hrc；蜗轮：10-3铝青铜zcual10fe3，金属模铸造，假设相对滑动速度vs6m/s3.1.2 确

10、定许用应力许用接触应力 h=120mpa许用弯曲应力 f=90mpa3.1.3 参数的选择蜗杆头数 z1=2蜗轮齿数 z2=iz1=21.532=43.06 则z2取44使用系数 ka=1.1综合弹性系数 ze=160接触系数z 取d1/a=0.4 由图12-11得，z =2.83.1.4 确定中心距a取整：a=185mm若取m=8,d1=80mm 则d2=mz2=448=352mm则中心距a为3.1.5 验算蜗轮圆周速度v2、相对滑动速度、及传动总效率1）蜗轮圆周速度v22）导程角 由3）相对滑动速度vs 与初选值相符，选用材料合适4）传动总效率 当量摩擦角 原估计效率0.712与总效率相差

11、较大，需要重新验算3.1.6 复核 所以原设计合理3.1.7 验算蜗轮抗弯强度蜗轮齿根抗弯强度验算公式为其中当量齿数所以强度足够3.2 计算蜗杆传动等其他几何尺寸3.2.1 蜗杆相关几何尺寸分度圆直径 齿顶高 全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 蜗杆螺旋部分长度(因为当m41.03+41.03（0.030.05）=42.2643.08mm,故取dmin=43mm9.2结构设计9.2.1 各轴段的设计1）轴段的设计因为该段轴上安装联轴器，故此段设计与联轴器同步设计。为了补偿误差，故采用弹性联轴器，工作情况系数ka为2.3所以联轴器取型号为gb/t 5014-2003中的lx3型联轴器符合要求，其公称

12、转矩为1250nm,许用转速为4750r/min（钢），轴孔直径范围为4048mm，毂孔直径取48mm，轴孔长度取84mm，j型轴孔，a型键，联轴器主动端代号为lx3 3860 gb/t 5014-2003。则相应的轴段直径为d1=48mm，轴段长度略小于轮毂直径，故取l1=82mm2）轴段的直径轴肩高度为故，轴段的直径为该处选用密封毡圈油封，使用的毡圈类型为 55 jb/zq4606-1997,则d2=55mm3)轴段及轴段的设计因为轴段及轴段上安装轴承，考虑其受力情况，所以选用圆锥滚子轴承，轴段上安装轴承，现取轴承为30212， 轴承内径d=60mm，外径d=110mm,宽b=22mm，t

13、=23.75，内圈定位轴肩直径da=69mm，外圈定位轴肩直径da=96101mm，a21m，故取d3=60mm。轴承采用脂润滑，需要设计挡油环，轴承靠近箱体内壁的端面距箱体内壁距离取3=10mm。故d3=d6=60mm，4)轴段的设计轴段上安装蜗轮，为方便蜗轮的安装，d4应该略大于d3，可定d4=65mm,蜗轮轮毂的宽度范围为（1.21.8）d4=78117mm,取其轮毂宽度h=80mm，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒固定。为使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段长度应该比轮毂略短，故取l4=78mm5)轴段的长度设计取蜗轮轮毂到内壁距离2=15mm，则l3=b+3+2+h-l4=（22+10+

14、15+80-78）=49mm6）轴段的长度设计因为轴段的长度除与轴上的零件有关外，还与轴承座宽度及轴承端盖等零件的尺寸有关。轴承端盖连接螺栓直径为m8，取螺栓gb/t5782 m835,故轴承端盖厚e=1.2d端螺=1.28mm=9.6mm，取e=10mm。调整垫片厚度t=2mm，联轴器轮毂端面与端盖外端面的距离k1=15mm。轴承座外伸凸台高t=5mm，轴承座厚度为l=+c1+c2+(58)=6770mm。则：取l=68mml2=k1+e+t+l-3-b=15+10+2+68-10-22=63 mm7)轴段的设计该轴段为蜗轮提供定位，定位轴肩的高度为h=(0.070.1)d4=3.855.5

15、mm取h=5mm,则d5=75mm,取轴段的长度l5=10mm8)轴段的长度设计保证挡油环、轴承相对蜗轮中心线对称，则l6=l3-l5-2mm=(49-10-2)=37mm9)轴上力作用点间距轴的支点及受力点间的距离为 10）低速轴的设计尺寸 单位：mm488255636049657875106049十 键连接的设计联轴器与轴段间采用a型普通平键连接，键的类型为gb/t 1096 键 12832和键1610十一 润滑油的选择减速器内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑，这样不仅可以减小摩擦损失，提高传动效率，还可以防止锈蚀、降低噪声。减速器采用蜗杆下置式，所以蜗杆采用浸油润滑，蜗杆浸油深度h大

16、于等于1个螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承最低滚动中心。蜗杆轴承采用全损耗系统用油l-an150润滑油润滑。蜗轮轴承采用zl-1锂基润滑脂润滑。十二 附件设计经箱体、蜗杆与蜗轮、蜗轮轴以及标准键、轴承、密封圈、挡油盘、联轴器、定位销的组合设计，经校核确定以下零件： 键的类型： 单位：mm安装位置类型b（h9）h（h11）l9（h14）蜗杆轴、联轴器以及电动机联接处gb/t 1096 键 10810832蜗轮与蜗轮轴联接处gb/t 1096 键 12812832蜗轮轴、联轴器及传动滚筒联接处gb/t 1096键1610161032圆锥滚动轴承 ： 单位：mm安装位置轴承型号外 形 尺 寸ddtbc蜗

17、杆gb/t297-1994（30214）7012526.252421蜗轮轴gb/t297-94302126011023.752219密封圈（jb/zq 4606-1986）： 单位：mm安装位置类型轴径d基本外径d基本宽度蜗杆b6574865748蜗轮轴b5574855748弹簧垫圈（gb93-87）： 单位：mm安装位置类型内径d宽度（厚度）材料为65mn，表面氧化的标准弹簧垫圈轴承旁连接螺栓gb93-87-16164上下箱联接螺栓gb93-87-12123挡油环： 单位：mm安装位置外径厚度边缘厚度材料蜗杆129129q235定位销为gb117-86 销838 材料为45钢十三 减速器附件

18、的选择视孔盖（q235）： 单位mmaa1a2b1bb2d4hr150190170410380394m 628起吊装置： 单位mm箱盖吊耳dr eb24242424箱座吊耳bhhb4233.626.910.524起重螺栓 : 单位mmddlsd1cd2hm1635622716328422226通气器: 单位mmdd1d2d3d 4dabsm181.5m331.583164012722chh1d1rkef1640825.440622轴承盖（ht150） 单位mm安 装位 置d3dd0d0d2ee1md4d5d6b1d1蜗杆1013011155180121335.5120125127880蜗轮轴101401116519012132013013513710100油标尺 单位mmdd1d2d3habcdd1m1641663512852622油塞（工业用革）: 单位mmddellasd1hm11.52619.62312317172致谢在学校学习期间,本人得到许多人的支持与帮助,衷心感谢菅毅老师在我完成设计期间给予的热情关心和悉心指导.菅毅老师严谨的教学态度和谦逊的性格，务实高效的工作作风使我受益匪浅。我还要借此机会向在大学生活中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业