蜗杆圆柱减速器设计说明书

1、燕山大学机械设计课程设计说明书题目：带式输送机传动装置 学 院：机械工程学院年级专业：10级机设1班学 号：100101010279 指导教师： 许 立 忠 学生姓名： 贺 晓 东 目录1、 设计任务书·································&

2、#183;····（1）2、 传动方案的拟定··································（2）3、 电动机的选择及参数计算······&

3、#183;···················（2）4、 传动件的设计计算····························

4、;····（6）5、 轴的设计计算···································（17）6、 角接触轴承的设计及计算······

5、;···················（30）7、 键的选择·····························

6、··········（33）8、 润滑与密封的选择·······························（33）9、 传动装置的附件及说明···

7、3;·······················（34）10、 联轴器的选择························&#

8、183;··········（35）11、 其他技术说明·································（36）12、 设计小结··

9、···································（36)十三、参考资料·············&

10、#183;·······················(39）一、设计任务书1、设计题目：带式输送机传动装置。2、传动装置简图：3、 原始数据及要求：； ； 4、 其他条件： 使用地点：室外； 生产批量：小批；载荷性质：微震； 使用年限：五年一班；5、 工作计划及工作量： （1）传动方案及总体设计计算 2天 （2）装配草图 8天（3）装配图校正 5天（4）零件图 2

11、天（5）编写说明书 2天（6）答辩 1天二、传动方案的拟定1、 蜗杆传动（1） 蜗杆传动可以实现较大的传动比，传动平稳，噪声较小，结构紧凑，适用于中小功率的场合。（2） 采用锡青铜为涡轮材料的蜗杆传动，由于允许齿面有较高的相对滑动速度，蜗杆传动在高速级时传动效率较高，可将蜗杆传动布置在高速级，以利于形成润滑油膜，可提高承载能力和传动效率。因此，将蜗杆传动布置在第一级。2、 齿轮传动 齿轮传动的平稳性较好，传动的速度和功率范围很大，效率高（一对齿轮可达），对中心距的敏感性小，维修和装配简单，应用非常广泛，常在高速级或传动平稳的场合。因此，将齿轮传动布置在第二级。3、 带传动 传动平稳，噪音小，能

12、缓冲吸震，结构简单，轴间距大，成本低，外廓尺寸大，由于传动比不稳定，应布置在低速级防止打滑。3、 电动机的选择及参数计算1、 电动机类型和结构形式的选择 电动机是标准部件，因为使用地点为室外，载荷性质为微震，所以选择Y系列（IP44）封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。2、 电动机容量的选择（1） 工作所需要的功率为：其中：，所以：（2） 电动机的输出功率为: 为电动机至滚筒轴的传动总效率，查指导手册88页表12-10，其中，联轴的传动效率，蜗杆的传动效率为 ，齿轮的传动效率，滚动轴承的传动效率，则： （3） 电动机所需要的功率为： 因载荷性质为微震，电动机额定功率需大于，查机械设计课程设计指导

13、手册119页表14-4和120页续表14-4，选取电动机额定功率为。（4） 电动机转速的选择滚筒轴工作转速：蜗杆传动比范围：所以电动机实际转速的推荐值为：符合这一范围的同步转速有和综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和价格等因素，为使传动装置机构紧凑，选用同步转速的电动机。综上，所选电动机为：型号Y90L-6，满载转速,额定功率。3、 总传动比的确定及分配（1） 总传动比为（2） 分配传动比齿轮传动比的常用值为：取,则4、 计算传动装置的运动和动力参数（1） 各轴的转速：电动机 ;轴1 ;轴2 ;轴3 ;卷筒轴 (2) 各轴的输入功率：电动机 ;轴1 ;轴2 ;轴3 ;卷筒轴 ;(3) 各轴的

14、输入转矩：电机轴 ;轴1 轴2 ;轴3 ;滚筒轴 ;(4) 整理列表：运动和动力参数计算结果整理于下表：运动和动力参数表轴功率P/kW转矩T/Nm转速n/rpm电机轴1.0110.6091011.0010.4991020.76126.8957.230.73365.0019.1卷筒轴0.70350.0019.14、 传动件的设计计算1、 蜗轮蜗杆的选择计算1、 蜗轮蜗杆的选择计算（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，表面硬度>45HRC，蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1

15、，砂模铸造。轮芯用灰铸铁HT100制造。（3） 头数 选取蜗杆头数;则蜗轮齿数,取,（符合要求）（4） 按齿面接触疲劳强度进行计算 根据闭式蜗杆的传动设计准则，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。确定许用接触应力 根据蜗杆材料为45钢，砂型铸造模，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC， 可从机械设计104页表7-2中查得，,，应力循环次数：则： 2、 确定(1)确定作用在蜗轮上的转矩 (2)确定载荷系数 因工作载荷较稳定，机械设计109页查表7-6取；由于载荷稳定，故取载荷分布不均匀系数；假设蜗杆圆周速度，由于转速不高，冲击不大，因此可取，则：(3)确定弹性影响系数 由机械设计

16、110页表7-7，因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故；(4)由,查机械设计110页式（7-9）下附表:， 根据,查机械设计106页表7-4得：时，则：蜗轮分度圆直径（5）蜗杆导程角：（6） 定精度等级： 蜗轮圆周度: 滑动速度：。据机械设计103页表7-1，由选取8级精度。3、 主要传动尺寸（1） 传动中心距 , 其中，变位系数为0；（2） 蜗杆中圆直径和蜗轮分度圆直径： 4、 弯曲疲劳强度校核(1) 许用弯曲应力 查机械设计104页表7-2取(2)弯曲应力计算当量齿数：齿形系数：查机械设计110页表7-8,取螺旋角系数：弯曲应力： （3） 效率计算啮合效率： 搅油效率取为0.99，滚动轴

17、承效率取0.98/对。总效率： 复核： 5、 热平衡核算其中，取,传热系数,取所以热平衡符合要求。2、 齿轮传动选择计算1、 选精度等级、材料及齿数（1） 选精度等级 运输机为一般工作机，速度不高，故选择8级精度。（2） 材料选择 由机械设计77页表6-3，选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度240HBS，大齿轮材料为45钢（正火），硬度为190HBS，二者材料硬度差为50HBS。（3） 选取齿轮齿数 选小齿轮齿数；大齿轮齿数； 实际齿数比： 传动比误差为：（4） 选取螺旋角 初选螺旋角，齿宽系数（查机械设计94页表6-7，轴承相对齿轮不对称布置。）2、 按齿面接触强度设计 初定小齿轮分度圆直

18、径（1） 确定载荷系数 : 查机械设计82页表6-4，由于载荷均匀平稳，所以选取使用系数；：估计圆周速度，由机械设计82页图6-11b）得：；：端面重合度： 纵向重合度： 总重合度： 由机械设计84页图6-13，查得齿间载荷分配系数；：由机械设计85页图6-17且,得； 所以：（2） ：由机械设计87页图6-19查得，节点区域系数； ： 由机械设计87页表6-5查得，弹性系数; ：因为，取，重合度系数; :螺旋角系数；（3）计算接触疲劳许用应力 应力循环次数： 由机械设计95页图6-25查得寿命系数：,由机械设计95页图6-27c）查得接触疲劳极限应力：，取安全系数：所以：, , 取综上：将以

19、上相关数据带入设计公式得： (4) 校核并计算圆周速度 (5) 修正载荷系数 ，查机械设计82页表6-11b）得动载荷系数：；（6）校正试算的分度圆直径 3、 确定参数尺寸（1） 计算法向模数 圆整成标准值，取（2）计算中心距 ,圆整取（3）按圆整后中心距修正螺旋角 修正后，因为，按计算，再次查机械设计84页图6-13得：查机械设计84页图6-19得：计算分度圆直径：(2) 齿厚：， 取, 为保证小齿轮比大齿轮宽,所以 4、校核齿根弯曲疲劳强度 （1） 计算当量齿数 查机械设计89页图6-21得：齿形系数查机械设计89页图6-22得：应力修正系数（2） 重合度系数：（3） 螺旋角系数：因为，按

20、计算， （4） 查取弯曲疲劳极限应力及寿命系数 由机械设计96页图6-28c）查得：,由图6-28b）查得：； 由机械设计95页图6-26按 分别查得：，取失效概率为，安全系数， 则弯曲疲劳许用应力为：, (5) 计算弯曲应力： 所以弯曲疲劳强度符合设计要求。5、 轴的设计和计算1、 初步计算轴径轴的材料选用常用的45钢。 当轴的支撑距离未定时，无法用刚度确定轴径，要用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定周径，计算公式为：查机械设计143页表10-2，取,1、2、3轴的轴径计算结果为：（1）轴1（蜗杆）的初步设计如下图： 装配方案是：溅油盘、套杯、角接触轴承、套筒、角接触轴承、止

21、动垫圈、圆螺母、透盖、密封圈、联轴器依次从轴的右端向左端安装，左端安装溅油盘、深沟球轴承、止动垫圈、圆螺母。 轴的径向尺寸：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，固定轴肩可取，否则非固定轴肩可取。轴的轴向尺寸：轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L，以保证零件端面与套筒接触时起到轴向固定作用，一般可取。轴上的键槽应靠近轴的端面处。（2） 轴2的初步设计如下图： 装配方案：右端从右到左依次安装蜗轮、挡油板和角接触轴承，左端从左到右依次安装斜齿轮、挡油板、角接

22、触轴承。（3） 轴3的初步设计如下图： 装配方案：右端从右到左依次安装挡油板、角接触轴承、端盖、密封圈和联轴器，左端从左到右依次安装大齿轮、挡油板和角接触轴承。2、 三个轴的弯扭合成强度计算因为,2，3两轴的直径相差不大，并且，所以只需要校核3轴的强度即可。求作用在齿轮上的力，轴上的弯矩和扭矩，并作图。（1） 计算齿轮上的作用力转矩： ；圆周力：；径向力：；轴向力：;（2）计算轴承支反力水平面：； ；垂直面：; ;（3） 画出水平弯矩图，垂直弯矩图和合成弯矩图：a） 轴受力图R1´=835NR2´´=2475NFt=3356NFa=1090NFr=1284NR1&

23、#180;´=881NR2´=449Nb)水平受力图Fr=1284NFa=1090NR2´=449NR1´=835Nc)水平面弯矩图146543N·mm28005N·mm最大弯矩：弯矩图突变值：集中力偶处弯矩：d)竖直面受力图Ft=3356NR2´´=2475NR1´´=881Ne)竖直面弯矩图 154669N·mm最大弯矩： f）合成弯矩图157184N·mm213067N·mm弯矩： g）转矩图215350N·mm365000N·mm转矩：由

24、轴的材料为45钢调质，查设计手册查得：，用插值法查机械设计143页表10-3得：，；(h）当量弯矩图265646302292则当量转矩为：，最大当量转矩： 集中力偶作用处当量弯矩：危险剖面处弯矩：危险剖面处当量弯矩：校核轴径：（4） 判断轴的危险截面，分析知大齿轮轴肩处有较大的应力和应力集中，对此截面进行安全系数校核。轴的材料选用45钢调质，由机械设计查得：；由表10-5所列公式可求得：；由式，得：，；（5） 求危险截面的应力和弯矩 弯矩：； ， ； ； ；（6） 求截面的有效应力集中系数 因为在此截面处有轴直径的变化，过渡圆角半径为， ，其应力集中可由机械设计154页表10-9查得：。（7）

25、 求表面状态系数及尺寸系数 由机械设计156页表10-13查得：； 由机械设计156页表10-14查得：； 综上，求安全系数（设为无限寿命，）a）A截面处； 综合安全系数：; 因此，A截面处轴的强度满足要求。b）B截面处 查机械设计155页表10-10得，；由机械设计157页表10-15得： ； ； ； 综合安全系数：;因此，B截面处轴的强度满足要求。c）C截面处弯矩： ； ； ； ，其应力集中可由机械设计154页表10-9查得：； 综合安全系数： ；因此，C截面处轴的强度满足要求。 d)D截面处 ； ； ； ，其应力集中可由机械设计154页表10-9查得：。； 综合安全系数：;因此，D截面处

26、轴的强度满足要求。综上所述，轴的强度满足要求。6、 角接触轴承的设计及计算校核3轴轴承7209AC，查手册138页续表16-2，基本额定动载荷,基本额定静载荷。润滑脂。1、 寿命计算Fr2S2FaS1Fr1（1）计算内部轴向力由机械设计165页表11-4知，7209C轴承则：,轴承1被压紧，轴承2被放松，故：(2) 计算当量动载荷由机械设计169页查表11-7，根据载荷性质为微震、电动机作动力，选取，由机械设计168页查表11-6，得：;,得：；由：;（3） 计算寿命取中较大的值带入寿命计算公式，2、 静载校核查机械设计172表11-10，;因为，故取：，;因为，故取：；3、 极限转速校核;由

27、机械设计163页图11-4查得：；由机械设计163页图11-5查得：；所以：， ，综上，轴承的各项指标均合格，选用7209C型轴承符合要求。7、 键的选择普通平键具有靠侧面传递转矩、对中良好、结构简单、装拆方便的特点，因此，减速器的键选用普通平键。1、 输入轴与联轴器联接采用平键联接 选择A型平键连接。根据轴径，查手册得，选用GB1095-2003系列的键，键高。2、 轴2与蜗轮联接采用平键联接 选择A型平键连接。根据轴径，与涡轮配合的轴长度，查手册得，选用GB1095-2003系列的键，键高。3、 轴3与大齿轮、联轴器联接采用平键联接 与大齿轮联接：选择A型平键连接。根据轴径，查手册得，选用

28、GB1095-2003系列的键，键高。 与联轴器联接：选择A型平键连接。根据轴径，查手册得，选用GB1095-2003系列的键，键高。8、 润滑与密封的选择1、润滑说明因为是下置式蜗杆减速器，且其传动的圆周速度，故蜗杆应采用浸油润滑。但当润滑油没过轴承滚动体中心时，蜗杆还没有接触到油面，所以蜗杆蜗轮采用溅油盘飞溅润滑。大、小斜齿轮采用飞溅润滑，润滑油选用50号机械润滑油。 蜗杆两端轴承采用浸油润滑。中间轴和低速轴轴承采用润滑脂润滑，因为轴承转速，所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的。2、密封说明 在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许图以密封胶或水玻璃，不允许使用任何

29、碘片。轴伸除密封应涂上润滑脂。9、 传动装置的附件及说明1、窥视孔盖 为了检查传动件啮合情况、润滑状态以及向箱内注油，在减速箱盖顶部开窥视孔，以便于检查传动件啮合情况、润滑状态接触斑点及齿侧间隙等。窥视孔应设在能看到传动零件啮合区的位置，并且足够大小，以便手能伸入操作。减速器内的润滑油也由窥视孔注入，平时将检查孔盖板盖上并用螺钉予以固定，盖板与箱盖土台接合面间加装防渗漏的纸质封油垫片。2、 放油螺塞 放油孔的位置设置在油池的最低处，并安装在减速器不与其他部位零件靠近的一侧，以便于放油。螺塞材料采用Q235A。3、 油标 油标尺常放置在便于观测减速器油面稳定处，对于多级传动油标安置在低速级传动件

30、附近。长期连续工作的减速器，在杆式油标的外面长装有油标尺套，可以减轻油的搅动干扰，以便在不停车的情况下随时检测油面。4、 溅油盘 高速级蜗杆处轴承采用浸油润滑，当油面超过轴承滚动体直径一半时，蜗杆齿还没有接触到油面，因此采用溅油盘对蜗杆蜗轮进行润滑。5、 通气器 减速器在运转时，箱体内温度升高，气压增大，对减速器密封极为不利。为沟通箱体内外的气流，是箱体内的气压不会因减速器运转时的温升而增大，从而造成减速器密封处渗漏，在箱盖顶部或检查孔盖板上安装通气器，通气器设有金属滤网，可减少停车后灰尘随空气吸入机体。6、 起盖螺栓箱盖、箱座装配时在剖分面上涂密封胶给拆卸箱盖带来不便，为此常在箱盖的联接凸缘

31、上加工出螺孔，拆卸时，拧动装在其中的起盖螺栓便方便地顶起箱盖。起盖螺栓材料为Q235A，螺杆顶部做成半圆形，以免顶坏螺纹。7、 定位销为保证剖分式箱体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱体的联接凸缘的长度方向两端各安置一个圆锥定位销，并尽量设置在不对称位置。定位销为圆公称直径（小端直径）可取，为箱座、箱盖凸缘连接螺栓的直径；取长度应稍大于箱体联接凸缘的总厚度，以利于装卸。8、 起吊装置 吊环铸在箱盖上，用来拆卸和吊运箱盖，也可用来吊用轻型减速器。9、 轴承盖 轴承盖结构采用螺栓联接式，材料为HT150。10、 轴承套杯 轴承套杯可用作固定轴承的轴向位置，同一轴线上两端轴承外径不相等时使用座孔可一次

32、镗出，调整轴承的轴向位置。11、 调整垫片组调整垫片组的作用是调整轴承的轴向位置，垫片组的材料为08F。10、 联轴器的选择减速器中等冲击，因此选择弹性联轴器弹性套柱销联轴器，这种联轴器柱销上有橡胶套，由此获得补偿两轴相对位移的能力。 轴1的联轴器选择根据电机轴的直径选择轴孔直径，轴孔长度的联轴器。 轴3的弹性联轴器选择轴孔直径，轴孔长度的联轴器。11、 其他技术说明1、 拆装和调整的说明（1）在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向侧隙，因为游隙的大小将影响轴承的正常工作。当轴颈为3050mm时，可取端盖与轴承间游隙为0.250.4mm。（2） 在安装齿轮和蜗轮蜗杆后，必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点，侧隙和齿面接触斑点是由传动精度确定的，可查手册。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位置。2、 减速器箱体的附件说明 机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度，箱体的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘宽度、筋板厚度等，对