蜗轮蜗杆减速器课程设计

1、传动装置的总体设计一、选择电动机1.选择电动机类型按工作要求选用Y系列三相鼠笼型异步电动机，电压为380V.2.选择电动机的容量工作机的有效功率为Pw= Fv1000 = 1.634kW查表得：一个联轴器的效率1：0.99一对圆锥滚子轴承的效率2：0.98（使用两对）涡轮蜗杆的效率3：0.72V带传动的效率4：0.96一对深沟球轴承的效率5：0.99滚筒的效率6：0.96 = 0.618从电动机到工作机输送带间的总效率为P= Pw = 2.644kW3.确定电动机转速涡轮蜗杆的传动比范围为：5-80V带传动的传动比范围为：2-4总的传动比范围为：10-320工作机转速为nW=60 x 1000

2、vd = 18 r/min所以电动机转速范围的可选值为nd =(10-320)nW = 180-5800 r/min查表15.1选电动机型号Y112M-4，参数如下电动机型号额定功率/kW满载转速（r/min）启动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y112M-4414402.22.2二、计算传动装置的总传动比i并分配传动比1.总传动比i i= nmnW = 802.分配传动比涡轮蜗杆传动比为40选择V带传动传动比为2三、计算传动转置各轴的运动参数和动力参数1.各轴转速轴n=nm = 1440 r/min轴n= ni = 36 r/min 轴n = ni = 18 r/min2.各轴的输出功率轴P

3、=Pd1 = 2.61756kW轴P= P23 = 1.846950kW 轴（滚筒）P = P42 = 1.737611kW3.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩Td为Td = 9.55 x 106Pdnm = 0.175 x 105N·mm故轴T= Td1 = 0.173595x 105 N·mm 轴T = T23 i= 4.899549 x 105N·mm 轴 T = T24i = 9.21991 x 105N·mm轴名功率P/kW转矩转速传动比效率电机轴2.64402.6175601.846954.

4、8995493640轴1.735959.218991182传动件设计一、蜗杆传动的设计1.选择蜗杆传动类型根据GB/T 10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）2.选择材料考虑蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望；效率高些，耐磨性好些，故蜗杆齿面要求淬火，硬度为45-55HRC。涡轮用ZCuSn10P1，金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。3.按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，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。m2d1KT2(480Z2H)2（1）确定作用在涡轮上的转矩T2（2）

5、确定载荷系数K因工作载荷教稳定，故取载荷分布不均系数K = 1；由表11-5选取使用系数KA = 1.15；由于转速大于3 m/s，冲击不大，可取动载荷系数Kv = 1.15；则K= KAKKv = 1.32（3）确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜涡轮和钢蜗杆相配，故 = 160MPa1/2（4）确定涡轮齿数z2z2 = z1·i12 = 80（取整）（5）确定许用接触应力H根据涡轮材料为ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC，从表11-7中查得涡轮的基本许用应力H' = 268MPa。应力循环次数N = 60jn2Lh = 132451200寿

6、命系数KHN = 8107N = 0.724007则H= KHN·H'=194.03（6）计算m2d1值m2d1 618.44.蜗杆涡轮的主要参数与几何尺寸（1）中心距a=d1+d22 180mm（2）蜗杆蜗杆齿距 pa = 12.57mm直径系数 q = 10mm齿顶圆直径 da1 = 48mm齿根圆直径 df1 = 30.4mm分度圆导程角 11.31蜗杆轴向齿厚 sa = 6.28mm（3）涡轮涡轮分度圆直径 d2 = 320mm涡轮喉圆直径 da2 =328mm涡轮齿根圆直径 df2 = 310.4mm涡轮咽喉半径 rg2 = 16mm5.校核齿根弯曲疲劳强度F=1.

7、53KT2d1d2mYFa2YF当量齿数zv2=z2cos3 = 84.85根据zv2 = 64.3 , 从图11-17中可得齿形系数YFa2 = 2.24螺旋机系数 =1- 140 = 0.9192许用弯曲应力 F=F'· KFN从表11-8中查得ZCuSn0P1制造的涡轮的基本许用弯曲应力F' = 56MPa。寿命系数 KFN = 0.581369 F = 32.56 F = 19.32弯曲强度是满足的。6.验算效率= （0.95-0.96）tanytan(+v) = 0.85已知 = v = arctan fvfv与相对滑动速度vs有关。vs=d1n160x10

8、00cos = 3.074m/s从表11-18中用插值法差得v = 1.2895;代入式中得= 0.85，大于原估计值，因此不用重算。7.精度等级公差和表面粗糙度的确定8.热平衡核算9.绘制工程图10.主要设计结论链轮的设计1.选择链轮齿数选取消链轮齿数z1= 17 大链轮齿数z2=i*z1= 342.确定计算功率有课本表9-6查得工作系数kA= 1,由图9-13查得主动链轮齿数系数kz = 1.22， 单排链，则计算功率为 pca= kA*kz*P =2.25kW选择链条型号和节距根据pca= 2.25kW，n1= 36r/min和pca pc，查图9-11，可选20A-1。查表9-1，链条

9、节距为p = 31.75mm4.计算链节数和中心距初选中心距a0=(3050)p = 952.5-1587.5mm,取a0=1200。相应链长节数为 Lp0=2a0p+z1+z22+(z2-z12)2pa0 = 101.28取链长节数Lp= 102查表9-8，采用线性插值，计算得到中心距计算系数f1=0.24937，则链传动的最大中心距为 amax=f1p2Lp-(z1+z2)= 1211 计算链速v，确定润滑方式v=n1*z1*p60*1000=0.32385 m/s由v=0.32385和链号，查图9-14可知应采用滴油润滑。 计算压轴力Fp有效圆周力为：Fe=1000pv =5703.1N

10、链轮水平布置时的压轴力系数kFP=1.15，则压轴力为FPkFPFe=6558.57N 主要设计结论链条型号20A-1；链轮齿数z1=17，z2=34；链节数Lp=102，中心距a=1210mm。减速器装配草图的设计一、确定各类传动零件的主要尺寸（2）蜗杆蜗杆齿距 pa = 25.13mm直径系数 q = 10mm齿顶圆直径 da1 = 96mm齿根圆直径 df1 = 63.6mm分度圆导程角 5.71蜗杆轴向齿厚 sa = 12.56637mmb1 = 108B = 60（3）涡轮涡轮分度圆直径 d2 = 320mm涡轮喉圆直径 da2 =336mm涡轮齿根圆直径 df2 = 300mm涡轮

11、咽喉半径 rg2 = 32mm二、查去安装尺寸400x265 轴径28三、选定联轴器的类型选择LT5四、初定各轴最小直径dA03Pn45钢A0 = 115d 12.77mm取d五、确定滚动轴承类型选圆锥滚子轴承蜗杆使用30310 涡轮使用30210六、初步确定轴的阶梯段七、确定滚动轴承的润滑方式和密封方式，轴承端盖密封八、确定轴承端盖的结构形式凸缘式轴承端盖九、确定减速器机体的结构方案剖分式输出轴的设计选择轴的材料及热处理考虑到变速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩，其传递的功率不大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常用的45钢，调质处理。初算轴的最小直径已知轴的输入功率

12、为2.644W，转速为1440 r/min，A值在106118所以输出轴的最小直径：A = 118 dA03Pn = 14.45mm但是，由于轴上有1个键槽，计入键槽的影响：D1min = 14.8(1 + 7%) = 15.836mm已知输出轴的输入功率为1.84695kW，转速为36r/min，则输出轴的最小直径： D2 43.85mm由于该直径处有1个键槽，故D2min = 46.92mm6.1.4轴承的选择及校核1) 初选输入轴的轴承型号据已知工作条件和输入轴的轴颈，初选轴承型号为圆锥滚子轴承32308（一对），其尺寸：D=90mm,d=40mm,B=33mm，a = 23.4mm。基

13、本额定动载荷 C=115.7kN计算系数 e=0.35轴向载荷系数 Y=1.7据已知工作条件和输出轴的轴颈，初选轴承型号为圆锥滚子轴承30212（一对），其尺寸：D=100mm,d=60mm,B=22mm, a = 22.4mm.基本额定动载荷 C=103kN计算系数 e=0.4轴向载荷系数 Y=1.52) 计算蜗杆轴的受力蜗杆轴的切向力，轴向力和径向力蜗杆轴：Ft1 = 2T1 / d1 = 510.57N = -Fa2蜗轮轴： Ft2 = 2T2 / d2 = 3888.53N = -Fa1Fr2 = Ft2 tan= 1415N3) 计算轴承内部轴向力单个轴承承受的径向力为Fr1 = F

14、r1/ 2 = 707.5N轴承的内部轴向力：Fd1 = Fr1 / 2Y = 208N4) 计算轴承的轴向载荷轴承2的轴向载荷 由已知得,Fd1与Fa1方向相同，其和为 Fd1 + Fa1 = 208 + 3888.53 = 4096N（轴承2为“压紧”端），所以FA2 = 4096N轴承1的轴向载荷 FA1 = 208N（轴承1为“放松”端）5) 计算当量动载荷轴承1的载荷系数 根据FA1/Fr1 = 0.815 > e,X1 = 0.4, Y1 = 1.7轴承2的载荷系数 根据FA2/Fr2 = 5.79 > e,X1 = 0.4, Y1 = 1.7轴承1的当量动载荷 P1

15、= 763.92轴承2的当量动载荷 P2 = 8695.44N 所以轴承的当量动载荷取、中较大者，所以P = 8695.44N6) 计算轴承实际寿命温度系数 载荷系数 fp = 1.2寿命指数 滚子轴承 轴承实际寿命 = 64564轴承预期寿命 132388h结论 由于 轴承32308满足要求6.1 轴的结构设计6.2.1蜗杆轴的结构造型如下：6.2.3蜗杆轴的轴向尺寸的确定联轴段取；轴肩段取；与轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为18mm；左轴承到蜗杆齿宽；蜗杆齿宽 即，取；蜗杆齿宽右面到右轴承间的轴环与左面相同取；与右轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为18mm；轴的总长为320mm。6.2.4蜗

16、轮轴的结构造型如下：输出轴的弯矩和转矩6.2.5蜗轮轴的轴上零件的定位、固定和装配单级减速器中，可将蜗轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，蜗轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴固定，轴向固定靠平键和过渡配合。两轴承分别一轴肩和套筒定位，轴向则采用过渡配合或过盈配合固定。联轴器以轴肩轴向定位，右面用轴端挡圈轴向固定，键联接作轴向固定。轴做成阶梯形，左轴承从左面装入，蜗轮、套筒、右轴承和联轴器依次从右面装到轴上。6.2.6蜗轮轴的径向尺寸的确定从左轴承段与轴承的内径相配合，为便与轴承的安装取，选定轴承型号为30214开始逐渐选取轴段直径，起固定作用，定位轴肩高度，该直径处安装密封毡圈，标准直径，应取；与蜗轮孔径相配合，取蜗轮的内径，按标准直径系列，取； 与轴承的内径配合，与相同，故取；联轴段；起定位作用，定位轴肩高度故取；6.2.7蜗轮轴的轴向尺寸的确定 左面与轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为；左轴承到蜗轮齿宽间的套筒取；蜗轮齿宽，故取；蜗轮齿宽右面到右轴承间的轴环与左面相同取；与右轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为24mm；右轴肩段，联轴段，故轴的总长为280mm。6.2.8蜗轮的强度校核已知蜗轮的切向力 蜗轮的径向力 蜗轮轴向力 求水平面支反力： 水平面弯矩： 垂直面支反力，由,即 ，得 在铅垂方向上，由，即,得