蜗轮蜗杆减速器课程设计说明书CAD图

1、. . . . 1 / 43 项 目 课 程 说 明 书题目：运输机减速器二级学院机械工程学院年级专业机械设计制造与其自动化学号学生指导教师. . . . 2 / 43 xx学院项目课程任务书二级学院：学 号学生专业（班级）设计题目运输机减速器设计技术参数设计一用于带式运输机上的减速器。运输机每天单班制工作，每班工作8 小时，每年按 300 天计算，轴承寿命为齿轮寿命的1/3 1/4 ，卷筒效率（不包括轴承）4=0.96 。其技术条件如下：（1）运输机工作时载荷性能较平稳启动过载不大于5% ，单向回转。（2）电源为三相交流电，电压为380/220v 。（3）允许鼓轮的速度误差为5% 。（4）工

2、作环境：室，有少量灰尘。设计参数设计数据二级齿轮减速器v带+一级齿轮减速器蜗杆蜗轮减速器11 12 13 21 22 23 31 32 运 输 带 拉力 f1/kn2.2 2.4 2.6 2.2 2.4 2.6 2.2 2.4 运 输 带 速度 v/ms-11.1 1.3 1.5 1.1 1.3 1.5 1.1 1.3 鼓 轮 直 径d/mm 300 250 230 300 250 230 300 250 鼓 轮 直 径d/mm 6 6 6 6 6 6 6 6 设计要求课程设计前，学生应认真阅读设计任务书，了解设计题目、设计对象与设计容；复习课程相关容，熟悉有关零部件的设计方法和步骤；准备好设

3、计中常用的图册、手册以与绘图工具；做好设计计划，合理分配各阶段的设计时间。课程设计是在教师指导下由学生独立完成的，课程设计过程中，学生应树立正确的设计思想，对设计中发现的问题，首先应独立思考，进行分析和解决。学生应认真对待每一个设计细节，边计算、边绘图、边修改，保质、保量、按时完成设计任务。其主要任务有：1、确定机械传动装置的总体设计方案；2、选择电动机型号；3、传动装置的运动和动力参数的计算；4、传动零件与轴的设计计算；5、轴承、连接件、润滑密封和联轴器的选择与计算；6、机体结构与附件的设计；7、绘制减速器装配工作图与零件图；8、编写设计计算说明书，进行总结与答辩。学生的具体人员安排：1、学

4、号 42 50（共 9 人，分三组，每组3 人，设计二级齿轮减速器），其中，学号 42、43、44 三人共同做题号11，45、46、47 三人共同做题号1 2，48、49、50 三人共同做题号13。. . . . 3 / 43 2、学号 51 57（共 7 人，分三组，设计v带+一级齿轮减速器） ，其中，学号51、52、 53 三人共同做题号21，54、55 二人共同做题号2 2，56、 57 二人共同做题号23。3、学号 58 61（共 4 人，分二组，设计蜗杆蜗轮减速器），其中，学号58、59二人共同做题号31，60、61 二人共同做题号32。工作量1、减速器的相关设计和计算2、绘制减速器

5、的装配图一份（1#或 2#图纸）3、绘制减速器主要零件的零件图4、编写减速器设计计算说明书工作计划课程设计主要容与时间分配如下表：序号设计主要容时间分配备注1 讲课布置任务，确定设计方案0.5 天12 月 9 日开始2 传动装置的总体设计0.5 天3 设计计算2 天4 装配草图设计0.5 天5 装配图绘制2 天6 零件图绘制1.5 天7 编写设计计算说明书2 天8 总结与答辩1 天12 月 20 日结束小计10 天参考资料1.机械设计课程设计2. 工程力学3. 机械设计手册4. 机械制图5. 机械设计基础指导教师签字教研室主任签字说明：此表一式叁份，学生、指导教师、二级学院各一份。年月日. .

6、 . . 4 / 43 目录1电机选择1 2选择传动比2 2.1 总传动比3 2.2 减速装置的传动比分配3 3各轴的参数4 3.1 各轴的转速4 3.2 各轴的输入功率4 3.3 各轴的输出功率4 3.4 各轴的输入转矩4 3.5 各轴的输出转矩5 3.6 各轴的运动参数表6 4. 蜗轮蜗杆的选择7 4.1 选择蜗轮蜗杆的传动类型7 4.2 选择材料7 4.3 按计齿面接触疲劳强度计算进行设7 4.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸8 4.5 校核齿根弯曲疲劳强度9 4.6 验算效率10 4.7 精度等级公差和表面粗糙度的确定10 5轴的设计计算11 5.1 蜗杆轴 11 5.1.1按扭矩初

7、算轴径11 5.1.2蜗杆的结构设计11 5.2 蜗轮轴 12 5.2.1输出轴的设计计算12 5.2.2轴的结构设计13 5.3 蜗杆轴的校核14 5.3.1求轴上的载荷14 5.3.2精度校核轴的疲劳强度15 . . . . 5 / 43 5.4 蜗轮轴的强度校核185.4.1精度校核轴的疲劳强度20 5.4.2精度校核轴的疲劳强度20 6. 滚动轴承的选择与校核计算24 6.1 蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算24 6.2 蜗杆轴上轴承的选择计算25 7. 键连接的选择与校核计算29 7.1 输入轴与电动机轴采用平键连接29 7.2 输出轴与联轴器连接采用平键连接29 7.3 输出轴与蜗轮

8、连接用平键连接29 8联轴器的选择计算31 8.1 与电机输出轴的配合的联轴器31 8.2 与一级齿轮降速齿轮轴配合的联轴器错误 ! 未定义书签。9. 润滑和密封说明32 9.1 润滑说明32 9.2 密封说明32 10拆装和调整的说明33 11减速箱体的附件说明33 12. 设计小结34 13参考文献35 . . . . 1 / 43 1电机选择工作机所需输入功率2.4 1.33.250.96wwfvpkw所需电动机的输出功率dp4.79wdappkw传递装置总效率24312a式中：1：蜗杆的传动效率0.75 2：每对轴承的传动效率0.98 3：联轴器的效率0.99 4：卷筒的传动效率 0.

9、96 所以420.75 0.980.990.678an3.254.79kw0.678dp故选电动机的额定功率为5kw 1000601.310006095.54min3.14260vnrd卷2495.54(573.242292.96)minni i nr卷蜗 杆卷（6）符合这一要求的同步转速有750r/min , 1000r/min , 1500r/min电机容量的选择比较：3.25wpkw4.79dpkw0.678a95.54 /minnr卷. . . . 2 / 43 表 1.1 电动机的比较方案型号额定功率/kw 同步转速/r/min 满载转速/r/min 重量价格1 y160m1-8 5

10、 750 720 重高2 y132m1-6 5 1000 960 中中3 y112m-4 5 1500 1440 轻低考虑电动机和传动装置的尺寸重量与成本，可见第二种方案较合理，因此选择型号为： y132m1-6 的电动机。2选择传动比. . . . 3 / 43 2.1 总传动比96010.0595.54anin满卷2.2 减速装置的传动比分配10.05aii i蜗 杆所以2.51i蜗4i杆10.05ai2.51i蜗4i杆. . . . 4 / 43 3各轴的参数将传动装置各轴从高速到低速依次定为i 轴 ii轴 iii轴 iv 轴 ：i0、iii、iiiii、viii依次为电动机与 i 轴

11、i 轴与 ii 轴 ii轴与 iii轴 iii轴与 v轴的传动效率则：3.1 各轴的转速960 / mininr960382.5 / min2.51iinnri满蜗382.05 / miniiiiinnr382.0595.51 / min4iiiivnnri杆3.2 各轴的输入功率轴04.79 0.994.74idippkw轴4.74 0.75 0.983.48iiiiiippkw轴3.480.990.983.38iiiiiiiiiippkw轴3.380.983.31iviiiiiivppkw3.3 各轴的输出功率轴04.79 0.984.69iiippkw轴4.69 0.984.59iiii

12、iiippkw轴4.59 0.984.49iiiiiiiiiippkw轴4.49 0.984.40iviiiiiivppkw3.4 各轴的输入转矩输入功率：4.74ipkw3.48iipkw3.38iiipkw3.31ivpkw输出功率：4.69ipkw4.59iipkw4.49iiipkw4.40ivpkw. . . . 5 / 43 电动机4.799550955047.65960ddptn mn满轴955047.15iiiptn mn轴955086.89iiiiiiptn mn轴955084.49iiiiiiiiiptn mn轴9550337.86iiiptn mn卷卷3.5 各轴的输出转

13、矩电动机47.65dtn m轴955046.66iiiptn mn轴9550114.6iiiiiiptn mn轴9550112.24iiiiiiiiiptn mn轴9550448.81iiiptn mn卷卷输入转矩：47.15itn m86.89iitn m84.49iiitn m337.86tn m卷输出转矩：46.66itn m114.6iitn m112.24iiitn m448.81tn m卷. . . . 6 / 43 3.6 各轴的运动参数表表 3.1 各轴的运动参数表轴号功率)(kwp转矩(nm)转速(r/min) 传动 i 效率输入输出输入输出电机轴4 3.5578 35.39

14、27 960 10.05 0.99 蜗轮轴4.74 4.69 47.15 46.66 960 2.51 蜗杆轴？3.48 4.59 86.89 114.6 382.5 0.735 4 卷轴3.31 4.4 337.86 448.81 95.51 0.9506 . . . . 7 / 43 4. 蜗轮蜗杆的选择,5233.3kwp,875.031imin/960rn4.1 选择蜗轮蜗杆的传动类型根据 gb/t10085 1998 选择 zi 4.2 选择材料蜗杆选 45钢，齿面要求淬火，硬度为45-55hrc. 蜗轮用 zcusn10p1, 金属模制造。为了节约材料齿圈选青铜，而轮芯用灰铸铁ht

15、100制造4.3 按计齿面接触疲劳强度计算进行设（1）根据闭式蜗杆传动的设计进行计算，先按齿面接触疲劳强度计进行设计，再校对齿根弯曲疲劳强度。由文献1p254 式（11-12） ， 传动中心距32()hzezakt由 前面的设计知作用在蜗轮上的转矩t2，按 z1=1,估取75.0，则：6621212169.95 109.55 103.5233 0.759.95 10817200.87796031.0875pptnnin m（2）确定载荷系数 k 因工作比较稳定， 取载荷分布不均系数3.1k； 由文献 1p253 表 11-5选取使用系数1.15ak；由于转速不大，工作冲击不大，可取动载系05.

16、 1vk；则1.151 1.051.21avkk k k（3）确定弹性影响系数ez因选用的是 45 钢的蜗杆和蜗轮用zcusn10p1 匹配的缘故，有21160mpaze（4）确定接触系数z11z. . . . 8 / 43 先假设蜗杆分度圆直径1d 和中心距 a 的比值10.35da，从文献 1p253图 11-18 中可查到2.9z（5）确定许用接触应力h根据选用的蜗轮材料为zcusn10p1 ，金属模制造，蜗杆的螺旋齿面硬度45hrc ，可从文献 1p254 表 11-7 中查蜗轮的基本许用应力268hmpa应力循环次数729606060 11 830083.55741031.0875h

17、njn l寿命系数877100.85333.43574 10hnk则0.8533 268228.6875hhnhkmpampa（6）计算中心距 : 332160 2.91.21 817.2 10()159.6543228.6875amm取 a=160mm ，由 i=30 ，则从文献 1p245 表 11-2 中查取，模数 m=5蜗杆分度圆直径150dmm 。 从图中 11-18 中可查2.65z，由于zz，即以上算法有效。4.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（1）蜗杆轴向尺距map= 25.133mm 直径系数 q= md1=10 齿顶圆直径*11260aaddh mmm齿根圆直径*112(

18、)40faddh mcmm分度圆导程角1arctan5.71zq蜗杆轴向齿厚1102asmmm蜗杆的法向齿厚cos12.5664 cos5.7112.5040nassmm（2）蜗轮0.8533hnk228.6875hmpa159.6543amm取mma160150dmm25.133apmm10q160admm140fdmm10asmm12.5040nsmm. . . . 9 / 43 蜗轮齿数312z, 变位系数20 x验算传动比2131311ziz，这时传动比误差为：3131.08750.28%31.0875，在误差允许值。蜗轮分度圆直径22205dmzmm喉圆直径2222210aaddhm

19、m齿根圆直径mmhddff8 .22882.122482222咽喉母圆半径mmdarag282645 .016021224.5 校核齿根弯曲疲劳强度ffafyyddkt221253.1当量齿数22333131.4697coscos 5.763vzz根据220.5,31.4697vxz从图 11-9 中可查得齿形系数y2fa=2.55 螺旋角系数：5.71110.9592140140y许用弯曲应力：从文献 1p256 表 11-8 中查得有 zcusn10p1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力f=56mpa 寿命系数967100.67243.5574 10fnk56 0.672437.6544fmp

20、a1.53 1.21 817200.8772.550.959223.3144802488fmpa可以得到：fs=1.5 故该轴在截面右侧强度也是足够的。本设计因无大的瞬时过载与严重的应力循环不对称，故可略去静强度校核。至此轴的设计即告结束。225048s.9.9483s9.0989s. . . . 24 / 43 6. 滚动轴承的选择与校核计算根据条件，轴承预计寿命： =8300 819200hlh。6.1 蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算（1）轴承的选择采用角接触球轴承，根据轴直径d=45mm ，选择角接触球轴承的型号为7209c ，主要参数如下：d85mm;b19mm;a18.2mm基本额定

21、静载荷oc28.5 kn基本额定动载荷c38.5 kn极限转速max6700 r / minv（2）寿命计算因蜗杆轴所受的轴向力向左，所以只有最左边的角接触球轴承受轴向力2858.5aaffn该轴承所受的径向力约为2112382.5595.62544rrffn对于 70000型轴承，按文献 1p322 表 13-7 轴承派生轴向力drfef ，其中e为文献 1p321 表 13-5 中的判断系数，其值由0afc的大小来确定，0858.50.0328500afc查文献 1p321 表 13-5 得角接触球轴承判断系数0.4e/1.44arffe所以0.44,1.40xy当量动载荷10.44 59

22、5.625 1.40 858.51463.975rapxfyfnoc28.5 knc38.5 kn0.4e11463.975pn. . . . 25 / 43 深沟球轴承所受的径向力约为2112382.51191.2522rrffn当量动载荷21191.25rpfn所以12pp ，应用1p核算轴承的寿命因为是球轴承，所以取指数3轴承计算寿命36635101038.5 103.1576 106060 960 1463.975hclhnp减速器设计寿命 =8300 819200hlh所以hhll满足寿命要求。6.2 蜗杆轴上轴承的选择计算（1）轴承的选择选择使用深沟球轴承，根据轴直径d=65mm

23、，选用角接触球轴承的型号为 7213c 。主要参数如下：d120mmb23mma24.2mm；基本额定静载荷oc55.2 kn基本额定动载荷c 52.5kn极限转速max9000 r / minv（2）寿命计算对于 70000c型轴承，按文献 1p322 表 13-7 轴承派生轴向力drfef ，其中e为文献 1p321 表 13-5 中的判断系数，其值由0afc的大小来确定，但现轴承轴向力af 未知，故先初取e0.4，因此可估算：11191.25aenvffn21191.25pn53.157610hlh =19200hlhoc55.2 knc 52.5kn. . . . 26 / 43 11

24、0.40.4 2382.5953drffn220.40.4 2382.5953drffn按文献 1p322 式（13-11）得11191.25aenvffn121191.25 9532144.25aaedfffn22953adffn102144.250.038855200afc209530.017355200afc由文献 1p321 表 13-5 进行插值计算，得10.409e，20.385e。再计算：1110.409 2382.5974.4425drfefn2220.385 2382.5917.2625drfe fn121191.25 917.26259532108.5125aaedfffn

25、22917.2625adffn102108.51250.038255200afc20917.26250.016655200afc两次计算的0afc值相差不大，因此可以确定10.409e，20.385e，12108.5125afn ，2917.2625afn 。（3）轴承当量动载荷1p 、2p10.409e20.385e. . . . 27 / 43 因为1112144.250.92382.5arfef222917.26250.3852382.5arfef由文献 1p321 表 13-5 分别进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承 1 110.44,1.355xy对轴承 2 21

26、0.44,1.476xy因轴承运转中有中等冲击载荷，按文献1p319 表 13-6，1.2 1.8pf，取1.5pf。则：111111.50.44 2382.5 1.355 2144.255930.6381prapfx fyfnn222221.50.442382.51.476917.26253603.2692prapfx fy fnn125930.6381pppn轴承计算寿命6363510601052.5 103.744 1060 30.8806 5930.6381hclnphn减速器设计寿命47.2 10lh =8 300 819200hlh所以hhll满足寿命要求。（3）静载荷计算110.

27、441.355xy210.441.476xy47.2 10lh =19200hlh. . . . 28 / 43 查机械零件手册可知，角接触球轴承当量静载荷012.3825rpfkn因载荷稳定，无冲击，所以取静强度安全系数1.0os所以00o2382.5 12382.5cpsn满足强度条件（4）极限工作转速计算以上所选各轴承的极限转速max1440 / minvvr都成立，所以他们的极限工作转速一定满足要求。. . . . 29 / 43 7. 键连接的选择与校核计算7.1 输入轴与电动机轴采用平键连接根据轴径1d32mm，1l82mm，查文献 2p123 可选用 a型平键，得：b10，h8，

28、l70，4k即：键 870gb/t1096-2003 键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献1p106 表 6-2 查的许用应力p100 120amp，取其平均值110mpa。键的工作长度：1l=lb70 1060mm键与联轴器接触高度k0.50.584hmmmm。由文献 1p106 式（6-1）得：33210235.3927 109.216846032pptmpakld所以此键强度符合设计要求。7.2 输出轴与联轴器连接采用平键连接根据轴径1d70mm，1l90mm ，查文献 2 p123可选用 a型平键，得：b20，h12，l70，6k即：键 2070gb/t1096-2003 键、轴和联轴器

29、的材料都是钢，由文献1p106 表 6-2 查的许用应力p100 120amp，取其平均值110mpa。键的工作长度：1l=lb702050mm键与联轴器接触高度k0.50.5126hmmmm。由文献 1p106 式（6-1）得：332102800.61991076.249565070pptmpakld所以此键强度符合设计要求。7.3 输出轴与蜗轮连接用平键连接根据轴径1d65mm，1l82mm，查文献 1p123 可选用 a型平键，得：b16，h10，l70，5k即：键 1670gb/t1096-2003 键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献1p106 表 6-2 查的许用应力p100 120

30、amp，取其平均值110mpa。键的工作长度：. . . . 30 / 43 1l=lb70 1060mm键与联轴器接触高度k0.50.5105hmmmm。由文献 1p106 式（6-1）得：332102784.69971080.480256065pptmpakld所以此键强度符合设计要求。. . . . 31 / 43 8联轴器的选择计算8.1 与电机输出轴的配合的联轴器（1）计算联轴器的计算转距caatk t查文献 1p351 表 14-1 得小转距、电动机作原动机情况下取1.5ak1.5 35.392753.0891catn m（2）型号选择根据前面的计算，电机输出轴d38mm，选择弹性

31、联轴器tl6型。主要参数如下：公称扭距250ntn m（满足要求）许用转速 3300 / minnr960r/minn nn，因此此联轴器符合要求。轴孔直径38dmm轴孔长度60lmm. . . . 32 / 43 9. 润滑和密封说明9.1 润滑说明因为是下置式蜗杆减速器，且其传动的圆周速度12/vm s，故蜗杆采用浸油润滑，取浸油深度 h=12mm ；润滑油使用 50 号机械润滑油。 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 。9.2 密封说明在试运转过程中，所有联接面与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

32、允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。. . . . 33 / 43 10拆装和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与齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度确定的，可查手册。当传动侧隙与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。也可调整蜗轮轴垫片，使蜗杆轴心线通过蜗轮中间平面。11减速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、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成本，均有重大影响。但是由于其形状

33、的不规则和应力分布的复杂性，未9.2pmpa. . . . 34 / 43 能进行强度和刚度的分析计算，但是可以根据经验公式大概计算出尺寸，加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度和强度。箱体的大小是根据部传动件的尺寸大小与考虑散热、润滑等因素后确定的。12. 设计小结早在大一的时候我就看着学长每天也是这么忙的在做课程设计，当时我就很不理解，我们专业有这么忙吗？现在我才知道了，原来我们专业是很有意思，能够让人学到很多知识。76.2pmpa80.5pmpa. . . . 35 / 43 转眼间，我就大三了，拿到任务书时我是非常的兴奋，当时心里就想一定要把课程设计做好。机械设计课程设计主要分为四个阶段。第一阶段，设计计算阶段。在这一阶段中在老师的开题讲座中，我明白了我们本课程设计要设计什么，那一阶段该干些什么。在设计计算阶段中，我遇到了最大的一个问题就是蜗轮的传动比分配不合理。在这问题直接导致了我重新分配传动比，再次对减速器的各个零件的设计与选用。第二阶段，减速器装配图草图绘制阶段。在这一阶段我们主要要根据我们之前的计算实现在图纸上，要确定箱体的大小，以与各个零件该安装在箱体的那个位置上。在老师的帮助下，我也参考了书籍资料，最终毫不费力的把草图绘制出来了。第