哈工大机械设计课程设计蜗杆减速器设计说明书

1、哈工大机械设计课程设计目录一、选择电机2二、计算传动装置的传动比3三、 计算传动装置各轴的运动参数与动力参数3四、传动零件的设计计算4五、 热平衡计算7六、机体的结构尺寸7七、蜗轮与蜗轮轴的设计计算8八、 蜗杆轴的设计15九、减速器的润滑及密封条件的选择16十、减速器的附件设计17一、选择电机1、选择电机类型按工作要求和工作条件选择YB系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭式自扇冷式结构，电压为380V。2.选择电机的容量工作机的有效功率为: 从电动机到工作机输送带间的总效率为; 式中：-联轴器的传动效率；-轴承的传动效率；-蜗轮的传动效率；-卷筒的传动效率。由表9.1可知，则，所以电动机所

2、需的工作功率为 2、确定电动机的转速工作机卷筒的转速为 由于蜗轮的齿数为2880，故选则蜗杆的头数Z1=2。所以电动机转速可选的范围为 符合这一范围的同步转速为500r/min，1000r/min和1500r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min的电动机。根据电动机的类型、容量和转速，由机械设计手册选定电动机的型号为Y112M-6，其主要性能如表1.1所示，电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如表1.2所示。 表1.1Y112M-6型电动机的主要性能电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/min)Y112M-62.294

3、02.02.0表1.2电动机的主要外形和安装尺寸（单位mm）中心高H外形尺寸L1×（AC/2+AD）×HD底脚安装尺寸A×B底脚螺栓直径K轴伸尺寸D×E键连接部分尺寸F×GD112400×（115+90）×265190×1401228×608×7二、计算传动装置的传动比 总传动比 3、 计算传动装置各轴的运动参数与动力参数1、各轴的转速轴 轴 卷筒轴 2、各轴的输入功率轴 轴 卷筒轴 3、各轴的输入转矩 电动机的输出转矩Td为 所以：轴 轴 卷筒轴 将上述计算结果汇总于表1.3，以备查用。表1.

4、3传动装置的运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/()转速n/(r/min)电机轴1.9742.01×104940轴1.9541.99×104940轴1.4512.78×10550卷筒轴1.4222.72×10550四、传动零件的设计计算1蜗轮蜗杆的材料选择 由于输入功率不太大，转速也不是很高，蜗杆材料选用45钢，整体调质，表面淬火，齿面硬度220250HBW。对于蜗轮材料，初估蜗杆副的滑动速度vs<6m/s，故选择蜗轮的材料为铝青铜。2、 按疲劳强度设计模数 根据公式 式中：z2蜗轮的齿数； T蜗轮的转矩； zE为弹性系数； d1蜗杆分度圆直径；

5、 材料金恩许用接触应力； K载荷系数。根据减速器的工作环境及载荷情况，参考文献1表7.4查的使用系数KA=1.0；假设蜗轮圆周速度v2<3m/s,则动载系数Kv=1.0；因为工作平稳，故取齿向载荷分布系数K=1.0，所以 K=KAKKv=1.0×1.0×1.0=1.0由于蜗轮的齿数在2880之间，且考虑到减速器的尺寸，选取蜗杆头数z1=2，则蜗轮齿数z2=z1×i=2×18.8=37.6，取为38，故此时，即传动比符合要求。查表得弹性模量ZE=；材料基本许用接触应力。带入公式中得查参考文献1表7.1，选取模数m=5mm，蜗杆分度圆d1=63mm。3

6、、 验算蜗轮圆周速度v2，相对滑动速度vs及传动效率 显然v2<3m/s,与原假设相符，即K取值合适。由，得°，所以 显然vs<6m/s，与原假设相符，取Kv值合理。由vs=3.13m/s，查参考文献1表7.7，利用插值法得当量摩擦角=2°35，所以 与原来初值取值相符。4、 计算蜗轮蜗杆的主要几何尺寸中心距，取，则变位系数。其他尺寸总汇于表1.4 表1.4名称符号计算公式和数据（单位mm）蜗干数据蜗轮数据齿顶高ha58.5齿根高hf 6 2.5全齿高h 1111分度圆直径63190齿顶圆直径73207齿根圆直径 51185蜗杆分度圆导程角9.02°蜗

7、轮分度圆螺旋角9.02°节圆直径 70190传动中心距130蜗杆轴向齿距 15.7蜗杆螺旋线倒程ps31.4蜗杆螺旋部分长度74，取90蜗轮外圆直径210蜗轮齿宽b250齿根圆弧半径R137.5齿顶圆弧半径R226.5齿宽角sin(/2)b2/(da1-0.5m)90.34°5、 热平衡计算所需散热面积 该设计的减速器工作环境是清洁，取油温t=80，周围空气温度t0=20，通风条件良好，取散热系数，传动效率为=0.78.则 机体外表面的面积 机体表面凸缘面积 与理论散热面积相比 即箱体与凸缘面积满足散热需求。六、机体的结构尺寸 蜗轮的圆周速度v2=0.497m/s，由参考文

8、献2可知，选用精度等级为9级，该传动平稳，选用的侧隙种类为c，即传动9c GB/T 100891988。 蜗杆的圆周速度v1=3.1m/s,查表选用精度等级为8级，该传动平稳，选用的侧隙种类为c，即传动8c GB/T 10089-1988. 根据传动中心距a可以确定铸铁蜗杆减速器机体的结构尺寸计算表如下：名称符号计算公式数据（单位mm）机座壁厚10机盖壁厚10机座凸缘厚度15机盖凸缘厚度12机座底凸缘厚度25地脚螺钉直径16地脚螺钉数目4轴承旁连接螺栓直径12机盖与机座螺栓直径10连接螺栓d2的间距150200轴承端盖螺钉直径8窥视孔盖螺钉直径6定位销直径8df、d1、d2至外机壁距离见表5.

9、15df、d2至凸缘距离见表5.15轴承旁凸台半径外机壁至轴承座端面距离45内机壁至轴承座端面距离55蜗轮外圆与内机壁距离15蜗轮轮毂与内机壁距离15轴承端盖凸缘厚度10 表1.5连接螺栓扳手空间c1，c2值和沉头座直径表螺栓直径M8M10M12M16M20M24M301316182226344011141620242834沉头座直径20242632404860七、蜗轮与蜗轮轴的设计计算1. 轴的材料选择 因传递功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，考虑到经济性选用常用材料45#钢，调质处理。2. 初算轴径及联轴器的确定2.1、蜗轮轴最小轴颈与联轴器的确定对于蜗轮轴 故蜗轮轴最小轴颈dmin

10、=1.0333.8=34.8m。蜗轮轴计算转矩为 由计算转矩与电动机轴尺寸，选择联轴器的型号为GY6。3、蜗轮轴结构设计（1） 轴承部件的结构形式：蜗杆减速器的中心距a=130，通过查表选择减速器的机体采用剖分式结构。因传递功率小，故轴承的固定方式可采用两端固定方式。因此，所设计的轴承部件的结构形式如图1所示。然后可按转轴轴上零件的顺序，从dmin处开始设计。（2） 联轴器及轴段1的设计：dmin就是轴段1的直径，又考虑到轴段1上安装联轴器，因此，轴段1的设计和联轴器的设计同时进行。由于联轴器的一端连接工作机一端连接轴，其转速比较低，传递转矩比较大。采用凸缘刚性联轴器。联轴器所在轴段比联轴器长

11、度短12mm，故取L1=80mm ，d1=38mm。（3） 密封圈与轴段2的设计：考虑到联轴器右端的固定和密封圈的标准，取轴段d2=48mm，轴段2的长度根据箱体的壁厚、轴承凸台的厚度、轴承端盖的厚度以及联轴器类型确定:L2=52mm，密封圈为毛毡油封密封圈FZ/T92010-1991中直径是内圈直径为47mm,外圈直径为60mm的。（4） 轴段3与轴段6：考虑到蜗杆减速器有轴向力，轴承类型选用圆锥滚子轴承，轴段3上安装轴承，要使轴承便于安装又符合轴承内径系列，暂取轴承型号为30210，由参考文献2表12.4知，其内径d=50mm，外径D=90mm，宽度B=20mm，故取d3=d6=50 mm

12、，考虑到安装挡油板时的长度与套筒的长度，L3=45mm，轴段6除了安装轴承外还有有加工倒角，故L6=35mm。 （5） 蜗轮与轴段4：轴段4上安装蜗轮，为了方便安装蜗轮d4应该略大于d3，取d4=56mm，按照蜗轮的设计，蜗轮的轮毂宽为（1.51.9）d5，取轮毂宽为90mm，则轴段5的长度略小于蜗轮轮毂宽度，取L5=88mm （6）轴肩5的设计：轴段6上安装与轴段3成对的甩油环，考虑到轴承受力的对称性轴肩5的长度L5=7mm（7）键连接：联轴器及蜗轮的轴向连接均采用普通平键连接，分别为键10×70 GB/T 1096-1990及键16×70 GB/T 1096-1990.

13、 图一 4、蜗轮轴的受力分析轴向力：向心力：切向力：受力图如图二所示 图二在水平面上 在垂直平面上 故轴承上的总支承反力 轴承上的总支承反力 故在水平面上，A-A剖面左侧： A-A剖面右侧： 在竖直平面上： 由于L2与L3十分接近，故将竖直面上的MAV1与MAV2相等。故合成弯矩，A-A剖面左侧： A-A剖面右侧： 5校核蜗轮轴的强度 A-A剖面左侧因弯矩大、有转矩，还有键引起的应力集中，故A-A剖面右侧为危险截面。由附表10.1，抗弯剖面模量 抗扭剖面模量 弯曲应力 扭剪应力 对于调质处理的45钢，查得，查得材料的等效系数，。键槽引起的应力集中系数，查得绝对尺寸系数，查得。 轴磨削加工时的表

14、面质量系数查得。故安全系数 查得许用安全系数，显然，故A-A剖面安全。6、校核键连接的强度 联轴器处键连接的挤压应力 式中：d键连接处直径； T2传递的转矩； h键的高度； l键连接的计算长度。 取键、轴、联轴器的材料都为钢，查机械设计手册得，显然，故强度足够。 齿轮处键连接的挤压应力 取键、轴、齿轮的材料都为钢，得。显然，故强度足够。7、校核蜗轮轴轴承寿命 由参考文献2表12.4查的圆锥滚子轴承30210计算系数Y=1.4，e=0.42，则圆锥滚子轴承30210内部轴向力为 图三的方向如图所示，与A同向，则 显然，因此轴有右移趋势，但由轴承部件的结构图分析可知轴承将保持平衡，故两轴承的轴向分

15、力分别为 比饺两轴承的受力，故只需校核轴承。 因为 所以X=0.4,Y=1.4。则轴承的计算当量动载荷 当轴承在以下工作，查参考文献1表10.10得。由减速器的工作情况，查表10.11得载荷系数。故轴承的寿命 已知减速器使用4年，二班制工作，则预期寿命 显然远大于，故轴承寿命很充裕。7. 蜗轮设计计算 蜗轮的分度圆直径d=190mm，为了节约比较贵重的青铜材料，故蜗轮的结构采用装配式，按照机械设计课程设计图号11设计蜗轮结构，其数据如下表所示符号计算公式数据(单位mm)d390l90a10b10R137.5R226.5d2190da2200d46l1 25e3d5158n38、 蜗杆轴的设计1

16、、 材料的选择因传递功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，考虑到经济性选用常用材料45#钢，调质处理。2、 最小轴颈与联轴器的确定对于转轴，按扭转强度初算轴径，查参考文献1表9.4得C=106118，考虑到轴端的弯矩和转矩的大小，故取C=110，则对于蜗杆轴 该段轴上有一键槽，将计算值加大3%，及dmin=14.46mm。为了减小启动转矩，联轴器应具有较小的转动惯量和良好的减震性能，因此选用弹性联轴器，联轴器一端连接电动机，一端连接蜗杆轴。蜗杆轴计算转矩为 式中：T联轴器传动的名义转矩； K工作情况系数，查参考文献1得：工作机为带式运输机时K=1.251.5，该设计取K=1.5。由计算转矩与

17、电动机轴尺寸，选择联轴器的型号为LH2。3、 结构设计 （1）轴承部件的结构形式：蜗杆减速器的中心距a=130，通过查表选择减速器的机体采用剖分式结构。因传递功率小，故轴承的固定方式可采用两端固定方式。因此，所设计的轴承部件的结构形式如图3所示。然后可按转轴轴上零件的顺序，从dmin处开始设计。 （2）联轴器及轴段1的设计：dmin就是轴段1的直径，又考虑到轴段1上安装联轴器，因此，轴段1的设计和联轴器的设计同时进行。由于联轴器的一端连接电动机机一端连接轴，其转速比较高，传递转矩比较小。采用弹性联轴器。联轴器所在轴段比联轴器长度短12mm，故取L1=60mm ，d1=28mm。 （3）密封圈与

18、轴段2的设计：考虑到联轴器右端的固定和密封圈的标准，取轴段d2=38mm，轴段2的长度根据箱体的壁厚、轴承凸台的厚度、轴承端盖的厚度以及联轴器类型确定:L2=53mm，密封圈为唇形密封圈GB/T 13871.112007中直径是内圈直径为38mm,外圈直径为58mm标准。（4）轴段3与轴段6：考虑到蜗杆减速器有轴向力，轴承类型选用圆锥滚子轴承，轴段3上安装轴承，要使轴承便于安装又符合轴承内径系列，暂取轴承型号为30209，由参考文献2表12.4知，其内径d=45mm，外径D=85mm，宽度B=19mm，故取d3=d6=45mm，考虑到安装挡油板时的长度，L3=29mm，轴段6除了安装轴承外还有

19、有加工倒角，故L6=32mm。 （5）轴肩5、7的设计：轴段3上安装与轴段6成对的挡油板，考虑到轴承受力的对称性轴肩5、6的长度L5=5mm，d5=d6=60mm。 （6）轴段4：由于车制蜗杆，需要两端留出退刀槽，两端都为35mm，直径d4=51mm。螺旋长度为90mm，考虑到倒角，取L4=172mm（7） 键连接：联轴器采用普通平键连接，为键8×53 GB/T 1096-1990 图三九、减速器的润滑及密封条件的选择1、蜗轮蜗杆润滑 啮合条件采用油润滑，采用L-CKE220蜗轮蜗杆油，状油深度6070mm。2、 轴承润滑轴承采用脂润滑，填充量不超过轴承空间的1/3，每隔半年更换润滑脂。3、蜗轮蜗杆的密封 蜗杆轴承透盖采用唇型密封圈密封，防止油液溅出；蜗轮轴承透盖采用毛毡密封。十、减速器的附件设计1、窥视孔和窥视孔盖得设计 窥视孔的作用是方便人手伸入机箱内手动调节蜗轮的轮齿啮合，因此窥视孔盖的大小应该能