蜗杆齿轮减速器设计说明书

1、蜗杆齿轮减速器设计说明书一. 课程设计书F=1835 N D=0.33 m V=0.38 m/s原始数据其他条件使用地点：室外 生产批量：小批载荷性质：微振使用年限：四年二班计算说明结果设计课题:设计一用于带式运输机上的蜗轮齿轮二级减速器，运输机连续单向运转，载荷性质是微震，使用地点是室外，减速 器小批量生产，使用年限是四年两班.空载起动,卷筒效率为 0.96(包括其支承轴承效率的损失),运输容许速度误差为 5%,车间有三相交流，电压380/220V表一：二. 设计要求1. 减速器装配图一 (A1)。2. CAD绘制轴、齿轮零件图各一 (A3)。3. 设计说明书一份。三. 设计步骤1. 传动装

2、置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 计算传动装置的运动和动力参数5. 设计V带和带轮6. 齿轮的设计7. 滚动轴承和传动轴的设计8. 键联接设计9. 箱体结构设计10. 润滑密封设计11. 联轴器设计1. 传动装置总体设计方案：1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布 不均匀，要求轴有较大的刚度。3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将 V带 设置在高速级。2. 电动机的选择1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件，选用丫系列三相笼型异步电动机，全封闭冷式结构2）确定电动机的容量

3、电动机所需工作功率为：P芒=PIn &=0.726kw式中为卷筒的效率，取0.96传动装置的总效率a=0.7024=0.99 x 0.97 x 0.98 x 0.81为联轴器的效率，2为齿轮传动的效率（8级）,3为轴承的效率（滚动轴承），4为蜗轮蜗杆的效率（双头）,所以 P： = P/ n 二=1.037kw3）选择电动机转速卷筒工作转速为n= 1000 60v=22.0r/minD按照推荐的传动比合理围，蜗杆圆柱齿轮减速器则总传动比 合理围为=1560,故电动机转速可选围为：= n=（1560） x 22.0=3301320r/min符合这一围的同步转速有 750 r/mi n,10

4、00 r/mi n. 综 合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格等因素 ，决定 选用同步转速为1000 r/min的电动机，型号为Y90L-6其主要性能如表所示电动机参数表1.1电动机型号额 疋 功 率Pedkw电动机转 速%in电 动 机 重 量N同 步 转 速满 载 转 速Y 90L-61.110009102502.02.23. 确定传动装置的总传动比和分配传动比(1)总传动比由选定的电动机满载转速n汽和工作机主动轴转速n,可得传动装置总传动比为ia = nhn = 910/22.0 = 41.36i2 = 2.5i1 = 16.54(2)分配传动装置传动比1. ia = ii X i2

5、式中分别为蜗轮蜗杆传动和齿轮传动的传动比。i2 =(0.040.07) i =1.652.8952i2 = 2.5，贝卩 i1 = 16.544. 计算传动装置的运动和动力参数(1) 各轴转速n = nm = 910r/mi nnn = n / i 1 = 910/16.54 = 55.02r/minnm = nn /i2 = 55.02/2.5=22.0r/minnw 二nm =22.0 r/min(2) 各轴输入功率R = pd x 1 = 1.037 x 0.99 = 1.027kWPn = pi Xn 4X 3 = 1.027 x 0.8 x 0.98 = 0.805kWPm = Pn

6、 Xn 2X 3 = 0.805 x 0.98 x 0.97 = 0.765kWPzv = Pm x 1 x 3 =0.765 x 0.99 x 0.98 = 0.743kW(3) 各轴输入转矩电动机轴的输出转矩Td=9550Pd =9550 x 1.037/910=10.88 N mnm所以：Ti = Td x 1 =10.88 x 0.99=10.77 N-mTn = Ti x i1 x 3 x 4=10.77 x 16.54 x 0.98 x 0.8= 139.66 N-mT m = T n x i 2 x 2 x 3=139.66 x 2.5 x 0.98 x 0.97 =331.90

7、Nm运动和动力参数1.2轴号功率P/kw转矩T/(n m)转速n/(r/mi n )传动比i效率n电机 轴1.30710.889101.000.99I轴1.02710.7791016.540.78H轴0.805139.6655.022.500.95皿轴0.765331.90221.000.97卷筒轴0.743322.00225. 传动零件的设计计算=157 MPa5.1.高速级蜗轮蜗杆的设计计算材料的选择蜗杆采用45钢，表面硬度>45HRC蜗杆头数。蜗轮材料采用ZCuSn10P1砂模铸造，我轮齿数a接触疲劳强度计算1) 许用接触应力由表可知应力循环次数q=1575N=60et2=60X

8、910/16.5 X 19200=6.35 x 107(T h=0.9(T b=0.9 x 220=157 MPa2) 计算mlq涡轮转矩T25T2=T1i n 1=1.4 x 10 N mmZ1=2,假设 n 1=0.8 载荷系数 K二KKVKb = 1.2 X 1.1 X1 = 1.32V2<3m/s K v=1.12=9.26 X 1.32 X 1.4 X (155/33 X 157)=1531.56查得接近的q=1575=3.06m/s初步计算 m=5mm =63mm q=12.6003) 传动基本尺寸 蜗轮分度圆直径=m=X 33=165mm传动中心距a=0.5(+)=144取

9、整a' =115mm变为系数 X=(a-a ' )/m=0.2蜗杆导程角丫 =9.02 °4) 定精度等级蜗轮圆周速度=0.48m/s滑动速度=3.06m/s选取精度9级精度b. 弯曲疲劳强度校核1) 计算疲劳强度2) 弯曲应力计算当量齿数齿形系数，由表查得螺旋角系数弯曲应力因为所以蜗轮安全3) 效率计算啮合效率由表查得 搅油效率取0.99，滚动轴承效率取0.98/对总效率：复核c. 热平衡计算箱体面积：工作油温：因为t<80所以合适。d. 蜗轮蜗杆作用力的计算圆周力：轴向力：径向力：法向力：e. 蜗轮蜗杆基本尺寸分度圆直径：节圆直径：齿顶圆直径：齿根圆直径:蜗

10、轮外圆直径：蜗轮齿宽：取5.2低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算1）小齿轮选用45钢，调制，；大齿轮选用45钢,正火,，合适。2）初选齿轮精度为8级精度，按GB/T 100953）选小齿轮齿数；大齿轮齿数实际齿数比4）初选螺旋角初选B =14,齿宽系数（轴承相对齿轮不对称布置）a. 按齿面接触强度设计1）确定载荷系数查得；估计圆周速度v=4m/s ,由查得= 1.66= 1.45查得； 所以K=2.022）计算转矩3）查得节点区域系数4）重合度系数因取5）螺旋角系数弹性影响系数6）查得接触疲劳极限应力；7）计算应力循环次数8）查得寿命系数（允许有点蚀）9）计算接触疲劳寿命许用应力取是小概率为1%安全

11、系数S=1,由得=702.1Mpa =取10）由计算得=71.08mm11）计算圆周速度=0.2048m/s12）修正载荷系数按查得动载系数13）校正试算的分度圆直径14）计算法向模数圆整成标准值，取15）计算中心距= 151.500 圆整取16）按圆整后的中心距修正螺旋角修正=1.62 修正均与原数值相差不大17）按圆整后的中心距修正螺旋角18）计算分度圆直径19）计算齿轮宽度圆整取=71mmb. 校核齿根弯曲疲劳强度1）重合度系数2）螺旋角系数3）计算当量齿数4）查取齿形系数5）查取应力修正系数6）查取弯曲疲劳极限应力及寿命系数按，分别查得7）计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%安全系数S

12、=1得8）计算弯曲应力=116.3MPa<合适c. 斜齿圆柱齿轮上作用力的计算圆周力：径向力：轴向力：法向力：d. 斜齿圆柱齿轮其他几何尺寸齿顶高：齿根高：全齿高：顶隙:c=齿顶圆直径：齿根圆直径:22参数蜗杆di蜗轮d2小齿轮d3大齿轮d4分度圆直径6316588.57221.44节圆直径6516588.57221.44齿顶圆直径7317794.57227.44齿根圆直径5115581.07213.94螺旋角901'12''1829'24''齿宽56457771中心距115155材料45钢ZCuSn10P145钢45钢精度98硬度>

13、45HRC240HBS200HBS齿数2332870模数53变位系数0.206.轴的设计与计算6.1蜗杆轴的计算轴的材料选用45钢，取C=112前述初估轴径：由得又由于轴与联轴器联接，有一个键槽，轴径应增大3%轴端最细直径考虑到联轴器及蜗杆便于安装到箱体中，取6.2中间轴的计算轴的材料选用45钢，取C=118,前述初估轴径：取6.3低速级轴的计算初估轴径轴的材料选用45钢，取C=112前述由又由于轴与联轴器联接，有一个键槽，轴径应增大3%轴端最细直径mm取结构设计1）轴端A的结构设计轴段A上安装联轴器，根据联轴器标准取 A的轴径长度2）轴端B的结构设计联轴器用轴肩定位，取轴段B的轴径；采用脂润

14、滑，用唇形密封圈密封，取轴段B的长度3）轴端C的结构设计轴端C上安装滚动轴承和挡油板，并且轴段C轴肩为非定位 轴肩，,考虑滚动轴承标准，取轴段C轴径长度。4）轴段F的结构设计轴段F和轴段C安装相同轴承，取，5）轴段E的结构设计轴段E上安装大齿轮，且轴肩为非定位轴肩，并且为了便于齿轮安装取，齿轮轮毂长度l=71mm,为保证挡油板能顶到齿 轮左端面，轴段E长度应比轮毂长度小 mm取。6）轴段D的设计M截面I 1811ii、iC、Ji Faa)b)扭矩图 34550N mm轴段D左端轴肩固定大齿轮，则，取轴段D的轴径，根据结 构确定轴段D的长度。轴的结构如图（a）强度校核轴的跨度和齿轮在轴上的位置及

15、轴的受力如图（a） （b）1）齿轮受力：螺旋角直径圆周力径向力 轴向力2）计算轴承反力XY面XZ面3）计算轴的弯矩XY平面I截面XZ平面I截面4）合成弯矩I断面画出XY面弯矩图，XZ面弯矩图和合成弯矩图，如图（c）（d）（e）5）轴的转矩,画出轴的转矩图，如图（f）6）由弯矩合成图和扭矩图可以判断出截面I （齿轮齿宽中面）即为危险截面，有较大的应力。7）由于轴的材料选用45钢，调质,疲劳极限：材料对循环载荷的敏感系数8）危险截面I的应力弯矩9）求截面I的有效应力集中系数因在此截面处有A型键槽，由查得10）求表面状态系数B及尺寸系数查得B =0.9211）求安全系数（设为无限寿命，得得综合安全系

16、数结论：根据校核，截面I足够安全2349N805N=88883.5-279057. 键的选择和键联接的强度计算7.1键的选择1）蜗杆轴与联轴器间采用 A型普通平键联接，其型号为键8X63GB/1096-20032）中间轴与蜗轮间采用A型普通平键联接，其型号为键10X56GB/1096-2003中间轴与小齿轮间采用 A型普通平键联接，型号取 10X63GB/1096-20033） 低速轴与大齿轮间采用A型普通平键，型号为 14X56GB/1096-2003。低速轴与联轴器间采用 A型普通平键联接，177688156370型号为 10X70 GB/1096-2003。7.2低速轴键连接的强度计算1

17、）齿轮处键联接的强度计算键的接触长度，查得键联接的许用应力齿轮处键联接的挤压应力：=72.79< 故强度足够。8. 滚动轴承的选择和计算8.1滚动轴承的选择1）蜗杆轴上轴承采用角接触球轴承，型号为 7208C GB/T292-20072）中间轴上轴承采用角接触球轴承，型号为7207C GB/T292-20073）低速轴上轴承采用角接触球轴承，型号为7209C GB/T292-20078.2低速轴上滚动轴承基本额定寿命计算查得7209C轴承基本额定动载荷 C=38500N基本额定静载荷，脂润滑。轴承组合形式简图如图所示1）计算部轴向力7209C型轴承（由前述计算得轴承反力轴承所受径向载荷：

18、则部轴向力：2）计算单个轴承的轴向载荷因为由图示结构可知，I轴承“放松”，11轴承“压紧”所以3）计算当量动载荷根据载荷性质查得载荷系数,查得1 0>e 再由0.075查得由得4）计算寿命，将较大值带入公式， 要求工作时间< 故轴承寿命足够。5）静载荷演算：查得 0.5 0.46由，故取= 1393.4因故静强度足够。9. 润滑和密封的选择1）中间轴和低速轴上轴承采用通用锂基润滑脂，油池中装 入L-AN46润滑油以供蜗杆蜗轮和齿轮啮合润滑。2）蜗杆轴和低速轴上用轴承透盖处采用密封唇向外的有骨 架橡胶密圭寸圈，以防止室外灰尘进入加速器。10. 联轴器的选择根据轴径以及轴传递的转矩，蜗

19、杆轴上联轴器选用HL2弹性 柱销联轴器，低速轴上选用 HL3弹性柱销联轴器。11. 减速器联接件尺寸表1减速器连接件尺寸名称符号尺寸地脚螺栓直径M16数目n6轴承旁螺栓直径M12间距s136.76,150.74箱盖与箱座联接螺栓直径M10间距s150mm轴承盖螺栓直径M10数量n22窥视孔盖螺栓直径M8定位销直径d8表2扳手空间尺寸C1 C2值螺栓直径M8M10M12M16131618221114162012. 减速器附件的设计与选择1）窥视孔及窥视孔盖窥视孔尺寸为100mmX97m位置在大齿轮与小齿轮啮合的上方；窥视孔盖尺寸为140mmX137mm2）油面指示装置选用油标尺M123）通气器由于工作环境为室外，故选用带有纱网的通气器M27X1.54）放油孔及放油螺塞设置一个放油孔。螺塞选用 M16X1.5。5）起吊装置箱盖与箱座采用起重耳钩。6）启盖螺栓取螺栓 M10X32 GB/T 5780-20007）定位销1085N327NN4