螺旋输送机上的蜗杆减速器设计书

1、 机械设计课程设计课题：螺旋输送机上用的单级蜗杆减速器学院：机械工程及其自动化学院班级：机械电子（3）班姓名：邓玉财指导教师：廖水容目 录设计任务书3传动方案的分析与拟订4电动机的选择计算4传动装置的运动和动力参数的选择和计算5传动零件的设计计算6轴的设计计算9键联接的选择及校核计算20滚动轴承的选择及计算20箱体及附件的结构设计和选择22减速器的选择23润滑与密封方式的选择，润滑油和牌号的确定23设计小结23参考资料目录24机械设计课程设计任务书题目：螺旋输送机上用的单级蜗杆减速器总体布置简图12345进料口出料口1电动机；2联轴器；3单级螺杆减速器；4联轴器；5螺旋输送机设计原始数据螺杆转

2、速器：90rpm螺杆转功率：2.9KW带速允许偏差：工作年限（班/年）：2/10工作情况：平衡、间断不连续、室内工作、有灰尘环境温度：40动力来源：电力、三箱交流、电压380/220V批量、生产条件：小批量生产，中、小型机械厂制造设计内容电动机的选择与运动参数计算；蜗杆传动设计计算轴的设计及校核滚动轴承的选择键和连轴器的选择与校核；装配图、零件图的绘制设计计算说明书的编写设计任务1 减速器总装配图一张2 齿轮、轴零件图各一张3 设计说明书一份设计进度 第一阶段：总体计算和传动件参数计算 第二阶段：轴与轴系零件的设计 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 第四阶段：装配图、零件图的绘制

3、及计算说明书的编写传动方案的拟定及说明所知传动机构类型为：单级蜗轮减速器。计算及说明结果1.确定电动机的转速输出端轴的转速为90 r/min单级蜗杆减速器传动比 i=1080.故电动机转速的可选范围为=i*n=（1080）*90=9007200输出端轴转速： n=90r/min电动机可选转速范围：=8007200r/min故只要对本传动机构进行分析论证。电动机的选择计 算 及 说 明结 果1.电动机类型和结构的选择。因为本传动的工作状况是：载荷平稳、间断不连续、有灰尘。所以选用Y系列全封闭冷式笼型三相异步电动机。2电动机容量的选择1） 工作机所需功率Pw PwP=2.9kw2） 电动机的输出功

4、率 电动机输送的总效率为： =.2.2蜗轮蜗杆传动效率：=0.85；角接触轴承效率：=0.98；联轴器效率：=0.99；所以 =0.85*0.98*0.98*0.99*0.99=0.80所以 Pd=3.625kw3电动机型号的确定由机械设计基础课程设计查出电动机型号额定功率/KW同步转速（r/min）满载转速/（r/min）Y112M-24300028902.22.2Y112M-44150014402.22.2Y132M1-6410009602.02.0综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量，价格和减速器的传动比，选择电动机型号为Y132M1-6，Pd=4kw，同步转速1000 r/min，满载

5、转速960 r/min，基本符合题目所需的要求。其尺寸如下表：单位（mm）中心高H外形尺寸L*(AC/2+AD)*HD底脚安装尺寸A*B地脚螺柱孔直径长K轴伸尺寸D*E装键部位尺寸F*（D-G）132515*345*315216*1781238*8010*5工作机所需功率：Pw=2.9kW总效率：=0.80电动机输出功率： Pd=3.625kw电动机型号：Y132M1-6计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比和分配传动比1. 计算总传动比由电动机的满载转速r/min和工作机主动轴转速n=90r/min可确定传动装置应有的总传动比为：=/n=10.7总传动比： =10.7传动装置的运动和

6、动力参数1.各轴转速：1.轴：r/min2.轴：=90r/min3.轴： =90r/min2.各轴输入功率：1.轴：kW2.轴：=3.轴：=2.9KW3.各轴输入转矩：电动机输出转矩：1轴：2.轴： 3.轴：r/minr/minkW1轴:2轴: 3轴:蜗杆的传动计算1.选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。2.选择材料考虑到蜗杆传动的功率不大，速度只是中等，故蜗杆采用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC。蜗轮选用铸锡磷青铜（ZCuSn10P1）,金属模铸造；为了节约贵重有色金属，仅齿圈用青铜铸造，而轮芯用灰铸

7、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。传动中心距：（1）确定作用在蜗杆上的转矩（2） 确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数；选取使用系数； 由于转速不高，冲击不大，可取动载系数； 则(3)确定弹性影响系数： 因为选用的是锡磷青铜（ZCuSn10P1）的蜗轮和45钢的蜗杆相配，故(4)确定接触系数:先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距a的比值=0.30查表可知=3.1（5）确定许用接触应力根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,由机械设计表11

8、-7知蜗轮的基本许用应力=268MPa 应力循环系数：N=60=60190（3651028）=3.15寿命系数 =0.6467则：=0.6467268=174.120MPa（6）计算中心距a=取中心距a=180mm，因为=10.7，故从表11-2中选取模数m=5 mm，蜗杆分度圆直径=50mm，这时/a=0.31，从机械设计图11-18中可查得=3.05，因此以上计算结果可用。4.蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（1）蜗杆尺寸 分度圆直径：=qm=105=50mm节圆直径：=m (q+2x)=5*（10+0.5）=52.5mm齿顶圆直径：=+ =+2m=50+2*5=60mm齿根圆直径：=-2*

9、=50-2*1.2*5=38mm（2）蜗轮尺寸齿数：=61 变位系数：x=+0.5直径系数：q=10 模数：m=5 蜗轮齿宽：B=0.75=0.75*60=45mm分度圆直径：齿顶圆直径：=+=+2m(1+x) =305.0+2*5*(1+0.5)=320.0 mm齿根圆直径：=-=-2m(1.2-x) =305.0-2*5.0*(1.2-0.5)=298.0mm（3） 验算传动比i=/=61/6=10.2，这时传动比误差为（10.7-10.2）/10.7=0.0467=4.7%5%，是允许的。5.校核齿根弯曲疲劳强度:分度圆导程角= 当量齿数=根据=0.5，=96.74，从机械设计图11-1

10、9中可查得齿形系数2.08螺旋系数=许用弯曲应力 =从表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa寿命系数 =0.528=560.528=29.568MPa所以=0.85，因此不用重算。7热平衡计算（1）估算散热面积AA=(2)验算油的工作温度ti室温： 散热系数=8.1517.45：取Ks=17.45 W/()；啮合效率0.88；轴承效率0.980.99，取轴承效率 2=0.98；搅油效率0.940.99，搅油效率3=0.99；=123=0.880.990.98=0.8573.5480油温未超过限度N=3.15=174.120MPaa=180mm=50mm=5

11、2.5mm=60mm=38mm=61x=+0.5q=10m=5 =320.0mm=298.0mm= =96.74=0.7788=0.528=29.568MPa=12.52校核满足要求=0.020=1.15满足A=0.8573.5满足轴 的 设 计计 算 及 说 明结 果蜗杆轴的设计及校核（1）选择轴的材料及热处理考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要向蜗轮传递转矩，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。查机械设计（表15-1）硬度HBS=217 255Mpa，抗拉强度极限=640Mpa，屈服强度极限=355Mpa，弯曲疲劳极限=275Mpa，剪

12、切疲劳极限=155Mpa，许用弯曲应力=60Mpa。（2）求蜗杆轴上的功率、转速和转矩 ，。（3）求作用在蜗杆上的力因已知蜗杆的分度圆直径为50mm，则切向力 轴向力 径向力 （4）初步确定轴的最小直径查机械设计（表15-3）先初步校核估算轴的最小直径，取A。=115（5）轴的结构设计1初选轴承初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向和轴向力的作用，故选用角接触球轴承；参照工作要求并根据=17.85mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的角接触球轴承。查机械设计课程设计（表5-11）初选型号为70，其尺寸为dDB=40mm68mm15mm。2各轴段径向尺寸确定查课本,选取因为计算转

13、矩小于联轴器公称转矩,所以查机械设计基础课程设表15-5 选取LT6型弹性套柱销联轴器其公称转矩为250,半联轴器的孔径，所以半联轴的长度。半联轴器与配合的所以可作草图：初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定直径.该轴段1装联轴器，故该段直径为32mm。2段装轴承盖，直径为35。3段装轴承，故该段直径为40mm。4段用于轴向定位直径切不高于轴肩，直径为48mm，8也用于轴承定位，所以直径也为48。5段直径与7段一样用于加工蜗杆退刀为齿根同高，直径为38mm。6为蜗杆，直径为68mm。9段装轴承，直径和3段一样直径为40mm。10段安装两个圆螺母锁紧，故该段直径为34mm。11段安装

14、轴承端盖，采用毡油封，所用直径为30mm。2各轴段长度的确定轴段1装联轴器，故该段长度为58mm。2段装轴承盖，长度为69mm。3段装轴承，故该段长度为14mm。4段用于轴向定位，长度为10mm，8也用于轴承定位，所以长度也为10mm。5段长度为65mm，6段蜗杆长为115mm。7段用于加工蜗杆退刀，长度为66mm,9段装轴承，因为是两个轴承，所以长度为29mm。10段安装两个圆螺母锁紧，故该段长度为18mm。11段安装轴承端盖，采用毡油封，所用直径为21mm。 4轴上零件的周向定位为了保证良好的对中性，与轴承内圈配合轴径选用H7/k5配合，轴承外圈与套杯采用H7/f6的配合，联轴器与轴采用A

15、型普通平键联接，键的型号为键宽b*键高h 10*8 GB1096-2003,键长50mm。5轴上倒角与圆角为保证7008C轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面，根据轴承手册的推荐，取轴环圆角半径为0.3mm。其他轴肩圆角半径均为0.5mm。根据标准机械设计（表15-2），轴的左右端倒角均为1.0*45。（6）按弯扭合成校核高速轴的强度切向力 轴向力 径向力 绘出轴的计算简图 5-2(a)图 绘制垂直面弯矩图 5-2(b)图 根据式（15-5）以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，= =，安全。蜗轮轴的设计及校核1.轴上的功率、转速、转矩: =2.99kW； 90r/min； 318200N

16、m2. 作用在轴上的力； 蜗轮分度圆直径：305.0mm 圆周力： 径向力： 轴向力3. 初步确定轴的最小直径： 按初步估算，选取轴的材料为45钢，调质处理。 有表15-3取， 于是得= 由轴直径d100mm，且开有一个键槽，故使轴径增大5%，即：mm 根据 ，查表14-1，有。 所以 Nm因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查机械设计基础课程设计表15-5 选取LT7型弹性套柱销联轴器其公称转矩为,半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度4. 轴的结构设计： （1）方案如下图：1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径初估轴径后,可按轴上零件的安装顺序,从左端开始确定直径.该轴轴段1为最小端,装联

17、轴器，故该段直径为48mm。2段安装轴承端盖，采用毡油封，所用直径为50mm。3段装套筒和轴承，直径60mm。4段安装蜗轮，故该段直径为90mm。 5段为齿轮的轴向定位提供轴环，取设计直径为116mm。为了设计的需要，考虑轴的轴向定位，设计6段的直径为70mm。7安装轴承，故该段直径为60mm。2各轴段长度的确定1段长为82mm。2段长度为为45mm,3段为轴肩的长度为55mm。4装蜗轮，长为65mm。5段的长度为10mm。6段为轴向定位，长度为10mm。7段的长度为轴承的长度为21mm。3轴上零件的周向定位为了保证良好的对中性，蜗轮与轴选用A型普通平键联接，键的型号为25*14 GB1096

18、-2003,键槽用键槽铣刀加工，键长为50mm；同时为了保证蜗轮与轴配合有良好的对中性，所以选择蜗轮与轮毂的配合为；联轴器与轴采用A型普通平键联接，键的型号为键宽b*键高h 14*9 GB1096-2003，键长为70mm；轴与轴承内圈配合轴径选用H7/m5的配合。4按弯矩校核轴 ， = =，安全5. 精确校核轴的疲劳强度： （1）危险截面： 3，4处截面的应力集中影响相近，3处同时受扭矩的作用，4处虽然轴径大，但相对扭矩来说，还是校核受扭一面好些。 （2）轴段3截面 抗弯截面系数：W=0.1=0.1 抗扭截面系数：=0.2 截面左侧的弯矩M为： 截面上的扭矩为：=318200Nmm 截面上的

19、弯曲应力： 截面上的扭转切应力： 轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得 ，。 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计附表3-3查取。因，经插值后可查得 ， 又由附图3-1可得轴的材料的敏感系数为 =0.85K=1+=1.98K=1+（-1）=1.76 由附表3-2得=0.67=0.82过盈配合处的，由附表3-8用插值法求的，有 =3.28，2.14 轴采用磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为 碳钢的特性系数：； 计算安全系数值： 故轴的选用安全。 （3）轴段4截面： 抗弯截面系数：W=0.1=0.1 抗扭截面系数：=0.2 截面V左

20、侧的弯矩M为： 截面左侧的扭矩为：=318200Nmm 截面上的弯曲应力： 截面上的扭转切应力： 轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得 ，。 截面上由于轴环而形成的理论应力集中系数及按机械设计查取。由 ， 经插值后可查得 =2.43，=1.89 轴的材料敏感系数：， 故有效应力集中系数为 由附图3-2的尺寸系数，由附图3-3的扭转尺寸系数 轴采用磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为 碳钢的特性系数：； 计算安全系数值： 故该轴截面的强度也是足够的。 =6.11 Nm =安全W=318200Nmm ， =0.85K=1.98K=1.76 安全W=

21、318200Nmm =2.43，=1.89，安全轴 承 的 校 核高速轴轴承计 算 及 说 明结 果径向力：轴承型号：7008C轴承基本额定载荷：C=25.5kN基本额定寿命：，角接触轴承：3所以 预期计算寿命：满足要求满足要求键 的 校 核低速轴键计 算 及 说 明结 果平键校核公式：联轴器处：尺寸：轴段直径：d=48mm扭矩T=318.2Nm轴槽深t=5.5mm所以：l=L-b=70-14=56mm k=h-t=9-5.5=3.5mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力，所以，可以满足使用要求蜗轮处：尺寸：轴段直径：d=90mm扭矩T=318.2Nm轴槽深t=9.0mm所以：l=

22、L-b=56-25=31mm k=h-t=14-9=5mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力所以，可以满足使用要求满足要求合格高速轴键计 算 及 说 明结 果联轴器键处：尺寸：轴段直径：d=32mm扭矩T=36.06Nm轴槽深t=4mm所以：l=L-b=50-10=40mm k=h-t=8-5=3mm 由表6-2查得钢在静载荷作用下的许用挤压应力所以，可以满足使用要求合格箱体及附件的结构设计和选择1箱体的基本结构设计参考机械设计手册V5m/s，采用下置剖分式蜗杆减速器。2箱体的材料及制造方法：选用铸铁HT100，砂型铸造。3铸铁箱体主要结构尺寸和关系铸铁减速器箱体主要结构尺寸参数名

23、 称称 号一级齿轮减速器计算结果箱座壁厚0.04a+3mm8mm10.2箱盖壁厚10.858.67箱座凸缘厚度b1.515.3箱盖凸缘厚度b11.5115.3箱座底凸缘厚度b22.525.5地脚螺钉直径df0.036a+12mm18.48地脚螺钉数目nn =(L+B)/(200300)4轴承旁连接螺栓直径d10.75 df13.86箱座与箱盖连接螺栓直径d2(0.50.6) df10连接螺栓d2的间距l15200mm160轴承端螺钉直径d3按选用的轴承端盖选用或(0.40.5) df8窥视孔盖螺钉直径d4(0.30.4) df7定位销直径d(0.70.8) d28凸台高度h根据低速轴承座外径确定55箱机壁到轴承端面距离l1c1+ c2+(510)mm55箱座底部凸缘宽度l2+ c1+ c2+(510)mm66蜗轮齿顶圆与内箱壁距离11.213蜗轮端面与内箱壁的距离211箱座肋厚mm0.859箱盖肋厚m1m10.8517轴承端盖外径D2轴承座孔直径+(55.5) d395轴承端盖凸缘厚度e(11.2) d39轴承旁连接螺栓距离s尽量