一级蜗杆减速器毕业设计

哈尔滨工业大学机械设计课程设计目一、选择电...................................................................................................................................二、计算传动装置的总传动比i.....................................................................................................3三、计算传动装置各轴的的运动和动力参数...............................................................................3四、涡轮蜗杆的设计及参数计算...................................................................................................4五、蜗杆轴的设计，输入轴联轴器的及蜗杆轴承的选...........................................................7六、蜗杆轴的校...........................................................................................................................七、涡轮轴承寿命校核................................................................................................................1八、涡轮轴的设计，输出轴联轴器的及蜗杆轴承的选.........................................................12九、涡轮轴的校.........................................................................................................................3十、涡轮轴承校.........................................................................................................................6十一、键的设计及校核................................................................................................................十二、涡轮的结构设计................................................................................................................十三、机体外壳的设计................................................................................................................9十四、热平衡计.........................................................................................................................十五、减速器的附件....................................................................................................................1十六、减速器的结构以及润滑、密封的简要介绍....................................................................22参考文.........................................................................................................................................21

哈尔滨工业大学机械设计课程设计一级蜗杆减速一、选择机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工作机的有效为：；则从电动机到工作机输送带间的总效率为：所以电动机所需的工作功率为：按表9.1推荐的传动比合理范围，一级涡轮减速器的传动比=10~40，工作机卷筒的转速为：所以电动机的转速可选范围为：

2

12哈尔滨工业大学机械设计课程设计12符合这一范围的同步转速为750r/min1000r/min1500r/min三种。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，由电机手册选定电动机型号为Y112M-6。其主要性能如表1，主要外形及安装尺寸如图1及表2表1型电动机的主要性能，型额定功率满载转速号/(kW)/(r/min)

启转额转Y112M-62.29402.0表212Y112M-6型电机主要形及安装尺寸型号

HABCFGKbb

b

hAAHAL

1Y112M-61121901407060×2450二、计算动装置的总动比i

400三、计算动装置各轴的运动和动力数各1轴3

各1轴2轴卷筒轴各

哈尔滨工业大学机械设计课程设计为电动机的输入转矩1轴的输入转矩2轴的输入转矩

为卷筒轴的输入转矩将上述计算结果汇入表3，以备查用

（轴是输入轴2轴输出轴）表3带传动装置的运动和动力参数轴名电机轴1轴2轴卷筒轴

功率P(kW)1.7251.6911.2921.241

转矩T(r/min)

转速n（r/min94094052.2852.28四、涡轮杆的设计及数计算传动比，而

应不于26，所以取，4

SSS哈尔滨工业大学机械设计课程设计SSS，取实际传动比，涡轮转速由于蜗杆传递的功率不大，速度也不高，蜗杆选用号钢制造，表面淬火处理，齿面硬度达45～50HRW。根据公式vs

1

3

T/2其中

为蜗杆转速，

为蜗轮转矩，初估蜗杆副的滑动速度

V=3.04m/s，取V=4.5m/s。选择蜗轮的材料为无锡青铜。按接触疲劳强度设计，根据公式：

，其中为涡轮齿数，T为涡轮转矩，

为材料许用应力，K为系数。根据减速器的工作环境及载荷情况，取。根据V=4.5m/s，查表得

=170MPa。，查表取m=6.3mm，蜗杆分度圆直径=63mm。蜗杆导程角涡轮圆周速度，通过查表选用精度等级9级，因为该传动平稳，选用测隙种类为c，即传动9cGB/T10089-1988。5

affa哈尔滨工业大学机械设计课程设计affa蜗杆副的滑动速度蜗杆圆周速度，通过查表选用精度等级为8级，因为该传动平稳，选用测隙种类为c，即传动8cGB/T10089-1988。选择减速器的类型为蜗杆下置。查表取得当量摩擦角，则蜗杆涡轮的传动效率为：，符合初取的效率值。蜗杆传动其他的几何尺寸如表4所示表4名称齿顶高齿根高

符号hh

公式

数据（单位）6.37.56全齿高分度圆直径齿根圆直径

h13.86d63d47.88齿顶圆直径

d

75.66

sd哈尔滨工业大学机械设计课程设计sd蜗杆分度圆上导程角γ节圆直径传动中心距

d'a'

63.2145蜗杆轴向齿距

p19.792蜗杆螺旋线导程蜗杆螺旋部分长度蜗杆外圆直径

pL

39.584100250五、蜗杆的设计，输轴联轴器的及杆轴承的选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，调制处理。已知蜗杆轴的输入功率为转速为940r/min知C值106118之

间，

取C=112,

所

以

输

入

轴

的

最

小

轴

径

为,上个键为实现缓冲吸振，输入轴选择型弹性柱销联轴器。蜗杆轴的名义转矩为

,由于蜗杆减速器的载荷较稳，取工

作

情

况

系

数K=1.5。

蜗

杆

轴

的

计

算

转

矩查表知Y112M-6型电动机轴的直径D=28mm,轴长E=60mm。7

哈尔滨工业大学机械设计课程设计结合输入轴的最小轴径杆轴的转矩及电动机轴的尺寸选择型弹性柱销联轴器。查表得，许用转速[n]=6300r/min，许用转[T]=560Nm，轴孔直径d=36mm，选择轴孔的长度为62mm。涡轮轴结构如图1所示123456789图1从联轴器所在的轴段1开始,轴段1的直径与联轴器的内径相等，

=28mm。轴段2起定位作用，轴肩高圈的标准故取轴段2的直径

，又考虑到密封轴段3与轴段9安装轴承考虑蜗杆轴承受较大的轴向力故选择圆锥滚子轴承考虑到轴承的标准轴承的安装及蜗杆的轴的安装，咱取轴承型号30208。查表的，轴承内径40mm，故取轴段3与轴段9的直径

。轴4与轴段8，为轴承提供轴向定位，轴肩高为了加工方便，取

，故取。

。轴段5与轴段7，轴段1的长度略短于联轴器孔的长度，取。轴段2的长度取。查表得30208轴承的内径宽B=18mm,考虑到挡油板，取轴3的长度；又考虑到倒角，取轴段的长度。轴段与轴段8，性长又提向取。轴段4轴段7，蜗杆到轴承的距离要合适，又考虑到对称性，取。轴段6前面已经确定，。总长为。8

六、蜗杆的校核蜗杆轴的受力如图2所示

哈尔滨工业大学机械设计课程设计A图2轴向力径向力圆周力在竖直面上，在水平面上，9

哈尔滨工业大学机械设计课程设计水平面上A-A剖面处，竖直面上A-A剖面左侧，A-A剖面右侧，A-A剖面右侧，A-A剖面左侧，蜗杆左端与轴的连接处，弯矩图如图2。对于单向传动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，取折合系数A-A剖面左侧，因弯矩大，有转矩，需校核，其当量弯矩为蜗杆左端与轴的连接处，轴径较小，又有转矩，其当量弯矩为对于45钢，查表得，由公式故蜗杆轴的强度满足。10

哈尔滨工业大学机械设计课程设计七、涡轮承寿命校核对于30208轴承，查表得Y=1.6，，别为

。轴承Ⅰ、Ⅱ径向力分内部轴向力分别为N=225.1NN=87.5N其受力图如图3所示由于，因此轴承有向左移动的趋势，所以

图3，所以只需校核轴承Ⅰ。查表得，，载荷平稳，查表取。当量动载荷为轴承在

下工作，查得。轴承寿命已知减速器使用6年，两班制工作，预期寿命为显然，故蜗杆轴承寿命很充裕。11

哈尔滨工业大学机械设计课程设计八、涡轮的设计，输轴联轴器的及杆轴承的选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，调制处理。已知涡轮轴的输入功率为1.272kW,转速为52.22r/min，查表知C值在106118

之间，取C=112,所以输入轴的最小轴径为,由轴上有1个槽，故联轴器的一端与工作机相连接转速较低转矩较大考虑安装时不一定能保证同心度，采用有良好补偿位移偏差性能的金属化快联轴器。涡轮轴的名义转矩为作情况系数K=1.5。蜗杆轴的计算转矩

,由于蜗杆减速器的载荷较稳，取工。结合输出轴的最小轴径和涡轮轴的转矩查表选择用转速n]=6300r/min，许用转矩[T]=560Nm轴孔直径d=36mm，选择轴孔的长度为70mm的金属化快联轴器。涡蜗杆轴结构如图4所示图412

哈尔滨工业大学机械设计课程设计从联轴器所在的轴段1开始,轴段1的直径与联轴器的内径相等，

=36mm。轴段2起定位作用，轴肩高圈的标准故取轴段2的直径

，又考虑到密封轴段3与轴段6安装轴承考虑蜗杆轴承受较大的轴向力故选择圆锥滚子轴承考虑到轴承的标准轴承的安装及涡轮轴的安装，咱取轴承型号为30210。查表的，轴承内径50mm，故取轴段3与轴段9的直径。轴段4为轴承提供轴向定位，轴肩高，故取轴肩高涡

。轴段5为涡轮提供轴向定位，，故取。轴段1的长度略短于联轴器孔的长度，取。轴段2的长度取查表得30208轴承的内径宽B=20mm,虑到要安装按照挡油板及套筒取轴段3的长度。涡轮轮毂宽

考虑到倒角以及安装挡油板取轴段6的长度，取l=80mm，为保证涡轮取得可靠轴向定位轴段长度要略短于涡轮轮毂长度取

轴段5为涡轮提供轴向定位，为保证对称性，取。总长为。九、涡轮的校核涡轮蜗受力如图5所示C13

，哈尔滨工业大学机械设计课程设计，C图5轴向力径向力圆周力在竖直面上负号表示实际方向与假设方向相反。在水平面上，图5）14

哈尔滨工业大学机械设计课程设计水平面上C-C剖面处，竖直面上C-C剖面左侧，C-C剖面右侧，C-C剖面右侧，C-C剖面左侧，弯矩图如图3。C-C剖面左侧，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故只需校核C-C剖面左侧。由教材查得，抗弯截面模量为式中：d—C—C截面轴的直径；b—键槽宽度；t——键槽深度。同理，可得抗扭截面模量为弯曲应力：扭剪应力：对于调制处理的45钢，查表得材料的等效系数15

哈尔滨工业大学机械设计课程设计键槽引起的应力集中系数查表得绝对尺寸系数，查表得安全系数计算如下：

。轴磨削加工时表面质量系数，查表得。查表得，许用安全系数[S]=1.3~1.5显然S>[S]，故C-C剖面安全。十、涡轮承校核对于轴承，查表得Y=11.4，e=0.42，别为

。轴承Ⅲ、Ⅳ径向力分内部轴向力分别为其受力图如图6所示

图6由于

，因此轴承有向左移动的趋势，所以16

哈尔滨工业大学机械设计课程设计，所以只需校核轴承Ⅲ。查表得Y=1.4载荷平稳，查表取。当量动载荷为轴承寿命已知减速器使用6年班制工作期寿命为显然，故蜗杆轴承寿命很充裕。十一、键设计及校核根据涡轮轴段1的轴径，查表得输入轴的键的尺寸，键宽,根据轴段1的长度及键的长度标准系列，取键长

，键高。同理，取尺寸，键宽

，键高

,键长

；涡轮处键的尺寸，键宽，键高，键长取键、轴和联轴器的材料都为钢，查表得

。

。键的挤压应力为式中：—键连接处的轴径；——传递的转矩；—键的高度；——键的计算长度，l=L-b。对于输入轴，17

af2哈尔滨工业大学机械设计课程设计af2所以输入轴出间的强度满足同理输出轴处键的挤压应力，涡轮处键的挤压应力的强度都满足。十二、涡的结构设计

，即输出轴以及涡轮的键由于涡轮的的直径大于100mm，比较大，为了节省贵重的金属，采用齿圈压配式，即将青铜齿圈与钢轮芯装配起来，组成涡轮。其结构尺寸如表所示。表5名称齿顶高齿根高全齿高分度圆直径齿根圆直径齿顶圆直径涡轮外径

符号hhh

公式

数据（单位）6.47.4613.86226.8211.88239.6248涡轮分度圆上螺旋角γ涡轮孔径轮毂直径涡轮轮毂宽蜗轮齿宽

db

（与安装轴径相等）

581008057齿根圆弧半径

R

1

39.0618

哈尔滨工业大学机械设计课程设计齿顶圆弧半径

R

2

25.2齿宽角θ紧定螺钉直径涡轮轮芯外径

103”8186紧定螺钉数目为6个，采用均布式，螺纹中心线向齿圈偏。各处倒角为。十三、机外壳的设计表6机体结构尺寸表名称基座壁厚机盖壁厚基座凸缘厚度机盖凸缘厚度机盖底凸缘厚度地脚螺钉数目轴承旁链接螺钉直径机盖与基座链接螺栓直径

符号b

公式0.04a+30.036a+12(5~0.6)

数据（单位：mm1010151525201612链接螺栓

的间距

l

150~200

165轴承端盖螺钉直径

(0.4~0.5

)

10窥视孔盖螺钉直径定位销直径

d

(0.3~0.4)(0.7~0.8)

81019

哈尔滨工业大学机械设计课程设计肋板厚轴承旁端盖外径轴承旁连接螺栓距离

ms

0.85

9涡轮处130蜗杆处140外机壁到轴承端面距离内机壁到轴承端面距离表7连接螺栓扳手空间

值及沉头座直径螺栓直径螺栓至机体外壁距离螺栓至凸缘距离沉头座直径

M8131120

161224

181626

222032

262440十四、热衡计算取许用油温，周围空气温度

通风条件良好，散热系数，传动效率为

。则所需散热面积为A

100010000.69)1Kt)(75

mm2

2机

体

外

表

面

面

积

约

为所需散热面积每片散热片的面积所需散热片的数目20

111212341110哈尔滨工业大学机械设计课程设计111212341110取n=8，两边各四片散热片。十五、减器的附件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此窥视孔盖的大小应该能伸入手的大小如果太大结构会显得不合理而且加工费用会比较贵综合上述因素按照机械设计课程设计的表选择窥视孔的参数如表8（单位mm）表8ABABCCCR110901401201258010552.通气器的设计

螺钉尺寸M8×

螺钉数目4根据减速器的工作环境选择带过滤网的防尘式通气器根据机体的大小按照机械设计课程设计的表14.9选择的通气器参数如表（单位mm）表9d

d

d

d

d

Dhabch

R

D

s

ke

f

M48×

12

5

22521582017

85

41.6

36

82

23.放油孔及放油螺栓的设计放油螺栓的设计按照机械设计课程设计的14.14选取的螺栓及油圈参数如表10（单位）表10螺纹dM12×1.25

D22

D15

S13

L24

h12

a3

b2

D22

H2

材料皮封油圈-工业皮革螺塞-Q2354.油标的设计考虑到减速器的结构简单原则选用杆式油标其油标孔直接在减速器箱体上铸出，按照机械设计课程设计的表14.13选取油标的参数如11(位mm)表11d

d

1

d

2

d

3

h

a

b

c

D