1、机械设计课程设计说明书前言课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节。根据学院的教学环节，在 2006年 6 月 12 日-2006 年 6 月 30 日为期三周的机械设计课程设计。本次是设计一个蜗轮蜗杆减速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。本减速器属单级蜗杆减速器（电机联轴器减速器联轴器带式运输机） ，本人是在周知进老师指导下独立完成的。该课程设计内容包括：任务设计书，参数选择，传动装置总体设计，电动机的选择，运动参数计算，蜗轮蜗杆传动设计，蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计，蜗轮轴的尺寸设计与校核，减速器箱体的结构设计，减速器其他零件的选择，减速器的润滑等和 A0 图纸
2、一张、A3 图纸三张。设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。该减速器的设计基本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望老师批评指正。设计者： 2012 年 3 月 15 日全套 CAD 图纸，加 153893706参数选择：总传动比：I=35 Z1=1 Z2=35卷筒直径：D=350mm运输带有效拉力：F=6000N运输带速度：V=0.5m/s工作环境：三相交流电源有粉尘常温连续工作一、 传动装置总体设计：根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机连轴器减速器连轴器带式运输机。(如图 2.1 所示) 根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度 V45m/s，所以该蜗杆减速
3、器采用蜗杆下置式见（如图 2.2 所示） ，采用此布置结构，由于蜗杆在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润滑均较好。蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。蜗杆及蜗轮轴均采用圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷的复合作用，为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘，异物侵入箱内，在轴承盖中装有密封元件。 图 2.1 该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。二、 电动机的选择：由于该生产单位采用三相交流电源，可考虑采用 Y 系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。一般电动机的额定电压为380V
4、根据生产设计要求，该减速器卷筒直径 D=350mm。运输带的有效拉力 F=6000N，带速V=0.5m/s，载荷平稳，常温下连续工作，工作环境多尘，电源为三相交流电，电压为 380V。1、 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压为 380V，Y 系列2、 传动滚筒所需功率3、 传动装置效率：（根据参考文献机械设计课程设计 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社 第 133-134 页表 12-8 得各级效率如下）其中：蜗杆传动效率 1=0.70 kwFVpw 0.3105.610 搅油效率 2=0.95 滚动轴承效率（一对） 3=0.98联轴器效率 c=0.99 传动滚筒效
5、率 cy=0.96所以：= 1 2 33 c2 cy =0.70.990.9830.9920.96 =0.633电动机所需功率： P r= Pw/ =3.0/0.633=4.7KW 传动滚筒工作转速： n w601000v / 35027.9r/min根据容量和转速，根据参考文献机械零件设计课程设计 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社 第 339-340 页表附表 15-1 可查得所需的电动机 Y 系列三相异步电动机技术数据，查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，如表 3-1: 表 3-1电动机转速 r/min方案 电动机型号额定功率Ped kw 同步转速 满载转速额定转矩
6、1 Y132S1-2 5.5 3000 2900 2.02 Y132S-4 5.5 1500 1440 2.23 Y132M2-6 5.5 1000 960 2.04 Y160M-8 5.5 750 720 2.0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，可见第 3 方案比较适合。因此选定电动机机型号为 Y132M2-6 其主要性能如下表 3-2：表 3-2四、运动参数计算：4.1 蜗杆轴的输入功率、转速与转矩中心高 H外形尺寸L（AC/2AD）HD底角安装尺寸AB地脚螺栓孔直径 K轴身尺寸DE装键部位尺寸FGD132515（270/2210）315216178 12 388
7、0 103338P0 = Pr=4.7kw n0=960r/minT0=9.55 P0 / n0=4.7103=46.7N .m4.2 蜗轮轴的输入功率、转速与转矩P1 = P0 01 = 4.70.990.990.70.992 =3.19 kw n = = = 27.4 r/minoi3596T1= 9550 = 9550 = 1111.84Nm1n4.271934.3 传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩P2 = P1 c cy=3.190.990.99=3.13kwn2= = = 27.4 r/mini4.27T2= 9550 = 9550 = 1089.24Nm2n4.2713运动和动力参
8、数计算结果整理于下表 4-1：表 4-1类型功率P（kw）转速n（r/min）转矩T（Nm）传动比 i 效率 蜗杆轴 4.7 960 46.75 1蜗轮轴 3.19 27.4 1111.84 350.679传动滚筒轴 3.13 27.4 1089.24五、蜗轮蜗杆的传动设计：蜗杆的材料采用 45 钢，表面硬度45HRC，蜗轮材料采用 ZCuA110Fe3,砂型铸造。以下设计参数与公式除特殊说明外均以参考由机械设计 第四版 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996 年 第 13 章蜗杆传动为主要依据。具体如表 31： 表 51 蜗轮蜗杆的传动设计表项 目 计算内容 计算结果中心距的计算蜗杆副的相
9、对滑动速度 smTnVs/17.584.19602.3424m/s51.7100mm又因轴上有键槽所以 D6 增大 3%，则 D6=67mm计算转矩 Tc=KT=K9550 =1.595503.19/27.4=1667.76N.M51.7100mm又因轴上有键槽所以 D6 增大 3%，则D6=67mmD6=677.2 轴的校核7.2.1 轴的受力分析图 rF2RFa1“RF1 t 2“RQF图 7.1X-Y 平面受力分析 tF1RFa2RFQF图 7.2X-Z 平面受力图：1“R 2“RrF图 7.3水平面弯矩 NmMYX/1102123.752160797 97 119图 7.4垂直面弯矩
10、714000NmMZX/图 7.5436150.8合成弯矩 NmMZXY/221184736.3714000681175.5 图 7.6当量弯矩 T 与 aTT=1111840NmmaT=655985.6Nmm图 7.77.2.2 轴的校核计算如表 5.1轴材料为 45 钢， ， ， MpaB650paS360Mpab601表 7.1计算项目 计算内容 计算结果转矩 1TmNT1840 Nmm1840T圆周力 =20707.6N8021dFt=24707.6NtF径向力 34.6.247tgtg =2745.3N轴向力 =24707.6tan 20ttFan Fr =8992.8N194601
11、947.203.2751 RF =1136.2N1RF计算支承反力 3.256.402=19345.5N2垂直面反力 28.9“21“rRFF=44921“RR6.4N水平面 X-Y 受力图 图 7.2垂直面 X-Z 受力 图 7.3画轴的弯矩图水平面 X-Y 弯矩图 图 7.4YXM垂直面 X-Z 弯矩图 图 7.5Z合成弯矩 图 7.6XY轴受转矩 T T= =1111840Nmm1TT=1111840Nmm许用应力值 表 16.3，查得 Mpab60pab5.102应力校正系数 a a= 9./01ba=0.59当量弯矩图当量弯矩蜗轮段轴中间截面=947628.6Nmm2223 6.59
12、8.6817)(aTM轴承段轴中间截面处=969381.2Nmm222 6.5987140 947628.6NmmIM=969381.2NmmI当量弯矩图 图 7.7轴径校核mMdbI 905461.097281.033I .12 验算结果在设计范围之内，设计合格轴的结果设计采用阶梯状，阶梯之间有圆弧过度，减少应力集中，具体尺寸和要求见零件图2（蜗轮中间轴） 。7.3 装蜗轮处轴的键槽设计及键的选择当轴上装有平键时，键的长度应略小于零件轴的接触长度，一般平键长度比轮毂长度短 510mm，由参考文献 1 表 2.430 圆整，可知该处选择键 2.5110，高 h=14mm，轴上键槽深度为，轮毂上
13、键槽深度为 ，轴上键槽宽度为 轮毂上键2.09t 2.014.5t 052.b槽深度为 026.15b八、减速器箱体的结构设计参照参考文献机械设计课程设计 （修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992 年第 19 页表 1.5-1 可计算得，箱体的结构尺寸如表 8.1： 表 8.1 箱体的结构尺寸减速器箱体采用 HT200 铸造，必须进行去应力处理。设计内容 计 算 公 式 计算结果箱座壁厚度 =0.04225+3=12mm8304.aa 为蜗轮蜗杆中心距取 =12mm箱盖壁厚度 1 =0.8512=10mm85.01 取 1=10mm机座凸缘厚度 b b=1.5=1.512=1
14、8mm b=18mm机盖凸缘厚度 b1 b1=1.5 1=1.510=15mm b1=18mm机盖凸缘厚度 P P=2.5=2.512=30mm P=30mm地脚螺钉直径 d d=20mm d=20mm地脚螺钉直径 d d=20mm d=20mm地脚沉头座直径 D0 D0=48mm D0=48mm地脚螺钉数目 n 取 n=4 个 取 n=4L1=32mm L1=32mm底脚凸缘尺寸（扳手空间）L2=30mm L2=30mm轴承旁连接螺栓直径 d1 d1= 16mm d1=16mm轴承旁连接螺栓通孔直径 d1 d1=17.5 d1=17.5轴承旁连接螺栓沉头座直径 D0 D0=32mm D0=3
15、2mmC1=24mm C1=24mm剖分面凸缘尺寸（扳手空间）C2=20mm C2=20mm上下箱连接螺栓直径 d2 d2 =12mm d2=12mm上下箱连接螺栓通孔直径 d2 d2=13.5mm d2=13.5mm上下箱连接螺栓沉头座直径 D0=26mm D0=26mmC1=20mm C1=20mm箱缘尺寸（扳手空间）C2=16mm C2=16mm轴承盖螺钉直径和数目 n,d3 n=4, d3=10mmn=4d3=10mm检查孔盖螺钉直径 d4 d4=0.4d=8mm d4=8mm圆锥定位销直径 d5 d5= 0.8 d2=9mm d5=9mm减速器中心高 H H=340mm H=340m
16、m轴承旁凸台半径 R R=C2=16mm R1=16mm轴承旁凸台高度 h由低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。取 50mm轴承端盖外径 D2 D2=轴承孔直径+(55.5) d 3 取 D2=180mm箱体外壁至轴承座端面距离 K K= C1+ C2+(810)=44mm K=54mm轴承旁连接螺栓的距离 S以 Md1螺栓和 Md3螺钉互不干涉为准尽量靠近一般取 S=D2S=180蜗轮轴承座长度（箱体内壁至轴承座外端面的距离）L1=K+=56mm L1=56mm蜗轮外圆与箱体内壁之间的距离 =15mm2.1取 =15mm1蜗轮端面与箱体内壁之间的距离 =12mm 取 =12mm2机盖、
17、机座肋厚 m1,m m1=0.85 1=8.5mm, m=0.85=10mmm1=8.5mm, m=10mm以下尺寸以参考文献机械设计、机械设计基础课程设计 王昆等主编 高等教育出版社 1995 年表 6-1 为依据蜗杆顶圆与箱座内壁的距离=40mm6轴承端面至箱体内壁的距离=4mm3箱底的厚度 20mm轴承盖凸缘厚度e=1.2 d3=12mm箱盖高度 220mm箱盖长度（不包括凸台）440mm蜗杆中心线与箱底的距离115mm箱座的长度（不包括凸台）444mm装蜗杆轴部分的长度460mm箱体宽度（不包括凸台）180mm 箱底座宽度 304mm蜗杆轴承座孔外伸长度8mm蜗杆轴承座长度 81mm蜗
18、杆轴承座内端面与箱体内壁距离61mm九、减速器其他零件的选择经箱体、蜗杆与蜗轮、蜗轮轴以及标准键、轴承、密封圈、挡油盘、联轴器、定位销的组合设计，经校核确定以下零件：表 9-1 键 单位：mm安装位置 类型 b（h9） h（h11） L9（h14）蜗杆轴、联轴器以及电动机联接处GB1096-90键 107010 8 70蜗轮与蜗轮轴联接处GB1096-90键 2511025 14 110蜗轮轴、联轴器及传动滚筒联接处GB1096-90键 2011020 12 110表 9-2 圆锥滚动轴承 单位：mm外 形 尺 寸安装位置轴承型号d D T B C蜗 杆GB297-847312（30312）6
19、0 130 33.5 31 26蜗轮轴GB/T297-943021680 140 28.25 26 22表 9-3 密封圈（GB9877.1-88） 单位：mm安装位置 类型 轴径 d 基本外径 D 基本宽度蜗杆 B55808 55 80 8蜗轮轴 B7510010 75 100 10表 9-4 弹簧垫圈（GB93-87） 安装位置 类型 内径 d 宽度（厚度）轴承旁连接螺栓 GB93-87-16 16 4材料为 65Mn，表面氧化的标准弹上下箱联接螺栓 GB93-87-12 12 3 簧垫圈表 9-5 挡油盘参考文献机械设计课程设计 （修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992
20、年第 132 页表 2.8-7安装位置 外径 厚度 边缘厚度 材料蜗杆 129mm 12mm 9mm Q235定位销为 GB117-86 销 838 材料为 45 钢十、减速器附件的选择以下数据均以参考文献机械零件设计课程设计 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社的 P106-P118表 10-1 视孔盖（Q235） 单位 mmA A1 A。 B1 B B0 d4 h150 190 170 150 100 125 M 8 1.5表 10-2 吊耳 单位 mmd R e b箱盖吊耳42 42 42 20B H h 2rb箱座吊耳36 19.2 96 9 24表 10-3 起重螺栓 单位 m
21、md D L S d1 l1l2l3lC d2 hM16 35 62 27 16 32 8 4 2 2 22 6表 10-4 通气器 单位 mmD d1 d2 d3 d 4 D a b sM181.5M331.58 3 16 40 12 722C h h1 D1 R k e f16 40 8 25.4 40 6 2 2表 10-5 轴承盖（HT150） 单位 mm安 装d3 D d 0 D0 D2 e e1 m D4 D5 D6 b1 d1位 置蜗杆10 130 11 155 180 12 13 35.5 120 125 127 8 80蜗轮轴10 140 11 165 190 12 13 2
22、0 130 135 137 10 100表 10-6 油标尺 单位 mm9Hhdd1 d2 d3 h a b c D D1M16 4 16 6 35 12 8 5 26 22表 10-7 油塞（工业用革） 单位 mmd D e L l a s d1 HM11.5 26 19.6 23 12 3 17 17 2十一、减速器的润滑减速器内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑，这样不仅可以减小摩擦损失，提高传动效率，还可以防止锈蚀、降低噪声。本减速器采用蜗杆下置式，所以蜗杆采用浸油润滑，蜗杆浸油深度 h 大于等于 1 个螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承最低滚动中心。蜗轮轴承采用刮板润滑。蜗杆轴承采用脂润滑
23、，为防止箱内的润滑油进入轴承而使润滑脂稀释而流走，常在轴承内侧加挡油盘。1、 机械设计课程设计 （修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992 年2、 机械设计 第四版 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996 年3、 机械设计、机械设计基础课程设计 王昆等主编 高等教育出版社 1995 年4、 机械设计课程设计图册 （第三版） 龚桂义主编 高等教育出版社 1987 年5、 机械设计课程设计指导书 （第二版） 龚桂义主编 高等教育出版社 1989 年6、简明机械设计手册（第二版） 唐金松主编 上海科学技术出版社 2000 年机械设计课程设计 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社 1993 年机械零件设计课程设计 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社 1989机械设计 第四版 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996 年
