蜗杆减速器及其零件图和装配图(完整)

前 言在本学期临近期末的近半个月时间里，学校组织工科学院的学生开展了锻炼学生动手和动脑能力的课程设计。在这段时间里，把学到的理论知识用于实践。课程设计每学期都有，但是这次和我以往做的不一样的地方：单独一个人完成一组设计数据。这就更能让学生的能力得到锻炼。但是在有限的时间里完成对于现阶段的我们来说比较庞大的“工作”来说，虽然能够按时间完成，但是相信设计过程中的不足之处还有多。希望老师能够指正。总的感想与总结有一下几点：1.通过了 3 周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。2.由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准3.在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。最后，衷心感谢老师的指导和同学给予的帮助，才能让我的这次设计顺利按时完成。目 录一传动装置总体设计4二电动机的选择4三运动参数计算6四蜗轮蜗杆的传动设计7五蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计13六蜗轮轴的尺寸设计与校核15七减速器箱体的结构设计18八减速器其他零件的选择21九减速器附件的选择23十减速器的润滑25参数选择：卷筒直径：D=400mm运输带有效拉力：F=4000N运输带速度：0.75=0.75m/s工作环境：三相交流电源，三班制工作，单向运转，载荷平稳，空载启动，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。根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度0.7545m/s，所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式见，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。 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 3.100.75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=2000N，带速 0.75=0.8m/s，载荷平稳，常温下连续工作，电源为三相交流电，电压为 3.100.75。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 3.100.75，Y 系列2、 传动滚筒所需功率Pw=F0.75/1000=4000*0.75/1000=3kw3、 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 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/ =3/0.633=4.7KW 传动滚筒工作转速： n w6010000.75 / 35035.8r/min根据容量和转速，根据参考文献机械零件设计课程设计吴宗泽 罗圣国编 高等教育出版社 第 155 页表 12-1 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 2-1: 表 2-1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 2-2：表 2-2三、运动参数计算：3.1 蜗杆轴的输入功率、转速与转矩P0 = Pr=4.7kw n0=960r/minT0=9550 P0 / n0=9550*4.7/960=46.7N .m3.2 蜗轮轴的输入功率、转速与转矩P1 = P0 01 = 4.70.990.990.70.992 =3.1kw n = n0/i1= = 30.9 r/min3196T1= 9550P1/n1 = 95503.1/30.9= 927.18Nm3.3 传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩P2 = P1 c cy=3.10.990.99=3.04kwn2= n1/i12 = = 30.9 r/min14.27T2= 9550*p2/n2= 95503.04/30.9= 955Nm运动和动力参数计算结果整理于下表 3-1：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）3.1521617812 3.18010333.1表 3-1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 46.7 1蜗轮轴 3.1 30.9 927.18 31 0.633传动滚筒轴 3.04 30.9 955四、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。表 41 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对滑动速度smTnVs/15.409.579602.3421参考文献 5 第 37 页（23 式）4m/s0.75s7m/s当量摩擦系数4m/s0.75s7m/s 37.1024vf选ad/1在图 11.20 的 i=35 的线上，查得 =0.45 ad/1 67.01 =0.45 ad/167.0值蜗轮转矩 mNinPiT.5147.03196075.112 mNT.1452使用系数按要求查表 11.5 15.AK转速系数见表 11-16 ： 815.0nf 8.0nf弹性系数根据蜗轮副材料，见公式 11-11 216MPaZE寿命系数 13.20hhLf 13.hf接触系数由于计算有现成的数据 /a=0.45,按图 11.18 查出1d 68.2Z涡轮基本许用应力根据涡轮材料和金属硬度，从表 11-7 中查得 ，HMPa268,H接触疲劳最小安全系数1maxliFCS其中： 为涡轮齿根应力系数，由表 11-17 查出limFC为涡轮齿根最大应力系数，由公式 =ax maxFC3.1minHS2maxbFnt中心距 mZKTaHE85.13)268134(609)( 232 ma125传动基本尺寸蜗杆头数根据要求的传动比和效率选择,配合中心距要求，由表 11-2 查出 Z1=1蜗轮齿数模数根据中心距尺寸，由表 11-2 查出 Z2=3.1m=6.3蜗杆分度圆 直径根据中心距尺寸，由表 11-2 查出 md631蜗轮分度圆直径3.1953.622 mzd md1952蜗杆导程角根据中心距尺寸，由表 11-2 查出 8.5变位系数根据中心距尺寸，由表 11-2 查出 x=-0.6587蜗杆齿顶圆 直表08.733.6.262*11mhdhdaaamm741ad径 11.3蜗杆齿根圆 直径表 11.352. )2.03.68(63)1chdafmm531fd蜗杆齿宽根据蜗杆头数和变位系数查表 11-4 得出蜗杆齿宽计算公式mzb)5.10(1mm731b蜗轮齿根圆直径 10.74)2.065870(3.6295*2cxhdaf mm1752fd蜗轮齿顶圆直径（喉圆直径）189)3.6587.0(8.(25)2xmhdaa mm1892ad蜗轮外径 1963.822mdaemm1962ed蜗轮咽喉母圆半径 5.302/189222agdr mrg5.302蜗轮齿宽B =54.818.7.7.1adB=55mmmm482b4813.65.0(3.62)1mdb蜗杆圆周速度 16.3106/90/ndv =3.16m/s1v相对滑动速度 14.38.5cos/0vs m/s14.3sv当量摩擦系数由表 11.18 查得 5.1028vf轮齿弯曲疲劳强度验算许用接触应力85.193.1268.10 min,HhnHsf MPaH190最大接触应力 87.112560.6.20332aTKZAEH PaH19087.合格齿根弯曲疲劳强度由表 13 查出 MPaF180弯曲疲劳最小安全结合设计需求选择 4.1minFS系数许用弯曲疲劳应力57.1284.0minFS MPaF57.128轮齿最大弯曲应力 79.231954866015.22dbTKAF PaaF57.12879.23合格蜗杆轴扰度验算蜗杆轴惯性矩5441 1073.6.dI 451073.mI允许蜗杆扰度 063.1/y y063.蜗杆轴扰度049.).(48)tan2()(48 3221321 dEIdTLEIFyrt 49.ymy合格温度计算传动啮合效率 8.0)5.1(01tgtv 8.01搅油效率根据要求自定 9.02轴承效率根据要求自定 9.03总效率 78.09.321 78.0散热面积估算参考课本公式 11-23 和 11-24)(10adtPS238.mS箱体工作温度 362038.51)7(20tatda此处取 =15w/（mc）waCt80361合格润滑油粘度和润滑方式润滑油粘度根据 m/s 由表 11-21 选取14.3sv smvC/350240给油方法由表 11-21 采用油池润滑五、蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计5.1 蜗杆基本尺寸设计根据电动机的功率 P=5.5kw，满载转速为 960r/min，电动机轴径，轴伸长 E=80mmmd38电 机轴上键槽为 10x5。1、初步估计蜗杆轴外伸段的直径d=（0.81.0） =30.43.1mm电 机d2、计算转矩Tc=KT=K9550 =1.1595505.5/960=62.9N.MnP由 Tc、d 根据机械设计课程设计 张培金 蔺联芳 编 上海交通大学出版社第 248 页表 8.2 可查得选用 HL3 号弹性柱销联轴器（3.180） 。3、确定蜗杆轴外伸端直径为 3.1mm。4、根据 HL3 号弹性柱销联轴器的结构尺寸确定蜗杆轴外伸端直径为 3.1mm的长度为 80mm。5、由参考文献机械设计课程设计 张培金 蔺联芳 编 上海交通大学出版社的第 220 页表 4.1 可查得普通平键 GB109690A 型键 1063，蜗杆轴上的键槽宽 mm，槽深为 mm，联轴器上槽深 ，036.12.05 mt3.1键槽长 L=63mm。6、初步估计 d=60mm。7、由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 189 页图 7-19，以及蜗杆上轴承、挡油盘，轴承盖，密封圈等组合设计，蜗杆的尺寸如零件图 1（蜗杆零件图）5.2 蜗轮基本尺寸表（由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 96 页表 4-32 及第 190 页图 7-20 及表 51蜗轮蜗杆的传动设计表可计算得）表 51 蜗轮结构及基本尺寸蜗轮采用装配式结构，用六角头螺栓联接（ 100mm）,轮芯选用2d灰铸铁 HT200 ，轮缘选用铸锡青铜 ZcuSn10P1 单位：mm3dl4d1la=b C xB98 70 8 23 13 10 2 55e n 2R2ad0Dw5d10 3 25 189 90 112 202 156六、蜗轮轴的尺寸设计与校核蜗轮轴的材料为 45 钢并调质，且蜗轮轴上装有滚动轴承，蜗轮，轴套，密封圈、键. 6.1 轴的直径与长度的确定1 .计算转矩 Tc=KT=K9550 =1.1595503.1/30.96=595.94N.M2000 N.MnP所以蜗轮轴与传动滚筒之间选用 HL5 弹性柱销联轴器 3260，因此 =32m m0d2.由参考文献 张培金 蔺联芳 编 上海交通大学出版社的第 220 页表 4-1 可查得普通平键 GB109679A 型键 128，普通平键 GB109679A 型键 149，联轴器上键槽深度 ，蜗轮轴键槽深度 ，宽2.0183t 2.005t度为 由参考文献 机械设计基础 （下册） 张莹 主编 04.b机械工业出版社 1997 年的第 3.16 页321 页计算得.其中各段见零件图的“涡轮轴” 。6.2 轴的校核6.2.1 轴的受力分析图 rF2RFa1“RF1 t 2“RQF图 6.1X-Y 平面受力分析 tF1RFa2RFQF图 6.2X-Z 平面受力图：1“R 2“RrF图 6.3合成弯矩 NmMZXY/22592368.1535700340587.75 图 6.4当量弯矩 T 与 aTT=518217NmmaT=327992.8Nmm图 6.56.2.2 轴的校核计算如表 5.1轴材料为 45 钢， ， ， MpaB650paS360Mpab601表 6.1计算项目 计算内容 计算结果转矩 1TmNT51827 Nmm51827T圆周力 =12955.4N01dFt=12955.4NtF径向力 34.6.295tgtg =143.1.9N轴向力 =12955.4tan 20ttanFr =4715.4N194019470381 RF=563.4N1R计算支承反力 03.25.5.2R=972.75N2RF垂直面反力 24.715“21“ rRFF=23521“RR7.7N水平面 X-Y 受力图 图 6.2垂直面 X-Z 受力 图 6.3画轴的弯矩图合成弯矩 图 7.4XZYM轴受转矩 T T= =518217Nmm1TT=518217Nmm许用应力值表 16.3，查得 pab60b5.20应力校正系数 a a= 9.01/6/01ba=0.59当量弯矩图当量弯矩 蜗轮段轴中间截面=437814Nmm23 )(aTM轴承段轴中间截面处=484690.6Nmm222 6.5987140437814NmmIM=484690.6NmmI当量弯矩图 图 7.5轴径校核mMdbI 70361.04.331bI 9.28.03312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） 。6.3 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4.765，高 h=14mm，轴上键槽深度为 ，轮毂上键槽深度为2.09t，轴上键槽宽度为 轮毂上键槽深度为2.014.5t 052.b6.02b七、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7.1：表 7.1 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 =0.04125+3=8mm8304.a 取 =8mma 为蜗轮蜗杆中心距箱盖壁厚度 1 =0.858=6.8mm85.01取 1=6.8mm机座凸缘厚度 b b=1.5=1.58=12mm b=12mm机盖凸缘厚度 b1 b1=1.5 1=1.56.8=10.5mm b1=10.5mm机盖凸缘厚度 P P=4.7=4.78=20mm P=20mm地脚螺钉直径 d 5.612036.2036. adf d=18mm地脚沉头座直径 D0 D0=36mm D0=36mm地脚螺钉数目 n 取 n=4 个 取 n=4L1=30mm L1=30mm底脚凸缘尺寸（扳手空间）L2=26mm L2=26mm轴承旁连接螺栓直径 d1 d1= 13.5mm d1=14mm轴承旁连接螺栓通孔直径d1d1=15.5 d1=15.5轴承旁连接螺栓沉头座直径 D0 D0=30mm D0=30mmC1=18mm C1=18mm剖分面凸缘尺寸（扳手空间） C2=30mm C2=30mm上下箱连接螺栓直径 d2 d2 =9mm d2=9mm上下箱连接螺栓通孔直径d2d2=10.5mm d2=10.5mm上下箱连接螺栓沉头座直径 D0=20mm D0=20mmC1=16mm C1=16mm箱缘尺寸（扳手空间）C2=14mm C2=14mm轴承盖螺钉直径和数目n,d3n=4, d3=7.2mmn=4d3=7.2mm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=8mm d5=8mm减速器中心高 H H=225mm H=225mm轴承旁凸台半径 R R=C2=15mm R1=15mm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=120mm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=D2 S=120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=12mm2 取 =12mm2机盖、机座肋厚 m1,m m1=0.85 1=5.78mm, m=0.85=10mm m1=5.78mm, m=7mm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=43mm6轴承端面至箱体内壁的距离=4mm3箱底的厚度 20mm轴承盖凸缘 e=1.2 箱盖高度 116mm 箱盖长度 308mm厚度 d3=12mm （不包括凸台）蜗杆中心线与箱底的距离110mm箱座的长度 308mm装蜗杆轴部分的长度413mm箱体宽度（不包括凸台）206mm箱底座宽度 199mm蜗杆轴承座孔外伸长度10mm蜗杆轴承座长度 65mm蜗杆轴承座内端面与箱体内壁距离 5mm八、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 8-1 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 1050 10 8 50蜗轮与蜗轮轴联接处GB1096-90键 1856 18 11 56蜗轮轴、联轴器及传动滚筒联接GB1096-90键 2050 20 12 50处表 8-2 圆锥滚动轴承 单位：mm外 形 尺 寸安装位置轴承型号d D B3509 45 85 23蜗 杆 209 45 85 193508 40 80 23蜗轮轴 208 40 80 18表 8-3 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 B40854 40 85 4蜗轮轴 B6110010 40 80 8表 8-4 弹簧垫圈（GB93-87） 安装位置 类型 内径 d 宽度（厚度） 材料为 65Mn，轴承旁连接螺栓 GB93-87-16 16 4上下箱联接螺栓 GB93-87-12 12 3表面氧化的标准弹簧垫圈表 8-5 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 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 83.1 材料为 45 钢九、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 9-1 视孔盖（Q23