涡轮减速器机械设计说明书

1、 机械设计课程设计 说明书青岛理工大学琴岛学院课程设计说明书课题名称：带式输送机传动装置设计学 院：机电工程系专业班级：机械设计制造及其自动化095班学 号：2009020学 生：指导老师：青岛理工大学琴岛学院教务处2011年12 月4日16 机械设计课程设计评阅书题目带式输送机传动装置设计学生姓名学号20090201指导教师评语及成绩指导教师签名： 年 月 日答辩评语及成绩答辩教师签名： 年 月 日教研室意见总成绩： 室主任签名： 年 月 日摘 要在本学期临近期末的近半个月时间里，学校组织机械设计专业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。机械设

2、计综合课程设计是重要的综合性和实践性的教学环节，在机械工程学科中占有重要地位，它是理论应用于实际的重要实践环节。本课程设计培养了我们机械设计中的总体设计能力，将机械设计系列课程设计中所学的有关机构原理方案设计、运动和动力学分析、机械零部件设计理论、方法、结构及工艺设计等内容有机地结合进行综合设计实践训练，使课程设计与机械设计实际的联系更为紧密。此外，它还培养了我们机械系统创新设计的能力，增强了机械构思设计和创新设计。本课程设计的设计任务是蜗杆减速器的设计。减速器是一种将由电动机输出的高转速降至要求的转速比较典型的机械装置，应用非常广泛。本课程设计高度采用现代化的设计手段，使用AutoCAD环境

3、下运行的计算机辅助设计平台，进行传动设计、蜗轮蜗杆传动设计、轴的结构设计、轴承的选择、轴承端盖设计、轴系零件紧固件设计、减速器基本附件以及基本连接件的设计等，使得设计高度地自动化，将现代计算机技术与我们传统的机械设计理论及实际相联系，提高了设计效率。在本学期临近期末的近半个月时间里，学校组织机械设计专业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。借此机会，对本次课程设计的各位指导老师以及参与校对、帮助的同学表示衷心的感谢。目 录摘 要I1 设计任务11.1设计要求11.2设计原始数据11.3 设计任务12 传动系统方案的拟定22.1方案简图和简要说明2

4、2.2电动机选择22.3传动比分配32.4传动系统的运动和动力参数的计算33传动零件的设计计算53.1传动轴的主要参数和几何参数计算53.2轴的设计计算（初估轴颈、结构设计和强度校核）73.3蜗轮的设计计算103.4轴承的选择和计算103.5润滑和密封形式的选择114 箱体及附件的结构设计和选择134.1箱体设计134.2减速器附件14总 结15参考文献161 设计任务1.1设计要求（1）设计用于带式运输机的传动装置。（2）工作条件：带式输送机连续单向运转，载荷变化不大，空载启动，传送带误差5%，室内工作，有粉尘。使用期限为10年，工作为二班制（8h），大修期3年，在中小型机械厂小批量生产。1

5、.2设计原始数据运输机工作轴转矩：T=950Nm 运输带工作速度： V=1.35m/s运输机滚筒直径： D=390mm1.3 设计任务（1）拟定传动方案；（2）选择电动机型号；（3）传动装置的总传动比及其分配；（4）设计减速器；其中包括涡轮蜗杆的传动设计、涡轮轴的设计等。（5）选择联轴器、轴承、及一些附件。（6）对箱体的结构，各部分尺寸、附件的位置进行设计。（7）联系实际整体改进。具体作业:（1）涡轮蜗杆减速器装配图一张；（2）零件图两张（一张涡轮，一张蜗杆）；（3）设计说明书一份，报告一份。2 传动系统方案的拟定2.1方案简图和简要说明用于带式运输机的蜗轮蜗杆减速器。传动装置简图： 图2-1

6、2.2电动机选择滚筒转速nw=6010001.35/(3.14390)=66.11r/min电动机所需工作功率（kW）为 工作机所需功率（kW）为 =FV/1000=6.57kw 传动装置的总效率为 按机械设计/机械设计基础 课程设计表2-4确定各部分效率为: 滚动轴承效率，共两个。滑动轴承效率2=0.96，联轴器效率，蜗轮蜗杆效率，代入得=0.73所需电动机功率为=/=9KW 表2-1 电动机转速和传动比对应关系转速总传动比3000r/min44.31500r/min22.69因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可。由机械设计/机械设计基础 课程设计表20-1，Y系列(IP44)三相电动机电动

7、机技术数据，选电动机的额定功率为11kW,型号为Y160M-4电动机。卷筒轴工作转速为66.11r/min通常，蜗轮蜗杆减速器总传动比的范围为，故电动机转速的可选范围为故此处选同步转速为1460r/min.2.3传动比分配 2.4传动系统的运动和动力参数的计算2.4.1 0轴（电动机轴）：2.4.2 1轴（蜗杆轴）：2.4.3 2轴（蜗轮轴）： 3传动零件的设计计算3.1传动轴的主要参数和几何参数计算3.1.1 蜗杆轴传动设计蜗杆传动功率不大，速度中等，故蜗杆用45钢，效率高，耐磨性好，蜗杆螺旋齿面要淬火，硬度为4555HRC，蜗轮用铸锡磷青铜，金属模铸造，为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜

8、制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。由前面运动及动力参数的计算结果知蜗杆轴传动的最大传递功率为10.78kW，蜗杆轴最高转速为1460r/min、最大扭矩为T=70.51N.m。. 选择蜗杆传动类型根据GB/T100851988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）. 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，先按齿面解除疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距 (1) （2） 确定载荷系数K工作稳定，故载荷分布不均匀系数 机械设计课本上表11-5取使用系数由于转速不高，故 （3） 确定弹性影响系数 因选用铸锡磷青铜蜗轮与45钢蜗杆相配 故 （4） 确定接触系数 先假设图11-

9、18中得=2.9（4）确定许用接触应力 蜗轮材料铸锡磷青铜，金属模铸造，蜗杆硬度大于45HRC可从表11-7中查的蜗轮的基本许用应力=268MPa 应力循环次数 寿命系数 则=184.29MPa(5)计算中心距 取中心距a=225mm因i=22.08从11-2取模数m=8mm蜗杆分度圆直径 这时从图11-18中得因此可用. 蜗轮与蜗杆的主要参数（1） 蜗杆 按 轴向齿距 直径系数 齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆导程角轴向齿厚 （2） 蜗轮蜗轮齿数变位系数验算传动比 符合条件，故可用。蜗轮分度圆蜗轮喉圆 蜗轮齿根圆直径 蜗轮咽喉母圆半径. 校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数 从图11-19螺旋角系数许

10、用弯曲应力表11-8得铸锡磷青铜蜗轮寿命系数 . 验算效率 得 大于原估计值0.8 不用重算. 精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从GB/T100891988圆柱蜗杆，蜗轮精度中选择了8级精度，侧隙种类为f,标注为8f GB/T100891988。3.2轴的设计计算（初估轴颈、结构设计和强度校核）3.2.1 蜗杆轴的轴系结构设计轴的结构尺寸设计根据结构及使用要求该轴设计成阶梯轴,共分9段,. 由前面已知蜗杆轴的功率 转速 转矩 故不用计算. 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，热处理调质处理,取材料系数=112,所以,有该轴的最小轴径为:

11、 输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩 因为转矩变化很小，故取则：按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查GB/T 50142003 ，选用YL6型凸缘联轴器其公称转矩为100N.m，半联轴器的孔径，故取 半联轴器与轴配合的毂孔长度. 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案该轴的装配方案已在前面画出。（2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的轴向定位要求，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段的直径；左端用轴端挡圈定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上

12、而不压在轴的断面上，故-段的长度应略短一些，取。初步选择滚动轴承。 因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30311，其尺寸为，故而右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得30311型轴承的定位轴肩高度 因此取因为这两段为一轴环故 蜗杆的长度为 其中 故圆整取L=120mm ；轴承端盖的总宽度为20mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外断面与半联轴器右端面间的距离，故取由前面已知蜗杆的齿根圆的直径是60.8mm，故取 蜗杆的刚度计算 得 -蜗杆两端支承间的

13、跨距，mm，视具体结构要求而定，初步计算时可取=0.9 故取至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3） 轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为70mm， 半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6.（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为C2，个轴肩处的倒角为2mm。3.2.2 蜗轮轴的轴系结构设计1.轴的结构尺寸设计根据结构及使用要求该轴设计成阶梯轴且为齿轮轴,共分7段,其中第IV段为蜗轮,选取轴的材料为45钢，热处理调质处理 ,取材料系数 所以,有该轴的最小轴径为:

14、输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩 因为转矩变化很小，故取则：按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查GB/T 50142003，选用HL5型弹性柱销联轴器其公称转矩为2000N.m，半联轴器的孔径，故取 半联轴器与轴配合的毂孔长度。2.轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案该轴的装配方案已在前面画出。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1为了满足半联轴器的轴向定位要求，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段的直径；左端用轴端挡圈定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的断

15、面上，故-段的长度应略短一些，取。2.初步选择滚动轴承。 因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30314，其尺寸为，故而。右端滚动轴承的左端需用轴肩定位，轴肩高度为6mm，故，又因为两滚动轴承需关于蜗轮中心对称，故取3滚动轴承右端采用套筒定位，故需要一个轴肩，故取与蜗轮配合的轴的直径为75mm，蜗轮的长度 故蜗轮右端许用轴肩定位，故需加一轴环，取轴肩高度h=6mm,则轴环处的直径，轴环宽度，取4.轴承端盖的总宽度为20mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外断面

16、与半联轴器右端面间的距离，故取 5.与滚动轴承配合的轴上由轴承和定位套筒，故该段轴的长度 至此 ， 蜗轮轴的各段直径和长度。6.轴上零件的周向定位 蜗轮和半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，按 由表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为63mm，同时为了保证蜗轮与轴配合有良好的对中性，故选择蜗轮轮毂与轴的配合为，同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为18mmX11mmX90mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸为m6。7. 取轴端倒角为3.3蜗轮的设计计算蜗轮采用装配式（六角螺钉联接）如图3-3，由前面设计的轴可知蜗轮的d=75mm,故

17、 图3-3 蜗轮3.4轴承的选择和计算3.3.1轴承的选择1、由轴的设计总体思想可知，本设计中均采用圆锥滚子轴承30000字型号；2、根据校对结果，蜗杆轴与蜗轮轴选用中窄系列，蜗轮轴由于所受力很大，各轴承选用中力求经济、合理；3、由于向心推力球轴承受力后将产生一派生力，为使各轴上齿轮传动平稳，尽量减小齿轮处轴的弯曲变形，故结构设计中均采用面对面安装方式。图3-6 蜗轮轴上轴承（工作寿命为十年，48000h） 计算步骤和结果如下： 故该滚动轴承符合要求，可用。用上述方法计算得蜗轮的轴承也符合要求。3.5润滑和密封形式的选择3.5.1、润滑方式的确定 减速器内的传动零件和轴承都需要有良好润滑，这部

18、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。由于所设计的减速器的单级蜗轮蜗杆减速器，两个轴的的转速均不高。减速器的蜗轮采用浸油润滑,由于蜗轮、蜗杆(Z1,Z2)的尺寸不同，因而浸油深度就不一样。为了使蜗轮蜗杆均润滑良好,并考虑到V1很小，约0.5，故采用下置式装配，蜗杆浸油深度可多一些, h分度圆半径(从齿顶圆向上算起)，取h=,取h=20mm,这样Z2也有10mm的浸油深度,但不高于蜗杆轴轴承最低滚动体中心，润滑油能带到啮合面上,润滑可靠。3.5.2、轴承润滑由于浸油零件（Z1，Z2）的圆周速度小，溅油功用不大，且轴速度较高（1460），发热也较大，为了减少各轴承之间的磨擦，

19、减少磨损和发热量，考虑到3年一换，一般不需拆卸，故采用油脂润滑轴承。3.5.3、润滑剂的选择 蜗轮蜗杆的润滑：由于轴承的润滑是油脂润滑， 对蜗杆蜗轮：选用齿轮油SYB1103-625冬用HL20 E100 2.73.2夏用HL30 E100 4.04.5 对轴承:选用钠基润滑脂(GB49265)3.5.4、油的密封及防止脂的稀释密封：为了使减速器的分箱面不漏油，应在装配减速器时在分箱上涂密封胶。（接合处加工的光洁度取5）凸缘式轴承端盖的凸缘，检查孔盖板以及油塞，油标等处需装纸封油垫（或皮封油圈），以确保密封性，对于边盖，也应选用毡封油圈密封。4 箱体及附件的结构设计和选择4.1箱体设计4.1.

20、1、箱体（箱盖）的分析 箱体是减速器中较为复杂的一个零件，设计时应力求各零件之间配置恰当，并且满足强度，刚度，寿命，工艺、经济性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量轻，成本低廉的机器。4.1.2、箱体（盖）的材料 由于本课题所设计的减速器为普通型，故常用HT200灰铸铁制造。这是因为铸造的减速箱刚性好,易得到美观的外形,易切削,适应于成批生产。 为制造方便,箱体设计成直壁形式（见箱体图）4.1.3、箱体的设计计算 箱体的结构尺寸见下表： 符号名称计算与说明结果箱座壁厚 箱盖壁厚箱体加强筋厚箱盖加强筋厚b箱体分箱面凸缘厚箱盖分箱面凸缘厚平凸缘底厚地脚螺栓=20.1mm轴承螺栓0.75=1

21、5.075mm联接分箱螺栓（0.50.7）=11.055mm轴承盖螺钉检查孔螺钉7.035mmn地脚螺栓数4.2减速器附件4.2.1窥视孔和视孔盖 为了便于检查向内零件的啮合情况以及将润滑油注入箱体，在减速器箱体的箱盖顶端设有窥视孔。为防止润滑油飞溅出来和污物进入箱体，在窥视孔上加视孔盖。4.2.2通气器减速器工作时箱体温度升高，气体膨胀，箱内气压增大。为避免由此引起的密封部件密封性下冷缩气体降造成润滑油外泄，在视孔盖上设有通气器，是箱内热胀冷缩气体自由通过，保持箱内压力正常，密封性良好。4.2.3油面指示器用于检测箱内油面高度，以保证传动件的润滑。一般设置在箱体上便于观察。右面较稳定的位置。

22、4.2.4定位销为了保证每次装拆箱盖时，仍保持轴承座孔的安装精度，需在箱盖与箱座的链接凸缘上配装定位销。4.2.5起盖螺钉为了保证减速器的密封性，常在箱体剖分接合面上涂有水玻璃或密封胶。便于拆卸。在凸缘处设有1-2个起盖螺钉，便于拆卸。4.2.6起吊装置为搬运和拆卸箱盖在箱盖上装有吊环螺钉活铸出吊耳，为搬运减速器在箱座两端连接凸缘处铸出吊钩。4.2.7放油孔及螺塞为了排除油污，在减速器箱底最低端设有放油孔。 总 结课程设计结束了，本课程设计的任务是单级蜗轮蜗杆减速器。根据设计任务书的要求，同学们之间展开了持久的讨论。我也在心里酝酿着设计总体方案与各步在体步骤，针对一些具体问题查阅了大量资料，复

23、习一些专业书籍，整理了课堂笔记，然后开始设计。1、设计中出现的问题：蜗轮设计中出现的问题：齿蜗轮蜗杆设计中首先遇到的是齿数和模数的决定。开始参照例题及作业，确定齿数为41，求得模数为8，并且中心距不是整数。后来，通过与同学们的互相讨论，并得到了老师的耐心指导。为使工作机运转平稳，应尽量把模数取小，齿数增大，这样也便于加工，且运动过程中噪声、振动均小。为此，还是将中心距凑成整数（改变压力角的大小）。2、轴的设计过程中，开始是按顺序先设计轴，但是在设计中轴的轴向尺寸定不下来，这是因为第轴的尺寸与轴和轴的尺寸和结构有关，故应先把第、轴的结构设计排列在一张纸上，综合考虑才能正确把握各轴的轴向定位。由于设计过程中开始没有注意到蜗轮的齿顶圆应到轴外端的距离这一条件，导致设计后，这一要求不符合。解决办法是重新确定齿数，加大各轴中心距以满足这一要求。从这里我注意到：设计过程中综合考虑全盘布局是十分重要的，否则会顾此失彼。3、轴上键槽的问题由于联