课程设计蜗轮蜗杆说明书-正文

1、目录一、课程设计任务书- 1 -二、电动机的选择- 3 -1、电动机类型的选择- 3 -2、电动机功率选择- 3 -3、确定电动机转速- 3 -三、计算总传动比及分配各级的传动比- 4 -1、确定传动装置的总传动比及其分配- 4 -2、计算传动装置的运动及动力参数- 4 -四、传动零件的设计计算- 6 -1. 选择蜗轮蜗杆的传动类型- 6 -2. 选择材料- 6 -3. 按齿面接触强度进行设计- 6 -4. 蜗轮蜗杆的主要参数和几何尺寸- 7 -5. 校核轮齿接触疲劳强度- 9 -五、轴的设计计算- 11 -1. 蜗轮轴的设计与计算- 11 -2. 蜗杆轴的设计与计算- 15 -六 滚动轴承的

2、选择- 18 -七 蜗杆联轴器的选择- 18 -八 润滑剂的选择- 18 -九、键连接的选择及校核计算- 19 -1、输入轴上的键- 19 -2、中间轴上的键- 19 -3、输出轴上的键- 19 -十、箱体及附件的结构设计- 20 -1、减速器结构- 20 -2、注意事项- 20 -参考文献- 23 -机械基础综合课程设计设计计算说明书一、课程设计任务书题目：一带式运输机上用的蜗杆减速器1、工作条件工作要求：运输机连续工作，单向运转，载荷平稳、空载起动。运输带速度允许误差为5，减速器小批量生产，使用期限10年，3班制工作。图1.1 带式运输机传动示意图2、设计数据表1.1 已知的设计参数题号C

3、-1C -2C-3C-4C-5C-6C-7运输带拉力F(KN)2.02.02.02.02.02.22.4卷筒直径D(mm)280300320340360360280带速V(m/s)0.80.91.01.11.21.20.83、设计任务课程设计内容以所选题目作为设计对象，包括以下内容：1）电动机的选择与传动装置运动和动力参数计算；2）传动零件的计算与设计；3）轴的计算与设计；4）轴承组合计算与设计；5）键连接、联轴器的选择及校核计算；6）箱体、润滑及减速器附件设计；7）装配图和零件图的设计；8）设计计算说明书的编写。课程设计的主要工作量1）减速器装配图1张；2）零件图2张（轴、齿轮各1张），（学

4、号为单号：画输减速器入轴零件图、输入轴上的齿轮零件图；学号为双号：画减速器输出轴零件图、输出轴上的齿轮零件图；3）设计计算说明书1份（按目录的顺序和内容进行计算及编写，A4纸打印，不少于6000字）。第- 24 -页二、电动机的选择1、电动机类型的选择选择Y系列三相异步电动机。2、电动机功率选择工作机所需的功率：3、确定电动机转速由电动机至工作机之间的总效率：其中 分别为联轴器、轴承、蜗杆和卷筒的传动效率。查表可知=0.99（滑块联轴器）=0.98（滚子轴承）=0.73（单头蜗杆） =0.96（卷筒） 所以：所以电动机输出功率： 根据已知条件计算出工作机滚筒的工作转速为:电动机转速可选范围：

5、确定电动机型号查表可得：方案号电动机型号额定功率同步转速满载转速总传动比极数1Y132S2-27.5kw3000r/min2900 r/min46.9522Y132M-47.5kw1500 r/min1440 r/min22.6143Y160M-67.5kw1000 r/min970 r/min15.236经合考虑，选定方案3。因为同步转速较高，电动机价格比较便宜，而且方案3的传动比不是很大，尺寸也不是很大，结构还比较紧凑。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、确定传动装置的总传动比及其分配总传动比2、计算传动装置的运动及动力参数各轴转速： 各轴的输入功率： 电动机的输出转矩： 各轴的输入转矩

6、：同理 蜗杆蜗轮的转速：蜗杆转速和电动机的额定转速相同蜗轮转速：滚筒的转速和蜗轮的转速相同功率蜗杆的功率：p1=3.4×0.99=3.37kw蜗轮的功率：p2=3.37×0.73×0.98=2.41kw滚筒的功率：p3=2.41×0.98×0.99=2.34kw转矩 表3.1 各轴参数表参数电动机蜗杆蜗轮滚筒转速(r/min)97097057.3357.33功率(P/kw)3.43.372.412.34转矩(N·m)33.4733.14488.79464.55传动比i16.92效率0.990.730.96四、传动零件的设计计算1. 选

7、择蜗轮蜗杆的传动类型根据 GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆ZI。2. 选择材料考虑到蜗杆的传动功率不大，速度只是中等，故选择45钢，蜗杆螺旋部分要求淬火，硬度为4555HRC，蜗轮用铸锡磷青ZCuSn10P1，金属模铸造，为了节约贵重金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。3. 按齿面接触强度进行设计(1)传动中心矩计算公式如下：(2)确定作用在蜗轮上的转矩=488.79N·m(3)确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布系数KA=1.1(4)确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故=160(5)确定接触系数先假设蜗杆分度圆d1和传

8、动中心矩a的比值从图11-18可查得=2.9(6)确定接触疲劳极限根据蜗轮材料为ZCuSn10P1，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC，可从表11-7中查得无蜗轮的基本许用应力=268MPa(7)计算许用接触应力（8）计算中心距 取中心矩a=200mm这时, =2.7由图11-18查得，因为<， 因此以上计算结果可用。4. 蜗轮蜗杆的主要参数和几何尺寸确定蜗杆的头数 取=2 则，蜗轮齿数=×15.23=30.46,取=31确定模数：1）蜗杆主要参数齿顶高：齿根高：全齿高：分度圆直径：齿顶直径：齿根圆直径：蜗杆分度圆导程角: 蜗杆轴向齿距：蜗杆导程: 蜗杆螺纹部分长度：取=150

9、mm2）蜗轮主要参数蜗轮齿数：=31，变位系数：验算传动比，这时传动比误差为在允许范围内。蜗轮齿顶高： 蜗轮齿根高：全齿高： 分度圆直径： 齿顶圆直径：齿根圆直径：实际中心距: 咽喉半径: 蜗轮分度圆螺旋角：蜗轮宽度：蜗杆圆周速度：相对滑动速度：当量摩擦系数：查机械设计书:5. 校核轮齿接触疲劳强度1）最大接触应力满足要求。2）齿根弯曲疲劳强度轮齿最大弯曲应力，由经验可知对闭式蜗杆传动通常只作蜗轮齿根弯曲疲劳强度的校核计算。查得蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算公式为式中：-蜗轮齿根弯曲应力，单位为MP；-蜗轮齿形系数；-螺旋角影响系数；-蜗轮的许用弯曲应力，单位为Mp；当量齿数根据 ，查得齿形系数。螺

10、旋角影响系数 许用弯曲应力查ZCuSn10P1制造蜗轮的基本许用弯曲应力。寿命系数=0.7则 校验结果为 。所以蜗轮齿根弯曲疲劳强度是满足要求的。传动啮合效率：搅油效率：根据机械设计书自定为轴承效率：根据机械设计书自定为总效率：大于原估计值，因此不用重算。温度计算：散热总面积估算：箱体工作温度：此处取=15w/（m·c）,中等通风环境五、轴的设计计算1. 蜗轮轴的设计与计算1）列出轴上的功率，转速，转矩2）求作用在蜗轮上的力圆周力径向力 轴向力 3）初步确定轴的最小直径选取轴为45钢经调质处理，取A=110，则力学数据如下：直径d与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。由于转矩

11、变化较小，取1.5。联轴器计算转矩根据GB/T5843-1986，选用YL11型凸缘联轴器，其公称转矩为，轴孔长度 ，轴孔直径，故取。4）拟定轴上的零件装配方案图5.1涡轮轴装配方案图根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度A) 为满足联轴器的轴向定位要求，轴段右端需制出一轴肩，所以取，因轴承也要安装在系轴段上，选取轴承为角接触滚子轴承型号为（GBT297-1994 7212C）轴承尺寸，。所以。取安装蜗轮处直径为，轴套直径为。B) 确定轴各段的长度。因为联轴器中，所以轴段的长度为；取轴段的长度为；根据轴承型号可得轴段（取蜗轮端面距箱体内壁的间距为15 mm，轴承端面距箱体内壁的间距为5 mm

12、）；由安装蜗轮处轴承直径可得轮毂宽度为78 mm，所以轴段的长度为；轮毂左侧轴段长度为，C)综上所述轴的总长度为 支承跨度为 5）校核轴的强度图5.2 轴的强度校核A) 绘制轴的计算简图，如图4（a）。B) 绘制水平面内弯矩，如图4（b）。两支承端的约束反力为截面C处的弯矩为C) 绘制垂直面内弯矩图，如图4（c） 两支承端的约束反力为截面C左侧的弯矩为D) 绘制合成弯矩图，如图4（d）。截面C左侧的合成弯矩为截面C右侧的合成弯矩为E) 绘制扭矩图，如图4（e）。蜗轮与联轴器之间的扭矩为F) 绘制当量弯矩图，如图4（f）。因为轴为单向转动，所以扭矩为脉动循环，折合系数，危险截面C处的弯矩为G)

13、计算危险截面C处满足强度要求的轴径由公式可得由于C处有键槽，故将轴径加大5%，即。而结构设计简图中，该处的轴径为， 故强度足够。H) 绘制轴的工作图（见图纸）。2. 蜗杆轴的设计与计算图5.3 蜗杆轴设计图1）蜗杆轴的部分计算数据所设计蜗杆头数为2，其中为蜗杆轴向压力角，为轴向参数，为端面参数。 可得2）拟定轴上的零件装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度A) 为满足联轴器的轴向定位要求，轴段左端需制出一轴肩，所以取，因轴承也要安装在系轴段上，选取轴承为角接触滚子轴承型号为（GBT297-1994 7212C）轴承尺寸，所以。蜗杆的分度圆所以取轴段的直径为，蜗杆的齿顶圆直径为B) 确

14、定轴各段的长度。因为联轴器中，所以轴段的长度为；取轴段的长度为；根据轴承型号可得轴段（取蜗轮端面距箱体内壁的间距为15 mm，轴承端面距箱体内壁的间距为5 mm）；由安装蜗轮处轴承直径可得轮毂宽度为110 mm，所以轴段的长度为；轮毂左侧轴段长度为,轴承连接处长度。C) 综上所述轴的总长度为 支承跨度为3）校核轴的强度A) 绘制轴的计算简图，如图6（a）。B) 绘制水平面内弯矩，如图6（b）。两支承端的约束反力为截面C处的弯矩为C) 绘制垂直面内弯矩图,如图6（c）。 两支承端的约束反力为图5.4 轴的弯矩图截面C左侧的弯矩为D) 绘制合成弯矩图，如图6（d）。截面C左侧的合成弯矩为 截面C右

15、侧的合成弯矩为 E) 绘制扭矩图，如图6（e）。蜗杆与联轴器之间的扭矩为F) 绘制当量弯矩图，如图6（f）。因为轴为单向转动，所以扭矩为脉动循环，折合系数，危险截面C处的弯矩为G) 计算危险截面C处满足强度要求的轴径由公式可得 由于C处有键槽，故将轴径加大5%，即。而结构设计简图中，该处的轴径为 ，故强度足够。H) 绘制轴的工作图（见图纸）。六 滚动轴承的选择由于滚筒处的轴承主要承受径向载荷，因此采用深沟球轴承，结构简单，使用方便。因此选用60000 GB/T2761994型轴承。七 蜗杆联轴器的选择由于转矩变化不大，故选用弹性套柱销联轴器。取，则转矩为 根据GB/T 43231984，TL4

16、,确定额定公称转矩。应选用的联轴器尺寸为：。主动端为Z型轴孔，C型键槽，。从动端为J型轴孔，B型键槽，。八 润滑剂的选择查机械设计（第二版）（曹士鑫 主编 高等教育出版社1996），对于要求精度不高的设备，采用普通齿轮油润滑。速度因子 上式中 蜗轮传递的名义转矩（）； 蜗杆的转速（） 蜗杆传动的中心距（）选取蜗轮蜗杆油（SHT00941991）为：LCKE320轻载荷蜗轮蜗杆油，粘度等级（GB/T149061994）320，运动粘度。九、键连接的选择及校核计算1、输入轴上的键轴径，查手册P51 选用C型平键，得，即：键C8×32 GB/T1096-2003 T1=20N·m

17、 键、轴和轮毂的材料都是钢，由1表6-2查得许用挤压应力，取平均值，。(110Mpa) 故选择的键强度合格2、中间轴上的键轴径，查手册P51 选用C型平键，得，即：键C8×80 GB/T1096-2003 键、轴和轮毂的材料都是钢，由1表6-2查得许用挤压应力，取平均值，。 故键强度合格。3、输出轴上的键轴径，查手册P51 选用C型平键，得，即：键C14×66 GB/T1096-2003 键、轴和轮毂的材料都是钢，由1表6-2查得许用挤压应力，取平均值，。(110Mpa) 故选择的键强度合格。十、箱体及附件的结构设计1、减速器结构减速器由箱体、轴系部件、附件组成，其具体结构

18、尺寸见装配图及零件图。2、注意事项（1）装配前，所有的零件用煤油清洗，箱体内壁涂上两层不被机油浸蚀的涂料；（2）齿轮啮合侧隙用铅丝检验，高速级侧隙应不小于0.211mm，低速级侧隙也不应小于0.211mm；（3）齿轮的齿侧间隙最小= 0.09mm，齿面接触斑点高度>45%，长度>60%；（4）角接触球轴承7213C、7218C、7220C的轴向游隙均为0.100.15mm；用润滑油润滑；（5）箱盖与接触面之间禁止用任何垫片，允许涂密封胶和水玻璃，各密封处不允许漏油；（6）减速器装置内装CKC150工业用油至规定的油面高度范围；（7）减速器外表面涂灰色油漆；（8）按减速器的实验规程进

19、行试验。 设计小结经过紧张而辛苦的三周的课程设计结束了，看着自己的设计。即高兴又担忧，高兴的是自己的设计终于完成啦，担忧的是自己的设计存在很多的不足。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础在前几周的计算过程中我遇到了很大的麻烦，首先是在电机的选择过程中，在把一些该算的数据算完后，在选择什么电机类型时不知道该怎么选择，虽然课本后面附带有表格及各种电机的一些参数我还是选错了

20、，不得不重新选择。在电机的选择中我们应该考虑电机的价格、功率及在设计时所要用到的传动比来进行选择，特别要注意方案的可行性经济成本。 在传动比分配的过程中，我一开始分配的很不合理，把减速机的传动比分成了4，最后导致在计算齿轮时遇到了很大的麻烦。不得不从头开始，重新分配。我们再分配传动比的时候应该考虑到以后的齿轮计算，使齿轮的分度圆直径合理。在把电机的选择、传动比选定后就开始进入我们这次课程设计的重点了：传动设计计算。在一开始的时候我都不知道从哪儿下手，在杨老师和张老师的热心讲解和指导下，明白了传动设计中齿轮的算法和选择。在选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数时，我们一定得按照书上的计算思路逐步细心

21、地完成，特别一些数据的选择和计算一定要合理。当齿轮类型、精度等级、材料及齿数选择完成时，在分别按齿面接触强度设计和按齿根弯曲强度计算，最后通过这两个计算的对比确定分度圆直径、齿轮齿数。这次设计中最后一个难点就是轴的设计了，在两位老师的细心指导下，我采取了边画边算的方法，确定了低速和高速轴后又分别进行了校核，在这个环节中我觉得轴的校核是个难点，由于材料力学没怎么学好导致计算遇到了麻烦，这也充分的体现了知识的连贯性和综合性。在平时的学习中任何一个环节出了问题都将会给以后的学习带来很大的麻烦。在计算结束后就开始了画图工作，由于大一的时候就把制图学了，又学了电脑制图导致很自己手工画起来很吃力，许多的画

22、图知识都忘记啦，自己还得拿着制图书复习回顾，导致耽误了许多时间，通过这次的课程设计我更加明白我们所学的每一科都非常重要，要学好学的学硬。在画图过程中，我们应该心细，特别注意不要多线少线同时也要注意图纸的整洁，只有这样才能做出好的图。说实话，课程设计真的有点累然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这3周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一中”春眠不知晓”的感悟 通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱：有2次因为不小心我计算出错，只能毫不情意地重来但一想起周伟平教授，黄焊伟总检平时对我们耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些