(免费下载)机械设计课程设计说明书(单级蜗要点

1、重庆理工大学机械设计课程设计说明书设计项目：单级蜗杆减速器学 号：10509010232姓名：杨海龙专业：材料成型及控制工程指导老师：黄霞冃U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

2、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。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2. 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

3、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4z I J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J*二. 电动机的选择4，门门门门门门门门门门门门门门1三. 运动参数计算6I ，门门门门，门门门门，门门门门门7四. 蜗轮蜗杆的传动设计7z I J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J*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15J J J J J J J J J J J J J J J J J J J

4、J J J J 1 2七. 减速器箱体的结构设计, ,18八. 减速器其他零件的选择21J I J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J 1九. 减速器附件的选择23JJ J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J一十.减速器的润滑251 曰 J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J J参数选择：卷筒直径：D=350mm运输带有效拉力：F=2000N运输带速度：V=0.8m/s工作环境：三相交流电源，三班制工作，单向运转

5、，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：电机一一连轴器一一减速器一 连轴器一一带式运输机。根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度 VW 4- 5m/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。

6、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 丫系列三相异步电动机。 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根据生产设计要求，该减速器卷筒直径D=350m。运输带的有效拉力F=2000N带速V=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 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, 丫系列2、传动滚筒所需功率Pw=FV/1000=2000*0.8/1000=1.6kw3、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

7、133-134页表12-8得各级效率如下）其中：蜗杆传动效率n 1=0.70搅油效率n 2=0.95滚动轴承效率（一对）n 3=0.98联轴器效率n c=0.99传动滚筒效率n cy=0.96所以：n = n 1? n 2?n 33? n c2?n cy =0.7 x 0.99 x 0.983 x 0.992 x 0.96 =0.633电动机所需功率：Pr= Pw/ n =1.6/0.633=2.5KW传动滚筒工作转速：n w= 60 x 1000X v /x 350= 43.7r/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

8、得所需的电动机丫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表2-1电动机型额定功率万案 号Ped kw电动机转速r/mi n额定转矩同步满载转速转速1Y132S1-25.52Y132S-45.5Y132M2-365.54Y160M-85.5300029002.0150014402.210009602.07507202.0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,方案比较适合。因此选定电动机机型号为Y132M2-6其主要性能如可见第 32-2 :表2-2中心高H外形尺寸底角安装地脚螺栓轴身尺寸尺寸孔直径KLX( AC/2

9、 + ADDX E装键部位尺寸132X HDAX BFX GX D515 X( 270/2 +216X17812210) X 31538 X 8010X 33X 38三、运动参数计算：3.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩P0 = Pr=2.5kwn0=960r/mi nT0=9550 P0 / n 0=9550*2.5/960=24.9N .m3.2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩P1 = P0 n 01 = 2.5 X0.99 X0.99 X0.7 X0.99 2 =1.68 kwn I = n0/i仁Sil = 27.4 r/minT1= 9550P1/n1 = 9550 X 1.68/27.4

10、= 585.55N m3.3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩P2 = P1 n c n cy=1.68 X 0.99 X 0.99=1.65kw27.4n2= n1/i12 = 27.4 r/mi nT2= 9550*p2/n2= 9550 X 1.65/27.4= 575.09N m运动和动力参数计算结果整理于下表3-1 :表3-1类型功率P(kw)转速(r/min)n转矩T(N - mi传动比效率n蜗杆轴2.596024.910.633蜗轮轴1.6827.4585.5531传动滚筒轴1.6527.4575.09四、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Z

11、CuA110Fe3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 第八版主编 濮良贵 纪名刚，副主编 陈国定 吴立言 高等教育出版社出版2006年 第11章蜗杆传 动为主要依据。表41蜗轮蜗杆的传动设计表计算结果项目计算内容中心距的计算蜗杆 副的相对 滑动速度艺用工i *却打巧0" -*# if 4 灯士 参考文献5第37页（23式）4m/s 7m /s当量摩擦4m/s 7m /sf： «- CI.OZ4 1工丁系数选在图11.20的i=35的线上，查得”=0.45值=0.45蜗轮转矩百、事加 p 片rwr.j,兀- 6|0 Zm使用系数按要求查表11.5K =1

12、.15转速系数见表 11-16 : ；'fB = O.S15弹性系数根据蜗轮副材料，见公式11-114 呗"叨寿命* (12000 r t 系数-.n接触由于计算有现成的数据/a=0.45,按Zp - 2.6K系数图11.18查出涡轮根据涡轮材料和金属硬度，从表11-7中基本许用杳得(j J - ZbK MPa应力S. =-工 1接触其中：为涡轮齿根应力系数，由表疲劳最小11-17查出=】丄安全系数'为涡轮齿根最大应力系数，由公式f J IH1S.M.中心距i » i, * !'* 1.i n，- a 电"1 i JM-a = 125 mm

13、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m=6.3Z2=31蜗杆分度圆 直根据中心距尺寸，由表11-2查出皿径蜗轮分度圆直径d. 195 urn蜗杆根据中心距尺寸，由表11-2查出尸二，戈导程角变位根据中心距尺寸，由表 11-2查出x=-0.6587系数蜗杆齿顶圆直"”：匚，二,：表11.3径mm蜗杆*“- -r|齿根圆直总表11.3径mm根据蜗杆头数和变位系数查表11-4得出 蜗杆蜗杆齿宽计算公式齿宽玄（10.5 +斗网蜗轮齿根圆直径蜗轮 齿顶圆直 径（喉圆 直径）蜗轮 外径</ .

14、-, r m m t-一 I*mmmm蜗轮 VI 卄 1/jjSi咽喉母圆半径蜗轮谯=54.81B=55mm蜗杆=3.16m/s圆周速度相对滑动速度、/ m当量摩擦系数轮齿弯曲疲劳强度验算m/s由表11.18查得许用|H-理号T 接触应力1 F W 11 | *最大接触应力齿根弯曲疲劳由表11.6查出强度合格弯曲疲劳最小安全系数结合设计需求选择I il许用弯曲疲劳应力轮齿最大弯曲应力l!l* III,pr - iJ.E聲I 股孚林合格蜗杆轴扰度验蜗杆轴惯性矩/ = 7-3t1O' mm'允许蜗杆扰度1 OCHJF ii 1| vj=I b.Aie>_9-蜗杆轴扰度温度y=

15、< I j合格计算传动*1 斡If *p,I胪矿=0.5啮合效率4JTJ5.4* 斗 IJMJ P:ri,H搅油效率根据要求自定口 = 03轴承根据要求自定3 = fl. 99效率总效率甲=gg=11 H 1 D口删-fi.n矿="O.!®散热参考课本公式11-23和11-24S- 23BfJUJ?面积估算10UU刊-卩箱体in - 2 fl - n-"弼 hn M工作温度此处取 =15w/( m2C合格润滑油粘度和润滑方式润滑v - 7 14根据m/s由表11-21选取油粘度给油方法由表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

16、计根据电动机的功率P=5.5kw，满载转速为960r/min，电动机轴径d斛二mm，轴伸长 E=80mm轴上键槽为10x5。1、初步估计蜗杆轴外伸段的直径d=( 0.8 1.0)=30.4 38mm2、计算转矩Tc=KT=K< 9550X=1.15 X 9550X 5.5/960=62.9N.M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(38X 80)。3、确定蜗杆轴外伸端直径为38mm4、 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38mm的长度为80mm5、 由参考文献机械设计课程设计 张培金蔺联芳

17、编上海交通大学出 版社的第220页表4.1可查得普通平键GB109 90A型键10X63,蜗杆轴 上的键槽宽川艸切mm槽深为5吧J mm联轴器上槽深 33曲，键槽长L=63mm6、初步估计d=60m。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5-1蜗轮蜗杆的 传动设计表可计算得）表5 1蜗轮结构及基本尺寸蜗轮采用装配式结构，

18、用六角头螺栓联接（必-100mm ,轮芯选用灰铸铁HT200，轮缘选用铸锡青铜 ZcuSn10P1单位：mm%1a=bCxB98708231310255eng即5比%1032518990o112202156六、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=K< 9550X =1.15 X 9550X 1.68/30.96=595.94N.M<2000 N.M所以蜗轮轴与传动滚筒之间选用 HL5弹性柱销联轴器32X 60,因此| =32m m2.由参考文献 张培金 蔺联芳 编 上

19、海交通大学出版社的第220页表4-1可查得普通平键GB109 79A型键12X 8,普通平键 GB109 79A型键14X9，联轴器上键槽深度 C蜗轮轴键槽深度，宽度为"-' A 0M3由参考文献机械设计基础（下册）张莹主编机械工业出版社1997年的第316页一321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；F 閱 F nrt r m Q图6.1X-Y平面受力分析F息打F机图6.2X-Z平面受力图:图6.3合成弯矩''''592368.1535700340587.75图6.4当量弯矩T与aTT=518217N

20、mmaT=327992.8Nmm图6.5计算结果6.2.2轴的校核计算如表5.1轴材料为45钢，"表6.1计计算内容算项；-g: Nmm圆=12955.4坊=12955.4N周力N径向力轴=12955.4向力 x tan 20oFr =4715.4N'=1438.9N计=563.4N算支 承反 力=972.75N垂厂"=2357.7直面反力平面X-Y 图 6.2受力图垂直面图6.3X-Z受力画轴的弯矩图合成弯图7.4矩轴一T受转 T= =518217Nmm 矩T许T=518217Nmm用应表16.3，查得应力校a=a=0.59正系数a矩图内容果内容果蜗轮段轴中间截面

21、内容果内容果=437814N1437814N内容果内容果mm当mm内容果内容果矩轴承段轴中间 截面处=484690.6Nmm内容果内容果. =484690.6Nmm矩图图7.5验算结果在设径校核计范围之内，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5 10mm由参考文献1表2.4 30圆整，可知该处选择键2.5 X 65,高 h=14mm轴上键槽深度为1 = 0 ，轮毂上键槽深度为15 ，轴上键槽宽度为轮毂上键槽深度

22、为七、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。计算公式设计计算结内容果箱座壁厚度S=0.04 x 125+3=8mm取a为蜗轮蜗杆中心距S =8mm箱盖壁厚度S1"邓*=0.85 x 8=6.8mm取S 1=6.8mm机座凸缘厚度b=1.5 S =1.5 x 8=12mmb=12mmb机盖凸缘厚度blb1=1.5 S 1=1.5 x 6.8=10.5mmb1=10.5mm机盖凸缘厚度P=2.

23、5 S =2.5 x 8=20mmP=20mmP地脚螺钉直径d?d?=18mm地脚沉头座直D0=36mmD0=36mm径DO地脚螺钉数目n取n=4个取n=4底脚凸缘尺寸L仁 30mm（扳手mL1=30m空间）L2=26mmL2=26mm轴承旁连接螺栓直径did1= 13.5mmm轴承旁连接螺栓通孔直径d'id'1=15.5.5d仁 14md' 1=15轴承旁D0=30mmD0=30m山0乙=0Gluiuo 乙=0GM#±T山0乙=0Gluiuo 乙=0GM#±Tluiug-0竝、P二乙、PM#±TLUIU6 二乙PLUIU6=乙 P山0乙=

24、0Gluiuo 乙=0GM#±TM#±T山0乙=0Gluiuo 乙=0GM#±T山0乙=0Gluiuo 乙=0GM#±TLuiuoe 二乙oluiuos=20山0乙=0Gluiuo 乙=0GM#±T山0乙=0Gluiuo 乙=0GM#±T（回iu步圭 ®） 4 wy Ill 岳 fW山0乙=0Gluiuo 乙=0GM#±T山0乙=0Gluiuo 乙=0GM#±T减速器H=225mmH=225m连接螺栓沉头座直径m箱缘尺寸（扳手空3= 16mmmC1=16m间）C2=14mmC2=14mm轴承盖n=4螺钉直

25、径和数n=4, d3=7.2mmd3=7.2目 n,d3mm检杳孔盖螺钉d4=0.4d=8mmd4=8mm直径d4圆锥定位销直d5= 0.8 d2=8mmd5=8mm径d5中心高轴承旁R1=15m凸台半 R=C2=15mmm径R轴承旁由低速级轴承座外径确取凸台高、定，以便于扳手操作为准。50mm度h轴承端D2#由承孔直径+(55.5 取盖外径d3D2=120mmD2箱体外壁至轴承座端 K= C1+ C2+(810=44mm K=54mm面距离K轴承旁以Md1螺栓和Md3螺钉连接螺互不干涉为准尽量靠近一般S=120栓的距取 S=D2离S蜗轮轴承座长 度（箱体内壁L仁 K+S =56mm至轴承座外

26、端面的距离）蜗轮外圆与箱体内壁 =15mm之间的距离蜗轮端面与箱体内壁 Si=12mm之间的距离机盖、m1=0.85S 1=5.78mm,机座肋m=0.85S =10mm厚 m1,mL仁 56mm取-j =15mm取=12mmm仁 5.78mm, m=7mm王昆等主编高等教育以下尺寸以参考文献机械设计、机械设计基础课程设计出版社1995年表6-1为依据蜗杆顶圆与轴承端面J =4m箱座=43mm至箱体内壁的箱底的厚度20mmm内壁距离的距离轴箱盖长度承盖308me=1.2 d3=12mm凸缘箱盖咼度116mm（不包括凸m厚度台）蜗杆中心线箱座的长装蜗杆轴部413m110mm308mm与箱底的距离

27、度分的长度m箱体宽206mm箱底座宽蜗杆轴承座199mm10mm度孔外伸长度度不包括凸台）蜗 蜗杆轴承 杆轴65mm座内端面与箱5mm承座体内壁距离长度八、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bh类型位置（h9）（ h11）L9（h14）蜗杆GB10轴、联轴96-90器以及电10 8动机联接键处10X 5050蜗轮96-90与蜗轮轴18 11联接处键18X 56GB1056蜗轮GB10轴、联轴96-90器及传动20 12滚筒联接键处20 X 5050mm表8-2圆锥滚动轴承单位:安装轴承外形位置型号尺寸d DB蜗杆 3509458523209458519蜗轮 3508 408023208408018表8-3密封圈（GB9877.1-88） 单位:mm安装类型位置基本基本轴径d 外径宽度D蜗杆 B40X 85X4 40854蜗轮B61X100X10 40808轴表8-4弹簧垫圈（GB93-87）安装位宽度材料为65Mn 表置类型内径d（厚度）面氧化的标准弹簧垫圈轴承旁连接螺GB93-16487-16上下箱GB93-联接螺12387-12栓表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32 页