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1、重慶理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書設(shè)計項目：單級蝸桿減速器學(xué) 號：姓 名：楊 海 龍專 業(yè)：材料成型及控制工程指導(dǎo)老師：黃 霞前 言在本學(xué)期臨近期末的近半個月時間里，學(xué)校組織工科學(xué)院的學(xué)生開展了鍛煉學(xué)生動手和動腦能力的課程設(shè)計。在這段時間里，把學(xué)到的理論知識用于實(shí)踐。課程設(shè)計每學(xué)期都有，但是這次和我以往做的不一樣的地方：單獨(dú)一個人完成一組設(shè)計數(shù)據(jù)。這就更能讓學(xué)生的能力得到鍛煉。但是在有限的時間里完成對于現(xiàn)階段的我們來說比較龐大的“工作”來說，雖然能夠按時間完成，但是相信設(shè)計過程中的不足之處還有多。希望老師能夠指正。總的感想與總結(jié)有一下幾點(diǎn)：1.通過了3周的課程設(shè)計使我從各個方面都受到了機(jī)械設(shè)計

2、的訓(xùn)練，對機(jī)械的有關(guān)各個零部件有機(jī)的結(jié)合在一起得到了深刻的認(rèn)識。2.由于在設(shè)計方面我們沒有經(jīng)驗(yàn)，理論知識學(xué)的不牢固，在設(shè)計中難免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，如：在選擇計算標(biāo)準(zhǔn)件是可能會出現(xiàn)誤差，如果是聯(lián)系緊密或者循序漸進(jìn)的計算誤差會更大，在查表和計算上精度不夠準(zhǔn)3.在設(shè)計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)際知識解決工程實(shí)際問題的能力，在設(shè)計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊精神，大家共同解決了許多個人無法解決的問題，在這些過程中我們深刻地認(rèn)識到了自己在知識的理解和接受應(yīng)用方面的不足，在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會更加努力和團(tuán)結(jié)。最后，衷心感謝老師的指導(dǎo)和同學(xué)給予的幫助，才能讓

3、我的這次設(shè)計順利按時完成。目 錄一 傳動裝置總體設(shè)計4二 電動機(jī)的選擇4三 運(yùn)動參數(shù)計算6四 蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計7五 蝸桿、蝸輪的基本尺寸設(shè)計13六 蝸輪軸的尺寸設(shè)計與校核15七 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計18八 減速器其他零件的選擇21九 減速器附件的選擇23一十 減速器的潤滑25參數(shù)選擇：卷筒直徑：D=350mm運(yùn)輸帶有效拉力：F=2000N運(yùn)輸帶速度：V=0.8m/s工作環(huán)境：三相交流電源，三班制工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載啟動，常溫連續(xù)工作一、 傳動裝置總體設(shè)計：根據(jù)要求設(shè)計單級蝸桿減速器，傳動路線為：電機(jī)連軸器減速器連軸器帶式運(yùn)輸機(jī)。根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計要求可知，該蝸桿的圓周速度V45m/s，所

4、以該蝸桿減速器采用蝸桿下置式見，采用此布置結(jié)構(gòu)，由于蝸桿在蝸輪的下邊，嚙合處的冷卻和潤滑均較好。蝸輪及蝸輪軸利用平鍵作軸向固定。蝸桿及蝸輪軸均采用圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷的復(fù)合作用，為防止軸外伸段箱內(nèi)潤滑油漏失以及外界灰塵，異物侵入箱內(nèi)，在軸承蓋中裝有密封元件。 該減速器的結(jié)構(gòu)包括電動機(jī)、蝸輪蝸桿傳動裝置、蝸輪軸、箱體、滾動軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標(biāo)準(zhǔn)件等。二、 電動機(jī)的選擇：由于該生產(chǎn)單位采用三相交流電源，可考慮采用Y系列三相異步電動機(jī)。三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護(hù)方便，啟動性能好等優(yōu)點(diǎn)。一般電動機(jī)的額定電壓為380V根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計要求，該減速器卷

5、筒直徑D=350mm。運(yùn)輸帶的有效拉力F=2000N，帶速V=0.8m/s，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)工作，電源為三相交流電，電壓為380V。1、 按工作要求及工作條件選用三相異步電動機(jī)，封閉扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V，Y系列2、 傳動滾筒所需功率Pw=FV/1000=2000*0.8/1000=1.6kw3、 傳動裝置效率：（根據(jù)參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 第133-134頁表12-8得各級效率如下）其中：蝸桿傳動效率1=0.70 攪油效率2=0.95 滾動軸承效率（一對）3=0.98聯(lián)軸器效率c=0.99 傳動滾筒效率cy=0.96所以：=1233c2cy =

6、0.7×0.99×0.983×0.992×0.96 =0.633電動機(jī)所需功率： Pr= Pw/ =1.6/0.633=2.5KW 傳動滾筒工作轉(zhuǎn)速： nw60×1000×v / ×35043.7r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，根據(jù)參考文獻(xiàn)機(jī)械零件設(shè)計課程設(shè)計吳宗澤 羅圣國編 高等教育出版社 第155頁表12-1可查得所需的電動機(jī)Y系列三相異步電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，查出有四種適用的電動機(jī)型號，因此有四種傳動比方案，如表2-1: 表2-1方案電動機(jī)型號額定功率Ped kw電動機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min額定轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y132S1-25.

7、5300029002.02Y132S-45.5150014402.23Y132M2-65.510009602.04Y160M-85.57507202.0綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價格和減速器的傳動比，可見第3方案比較適合。因此選定電動機(jī)機(jī)型號為Y132M2-6其主要性能如下表2-2：表2-2中心高H外形尺寸L×（AC/2AD）×HD底角安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑K軸身尺寸D×E裝鍵部位尺寸F×G×D132515×（270/2210）×315216×1781238×8010×

8、;33×38三、運(yùn)動參數(shù)計算：3.1蝸桿軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P0 = Pr=2.5kw n0=960r/minT0=9550 P0 / n0=9550*2.5/960=24.9N .m3.2蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P1 = P0·01 = 2.5×0.99×0.99×0.7×0.992 =1.68 kw n= n0/i1= = 27.4 r/minT1= 9550P1/n1 = 9550×1.68/27.4= 585.55N·m3.3傳動滾筒軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P2 = P1·c·c

9、y=1.68×0.99×0.99=1.65kwn2= n1/i12 = = 27.4 r/minT2= 9550*p2/n2= 9550×1.65/27.4= 575.09N·m運(yùn)動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理于下表3-1：表3-1類型功率P（kw）轉(zhuǎn)速n（r/min）轉(zhuǎn)矩T（N·m）傳動比i效率蝸桿軸2.596024.910.633蝸輪軸1.6827.4585.5531傳動滾筒軸1.6527.4575.09四、蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計：蝸桿的材料采用45鋼，表面硬度>45HRC，蝸輪材料采用ZCuA110Fe3,砂型鑄造。以下設(shè)計參數(shù)與公式除特殊說

10、明外均以參考由機(jī)械設(shè)計 第八版主編 濮良貴 紀(jì)名剛 ，副主編 陳國定 吳立言 高等教育出版社出版 2006年 第11章蝸桿傳動為主要依據(jù)。表41蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計表項 目計算內(nèi)容計算結(jié)果中心距的計算蝸桿副的相對滑動速度參考文獻(xiàn)5第37頁（23式）4m/s 7m /s 當(dāng)量摩擦系數(shù)4m/s 7m /s 選值在圖11.20的i=35的線上，查得=0.45 =0.45 蝸輪轉(zhuǎn)矩使用系數(shù)按要求查表11.5轉(zhuǎn)速系數(shù)見表11-16 ：彈性系數(shù)根據(jù)蝸輪副材料，見公式11-11壽命系數(shù)接觸系數(shù)由于計算有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)/a=0.45,按圖11.18查出渦輪基本許用應(yīng)力根據(jù)渦輪材料和金屬硬度，從表11-7中查得接觸疲

11、勞最小安全系數(shù)其中：為渦輪齒根應(yīng)力系數(shù)，由表11-17查出為渦輪齒根最大應(yīng)力系數(shù)，由公式=中心距傳動基本尺寸蝸桿頭數(shù)根據(jù)要求的傳動比和效率選擇,配合中心距要求，由表11-2查出Z1=1蝸輪齒數(shù)模數(shù)根據(jù)中心距尺寸，由表11-2查出Z2=31m=6.3蝸桿分度圓 直徑根據(jù)中心距尺寸，由表11-2查出蝸輪分度圓直徑蝸桿導(dǎo)程角根據(jù)中心距尺寸，由表11-2查出變位系數(shù)根據(jù)中心距尺寸，由表11-2查出x=-0.6587蝸桿齒頂圓 直徑 表11.3 mm蝸桿齒根圓 直徑 表11.3 mm蝸桿齒寬根據(jù)蝸桿頭數(shù)和變位系數(shù)查表11-4得出蝸桿齒寬計算公式mm蝸輪齒根圓直徑mm蝸輪齒頂圓直徑（喉圓直徑）mm蝸輪外徑

12、mm蝸輪咽喉母圓半徑蝸輪齒寬B=54.81B=55mmmm蝸桿圓周速度=3.16m/s相對滑動速度m/s當(dāng)量摩擦系數(shù)由表11.18查得輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算許用接觸應(yīng)力 最大接觸應(yīng)力合格齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由表11.6查出彎曲疲勞最小安全系數(shù)結(jié)合設(shè)計需求選擇許用彎曲疲勞應(yīng)力輪齒最大彎曲應(yīng)力合格蝸桿軸擾度驗(yàn)算蝸桿軸慣性矩允許蝸桿擾度蝸桿軸擾度合格溫度計算傳動嚙合效率攪油效率根據(jù)要求自定軸承效率根據(jù)要求自定總效率散熱面積估算參考課本公式11-23和11-24箱體工作溫度此處取=15w/（m²c）合格潤滑油粘度和潤滑方式潤滑油粘度根據(jù)m/s由表11-21選取給油方法由表11-21采用油池潤滑五、

13、蝸桿、蝸輪的基本尺寸設(shè)計5.1蝸桿基本尺寸設(shè)計根據(jù)電動機(jī)的功率P=5.5kw，滿載轉(zhuǎn)速為960r/min，電動機(jī)軸徑，軸伸長E=80mm軸上鍵槽為10x5。1、 初步估計蝸桿軸外伸段的直徑d=（0.81.0）=30.438mm2、 計算轉(zhuǎn)矩Tc=KT=K×9550×由Tc、d根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 張培金 藺聯(lián)芳 編 上海交通大學(xué)出版社第248頁表8.2可查得選用HL3號彈性柱銷聯(lián)軸器（38×80）。3、 確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm。4、 根據(jù)HL3號彈性柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)尺寸確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm的長度為80mm。5、 由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 張培金

14、 藺聯(lián)芳 編 上海交通大學(xué)出版社的第220頁表4.1可查得普通平鍵GB109690A型鍵10×63，蝸桿軸上的鍵槽寬mm，槽深為mm，聯(lián)軸器上槽深，鍵槽長L=63mm。6、 初步估計d=60mm。7、 由參考文獻(xiàn)機(jī)械零件設(shè)計課程設(shè)計 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社第189頁圖7-19，以及蝸桿上軸承、擋油盤，軸承蓋，密封圈等組合設(shè)計，蝸桿的尺寸如零件圖1（蝸桿零件圖）5.2蝸輪基本尺寸表（由參考文獻(xiàn)機(jī)械零件設(shè)計課程設(shè)計 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社第96頁表4-32及第190頁圖7-20及表51蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計表可計算得）表51蝸輪結(jié)構(gòu)及基本尺寸蝸輪采用裝

15、配式結(jié)構(gòu)，用六角頭螺栓聯(lián)接（100mm）,輪芯選用灰鑄鐵 HT200 ，輪緣選用鑄錫青銅ZcuSn10P1 單位：mma=bCxB98708231310255en1032518990º112202156六、蝸輪軸的尺寸設(shè)計與校核蝸輪軸的材料為45鋼并調(diào)質(zhì)，且蝸輪軸上裝有滾動軸承，蝸輪，軸套，密封圈、鍵. 6.1 軸的直徑與長度的確定1 .計算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT=K×9550×所以蝸輪軸與傳動滾筒之間選用HL5彈性柱銷聯(lián)軸器32×60，因此=32m m2.由參考文獻(xiàn) 張培金 藺聯(lián)芳 編 上海交通大學(xué)出版社的第220頁表4-1可查得普通平鍵GB109679A型

16、鍵12×8，普通平鍵GB109679A型鍵14×9，聯(lián)軸器上鍵槽深度，蝸輪軸鍵槽深度，寬度為由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（下冊） 張瑩 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1997年的第316頁321頁計算得.其中各段見零件圖的“渦輪軸”。6.2軸的校核 圖6.1X-Y平面受力分析 圖6.2X-Z平面受力圖： 圖6.3合成彎矩592368.1535700340587.75 圖6.4當(dāng)量彎矩T與aTT=518217NmmaT=327992.8Nmm圖6.5軸的校核計算如表5.1軸材料為45鋼， 表6.1計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果轉(zhuǎn)矩Nmm圓周力=12955.4N=12955.4N徑向力=1438.

17、9N軸向力=12955.4×tan 20ºFr =4715.4N計算支承反力=563.4N=972.75N垂直面反力=2357.7N水平面X-Y受力圖圖6.2垂直面X-Z受力圖6.3畫軸的彎矩圖合成彎矩 圖7.4軸受轉(zhuǎn)矩TT=518217NmmT=518217Nmm許用應(yīng)力值表16.3，查得應(yīng)力校正系數(shù)aa=a=0.59當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量彎矩蝸輪段軸中間截面=437814Nmm軸承段軸中間截面處=484690.6Nmm437814Nmm=484690.6Nmm當(dāng)量彎矩圖圖7.5軸徑校核驗(yàn)算結(jié)果在設(shè)計范圍之內(nèi)，設(shè)計合格軸的結(jié)果設(shè)計采用階梯狀，階梯之間有圓弧過度，減少應(yīng)力集中，具體

18、尺寸和要求見零件圖2（蝸輪中間軸）。6.3裝蝸輪處軸的鍵槽設(shè)計及鍵的選擇當(dāng)軸上裝有平鍵時，鍵的長度應(yīng)略小于零件軸的接觸長度，一般平鍵長度比輪轂長度短510mm，由參考文獻(xiàn)1表2.430圓整，可知該處選擇鍵2.5×65，高h(yuǎn)=14mm，軸上鍵槽深度為，輪轂上鍵槽深度為，軸上鍵槽寬度為輪轂上鍵槽深度為七、減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計參照參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計算得，箱體的結(jié)構(gòu)尺寸如表7.1：表7.1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸減速器箱體采用HT200鑄造，必須進(jìn)行去應(yīng)力處理。設(shè)計內(nèi)容計 算 公 式計算結(jié)果箱座壁厚度=0.04&

19、#215;125+3=8mma為蝸輪蝸桿中心距取=8mm箱蓋壁厚度1=0.85×8=6.8mm取1=6.8mm機(jī)座凸緣厚度bb=1.5=1.5×8=12mmb=12mm機(jī)蓋凸緣厚度b1b1=1.51=1.5×6.8=10.5mmb1=10.5mm機(jī)蓋凸緣厚度PP=2.5=2.5×8=20mmP=20mm地腳螺釘直徑dØdØ=18mm地腳沉頭座直徑D0D0=36mmD0=36mm地腳螺釘數(shù)目n取n=4個取n=4底腳凸緣尺寸（扳手空間）L1=30mmL1=30mmL2=26mmL2=26mm軸承旁連接螺栓直徑d1d1= 13.5mmd1=

20、14mm軸承旁連接螺栓通孔直徑d1d1=15.5d1=15.5軸承旁連接螺栓沉頭座直徑D0D0=30mmD0=30mm剖分面凸緣尺寸（扳手空間）C1=18mmC1=18mmC2=30mmC2=30mm上下箱連接螺栓直徑d2d2 =9mmd2=9mm上下箱連接螺栓通孔直徑d2d2=10.5mmd2=10.5mm上下箱連接螺栓沉頭座直徑D0=20mmD0=20mm箱緣尺寸（扳手空間）C1=16mmC1=16mmC2=14mmC2=14mm軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目n,d3n=4, d3=7.2mmn=4d3=7.2mm檢查孔蓋螺釘直徑d4d4=0.4d=8mmd4=8mm圓錐定位銷直徑d5d5= 0.8

21、 d2=8mmd5=8mm減速器中心高HH=225mmH=225mm軸承旁凸臺半徑RR=C2=15mmR1=15mm軸承旁凸臺高度h由低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。取50mm軸承端蓋外徑D2D2=軸承孔直徑+(55.5 d3取D2=120mm箱體外壁至軸承座端面距離KK= C1+ C2+(810=44mmK=54mm軸承旁連接螺栓的距離S以Md1螺栓和Md3螺釘互不干涉為準(zhǔn)盡量靠近一般取S=D2S=120蝸輪軸承座長度（箱體內(nèi)壁至軸承座外端面的距離）L1=K+=56mmL1=56mm蝸輪外圓與箱體內(nèi)壁之間的距離=15mm取=15mm蝸輪端面與箱體內(nèi)壁之間的距離=12mm取=12mm

22、機(jī)蓋、機(jī)座肋厚m1,mm1=0.851=5.78mm, m=0.85=10mmm1=5.78mm, m=7mm以下尺寸以參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 王昆等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據(jù)蝸桿頂圓與箱座內(nèi)壁的距離=43mm軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離=4mm箱底的厚度20mm軸承蓋凸緣厚度e=1.2 d3=12mm箱蓋高度116mm箱蓋長度（不包括凸臺）308mm蝸桿中心線與箱底的距離110mm箱座的長度308mm裝蝸桿軸部分的長度413mm箱體寬度（不包括凸臺）206mm箱底座寬度199mm蝸桿軸承座孔外伸長度10mm蝸桿軸承座長度65mm蝸桿軸承座內(nèi)端面與箱體內(nèi)壁距離5

23、mm八、減速器其他零件的選擇經(jīng)箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以及標(biāo)準(zhǔn)鍵、軸承、密封圈、擋油盤、聯(lián)軸器、定位銷的組合設(shè)計，經(jīng)校核確定以下零件：表8-1鍵 單位：mm安裝位置類型b（h9）h（h11）L9（h14）蝸桿軸、聯(lián)軸器以及電動機(jī)聯(lián)接處GB1096-90鍵10×5010850蝸輪與蝸輪軸聯(lián)接處GB1096-90鍵18×56181156蝸輪軸、聯(lián)軸器及傳動滾筒聯(lián)接處GB1096-90鍵20×50201250表8-2圓錐滾動軸承 單位：mm安裝位置軸承型號外 形 尺 寸dDB蝸 桿3509458523209458519蝸輪軸3508408023208408018表8-3

24、密封圈（GB9877.1-88） 單位：mm安裝位置類型軸徑d基本外徑D基本寬度蝸桿B40×85×440854蝸輪軸B61×100×1040808表8-4彈簧墊圈（GB93-87） 安裝位置類型內(nèi)徑d寬度（厚度）材料為65Mn，表面氧化的標(biāo)準(zhǔn)彈簧墊圈軸承旁連接螺栓GB93-87-16164上下箱聯(lián)接螺栓GB93-87-12123表8-5擋油盤參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第132頁表2.8-7安裝位置外徑厚度邊緣厚度材料蝸桿129mm12mm9mmQ235定位銷為GB117-86 銷8×38 材料為45鋼九、減速器附件的選擇以下數(shù)據(jù)均以參考文獻(xiàn)機(jī)械零件設(shè)計課程設(shè)計 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社的P106-P118表9-1視孔蓋（Q2