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1、 目录1、 机械设计课程设计任务书12、 机构运动简图13、 运动学设计和电动机选择24、 蜗轮蜗杆传动的设计计算35、 轴的设计计算及校核86、 轴承的寿命计算167、 选用键并校核强度188、 箱体箱盖的设计199、 蜗轮蜗杆和轴承的润滑2010、参考文献20CAD图纸，联系QQ153893706一、机械设计课程设计任务书课题名称蜗轮蜗杆减速器原始数据已知条件输送带拉力F/KN输送带速度V/(m/s)滚筒直径（mm）数据20.8350工作条件：单向运转，连续工作，空载起动，载荷平稳，三班制工作 ，减速器使用寿命不低于10年，输送带速度允许误差位5%基本要求 1、减速器装配图1张 2、零件工
2、作图23张 3、设计说明书1份二、机构运动简图三、运动学设计和电动机选择1.选择电动机（1）.传动装置效率式中：蜗轮蜗杆效率，取=0.75； 两对滚动轴承效率，取=0.99； 两对弹性柱销联轴器效率，取=0.99 运输机滚筒效率，取=0.96因此，=*数据来自机械设计基础课程设计P23表2-4（2）.电动机所需功率 （3）.选择电动机型号根据工作条件，载荷平稳选择一般用途的Y系列三相异步电动机。根据电动机所需功率，并考虑到电动机转速越高，总传动比越大，减速器的尺寸也相应增大，所以决定选用Y132S6型电动机，其额定功率P=3KW，满载转速n=960r/min，电动机轴颈直径D=38mm，电动机
3、外廓尺寸为515mm280mm315mm。*电动机型号来自机械设计基础课程设计P17表2-3-1 电动机尺寸来自机械设计基础课程设计p19表2-3-32.总传动比及其分配（1）.滚筒轴工作转速 （2）.总传动比（3）.传动比分配，由于使用联轴器连接电动机和减速器，所以=1，则蜗轮传动比。3.运动学计算（1）.各轴转速蜗杆转速：；蜗轮转速：；滚筒轴：（2）.各轴上的功率蜗杆：蜗轮：滚筒轴：(3).各轴上的扭矩电动机：蜗杆：蜗轮：滚筒轴：将以上算得的运动参数和动力参数列表如下：参数 轴名 电动机蜗杆蜗轮滚筒轴转速n/(rmin)9609604444功率P/KW32.972.062.02扭矩T/(N
4、mm)2968.7529545.31479670.46438431.82传动比121.821效率0.990.750.96四、蜗轮蜗杆传动的设计计算1.蜗杆传动类型GB/T 10085-1988.阿基米德蜗杆（ZA）2.选择蜗轮的材料及热处理方法减速器为一般机器，没有特殊要求，从降低成本，减少结构尺寸和易于取材的原则出发，决定蜗杆选用45调质钢，硬度达到255270HBS；蜗轮选用铸造黄铜（ZCuZn38Mn2Pb2），沙模铸造。从GB/T10089-1988圆柱蜗轮蜗杆精度中选择8级精度。侧隙种类为f,标注为8f GB/T 10089-1988。3.计算蜗轮的许用应力（1）计算许用接触疲劳应力
5、=180MPa=0.67=0.95许用接触疲劳应力：=114.57MPa*数据（）来自机械设计基础P308表14-3 数据（）来自机械设计基础P307图14-1 数据（）来自机械设计基础P307图14-2（2）.计算许用弯曲应力=60MPa=0.542许用弯曲应力：=32.52MPa*数据（）来自机械设计基础P307表14-2 数据（）来自机械设计基础4.蜗轮强度计算(1).根据齿面接触强度计算公式由 总传动比=21.82选择，取=44=2=7=114.57MPa得*数据（）来自机械设计基础P310表14-4 数据（；）来自机械设计基础P89表5-8（2）.确定传动主要参数初选 1403357
6、0.93因此以上数据可用*数据来自机械设计基础P87表5-7 蜗杆 蜗轮选择齿数 =2 =44蜗杆导程角 =0.23蜗轮螺旋角 =0.23确定模数 确定压力角 计算中心距=*数据（）来自机械设计基础P87表5-7数据（）来自机械设计基础P147表6-15（3）.确定蜗杆主要参数齿根圆直径：=分度圆直径：=168.750=140齿顶圆直径：=蜗杆齿宽： 蜗杆轴向齿距：蜗杆轴向齿厚：蜗杆法向齿厚：*数据（；）来自机械设计基础P147表6-15（4）.确定蜗轮主要参数齿根圆直径：=分度圆直径：=齿顶圆直径：=齿轮齿宽： =蜗轮齿顶圆弧半径：蜗轮齿根圆弧半径：蜗轮变位系数：*数据（；）及公式（）来自机
7、械设计基础P147表6-15公式（）来自机械设计基础P915.校核蜗轮蜗杆的强度（1）.校核蜗轮的的齿面接触强度= *校核蜗轮的齿根歪曲疲劳强度= *数据（）来自机械设计基础P311表14-5蜗轮蜗杆强度合格6.计算啮合力圆周力：轴向力：径向力：项目蜗杆蜗轮材料及热处理调质基本参数模数16压力角齿数Z244齿顶高系数1顶隙系数0.2几何尺寸分度圆直径140704齿顶圆直径172736齿根圆直径101.6665.6蜗杆齿宽218.24蜗轮齿宽129蜗杆导程角0.23蜗轮螺旋角0.23蜗轮齿顶圆弧半径54蜗轮齿根圆弧半径89.2蜗杆轴向齿距50.24蜗杆轴向齿厚25.12蜗杆法向齿厚25.12蜗轮
8、变位系数0啮合传动中心距422传动比22圆周力422.08轴向力1362.7径向力495.98五、轴的设计1.选取轴的材料和热处理方法运输减速器是一般用途的减速器，所以轴的材料选用45钢，粗加工后进行调质处理便可满足使用要求。45钢经过调质处理后，硬度为217255HBS，,。许用弯曲应力为。*数据来自机械设计基础P324表15-12.按扭转强度估算各轴的直径轴的最小直径计算公式为：试中：A=126103，取A=115蜗杆轴：蜗轮轴：滚筒轴：*数据来自机械设计基础P333表15-5在蜗轮和蜗杆轴上，轴的最小直径要安装联轴器，轴端轴颈应将估算直径加大5%，17.598。43.522，取标准直径为
9、=20，=45。估取安装轴承处的轴径为=30，=55。3.联轴器的选择减速器输出轴与滚筒轴采用弹性柱销联轴器。由前计算知，选用弹性柱销联轴器的型号为：蜗杆轴用HL2联轴器，GB5014-85。蜗轮轴用HL3联轴器，GB5014-85。主要参数尺寸如下：HL1：许用最大扭矩 许用最大转速 主动端 ，A型键槽从动端 ，A型键槽HL2：许用最大扭矩 许用最大转速 主动端 ，A型键槽 从动端 ，A型键槽显然，轴的轴径，工作转矩和转速均在选用范围内。*数据和型号来自机械设计基础课程设计P109附表4-44.轴承的选择蜗杆轴：在蜗杆轴上，既作用着径向力，又作用着轴向力，故选用圆锥滚子轴承，型号为7506E
10、。其主要参数如下：=30，D=62，T=21.25，B=20。蜗轮轴：同样，在蜗轮轴上选用轴承型号为7211E，其主要参数如下：=55，D=100，T=22.75，B=21。*数据来自机械设计基础课程设计P100附表3-35.轴的结构设计在蜗杆轴上，两端的轴承已初选用32206型，与轴承配合的轴径为，以轴肩作轴向定位，因此蜗杆所在轴处的直径必须不小于35，在蜗轮轴上，两端的轴承已选用32211型，与轴承配合的轴径为。一端以轴肩作轴向定位，蜗轮从另一端拆装。故从轴肩开始，轴上各段径向尺寸应依次递减。按蜗轮轴和蜗杆轴上零件拆装的先后顺序，周向及轴向固定方法以及工艺性等要求，作出蜗轮轴和蜗杆轴的结构
11、设计，其中蜗杆轴的结构设计和轴系部件结构如图a所示。图中，公差带取r6；，公差带取k6；，.；，。蜗轮轴的结构设计和轴系部件结构如图b所示。图中，。，。6.轴的强度计算(1).蜗杆轴的强度计算根据蜗杆轴的结构设计，取L=281.24mm，。由前面计算可知：，。根据轴系部件结构图，作出轴系空间力图，如图k所示。作出蜗杆轴垂直平面力图，求支反力，绘弯矩图，如图l所示。蜗杆中心面左侧弯矩蜗杆中心面右侧弯矩作出蜗杆轴水平平面力图，求支反力、，绘弯矩图，如图m所示。求总反力、，绘总弯矩图M，如图n所示蜗杆中心面左侧总弯矩为：蜗杆中心面右侧总弯矩为：绘扭矩图，如图o所示。绘当量弯矩图，如图r所示。因为皮带
12、运输机为单向传动，从安全角度出发，轴上转矩，按脉动循环考虑，故取校正系数。蜗杆中心面处最大当量弯矩为：选择危险截面，进行强度核算。根据当量弯矩图，初取蜗杆中心面为危险截面，轴径为：由计算结果可知，轴径必须小于蜗杆齿根圆处实际直径，所以强度满足要求。*数据来自机械设计基础P324表15-1 L/2 L图a A B 图k 图l 图m 图n 图o 图r（2）.蜗轮轴的强度计算根据蜗轮轴的结构设计，取L=184，。由前面的计算可知：，。.根据轴系部件结构图，作出轴系空间图，如图c所示。.作出蜗轮轴垂直平面力图，求支反力、，绘弯矩图，如图d所示。蜗轮中心面左侧弯矩为：蜗轮中心面右侧弯矩：.作出蜗杆轴水平
13、面力图，求支反力、，绘弯矩图，如图e所示。求总反力、，绘总弯矩图M，如图f所示。齿轮中心面左侧总弯矩为：齿轮中心面右侧总弯矩为：.绘扭矩图，如图g所示。.绘当量弯矩图，如图h所示。因为联轴器运输机为单向传动，从安全角度出发，轴上转矩，按脉动循环考虑，故取校正系数=0.6。齿轮中心面处最大当量弯矩为：.选择危险截面，进行强度核算。根据当量弯矩图，初取齿轮中心面为危险截面。该截面有键槽，故应将轴径加大5%，由此得必须轴径为：*数据来自机械设计基础P324表15-1由计算结果可知，轴径必须小于安装齿轮处实际轴径，所以强度满足要求。 L/2 L图b图c 图d 图e 图f 图g 图h六、轴承寿命计算蜗杆
14、轴轴承寿命计算蜗杆轴轴承已初选型号为32206的一对圆锥滚子轴承正装，其有关数据如下：额定动载荷C=49.2kN，e=0.37，y=1.6，载荷系数，温度系数。轴承受力情况如图j所示。由前面计算可知：，。、即为轴承径向力、。，。1.计算轴承内部轴向力S2.计算轴承的轴向力和已知轴向外载荷，方向向右，各轴向力方向如图r所示由于 即，因此，轴承B被“压紧”，轴承A被“放松”，故得3.计算轴承的当量动载荷对轴承A：，对轴承B：，*数据（、）来自机械设计基础P362表17-94.计算轴承额定寿命由题给工作条件，该皮带运输机三班制工作，使用10年。若每年365个工作日计，则轴承的预期寿命为:图r蜗轮轴轴
15、承寿命计算蜗轮轴轴承已初选型号为30211的一对圆锥滚子轴承正装，其有关数据如下：额定动载荷C=86.5kN，e=0.4，y=1.5，载荷系数，温度系数。轴承受力情况如图i所示。由前面计算可知：，。、即为轴承径向力、。，。1. 计算轴承内部轴向力S2.计算轴承的轴向力和已知轴向外载荷，方向向右，各轴向力方向如图i所示。由于 即。因此，轴承B被“压紧”，轴承A被“放松”，故得3.计算轴承的当量动载荷对轴承A： 对轴承B：*数据（、）来自机械设计基础P362表17-94.计算轴承额定寿命： 由题给工作条件，该皮带运输机三班制工作，使用10年。若每年365个工作日计，则轴承的预期寿命为：由于，所以轴
16、承合乎要求。图i七、选用键并校核强度蜗杆轴键校核蜗杆轴上安装联轴器处所选用的键的类型为：键15GB1096-79，b=6mm，h=6mm，L=16，键槽深t=3.5mm,键工作长度l=L-b=16-6=10mm，d=20mm。因为对于按标准选择的平键联接，具有足够的剪切强度，故按挤压强度进行强度校核。键联接的许用挤压用力。显然，故联接强度足够，能够满足要求，安全。*数据（）来自机械设计基础P181表9-2蜗轮轴键校核蜗轮轴上安装蜗轮处选用键的类型为：键，b=16mm，h=10mm，L=56mm，键槽深t=6mm，键工作长度l=L-b=56-16=40mm，d=63mm。因为对于按标准选择的平键
17、联接，具有足够的剪切强度，故按挤压强度进行强度校核。键联接的许用挤压应力。显然，故联接强度足够，能够满足要求，安全。蜗轮轴上安装联轴器处所选用键的类型为：键GB1096-79，b=14mm，h=9mm，L=100mm，t=5.5mm，l=L-b=100-14=86mm，d=45mm。同样，故联接强度足够，能够满足要求，安全。*数据（）来自机械设计基础P108表9-2八、箱体、箱盖设计由于，故采用下置式蜗杆。箱体、箱盖的材料均用HT200铸造而成。其结构尺寸如下：箱座壁厚： 箱盖壁厚：底座上部和箱盖凸缘厚度：底座下部凸缘厚度：加强肋厚度：地脚螺栓直径：轴承螺栓直径：螺栓直径：轴承外径：=100轴承盖固定螺钉直径：，取箱底高度：箱盖高度：其余尺寸可按具体结构，参考图表而定。九、蜗轮蜗杆和轴承的润滑由于蜗轮圆周速度，因而采用油池或喷油润油。减速器选用润滑油牌号：N46机械润滑油。减速器传动所需要油量：对于单级传动，按每传递1kW的功率时，需油量计算:，取实际用油量V=2.5L。十、参考文献1.机械设计基础课程设计 江苏科学技术出版社 主编：赵健敏2.机械设计基础 江苏科学技术出版社 主编：曾宗福3.机械设计基础 清华大学出版社 主编：刘扬 王洪4.机械设计手册第五版第二卷 机械工业出版社 主编：闻邦椿5.机械设计手册第五版第三卷 机械工业出版社 主编：闻邦椿
