机械设计基础课程设计说明书设计题目：单级蜗轮蜗杆减速器所在学院：能源与动力工程学院专业班级：核工1001 学生姓名：陈剑波目录1、机械设计课程任务书 (2)2、运动学和动力学的计算 (5)3、传动件的设计计算 (7)4、蜗杆副上作用力的计算 (10)5、减速器箱体的主要结构尺寸 (11)6、蜗杆轴的设计计算 (12)7 、键连接的设计 (17)8、轴、滚动轴承及键连接校核计算 (17)9、低速轴的设计与计算 (19)10 、键连接的设计 (25)11、润滑油的选择 (25)12、减速器附件的选择 (26)设计任务书一、传动方案二、工况及有关参数带的圆周力F(N) 传送带速度V(m/s)滚筒直径D（mm）5500 0.125 400工作条件：带式输送机在常温下连续工作，单向运转；空载启动，工作载荷有轻微冲击；输送带工作速度V的允许误差为±5％；二班制（每班工作8h），要求减速器设计寿命为10年，大修为2~3年，少批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。
已知：运输机带的圆周力：5500N带速：0.125m/s滚筒直径：400mm选定传动方案为：蜗杆减速器三、设计要求装配图设计：1张A1（包括主视图、俯视图和左视图，零件明细表，技术特性表，技术要求）零件图设计：2张①轴②齿轮编写设计计算说明书指导老师：毛宽民2012年12月3日2、运动学和动力学的计算电动机的选择初选电动机类型和结构型式根据动力源和工作条件，并参照选用一般用途的Y 系列三相交流同步电动机，电源的电压为380V 。
电动机的容量确定减速器所需的功率根据已知条件，工作机所需要的有效功率为 1000Fv P W ==6875.01000125.05500=⨯kW 确定传动装置效率 查表得：联轴器效率1η=0.99 双头蜗杆传动效率2η=0.70 一对滚动轴承效率3η=0.99 输送机滚筒效率4η=0.96开式滚子链传动5η=0.92估算传动系统总效率为5433221ηηηηηη⨯⨯⨯⨯==.6551工作时，电动机所需的功率为ηWd P P ==0495.16551.06875.0=kW由表查表可知，满足P e ≥P d 条件的Y 系列三相交流同步6级电动机Y100L-6额定功率Pe应取为1.5kW,960r/min 。
电动机的转速根据已知条件，可得输送机滚筒的工作转速w n 为097134.540014.30.1256000060000≈⨯⨯==D v nwπr/min w m n i n 总'=传动装置的传动比及动力参数计算传动装置运动参数的计算由式（3-5）可知，传动系统的总传动比8.16097134.5960===n n i m 总 取链传动的传动比为3。
由传动系统方案（见图）知：6.5338.160==i min /91.176.53min/960min /960n 121r r i n n r ==== 传动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下： 1轴（电动机轴）：m n n =1=960r/min==1201ηP P 1.0495×0.99=1.039kW =⨯==960039.195509550111n P T 10.336N·m 2轴（蜗杆轴）：m in /91.17n 2r ===2312ηP P 1.039×0.99×0.78=0.8023kW=⨯==91.178023.095509550222n P T 427.804N·m 3轴（蜗轮轴）：==23n n 17.91r/min==3423ηP P 0.8023×0.99×0.99=0.7864kW=⨯==91.177864.095509550333n P T 419.326N·m3、传动件的设计计算3.1蜗杆副的设计计算 3.1.1选择材料蜗杆：45钢，表面淬火45-55HRC ；蜗轮：10-3铝青铜ZCuAl10Fe3，金属模铸造，假设相对滑动速度v s <6m/s3.1.2确定许用应力许用接触应力 [σH ]=120MPa 许用弯曲应力 [σF ]=90MPa 3.1.3参数的选择蜗杆头数 Z 1=1蜗轮齿数 Z 2=i •Z 1=53.4 则Z 2取54 使用系数 K A =1.1 综合弹性系数 Z E =160接触系数Z ρ 取d 1/a=0.4 由图12-11得，Z P =2.8mm Z Z T K a H P E A 29.223)][(322=≥σ 取整：a=223.29mmm m34.739.22368.068.0875.0875.01=⨯=≈a d92.75434.7329.2232221=-⨯=-=z d a m 若取m=8,d 1=80mm 则3125120mm d m = d 2=mZ 2=54×8=432mm 则中心距a 为mm d d a 5.248)43280(21)(2121=+=+=取250mmmm ma a 1875.0x '2=-=3.1.4验算蜗轮圆周速度v 2、相对滑动速度v s 、及传动总效率η1）蜗轮圆周速度v 2s m n d v /4049.010006091.1743214.3100060222=⨯⨯⨯=⨯=π2）导程角由︒==⇒=31.11arctan tan 1111d mzd mz γγ3）相对滑动速度v ss m s m n d v s/6/099.431.11cos 1000609608014.3cos 10006011<=︒⨯⨯⨯=⨯=γπ与初选值相符，选用材料合适 4）传动总效率η当量摩擦角 ︒=29.2'ρ802.0~785.0)29.231.11tan(31.11tan )97.0~95.0()tan(tan )97.0~95.0('=︒+︒︒=+=ργγη原估计效率0.712与总效率相差较大，需要重新验算 3.1.5复核12d m1222215.3319)][(9d m z Z KT HE<=σ 所以原设计合理 3.1.6验算蜗轮抗弯强度蜗轮齿根抗弯强度验算公式为F F A F a Y m d d T K ][cos 53.12212σγσ≤=其中当量齿数67.4631.11cos 44cos 332=︒==γZ Z V4.22=a F YF F ][4.231.11cos 8432804278041.153.1σσ<⨯︒⨯⨯⨯⨯⨯=所以强度足够3.2计算蜗杆传动等其他几何尺寸 3.2.1蜗杆相关几何尺寸计算及其说明计算结果 分度圆直径 mm mq d 801== 齿顶高 mm m h a 81==全齿高 mm c m h h a 6.1782.081221=⨯+⨯⨯=+=* 齿顶圆直径 mm q m d a 96)210(8)2(1=+⨯=+= 齿根圆直径 mm q m d f 8.60)4.210(8)4.2(1=-⨯=-= 蜗杆螺旋部分长度2.1478)5406.011()06.011(21=⨯⨯+=+≥m z b(因为当m<10时，b 1加长15~25mm ，故取b 1=170mm; 蜗杆轴向齿距 mm m P a 12.25814.31=⨯==πd 1=80mm h a1=8mm h 1=17.6mm d a1=96mm d f1=60.8mm b 1=170mmP a1=25.12mm3.2.2蜗轮相关几何尺寸计算及其说明计算结果 分度圆直径 mm d 4322=齿顶圆直径 mm z m d a 448)254(8)2(22=+⨯=+= 齿根圆直径mm z m d f 8.412)4.254(8)4.2(22=-⨯=-= 外圆直径 mm m d d a e 3805.122=+≤ 蜗轮齿宽 mm q m b 56)15.0(22=++=轮缘宽度 mm d B a 7275.01=≤d 2=432mmd a2=448mm d f2=412.8mm 取d e2=380mm b 2=56mm 取B=70mm3.2.3热平衡计算取油温t=70℃，空气温度t=20℃,通风良好，αt 取15W/(m 2·℃),传动效率η为0.712； 由公式 ][)1(10001t AP t t ∆≤-=∆αη 得： 2193.0)1(1000m tP A t =∆-=αη4、蜗杆副上作用力的计算4.1.1已知条件1)高速轴传递的转矩 T 1=10336N ·mm 转速 n 1=960r/min 分度圆直径 d 1=80mm 2)低速轴传递的转矩 T 2=427804N ·mm 转速 n 2=17.91r/min 分度圆直径 d 2=432mm 4.1.2蜗杆上的作用力 1）圆周力 N d T F t 4.258801033622111=⨯==其方向与力作用点圆周速度方向相反2）轴向力 N d T F F t a 57.1980432427804222221=⨯=== 其方向与蜗轮的转动方向相反 3）径向力 N F F na r 87.720tan 11==α其中αn =20°其方向力由力的作用点指向轮1的转动中心 4.1.3蜗轮上的作用力蜗轮上的轴向力、圆周力、径向力分别与蜗杆上相应的圆周力、轴向力、径向力大小相等，方向相反，即蜗轮上的作用力为： F a2=F t1；F t2=F a1；F r2=F r15、减速器箱体的主要结构尺寸单位： mm 名称 符号 尺寸关系 尺寸大小箱座壁厚 δ 0.04α+3≥8 12 箱盖壁厚 δ1 δ1=0.085δ≥810 箱盖凸缘厚度 b 1 1.5δ1 15 箱座凸缘厚度 b 1.5δ 18 箱座底凸缘厚度 b 2 2.5δ 30 地角螺钉直径 d f 0.036α+12M20 地角螺钉数目 n 4 4 轴承旁连接螺栓直径 d 1 0.75 d f M16 盖与座连接螺栓直径 d 2 (0.5~0.6) d f M10 连接螺栓Md2的间距 l 150~200 170 轴承端盖螺钉直径 d 3 (0.4~0.5) d f M8 视孔盖螺钉直径d 4(0.3~0.64) d fM6定位销直径 d (0.7~0.8) d2M8 Md f、Md1、Md至外箱壁距离C1见表4-3 26,22,16Md f、Md1、Md至凸缘边缘距离C2见表4-3 24,20,14轴承旁凸台半径R1 C214 凸台高度h 根据低速轴轴承座外径确定外箱壁至轴承座端面距离l1C1+c2+(5~10) 55~60箱盖、箱座肋骨m1、m2m1≈0.85δ1、m2≈0.85δ8.5、10.2 轴承端盖外径D2D+(5~5.5),D-轴承外径(125)130 轴承旁螺栓距离s s≈D2130减速器零件的位置尺寸单位：mm代号名称荐用值/mm代号名称荐用值/mmΔ1齿顶圆至箱体内壁距离Δ7箱底至箱底内壁的距离Δ2齿轮端面至箱体内壁距离H 减速器中心高Δ3轴承端面至箱体内壁距离轴承用脂润滑时轴承用油润滑时L1箱体内壁至轴承座孔外端面的距离Δ4旋转零件间的轴向距离L2箱体内壁轴向间距Δ5齿轮顶圆至周彪面的距离L3轴承座孔外端面间距Δ6大齿轮顶圆至箱体底面内壁间距e 轴承端盖凸缘厚度126、蜗杆轴的设计计算6.1.1已知条件 1)参数传递的功率 P 1=1.039KW ，转速n 1=960r/min ，转矩T 1=10.336N •m ，分度圆直径80mm ，d f1=60.8,宽度b 1=170mm 2)材料的选择因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，所以选用常用的45号钢，考虑到蜗轮、蜗杆有相对滑动，因此蜗杆表面采用淬火处理。