单级蜗杆减速器设计说明书
一、 设计任务书
1、 设计题目： 蜗杆减速器
2、 已知数据： 主动轴功率 P=11KW； 主动轴转速 n=1200r/min; 传动比 i=30
本减速器用于搅拌装置的传动中。 工作机单向转动，双班制工作，单向运转，有轻微振动。 3、 设计容： （1） 减速器装配图一; （2） 从动齿轮、从动轴零件图各一； （3） 设计说明书一份。
蜗杆支承长度为 372mm 蜗杆总长为 646mm
轴力的校核计算
d5、d7=65mm
d8=d4=80mm; d9=d3=65mm d5=96mm
L1=108mm L2=126mm L3 =52mm
L4=L8=10mm L5= L7=71mm L6=142mm L9=54.5mm
蜗杆圆周力 蜗杆轴向力
考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置， 轴主要传递蜗轮的转矩。选取轴的材料为 45 钢，淬火处 理
按扭转强度，初步估计轴的最小直径
强度足够 45 钢
因为有键存在，所以增加 5%, d=d×1.05=23.7mm
确定各轴段直径
查表 GB 4323-84,选用 TL8 弹性套柱销联轴器，标准 孔径 d=50mm，即轴伸直径为 50mm
则总的转动效率为
η2=0.99
η=0.9504
设电动机输出功率为 Pd
Pd=11.6KW
则
3、 方 电动 案 机型号 号 1 Y160
M2-2 2 Y160
L-4
按表选定电动机功率为 15KW
额
同步
定功 转速
率
1
3000
5KW r/min
1
1500
5KW r/min
Hale Waihona Puke 满载 转速2930 r/min
1460 r/min
fp=1.1 ft=1.0
2、蜗轮轴承的校核
Fa
F2v
Fa1
Fa2
Fr F1v
由式子可得 F1v=5818N
F2v=9002N
圆锥滚子轴承 30314 α=12°57’10’’ 额定动载荷 Cr=208kN
L5=138mm
B=38mm L8=38mm L8=38mm L1=100mm L 总=398mm
Fr
F 'r2
Fa2
F1V F ' R1
Ft 2
F 2V
MaH
(5)求弯矩 MaV=675.83N·m
MaH=581.47 N·m
MaV
(6)求转矩 T2=2.101×103N·m
计算及说明
结果
（7）求危险截面当量弯矩
3、求大、小带轮基准直径 d1、d2 d1 应不小于 63mm,现取 d1=100mm
暂取 d2=120mm 4、演算带速 v
带速在 5~25m/s 围，合适。 5、求 V 带基准长度 Ld 和中心距 a 初步选取中心距 a0=1.5（d1+d2）=1.5×(100+120)mm=330mm 取 a0=330mm，符合 0.7（d1+d2）< a0<1.5（d1+d2）。 求带长 L0
联轴器轴孔长度为：112mm。
轴的结构设计
TL8 弹性套柱销联轴 器
从轴段 d1=50mm 开始逐渐选取轴段直径，
联轴器轴孔长度为：
d2 起固定作用，定位轴肩高度可在（0.07~0.1）d 围， 112mm
故 d2=50+0.1d1=55mm，该直径处安装密封毡圈，取标准直
径。应取 d2=60mm；
许用接触应力 许用弯曲应力
4.2 按齿面接触强度进行设计
传动中心矩计算公式如下：
(1) 确定作用在蜗轮上的转矩
(2) 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 (3) 确定弹性影响系数 ZE
渐开线蜗 杆
45 钢
1
因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故 ZE =150 MP 2
设计计算及说明
结果
一、拟定传动方案 1、 电动机驱动，电动机与减速器间用带转动连接
二、电动机选择 1、根据电源及工作机工作条件，选用 Y（IP44）系列三相 交流异步电动机。
2、电动机功率的选择 Pw=11KW
设电动机到减速器传动效率为η
Pw=11KW
η1 为带传动效率，η2 为联轴器传动效率
查表得 η1=0.96
求轴传递的转矩 T 求危险截面的当量弯矩 认为轴的扭切应力为脉动循环应变力，去折合系数 α=0.6，带入上式可得
计算轴的危险截面处直径，轴的材料选用的 45 钢，调 质处理，σB=650MPa, [σ-1b]=60MPa,则
危险截面处轴直径已取 80mm，所以合格
七、轴承的校核
1、蜗杆轴承的校核 Fa
选联轴器
查表 GB 4323-84 选 TL9 弹性套柱销联轴器， 标准孔径 d=55mm
2、蜗轮轴的结构设计
确定各轴段直径
根据确定各轴段直径的确定原则，由右端至左端，从最小 直径开始，轴段 1 为轴的最小直径，
已确定 d1=55mm 轴段 2 考虑联轴器定位，按照标准尺寸 取 d2=65mm 轴段 3 安装轴承，为了便于安装拆卸应取 d3>d2,且与 轴承径标准系列相符， 故取 d3=70mm.( 轴承型号选 30314) 轴段 4 安装套筒定位左侧轴承与蜗轮 故取 d4=80mm 轴段 5 安装蜗轮，此直径采用标准系列值， 故取 d5=90mm 轴段 6 为轴肩，考虑蜗轮的定位和固定取 d6=100mm 轴段 7 考虑右端轴承的定位需要， 根据轴承型号 30314 查得 d7=85mm 轴段 8 与轴段 3 相同轴径 d8=70mm
d3 与轴承的径相配合，为便与轴承的安装，选定轴承
型号为 30313。取 d3=65mm。
d4 起定位作用，由 h=（0.07~0.1）×d3=（0.07~0.1） d1=50mm
×65=4.55～6.5mm，取 h=7.5mm，d4=d3+2×h=65+15=80mm；
d5、d7=65mm
d8=d4=80mm;
2 确定各轴段长度
为了保证蜗轮固定可靠，轴段 5 的长度应小于蜗轮毂宽度 2mm，
取 L5=138mm 为了保证蜗轮端面与箱体壁不相碰及轴承拆装方便，蜗轮 端面与箱体壁间应有一定间隙， 取两者间距为 20mm 为保证轴承含在箱体轴承孔中，并考虑轴承的润滑，取轴 承端面与箱体壁的距离为 2mm . 根据轴承宽度 B=38mm， 取轴段 8 长度 L8=38mm， 因为两轴承相对蜗轮对称， 故取轴段 3 长度为 L8=38mm 为了保证联轴器不与轴承盖相碰， 取 L2=78mm。 根据联轴器轴孔长度 84mm，取 L1=100mm。 因此，定出轴的跨距为 L=245mm
d=55mm
（一般情况下，支点按照轴承宽度中点处计算） 蜗轮轴的总长度为 L 总=398mm 轴的结构示意图如图所示：
3 轴的校核计算
蜗杆圆周力 蜗杆轴向力 蜗杆径向力 (1)求垂直面的支承反力
(2)求水平面的支承反力 F1H=F2H=Ft2/2=4377N
（4）绘图轴的受力分析图
d1=55mm d2=65mm d3=70mm d4=80mm d5=90mm d6=100mm d7=85mm d8=70mm
轴的最小直径为 d1，与联轴器的孔径相适应，故需同时选取 联轴器的型号
转矩Tca = K AT3 ,查机械设计书表，选取 K A =1.2，则有 Tca =KT=1.2×87541.7N`mm=105.1N.m
考虑轴头有一键槽，将轴径增大 5%， 即 d=51×1.05=53.55mm，
因轴头安装联轴器，根据联轴器孔直径 最小直径为 d=55mm
蜗杆支承长度为 372mm 蜗杆总长为 646mm
蜗杆径向力
(1)求垂直面的支承反力
(2)求水平面的支承反力 F1H=F2H=Ft1/2=1094.5N
FQ
F1v
F1H
Fa F2v F2H
Ft1
Fr1
FQ1
FQ2
Mav1
Mav2
MaH
MF1
MF2
垂直面弯矩图 水平面弯矩图
计算及说明
结果
F 力产生的弯矩图 中心截面 F 力产生的弯矩 求合成弯矩图 考虑到最不利的情况
4.选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。
4.1 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 45~55HRC，蜗轮用铸锡磷青钢 ZCuSn10P1，砂模铸造，为了节约贵重金属，仅齿圈用青铜制造， 而轮芯用 45 号钢制造。
如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折和系数 α=0.6
(8)计算危险截面处轴的直径 轴的材料为 45 钢，调质处理，σb=650MPa，[σ -1b]=60MPa,则
考虑到键槽对轴的削弱，将 d 值增大 5%，所以 d=64*1.05=67mm 因为轴颈已取 90mm，所以无危险
4、蜗杆轴的校核计算
ha2=8mm hf2=1.2m=9.6mm da2=8×62=496
径
齿根圆直 径
df1=8 7.6=60.8
df2=8×
57.6=460.8
蜗杆圆周速
采用蜗杆下置。
六、轴的设计计算及校核
1、轴的材料的选择，确定许用应力 考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主 要传递蜗轮的转矩。选取轴的材料为 45 钢，调质处理。 查机械设计书表得 [σb]=640MPa [σ-1]=55MPa 取 C=107，于是得
总极
传动 数
选用
比