机械设计课程设计设计说明书设计题目：一级蜗轮蜗杆减速器的设计专业：班级：学号：学生姓名：指导老师：20**年6月30日目录1、机械设计课程设计任务书------------------------------第2页2、运动学与动力学计算------------------------------------第3页3、传动零件设计计算----------------------------------------第7页4、轴的设计计算及校核-------------------------------------第12页5、箱体的设计-------------------------------------------------第22页6、键等相关标准的选择-------------------------------------第24页7、减速器结构与润滑、密封方式的概要说明----------第26页8、参考文献----------------------------------------------------第28页9、设计小结----------------------------------------------------第29页1.《机械设计》课程设计任务书一、设计题目设计用于带式运输机的传动装置。
二、工作原理及已知条件工作原理：带式输送机工作装置如下图所示。
己知条件工作条件：一班制，连续单向运转。
载荷平稳，室内工作，有粉尘（运输带与卷筒及支撑件，包括卷筒轴承的摩擦阻力影响已在F中考虑）。
使用期限：十年，大修期三年。
生产批量：10台。
动力来源：电力，三相交流，电压380／220 V。
运输带速度允许误差：±5％。
生产条件：中等规模机械厂，可加工7-8级精度齿轮及蜗轮。
滚筒效率：ηj=0.96（包括滚筒与轴承）。
设计工作量： 1.减速器装配图一张（A0或A1）。
2.零件图1-2张。
3.设计说明书一份。
已知条件传送带工作拉力F（N）传送带工作速度v（m/s）滚筒直径D（mm）参数1955 1.2 240输送带滚筒电动机蜗杆减速器联轴器联轴器2.运动学与动力学计算2.1电动机的选择计算 2.1.1 选择电动机2.1.1.1选择电动机的类型按工作要求和条件选取Y 系列一般用途全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。
2.1.1.2选择电动机容量 工作机所需的功率：1955 1.22.34610001000w F V P kw kw kw ⨯⨯=== 由电动机至工作机之间的总效率： 21*2*3*4ηηηηη=其中1η为滚动轴承的效率；2η为卷筒轴滑动轴承效率；3η为弹性联轴器效率；4η为蜗轮蜗杆传动效率 查表可知1η=0.99（圆锥滚子轴承）2η=0.9（卷筒滑动轴承）3η=0.99（弹性联轴器） 4η=0.8（蜗轮蜗杆传动） 所以： 20.990.960.990.800.74η=⨯⨯⨯= 所以电动机输出功率： 2.3463.170.74wd P P kw kw kw η=== 由表16-1选取电动机的额定功率为15kw 2.1.1.3确定电动机转速w P =2.346kwη=0.63d P =3.17kw根据已知条件计算出工作机滚筒的工作转速为 w 601000601000 1.295.54240n V D ππ⨯⨯⨯===⨯r/minw n =95.54r/min2.1.1.4确定电动机型号 查表16-1，可得：经合考虑，选定方案1。
因为同步转速较高，电动机价格比较便宜，而且方案１的传动比不是很大，尺寸也不是很大，结构还比较紧凑。
所以选定的电动机的型号为Y112M-4。
2.1.2 计算总传动比和各级传动比的分配 2.1.2.1 计算总传动比： 144015.0795.54m a w n i n ===电动机的型号为Y112M-4a i =15.072.1.2.2 各级传动比的分配由于为单级蜗杆传动，传动比都集中在蜗杆上，其他不分配传动比。
2.1.3 计算传动装置的运动和动力参数 2.1.3.1 蜗杆蜗轮的转速： 蜗杆转速和电动机的额定转速相同 蜗轮转速： 14095.55/min 15.07r n == 滚筒的转速和蜗轮的转速相同 2.1.3.2 功率蜗杆的功率：p 1=4×0.99=3.96kw蜗轮的功率：p 2=3.96×0.8×0.99=3.14kw滚筒的功率：p 3=3.14×0.96×0.99=2.98kwn=95.55 r/minp 1=3.96kwp 2=3.14kwp 3=2.98kw2.１.３.3 转矩049550955026.531440m m p T N m n =⨯=⨯=• 111 3.969550955026.261440p T N m n =⨯=⨯=• 222 3.1495509550313.8495.55p T N m n =⨯=⨯=•将所计算的结果列表：3.传动零件的设计计算3.1蜗杆蜗轮设计计算3.1.1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。
3.1.2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，金属模铸造，为了节约贵重金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。
渐开线蜗杆ZI蜗杆采用45钢蜗轮采用ZCuSn10P1青铜蜗轮轮芯HT1003.1.3按齿面接触强度进行设计传动中心矩计算公式如下：a ≥(1) 确定作用在蜗轮上的转矩2T =313.84N ·m (2)确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布系数1K β=,A K =1,由于转速不高，冲击不太大，可选取动荷系数 1.05V K =,则 (3) **111.05 1.05A V K K K K β==⨯⨯=(4)确定弹性影响系数E Z因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故EZ =16012MP(5)确定接触系数Z ρ先假设蜗杆分度圆d 1和传动中心矩a 的比值10.35d a=，从图11-18可查得Z ρ=2.9(6)确定许用接触应力[]H σ根据蜗轮材料为ZCuSn10P 1，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC ，可从表中查得蜗轮的基本许用应力MPa H 268]'[=σ2T =313.84 N ·mK=1.05EZ =16012MPZ ρ=2.9应力循环次数N=60×2h jn L =60×1×144015.07×（8×365×10）=16.74×710寿命系数[]H σ=[]'H HN K σ•HN K[]H σ=0.704268⨯MPa=189.44MPa（6）计算中心矩a ≥=124.5mm取中心矩a=125mm 因i=15.07 取m=6.3mm 蜗杆分度圆直径d 1=63mm这时1630.504125d a ==，'Z ρ =2.75 因为'Z ρ<Z ρ，因此以上计算结果可用。
3.1.4蜗轮蜗杆的主要参数和几何尺寸（1） 蜗杆分度圆直径d 1=63mm 轴向齿径ca P =19.782mm 直径系数q=10，齿顶圆11263216.375.6da d ha m mm*=+=+⨯⨯= 齿根圆df 1=47.88mm分度圆导程角'"111836r =，蜗杆轴向齿厚N=16.74×710HN K =0.704[]H σ=189.448MPaa=124.5mm d 1=63mm'Z ρ =2.75合格Sa=12m π=9.891mm （2） 蜗轮蜗轮齿数2Z =1Z ×15.07=31 变位系数为20.6587X =-验算传动比i=213115.52Z Z ==传动比误差15.515.07100% 2.85%15.07-⨯=，是允许的 蜗轮分度圆直径22 6.331d m Z =*=⨯=195.3蜗轮喉圆直径2222da d ha =+=195.3+2×6.3=207.9mm蜗轮齿根直径2222df d hf =-=195.3-2×1.2×6.3=180.18mm蜗轮咽喉母圆直径2212rg a d =-=（125-12×207.9）=29mm3.1.5校核齿根弯曲疲劳强度2121.53[]F Fa KT F Y Y d d mβσσ=≤当量齿数22332.874cos V Z Z r== 根据2x =-0.6587 2V Z =32.8742Fa Y =2.872Z =312d =195.3mm2da =207.96mm2df =180.18mm2rg =29mm2V Z =32.8742 2.87a YF =螺旋角系数11.36111401400.9192r Y β=-=-=许用弯曲应力[][]'F F FN K σσ=• 从表11-8中查得：由ZCuSn10P 1制造的蜗轮的基本许用应力[]'F σ=56MPa寿命系数FN K 0.566= []F σ=56×0.566 MPa =31.72MPaF σ=1.531.05313840 3.250.919263195.3 6.3⨯⨯⨯⨯⨯⨯=19.43MPa<[]F σ=31.72MPa 所以弯曲强度是满足要求的。
3.1.6验算效率ηtan (0.95~0.96)tan()v rr ηϕ=+～已知r=11°18′36″≈11.31°v ϕ=arctan v f , v f 与相对滑动速度s V 有关s V =11601000cos rd n π⨯=631440601000cos11.31π⨯⨯⨯⨯=4.82 m/sY β=0.9192[]'F σ=56MPaFN K =0.566F σ=19.43MPa合格s V =4.82m/s从表11-18中用插值法查得：vf=0.0224 vϕ=1.35 代入式中tan()vrϕ+=0.225 tan r=0.2则η=0.85大于原估计值，因此不用重算。
3.1.7精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于用机械减速器。
从GB/T10089-1988圆柱蜗杆，蜗轮精度中选择38级精度，侧隙种类为f,标注为8f GB/T10089-1988。
蜗杆与轴做成一体，即蜗杆轴。
蜗轮采用轮箍式，与铸造铁心采用H7/r6配合，并加台肩和螺钉固定（螺钉选用6个）。