1、机械设计课程设计说明书前言课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节。根据学院的教学环节，在20XX年6月12B-20XX年6月30口为期三周的机械设计课程设计。本次是设计一个蜗轮蜗杆减速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。本减速器属单级蜗杆减速器（电机一一联轴器一一减速器一一联轴器一带式运输机），本人是在周知进老师指导下独立完成的。该课程设计内容包括：任务设计书，参数选择，传动装置总体设计，电动机的选择，运动参数计算，蜗轮蜗杆传动设计，蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计，蜗轮轴的尺寸设计与校核，减速器箱体的结构设计，减速器其他零件的选择，减速器的润滑等和AO图纸一张、A3图
2、纸三张。设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。该减速器的设计基本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望老师批评指正。参数选择:总传动比：1=35Zl=IZ2=35卷筒直径：D=350mm运输带有效拉力：F=6000N运输带速度：V=0.5ms工作环境：三相交流电源有粉尘常温连续工作一、传动装置总体设计：根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机一一连轴器一一减速器一一连轴器一一带式运输机。（如图2.1所示）根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度V4-5ms,所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式见（如图2.2所示），采用此布置结构，由于蜗杆在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润滑均
3、较好。蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。蜗杆及蜗轮轴均采用圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷的复合作用，为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘，异物侵入箱内，在轴承盖中装有密封元件。图2.1该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。二、电动机的选择：由于该生产单位采用三相交流电源，可考虑采用Y系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。一般电动机的额定电压为380V根据生产设计要求，该减速器卷筒直径D=350mm0运输带的有效拉力F=6000N,带速V=0.5ms,载荷平稳，常
4、温下连续工作，工作环境多尘，电源为三相交流电，电压为380V1、按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压为380V,Y系列2、传动滚筒所需功率1 OOOCSOOOx 0.51 OOO3、传动装置效率：（根据参考文献机械设计课程设计刘俊龙何在洲主编机械工业出版社第133T34页表12-8得各级效率如下）其中:蜗杆传动效率11=0.70搅油效率n2=0.95滚动轴承效率（一对）113=0.98联轴器效率11=0.99传动滚筒效率Ly=O.96所以：=q11123311e2cy=0.70.99O.983O.992X0.96=0.633电动机所需功率：Pr=K=3.0/0.633=
5、4.7KW传动滚筒工作转速：nw=601000v/X350=27.9rmin根据容量和转速，根据参考文献机械零件设计课程设计毛振扬陈秀宁施高义编浙江大学出版社第339-340页表附表15-1可查得所需的电动机Y系列三相异步电动机技术数据，查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，如表3-1:表3-1方案电动机型号额定功率PrdkW电动机转速r/min额定转矩同步转速满载转速1Y132S1-25.5300029002.02Y132S-45.5150014402.23Y132M2-65.510009602.04Y160M-85.57507202.0综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格
6、和减速器的传动比，可见第3方案比较适合。因此选定电动机机型号为Y132M2-6其主要性能如下表3-2：表3-2中心高H外形尺寸1.(AC2+D)XHD底角安装尺寸AXB地脚螺栓孔直径K轴身尺寸DXE装键部位尺寸FXGXD132515X(270/2+210)X315216X1781238X8010X33X38四、运动参数计算：4.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩Po=P1=4.7kwno=96Ormin=9.55Po/n0=4.710-46.7N.m4. 2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩P1=P0no.=4.70.990.990.70.992=3.19kwni=z=960=27.4r/min%35T
7、1=9550A=955OX芷=1111.84Nmn127.45. 3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩P2=P1Henty=3.190.990.99=3.13kwn2=巴=27.4r/min*12IT2=95502=955OX士=1089.24Nmn227.4运动和动力参数计算结果整理于下表4-1：表4-1类型功率P(kw)转速n(r/min)转矩T(Nm)传动比i效率n蜗杆轴4.796046.7510.679蜗轮轴3.1927.41111.8435传动滚筒轴3.1327.41089.24五、蜗轮蜗杆的传动设计：蜗杆的材料采用45钢，表面硬度45HRC,蜗轮材料采用ZCUAllOFe3,砂型铸造
8、以下设计参数与公式除特殊说明外均以参考由机械设计第四版邱宜怀主编高等教育出版社出版1996年第13章蜗杆传动为主要依据。具体如表31：表5-1蜗轮蜗杆的传动设计表项目计算内容计算结果中心距的计算蜗杆副的相对滑动速度V=5.210-4n17=5.2lO-496VlllL84=5.17”S参考文献5第37页(23式)4msVs7ms当量摩擦系数4msVsr=a-*2=225-380/2=35rg=35nm蜗轮齿宽B0.7=0.75x110=82.5&=2n(0.5+J巨+1)90=210(0.5+JF1=73.25B=82mmZb=73mm蜗杆圆周速度v=四/601000=3.I490960/6
9、01000=4.52v1=4.52m/s相对滑动速度VS=v!cos/=4.52s6.34o=4.57vs=4.57m/s当量摩擦系数由表13.6查得v=0.026pv=1.50轮齿弯曲疲劳强度验算许用接触应力%=ZZ9MsHmin=O.83l.13-1.3=18Q37fj=lSMPa最大接触应力H=ZEZPq=1642,68J三三jV2253=1461w=146118bWPrt合格齿根弯曲疲劳强度由表13.2查出i=400MPa弯曲疲劳最小安全系数自取SFnin=L4许用弯曲疲劳应力153皿、Fmin400T7=286(f=286轮齿最大弯曲应力2KaT2CT产mbydf2.lX114500
10、01O7335O=10f=1051.7100mm又因轴上有键槽所以D6增大3%,则D6=67mm计算转矩Tc=KT=KX9550=1.595503.19/27.4=1667.76N.M51.7100un又因轴上有键槽所以D6增大3乐则D6=67mmD6=677.2轴的校核7. 2.1轴的受力分析图图7.1X-Y平面受力分析T：1FRlFaFr2Fq图7.2X-Z平面受力图：FRrR2I*图7.3。水平面弯矩M.yM72W垂直面弯矩Mx_z/Nmm714000合成弯矩M=yM3+Mz/Nmm图7.6当量再矩T与aT4111840NmmaT=)55985.6Nmm图7.77.2.2轴的校核计算如表
11、5.1轴材料为45钢，fi=650Mpa,s=360Mpa,ih=G)MPa表7.1计算项目计算内容计算结果转矩Tl7i=111184(NwTi=IlIl84(NnuIl圆周力型=2x13840=20707.6N,480Fz=24707.6N径向力Fa=F,tg=247076x6.34Fa=2745.3N轴向力Fy=Fttana,=24707.6tan20oFr=8992.8N计算支承反力r,127453X190+247076976000119194194广=1136.2N24707697+6000313274S3190194194FR2=19345.5N垂直面反力c.frFr89928FRl
12、fR222F=户=449rRR2.6. 4N垂直面X-Z受力图7.3画轴的弯矩图水平面XT弯矩图Afx.r图7.4垂直面X-Z弯矩图MXq图7.5合成弯矩M=(MXY+Mz图7.6轴受转矩TT=Tl=Ui1840NmmT=1111840Nmm许用应力值表16.3,查得60MPa匕(J=Io2.5MP。应力校正系数aa=.lftoz,=60/102.5=0.59a=0.59当量弯矩图当量弯矩蜗轮段轴中间截面Mi=-Jm2+(aT)2=68l17552+65598562=947628.6N11UH轴承段轴中间截面处Mi=71400d+65598562=969381.2NmmMm=947628.6N
13、mmAT/=969381.2Nmm当量弯矩图图7.7轴径校核Vo.V0.1x60.JM2J9693812du=31i-W=54.5SOihihVb-4*0l60验算结果在设计范围之内，设计合格水平面X-Y受力图图7.2轴的结果设计采用阶梯状，阶梯之间有圆弧过度，减少应力集中，具体尺寸和要求见零件图2（蜗轮中间轴）。7. 3装蜗轮处轴的键槽设计及键的选择当轴上装有平键时，键的长度应略小于零件轴的接触长度，一般平键长度比轮毂长度短5IOmm,由参考文献1表2.430圆整，可知该处选择键2.5X110,高h=14mm,轴上键槽深度为，=o2,轮毂上键槽深度为。=5.4找2,轴上键槽宽度为b=250.
14、052轮毂上键槽深度为E=25岑女第八、减速器箱体的结构设计参照参考文献机械设计课程设计（修订版）鄂中凯，王金等主编东北工学院出版社1992年第19页表1.5-1可计算得，箱体的结构尺寸如表8.1：表8.1箱体的结构尺寸减速器箱体采用HT200铸造，必须进行去应力处理。设计内容计算公式计算结果箱座壁厚度5=.4w+38=0.04225+3=12mma为蜗轮蜗杆中心距取=12mm箱盖壁厚度l认=0.8第=0.8512=10mm取I=IOnim机座凸缘厚度bb=l.53=1.512=18mmb=18un机盖凸缘厚度b1b=l.51=1.510=15mmb=18mm机盖凸缘厚度PP=2.5=2.51
15、2=30mmP=30mm地脚螺钉直径dudo20mmdo=20mm地脚螺钉直径ddo20mmd0=2mm地脚沉头座直径DOD0=-48三D0=48三地脚螺钉数目n取n=4个取n=4底脚凸缘尺寸（扳手空间）Ll=32mmLl=32mmL2=30mmL2=30mm轴承旁连接螺栓直径d1d=16mmd=16mm轴承旁连接螺栓通孔直径dId=17.5d1=17.5轴承旁连接螺栓沉头座直径DOD0=32mmD0=32un剖分面凸缘尺寸（扳手空间）Cl=24mmCl=24mmC2=20mmC2=20mm上下箱连接螺栓直径d2d2=12mmd2=i2111m上下箱连接螺栓通孔直径d2d2=13.5mmd2=
16、13.5mm上下箱连接螺栓沉头座直径D0=26mmD0=26mm箱缘尺寸（扳手空间）Cl=20unCl=20mmC2=16unC2=16mm轴承盖螺钉直径和数目n,d3n=4,d3=10n=4d3=10mm检查孔盖螺钉直径d,dl=0.4d=8mmd=8mm圆锥定位销直径d5ds=0.8d2=9111mds=9mm减速器中心高HH=340mmH=340mm轴承旁凸台半径RR=C2=16mmR=16mm轴承旁凸台高度h由低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。取50mm轴承端盖外径D2Dz=轴承孔直径+(55.5)d3取D2=180三箱体外壁至轴承座端面距离KK=C+C2+(8IO)=44mm
17、K=54mm轴承旁连接螺栓的距离S以Md1螺栓和Md螺钉互不干涉为准尽量靠近一般取S=D2S=180蜗轮轴承座长度（箱体内壁至轴承座外端面的距离）Ll=K+=56mmLl=56mm蜗轮外圆与箱体内壁之间的距离1i.2=15mmZ1=15mm蜗轮端面与箱体内壁之间的距离2NS=12mmSZ2=12mm机盖、机座肋厚m.mm=O.851=8.5mm,m=0.85=IOmmIni=8.5mm,In=IOmm以下尺寸以参考文献机械设计、机械设计基础课程设计王昆等主编高等教育出版社1995年表6-1为依据蜗杆顶圆与箱座内壁的距离6=40un轴承端面至箱体内壁的距离3=4mm箱底的厚度20un轴承盖凸缘厚
18、度e=1.2d3=12mm箱盖图度220mm箱盖长度（不包括凸台）440mm蜗杆中心线与箱底的距离115mm箱座的长度（不包括凸台）444mm装蜗杆轴部分的长度460mm箱体宽度（不包括凸台）180mm箱底座宽度304un蜗杆轴承座孔外伸长度8mm蜗杆轴承座长度81mm蜗杆轴承座内端面与箱体内壁距离61mm九、减速器其他零件的选择经箱体、蜗杆与蜗轮、蜗轮轴以及标准键、轴承、密封圈、挡油盘、联轴器、定位销的组合设计，经校核确定以下零件：表9-1键位：mm安装位置类型b(h9)h(hll)L9(hl4)蜗杆轴、联轴器以及电动机联接处GB1096-90键10X7010870蜗轮与蜗轮轴联接处GB10
19、96-90键25X1102514110蜗轮轴、联轴器及传动滚筒联接处GB1096-90键20X1102012110表9-2圆锥滚动轴承单位：mm安装位置轴承型号外形尺寸dDTBC蜗杆GB297-847312(30312)6013033.53126蜗轮轴GB/T297-94302168014028.252622表9-3密封圈（GB9877.1-88）单位：mm安装位置类型轴径d基本外径D基本宽度蜗杆B5580855808蜗轮轴B75100107510010表9-4弹簧垫圈（GB93-87）安装位置类型内径d宽度（厚度）材料为65Mn,表面氧化的标准弹簧垫圈轴承旁连接螺栓GB93-87-16164
20、上下箱联接螺栓GB93-87-12123表9-5挡油盘参考文献机械设计课程设计(修订版)鄂中凯，王金等主编东北工学院出版社1992年第132页表2.8-7安装位置外径厚度边缘厚度材料蜗杆129mm12mm9mmQ235定位销为GBIl7-86销8X38材料为45钢十、减速器附件的选择以下数据均以参考文献机械零件设ili果程设计毛振扬陈秀宁施高义编浙江大学出版社的P106-PH8表107视孔盖(Q235)单位InmAAlA0BlBBOd4h150190170150100125M81.5表10-2吊耳单位mm箱盖吊耳dReb42424220箱座吊耳BHhT2b3619.29.6924单位mm表10
21、3起重螺栓dDLSdl/AI2hCd2hM1635622716328422226表10-4通气器单位mmDdld2d3d4DabSM181.5M331.583164012722ChhlDlRkef1640825.440622表10-5轴承盖(HT150)单位min安装位置d3Dd0DOD2eclmD4D5D6bldl蜗杆1013011155180121335.5120125127880蜗轮101401116519012132013013513710100轴表10-6油标尺单位mm嚅dld2d3habCDDlM1641663512852622表10-7油塞(工业用革)单位mmdDeL1aSdl
22、HMlX1.52619.62312317172十一、减速器的润滑减速器内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑，这样不仅可以减小摩擦损失,提高传动效率，还可以防止锈蚀、降低噪声。本减速器采用蜗杆下置式，所以蜗杆采用浸油润滑，蜗杆浸油深度h大于等于1个螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承最低滚动中心。蜗轮轴承采用刮板润滑。蜗杆轴承采用脂润滑，为防止箱内的润滑油进入轴承而使润滑脂稀释而流走，常在轴承内侧加挡油盘。1、机械设计课程设计（修订版） 鄂中凯，王金等主编东北工学院出版社1992年2、机械设计第四版邱宣怀主编高等教育出版社出版1996年3、机械设计、机械设计基础课程设计王昆等主编高等教育出版社1995 年5、6、机械设计课程设计图册（第三版）机械设计课程设计指导书（第二版）简明机械设计手册（第二版）机械设计课程设计刘俊龙何在洲龚桂义主编龚桂义主编唐金松主编高等教育出版社高等教育出版社1987 年1989 年上海科学技术出版社2000年主编机械工业出版社1993年机械零件设计课程设计毛振扬陈秀宁施高义编浙江大学出版社1989机械设计第四版邱宣怀主编高等教育出版社出版1996年
