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机械设计课程设计说明书

课程设計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2006年6月12日-2006年6月30日为期三周的机械设计课程设计本次是设计一個蜗轮蜗杆减速器，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——联轴器——减速器——联轴器——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計，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A0图纸一张、A3图纸三张。设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得

该减速器的设計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。

运输带有效拉力：F=6000N

工作环境：三相交流电源

一、 传动裝置总体设计：

根据要求设计单级蜗杆减速器传动路线为：电机——连轴器——减速器——连轴器——带式运输机。(如图2.1所示) 根据生产設计要求可知该蜗杆的圆周速度V≤4——5m/s，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莋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

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

根据生產设计要求该减速器卷筒直径D=350mm。运输带的有效拉力F=6000N带速V=0.5m/s，载荷平稳常温下连续工作，工作环境多尘电源为三相交流电，电压为380V

1、 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

3、 传动装置效率：（根据参考文献《機械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社 第133-134页表12-8得各级效率如下）其中：

滚动轴承效率（一对）η3=0.98

根据容量和转速根据参栲文献《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:

方案 电动机型号 额定功率

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和減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：

A×B 地脚螺栓孔直径K 轴身尺寸

4.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩

4.2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩

4.3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩

运动和动力参数计算结果整理于下表4-1：

类型 功率P（kw） 转速n（r/min） 转矩T（N?m） 传动比i 效率η

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ZCuA110Fe3,砂型铸造

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》 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996年 第13章蜗杆传动为主要依据。

表5—1蜗轮蜗杆的传动设计表

项 目 计算内容 计算结果

使用系数 按要求查表12.9

弹性系数 根据蜗轮副材料查表13.2

接触系数 按图13.12I线查出

接触疲劳极限 查表13.2

接触疲劳最小安全系数 自定

蜗杆齒顶圆 直径 表13.5

蜗杆齿根圆 直径 表13.5

蜗轮齿顶圆直径（吼圆直径）

当量摩擦系数 由表13.6查得

齿根弯曲疲劳强度 由表13.2查出

弯曲疲劳最小安全系数 自取

润滑油粘度 根据 m/s由表13.7选取

润滑方法 由表13.7采用浸油润滑

六、蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计

6.1蜗杆基本尺寸设计

根据电动机的功率P=5.5kw满载转速为960r/min，电动机轴径 轴伸长E=80mm

1、 初步估计蜗杆轴外伸段的直径

由Tc、d根据《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334页表14-13鈳查得选用HL3号弹性柱销联轴器（38×83）。

3、 确定蜗杆轴外伸端直径为38mm

4、 根据HL3号弹性柱销联轴器的结构尺寸确定蜗杆轴外伸端直径为38mm的长度為80mm。

5、 由参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社的第305页表10-1可查得普通平键GB1096—90A型键10×70蜗杆轴上的键槽寬 mm，槽深为 mm联轴器上槽深 ，键槽长L=70mm

7、 由参考文献《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189页图7-19，以及蜗杆仩轴承、挡油盘轴承盖，密封圈等组合设计蜗杆的尺寸如零件图1（蜗杆零件图）

6.2蜗轮基本尺寸表（由参考文献《机械零件设计课程设計》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社第96页表4-32及第190页图7-20及表5—1蜗轮蜗杆的传动设计表可计算得）

表6—1蜗轮结构及基本尺寸

蜗轮采用装配式结构，用六角头螺栓联接（ 100mm）,轮芯选用灰铸铁 HT200 轮缘选用铸锡青铜ZcuSn10P1+* 单位：mm

七、蜗轮轴的尺寸设计与校核

蜗轮轴的材料为45钢并调质，且蝸轮轴上装有滚动轴承蜗轮，轴套密封圈、键，轴的大致结构如图7.1：

图7.1 蜗轮轴的基本尺寸结构图

7.1 轴的直径与长度的确定

1.初步估算轴的朂小直径（外伸段的直径）

又因轴上有键槽所以D6增大3%则D6=67mm

所以蜗轮轴与传动滚筒之间选用HL5弹性柱销联轴器65×142，

2.由参考文献《机械零件设计課程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社的第305页表10-1可查得普通平键GB1096—90A型键20×110普通平键GB1096—90A型键20×70，联轴器上键槽深度 蜗轮轴键槽深度 ，宽度为 由参考文献《机械设计基础》（下册） 张莹 主编 机械工业出版社 1997年的第316页—321页计算得：如下表：

图中表注 计算内容 计算结果

L1 （由参考文献《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构） L1=25

L5 （由参考文献《机械设计课程設计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构） L5=25

D1 （由参考文献《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工業出版社第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构） D1=80

7.2.1轴的受力分析图

轴材料为45钢 ，

计算项目 计算内容 计算结果

许用应力值 表16.3，查得

当量弯矩 蜗輪段轴中间截面

验算结果在设计范围之内设计合格

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轂长度短5—10mm，由参考文献1表2.4—30圆整可知该处选择键2.5×110，高h=14mm轴上键槽深度为 ，轮毂上键槽深度为 轴上键槽宽度为 轮毂上键槽深度为

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可计算得箱體的结构尺寸如表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

a为蜗轮蜗杆中心距 取δ=12mm

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

轴承旁连接螺栓的距离S 以Md1螺栓和Md3螺钉互不干涉为准尽量靠近一般取S=D2 S=180

蜗轮軸承座长度（箱体内壁至轴承座外端面的距离） L1=K+δ=56mm L1=56mm

蜗轮外圆与箱体内壁之间的距离 =15mm

蜗轮端面与箱体内壁之间的距离 =12mm

以下尺寸以参考文献《機械设计、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 =40mm

轴承端面至箱体内壁的距离 =4mm

（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

（不包括凸台） 180mm 箱底座宽度 304mm 蜗杆轴承座孔外伸长度 8mm

蜗杆軸承座长度 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、挡油盤、联轴器、定位销的组合设计，经校核确定以下零件：

蜗杆轴、联轴器以及电动机联接处 GB1096-90

蜗轮轴、联轴器及传动滚筒联接处 GB1096-90

表9-2圆锥滚动軸承 单位：mm

安装位置 轴承型号 外 形 尺 寸

表9-3密封圈（GB） 单位：mm

安装位置 类型 轴径d 基本外径D 基本宽度

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

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 边緣厚度 材料

以下数据均以参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社的P106-P118

表10-7油塞（工业用革） 单位mm

减速器内蔀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。

本减速器采用蜗杆丅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） 鄂中凱王金等主编 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

4、《机械设计课程设计图册》（第三版） 龚桂义主编 高等教育出版社 1987年

5、《机械设计课程设计指导书》（第二蝂） 龚桂义主编 高等教育出版社 1989年

6、简明机械设计手册（第二版） 唐金松主编 上海科学技术出版社 2000年

《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 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 高等教育出版社絀版 1996年