单级蜗杆减速器设计说明书Ⅰ

参数选择：卷筒直径：D=350mm运输带有效拉力：F=2000N运输带速度：V=0.8m/s工作环境：三相交流电源，三班制工作，单向运转，载荷平稳，空载启动，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——连轴器——减速器——连轴器——带式运输机。根据生产设计要求可知，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，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。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=350mm。运输带的有效拉力F=2000N，带速V=0.8m/s，载荷平稳，常温下连续工作，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Pw=FV/1000=2000*0.8/1000=1.6kw3、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2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：蜗杆传动效率η1=0.70搅油效率η2=0.95滚动轴承效率（一对）η3=0.98联轴器效率ηc=0.99传动滚筒效率ηcy=0.96所以：η=η1•η2•η33•ηc2•ηcy=0.7×0.99×0.983×0.992×0.96=0.633电动机所需功率：Pr=Pw/η=1.6/0.633=2.5KW传动滚筒工作转速：nw＝60×1000×v/×350＝43.7r/min根据容量和转速，根据参考文献《机械零件设计课程设计》吴宗泽罗圣国编高等教育出版社第155页表12-1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2-1:表2-1方案电动机型号额定功率Pedkw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2-2：表2-2中心高H外形尺寸L×（AC/2＋AD）×HD底角安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴身尺寸D×E装键部位尺寸F×G×D132515×（270/2＋210）×315216×1781238×8010×33×383三、运动参数计算：3.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩P0=Pr=2.5kwn0=960r/minT0=9550P0/n0=9550*2.5/960=24.9N.m3.2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩P1=P0·η01=2.5×0.99×0.99×0.7×0.992=1.68kwnⅠ=n0/i1=31960=27.4r/minT1=9550P1/n1=9550×1.68/27.4=585.55N·m3.3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩P2=P1·ηc·ηcy=1.68×0.99×0.99=1.65kwn2=n1/i12=14.27=27.4r/minT2=9550*p2/n2=9550×1.65/27.4=575.09N·m运动和动力参数计算结果整理于下表3-1：表3-1类型功率P（kw）转速n（r/min）转矩T（N·m）传动比i效率η蜗杆轴2.596024.910.633蜗轮轴1.6827.4585.5531传动滚筒轴1.6527.4575.09四、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《机械设计第八版》主编濮良贵纪名刚，副主编陈国定吴立言高等教育出版社出版2006年第11章蜗杆传动为主要依据。表4—1蜗轮蜗杆的传动设计表项目计算内容计算结果4中心距的计算蜗杆副的相对滑动速度smTnVs/15.409.575960102.5102.5343214参考文献5第37页（23式）4m/sVs7m/s当量摩擦系数4m/sVs7m/s37.1024.0vvf选[ad/1]值在图11.20的i=35的线上，查得[ad/1]=0.4567.01[ad/1]=0.4567.01蜗轮转矩mNinPiTT.31.6097.031960105.255.955.93111112mNT.6102使用系数按要求查表11.515.1AK转速系数见表11-16：815.0nf815.0nf弹性系数根据蜗轮副材料，见公式11-1121160MPaZE寿命系数13.1120003hhLf13.1hf接触由于计算有现成的数据[1d/a]=0.45,按图11.18查出68.2Z5系数涡轮基本许用应力根据涡轮材料和金属硬度，从表11-7中查得，][HMPa268][,H接触疲劳最小安全系数1maxlimFFFCCS其中：limFC为涡轮齿根应力系数，由表11-17查出maxFC为涡轮齿根最大应力系数，由公式maxFC=2max2bmFnt3.1minHS中心距mmZZKTaHE85.113)26813.168.2164(60931015.1)][(32322mma125传动基本尺寸蜗杆头数根据要求的传动比和效率选择,配合中心距要求，由表11-2查出Z1=1蜗轮齿数模数根据中心距尺寸，由表11-2查出Z2=31m=6.3蜗杆分度圆直径根据中心距尺寸，由表11-2查出mmd631蜗轮分度圆3.195313.622mzdmmd19526直径蜗杆导程角根据中心距尺寸，由表11-2查出8.5变位系数根据中心距尺寸，由表11-2查出x=-0.6587蜗杆齿顶圆直径08.733.68.026322*111mhdhddaaa表11.3741admm蜗杆齿根圆直径52.52)2.03.68.0(263)(211chddaf表11.3531fdmm蜗杆齿宽根据蜗杆头数和变位系数查表11-4得出蜗杆齿宽计算公式mzb)5.10(11731bmm蜗轮齿根圆直径10.174)2.06587.08.0(3.62195)(2**22cxhmddaf1752fdmm蜗轮齿顶圆直径（喉圆直径）189))3.66587.0(8.0(2195)(222xmhddaa1892admm蜗轮外径1963.618922mddae1962edmm7蜗轮咽喉母圆半径5.302/189125222agdarmmrg5.302蜗轮齿宽B08.7375.075.01ad=54.814813.6635.0(3.62)15.0(212mdmbB=55mm482bmm蜗杆圆周速度16.3100060/9606314.3100060/111ndv1v=3.16m/s相对滑动速度14.38.5cos/16.3cos/01vvs14.3svm/s当量摩擦系数由表11.18查得5.1028.0vvf轮齿弯曲疲劳强度验算许用接触应力85.1893.126813.1815.0][][min,HHhnHsffMPaH190][最大接触应力87.811256100015.168.2160332aTKZZAEHMPaMPaH19087.81合格齿根弯曲由表11.6查出MPaF1808疲劳强度弯曲疲劳最小安全系数结合设计需求选择4.1minFS许用弯曲疲劳应力57.1284.1180][minFFFSMPaF57.128][轮齿最大弯曲应力79.23195483.661000015.122222dmbTKAFMPaMPaF57.12879.23合格蜗杆轴扰度验算蜗杆轴惯性矩54411073.7646314.364dI451073.7mmI允许蜗杆扰度063.01000/631000][1dymy063.0][蜗杆轴扰度049.0)9.0(48)tan2()2(483222221132121dEIdTdTLEIFFyrt][049.0ymmy合格温度计算9传动啮合效率8.0)50.18.5(8.5)(001tgtgtgtgv8.01搅油效率根据要求自定99.02轴承效率根据要求自定99.03总效率78.099.099.08.032178.0散热面积估算参考课本公式11-23和11-24)()1(10000adttPS238.2mmS箱体工作温度362038.25.1)78.01(5.21000)1(100000tSaPtda此处取wa=15w/（m²c）CCt80361合格润滑油粘度和润滑方式润滑油粘度根据14.3svm/s由表11-21选取smmvC/350240给油方法由表11-21采用油池润滑五、蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计5.1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mmd38电机，轴伸长E=80mm10轴上键槽为10x5。1、初步估计蜗杆轴外伸段的直径d=（0.8——1.0）电机d=30.4——38mm2、计算转矩Tc=KT=K×9550×nP=1.15×9550×5.5/960=62.9N.M由Tc、d根据《机械设计课程设计》张培金蔺联芳编上海交通大学出版社第248页表8.2可查得选用HL3号弹性柱销联轴器（38×80）。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的长度为80mm。5、由参考文献《机械设计课程设计》张培金蔺联芳编上海交通大学出版社的第220页表4.1可查得普通平键GB1096—90A型键10×63，蜗杆轴上的键槽宽0036.010mm，槽深为2.000.5mm，联轴器上槽深mmt3.31，键槽长L=63mm。6、初步估计d=60mm。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，以及蜗杆上轴承、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）5.2蜗轮基本尺寸表（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5—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（2d100mm）,轮芯选用灰铸铁HT200，轮缘选用铸锡青铜ZcuSn10P1单位：mm3dl4d1la=bCxB9870823131025511en2R2ad20DwD5d1032518990º112202156六、蜗轮轴的尺寸设计与校核蜗轮轴的材料为45钢并调质，且蜗轮轴上装有滚动轴承，蜗轮，轴套，密封圈、键.6.1轴的直径与长度的确定1.计算转矩Tc=KT=K×9550×nP=1.15×9550×1.68/30.96=595.94N.M2000N.M所以蜗轮轴与传动滚筒之间选用