1、設(shè)計任務(wù)書班級學(xué)號 姓名 一、設(shè)計題目：蝸輪減速器設(shè)計帶式運輸機的傳動裝置，如圖1所示。工作條件：帶式輸送機在常溫下連續(xù)工作，單向運轉(zhuǎn)；空載啟動，工作載荷有輕微沖擊；輸送帶工作速度V的允許誤差為±5；二班制（每班工作8h），要求減速器設(shè)計壽命為8年，大修為23年，中批量生產(chǎn)；三相交流電源的電壓為380/220V。 圖1 帶式輸送機傳動系統(tǒng)簡圖1電動機；2一聯(lián)軸器；3蝸桿減速器；4卷筒；5輸送帶二、原始數(shù)據(jù)：帶的圓周力F(N)傳送帶速度V(m/s)滾筒直徑D（mm）5502300 選定設(shè)計方案工作條件：帶式輸送機在常溫下連續(xù)工作，單向運轉(zhuǎn)；空載啟動，工作載荷有輕微沖擊；輸送帶工作速度V

2、的允許誤差為±5；二班制（每班工作8h），要求減速器設(shè)計壽命為8年，大修為23年，中批量生產(chǎn)；三相交流電源的電壓為380/220V。已知：運輸機帶的圓周力：550N帶速：2m/s滾筒直徑：300mm選定傳動方案為：蝸桿減速器1.傳動裝置簡圖。圖1-1 帶式輸送機的傳動裝置簡圖2.傳動方案簡圖如下：圖1-2 帶式輸送機傳動系統(tǒng)簡圖1電動機；2一聯(lián)軸器；3蝸桿減速器；4卷筒；5輸送帶 電動機的選擇初選電動機類型和結(jié)構(gòu)型式根據(jù)動力源和工作條件，并參照第12章選用一般用途的Y系列三相交流異步電動機，臥式封閉結(jié)構(gòu)，電源的電壓為380V。電動機的容量確定減速器所需的功率 根據(jù)已知條件，工作機所需

3、要的有效功率為 =kW確定傳動裝置效率查表第十章中表10-2得：聯(lián)軸器效率=0.99蝸桿傳動效率=0.70一對滾動軸承效率=0.98輸送機滾筒效率=0.96估算傳動系統(tǒng)總效率為=0.99×0.70×0.98×0.96=0.6517工作時，電動機所需的功率為=kW由表19-1可知，滿足PP條件的Y系列三相交流異步電動機額定功率P應(yīng)取為2.2kW。電動機的轉(zhuǎn)速根據(jù)已知條件，可得輸送機滾筒的工作轉(zhuǎn)速為r/min查表2-2得：蝸桿減速器的傳動比=1040，則總傳動比的合理范圍=1040，故電動機的轉(zhuǎn)速可選范圍為：（1040）×127.4r/min=1228491

4、2 r/min符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有：1500r/min 3000r/min由表19-1可知，對應(yīng)于額定功率P為2.2kW的電動機型號分別為Y100L1-4型和Y90L-2型。現(xiàn)將Y100L1-4型和Y90L-2型電動機有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)及相應(yīng)算得的總傳動比列于表2-1中。表2-1 方案的比較方案號電動機型號額定功率（kW）同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）總傳動比外伸軸徑D（mm）軸外伸長度E（mm）Y100L1-42.21500144011.702450Y90L-22.23000287023.372860通過對上述兩種方案比較可以看出：方案電動機轉(zhuǎn)速較高，但總傳動比大，傳動裝置尺

5、寸較大，成本提高。一般來說，如無特殊要求，常選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，故選方案I較為合理。電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)圖2-1 電動機外形尺寸表2-2 級數(shù)ABCDEFGHKABACADHDBBL416014063286082410012205205180245170380 傳動裝置的傳動比及動力參數(shù)計算傳動裝置運動參數(shù)的計算 由式（3-5）可知，傳動系統(tǒng)的總傳動比由傳動系統(tǒng)方案（見圖1-2）知：1；1；又，所以=11.4傳動系統(tǒng)各級傳動比分別為1； =11.4； 1傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計算如下：1軸（電動機軸）：=1440r/min1.7×0.99

6、=1.683kW10.66N·m2軸（蝸桿軸）：1440r/min1.683×0.99×0.75=1.47kW9.75N·m3軸（蝸輪軸）：123r/min1.47×0.99×0.99=1.44kW112.80N·m4軸（單級蝸桿傳動低速軸、即輸送機滾筒軸）：123r/min1.44×0.99×0.96=1.37kW106.8N·m軸 號電動機單級蝸桿減速器工作機1軸2軸3軸4軸轉(zhuǎn)速n（r/min）14401440123123功率P（kW）1.6831.471.441.37轉(zhuǎn)矩T（N·

7、m）10.669.75112.80106.8傳動比111.41將上述計算結(jié)果列于表2-2中，以供查用。傳動零件的設(shè)計設(shè)計計算及說明結(jié)果 蝸桿的設(shè)計選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/T 10085-1988的推薦,采用漸開線蝸桿(ZI).選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度只是中等,故蝸桿用45鋼;因希望效率要高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為45-55HRC.蝸輪用鑄錫磷青銅,金屬模鑄造.為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵HT100制造.按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計,再校核齒根彎曲疲勞強度.由參考文獻1中式(11

8、-12)計算傳動中心矩:根據(jù)書中表11-1，取蝸輪上的轉(zhuǎn)矩確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)；由參考文獻1中表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載荷系數(shù)；則：確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故。確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動中心距a的比值為0.35，從圖參考文獻1圖11-18中可查得。確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，可以從文獻1表11-7中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力。應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 則 =·=0.61×268= 163.48 計算中心距取a=1

9、25mm，因i=11.4，故從文獻1中表11-2中取模數(shù)m=5mm，蝸桿的分度圓直徑d1=50mm。這時d1/a為0.4，從文獻1中圖11-18中可查得接觸系數(shù)，因為，因此以上結(jié)果可用。蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸軸向齒距 直徑系數(shù) 分度圓直徑 d1=50mm齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度圓導(dǎo)程角 蝸桿軸向齒厚 蝸桿尺寬 =91蝸輪的設(shè)計蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸蝸輪的齒數(shù)Z2=41；變位系數(shù)X2=-0.5；驗算傳動比 這時傳動比誤差為 ，是允許的。蝸輪分度圓直徑 蝸輪喉圓直徑 蝸輪齒根圓直徑 蝸輪咽喉母圓半徑 蝸輪尺寬 B=40校核齒根彎曲疲勞強度當(dāng)量齒數(shù) 根據(jù)X2=-0.5，ZV2=43.48，從

10、參考文獻1中圖11-19中可以查得齒形系數(shù)YFa2=2.87。螺旋角系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力 從文獻1表11-8中查得由制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力。壽命系數(shù) 彎曲強度是滿足的。驗算效率已知；與相對滑動速度VS有關(guān)。從參考文獻1表11-18中用插入值法查得，；代入式中求得，大于原估計值，因此不用重算。熱平衡計算散熱面積A 取傳熱系數(shù) ，取，從而可以計算出箱體工作溫度因為，所以符合要求。精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機械減速器，從GB/T10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇7級精度，側(cè)隙種類為c，標(biāo)注為7c GB/T10089-1988。然后由有關(guān)手冊查得

11、要求的公差項目及表面粗糙度，詳見圖紙。計算中心距mm減速器軸的設(shè)計蝸桿軸的設(shè)計由于蝸桿的直徑很小，可以將蝸桿和蝸桿軸做成一體，即做蝸桿軸。蝸桿的轉(zhuǎn)矩。蝸輪的轉(zhuǎn)矩112.8N·m則作用于齒輪上的圓周力：軸向力： 徑向力：初步確定軸的最小直徑先按參考文獻1式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取，于是得輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查文獻1表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則：按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查參考文獻2表14-4，選用L

12、X2型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為560000N·mm。半聯(lián)軸器的孔徑d1=25mm,故取d12=25mm,半聯(lián)軸器長度L=62mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=44mm。軸上零件的裝配方案蝸桿是直接和軸做成一體的，左軸承及軸承端蓋從左面裝，右軸承及右端蓋從右面裝。軸向定位及軸各段直徑和長度1)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右段需制出一軸肩，故取2-3段直徑d23=28mm;左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=30mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=44mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應(yīng)比L1短一些，現(xiàn)取L12=42

13、mm。2)初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30206，其基本尺寸，故，則。3)由于蝸桿的齒根圓為38 mm，故取軸段mm。蝸桿的軸承內(nèi)側(cè)采用軸環(huán)定位，軸肩高度h0.07d ，故取h=5mm，則軸環(huán)處的直徑，軸環(huán)寬度，取。4)軸承端蓋的總寬度為20 mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故取。5)由于箱體由蝸輪決定，軸承采用脂潤滑，蝸桿齒寬，滾動軸承寬度，則軸上零件的周向定位半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平

14、鍵連接。按=25mm，由文獻一表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為36mm，同時為了保證齒輪半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過度配合來保證的，此處選用軸的直徑尺寸公差為m6。確定軸上圓角和倒角尺寸參考文獻一表15-2，取軸端倒角為，各處軸肩的圓角半徑如下：， 蝸桿軸的校核 圖5-1 圖5-2設(shè)蝸桿齒寬的法向中心線的有側(cè)長為，左側(cè)的長度為，則： 水平面的支承反力（圖a）垂直面的支承反力（圖b）繪水平面的彎矩圖繪垂直面的彎矩圖繪合成彎矩圖該軸所受扭矩為：10.21N·m=10210N·mm按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度由圖可知軸承上截面C為危險截面，根據(jù)文

15、獻1式（15-5）及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，軸的計算應(yīng)力前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻1表15-1查得。因此<，故安全。由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度很寬裕地確定的，由蝸桿軸受力情況知截面C處應(yīng)力最大，但其軸徑也較大，且應(yīng)力集中不大，各處應(yīng)力集中都不大，故蝸桿軸的其它截面的疲勞強度不必校核。蝸輪軸的設(shè)計蝸輪上的轉(zhuǎn)矩。則作用于齒輪上的圓周力：軸向力：徑向力：初步確定軸的最小直徑先按文獻1式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取，于是得輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸的直徑

16、與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查文獻1表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則：按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查參考文獻2表14-4，選用LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250N·m。半聯(lián)軸器的孔徑d1=35mm,故取d12=35mm,半聯(lián)軸器長度L=82mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=60mm。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度根據(jù)蝸輪結(jié)構(gòu)尺寸，取=45mm。為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右段需制出一軸肩，故取2-3段直徑=38mm;左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=40mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔

17、長度L1=60mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應(yīng)比L1短一些，現(xiàn)取L12=58mm。初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30208，其基本尺寸，故，而。右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。取軸肩高度h=5mm，因此，取=50mm。蝸輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度h0.07d，故取h=5mm，則軸環(huán)直徑=55mm。軸環(huán)寬度，則取=10mm。軸承端蓋的總寬度為20 mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端

18、面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故取。軸承寬度為19.75mm，取擋圈寬度為15mm，所以=20+15+2=37mm。=（1.21.8），則取=60mm；取=16mm。所選軸承的外形如前面所選軸承圖所示。蝸輪軸的校核設(shè)蝸桿齒寬的法向中心線的有側(cè)長為，左側(cè)的長度為，則： 水平面的支承反力（圖a）垂直面的支承反力（圖b）繪水平面的彎矩圖繪垂直面的彎矩圖繪合成彎矩圖該軸所受扭矩為按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度由圖可知軸承上截面C為危險截面，根據(jù)文獻1式（15-5）及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，軸的計算應(yīng)力前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻1表15-1查得。因此&

19、lt;，故安全。由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度很寬裕地確定的，由蝸輪軸受力情況知截面C處應(yīng)力最大，但其軸徑也較大，且應(yīng)力集中不大，各處應(yīng)力集中都不大，故蝸輪軸疲勞強度不必校核。 圖5-3滾動軸承的校核蝸桿軸滾動軸承校核 蝸桿上的軸承代號為：30206蝸桿受力蝸桿的轉(zhuǎn)矩。則作用于齒輪上的圓周力：軸向力： 徑向力：當(dāng)量動載荷由已知條件知道工作時間為8年，每年按365天計算，且每天二班制工作，則大概總的工作時間為：當(dāng)量動載荷P=，查表13-5得：X=0.4，Y=1.7；查表13-6得：；故P=2533.176N由參考文獻1式13-6a知基本額定動載荷查表13-4得；對于滾子軸承=故=34827.3N校

20、核軸承的壽命查文獻2表13-1得C=43.2KN =10/3 n=1440r/min 故，此軸承的壽命滿足要求 蝸輪軸上軸承的校核 蝸輪上的軸承代號為：30208蝸輪受力蝸輪上的轉(zhuǎn)矩。則作用于齒輪上的圓周力：軸向力：徑向力：求當(dāng)量動載荷由已知條件知道工作時間8年，每年按365天計算，且每天二班制工作，則大概總的工作時間為：當(dāng)量動載荷P=，查表13-5得：X=0.4，Y=1.7；查表13-6得：；故P=1.2x(0.4x416.3+1.7x390=995.424 由參考文獻1式13-6a知基本額定動載荷查表13-4得；對于滾子軸承=故=14201.62N校核軸承的壽命查文獻2表13-1得C=63

21、KN =10/3 n=1440r/min 故，此軸承的壽命滿足要求 鍵聯(lián)接的選擇與校核選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸本設(shè)計中有三處要求使用鍵聯(lián)接，一處為減速器輸入軸（蝸桿）的聯(lián)軸器處，設(shè)置在蝸桿上的鍵標(biāo)此處為鍵1此處軸的直徑d1=25mm。一處是減速器輸出軸（蝸輪軸）的聯(lián)軸器處，設(shè)置在蝸輪軸上的鍵標(biāo)此處為鍵2此處軸的直徑d2=35mm。另一處是蝸輪與蝸輪軸的聯(lián)接，標(biāo)記此處的鍵為鍵3此處軸的直徑d3=45mm。一般8級以上的精度要有定心精度的要求，所以選擇用平鍵聯(lián)接，由于只是聯(lián)接的是兩根軸，故選用圓頭普通平鍵（A）型。而鍵3的蝸輪在軸的中間，所以也選擇圓頭普通平鍵（A）型。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，從文獻1表6-

22、1中查得鍵1的截面尺寸為：寬度b=14mm，高度h=9mm。由聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)并參考鍵的長度系列，可以確定取此鍵的長度L=70mm（比伸入到聯(lián)軸器的深度短一些）。查得鍵2的截面尺寸為：寬度b=14mm，高度h=9mm。同理取此鍵的長度L=70mm。查得鍵3的截面尺寸為：寬度b=18mm，高度h=11mm。由輪轂的寬度并參考鍵的長度系列，取該鍵的鍵長L=70mm。校核鍵聯(lián)接的強度鍵1處鍵、軸和聯(lián)軸器的材料是鋼和鑄鐵，且屬于靜聯(lián)接由文獻1的表6-2查得許用擠壓應(yīng)力為=120150MPa,取其平均值，=135MPa。鍵的工作長度為l=L-b=36mm-8mm=28mm，鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為k=0.

23、5h=0.5×7mm=3.5mm。由文獻1的式6-1可得可見聯(lián)接的擠壓強度滿足，即該鍵可以正常工作。鍵2處鍵、軸和 蝸輪的材料是鋼和鑄鐵，且屬于靜聯(lián)接由文獻1的表6-2查得許用擠壓應(yīng)力為=120-150MPa,取其平均值，=135MPa。鍵的工作長度為l=L-b=50mm-10mm=40mm，鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為k=0.5h=0.5×8mm=4mm。由文獻1的式6-1可得可見聯(lián)接的擠壓強度滿足，即該鍵可以正常工作。鍵3處鍵、軸和聯(lián)軸器的材料是鋼和鑄鐵，且屬于靜聯(lián)接由文獻1的表6-2查得許用擠壓應(yīng)力為=120-150MPa,取其平均值，=135MPa。鍵的工作長度為l=

24、L-b=32mm-14mm=18mm，鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為k=0.5h=0.5×9mm=4.5mm。由文獻1的式6-1可得可見聯(lián)接的擠壓強度滿足，即該鍵可以正常工作。自此減速器中的所有的鍵均以校核完畢，所有的鍵均滿足使用要求。鍵的外型圖和鍵槽的安裝圖：K=1.21N=3.4×108=163.48M=5d1=50mmq=10mmda1=60mmdf1=38mmb1=91i=10.25d2=205mmda2=210mmdf2=193mmrg2=20mmB=40ZV=43.48t36.94a=127.5L1=75L2=88.75L3=88.75L=177.5Ma=28595

25、Fv1=369.25Fv2=47.06Mv1=32770.94Mv2=4176.58M1=37448.21M2=18597.7910210N·mmMh=8705.25Mv1=65394.45Mv2=-51845M1=65971.32M2=525750.77ca =10.58p=2533.176c=34827.3Lh=45385.6p=995.424c=14201.62Lh=40385.6p=135密封和潤滑由于本設(shè)計蝸桿減速器用的是鋼蝸桿配青銅蝸輪，參考文獻1表11-20，選擇CKE320型號用油，對于蝸桿的給油方式，根據(jù)蝸桿的相對滑動速度以及載荷類型選擇，本設(shè)計的蝸桿減速器蝸桿的相

26、對滑動速度為，且采用的是閉式傳動，傳動載荷中等，根據(jù)文獻1表11-21蝸桿傳動的潤滑油粘度推薦值及給油方式，選擇油池潤滑。關(guān)于蝸桿傳動的潤滑油量，由于采用的是閉式蝸桿傳動，攪油損耗不是太大，且采用的是蝸桿下置式的傳動，所以浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個齒高。蝸輪的潤滑主要憑借蝸桿的帶油作用來進行潤滑。對于軸承的潤滑，蝸桿軸承采用浸油潤滑。同時蝸輪軸承潤滑采用刮油板刮蝸輪上的油通過箱體上的油槽潤滑。另外在安裝的時候，也應(yīng)該對軸承的潤滑進行良好處理，應(yīng)該用潤滑油脂進行充分的潤滑。對于軸承的密封設(shè)計采用了軸承端蓋還在其中加入了密封圈。蝸桿軸承端一邊用悶端蓋，一邊用密封圈。蝸輪軸軸承一邊用悶端蓋，一邊用氈圈。整個箱體是密封的。鑄