机械设计课程设计说明书
参数选择：
总传动比：I=35 Z1=1 Z2=35
卷筒直径：D=350mm
运输带有效拉力：F=6000N
运输带速度：V=0.5m/s
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——连轴器——减速器——连轴
器——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=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《机械设计课程设计》 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： 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
?ηc 2
?η
cy
=0.7×0.99×0.983×0.992
×0.96 =0.633
电动机所需功率： P r= P w/η=3.0/0.633=4.7KW
传动滚筒工作转速： n w＝60×1000×v / ×350
＝27.9r/min
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
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3-2：
表3-2
四、运动参数计算：
4.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩
P0 = P r=4.7kw
n 0=960r/min
T 0=9.55 P 0 / n 0=4.7×103
=46.7N .m 4.2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩
P 1 = P 0·η01 = 4.7×0.99×0.99×0.7×0.992
=3.19 kw n Ⅰ= 1
0o i n = 35
960 = 27.4 r/min
T 1= 95501
1n P = 9550×4
.2719.3 = 1111.84N ·m
4.3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩
P 2 = P 1·ηc ·ηcy =3.19×0.99×0.99=3.13kw n 2=
12
1i n = 1
4.27 = 27.4 r/min
T 2= 95502
2n P = 9550×4
.2713.3 = 1089.24N ·m
运动和动力参数计算结果整理于下表4-1： 表4-1
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。 具体如表3—1：
表5—1蜗轮蜗杆的传动设计表
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mm
d 38=电机，轴
伸长E=80mm 轴上键槽为10x5。
1、 初步估计蜗杆轴外伸段的直径
d=（0.8——10）电机d =30.4——38mm 2、 计算转矩
Tc=KT=K ×9550×n
P =1.5×9550×5.5/960=82.1N.M
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可查得选用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 的长度为
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
的键槽宽0036.010-mm ，槽深为2.00
0.5+mm ，联轴器上槽深mm t 3.31=，键槽长L=70mm 。 6、 初步估计d=64mm 。
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）
6.2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（≥
d100mm）,轮芯选用灰铸铁
2
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，且蜗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.初步估算轴的最小直径（外伸段的直径）
经计算D6>51.7>100mm
又因轴上有键槽所以D6增大3%，则D6=67mm 计算转矩
Tc=KT=K ×9550×n
P =1.5×9550×3.19/27.4=1667.76N.M<2000 N.M
所以蜗轮轴与传动滚筒之间选用HL5弹性柱销联轴器65×142， 因此
d =65m m
2.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20×110，普通平键GB1096—90A 型键20×70，联轴器上键槽深度
2
.00
19.4+=t ，蜗轮轴键槽深度
2
.00
05.7+=t ，宽度为0
052
.020
-=b
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：
7.2轴的校核
7.2.1轴的受力分析图
2
'R F
图7.1 X-Y 平面受力分析
图7.2
X-Z 平面受力图：
水平面弯矩Nmm M Y
X /-
1102123.7
Nmm M
Z
X /-
图7.5
436150.8 合成弯矩Nmm M
M
M Z
X Y
X /22--+=
1184736.3
714000 681175.5
图7.6 当量弯矩T 与aT T=1111840N mm aT=655985.6
Nmm
图7.7
7.2.2轴的校核计算如表5.1 轴材料为45钢，Mpa B
650=σ
，Mpa S
360=σ
，Mpa b
60][1=-σ
表7.1
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
2
.00
9+=t
，轮毂上键槽深度为
2
.00
14.5+=t ，轴上键槽宽度为
052
.025
-=b
轮毂上键槽深度为026.0026
.0125
+-=b
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。
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
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键单位：mm
表9-2圆锥滚动轴承单位：mm
表9-3密封圈（GB9877.1-88）单位：mm
表9-4弹簧垫圈（GB93-87）
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
定位销为GB117-86 销8×38 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10-1视孔盖（Q235）单位mm
表10-2吊耳单位mm
表10-3起重螺栓单位mm