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机械设计课程设计(蜗杆)

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机械设计课程设计计算说明书设计题目链式运输机传动装置专业班级设计者指导教师目录一设计任务书 (3)二传动方案的拟定 (4)三电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算 (6)四传动零件的设计计算 (11)1. 蜗杆及蜗轮的设计计算 (11)2. 开式齿轮的设计计算 (15)五蜗轮轴的设计计算及校核 (20)六轴承及键的设计计算及校核 (28)七箱体的设计计算 (33)八减速器结构与附件及润滑和密封的概要说明 (35)九设计小结 (38)十参考文献 (39)计算及说明结果一．设计任务书（1）设计题目：链式运输机传动装置设计链式运输机的动装置，如图所示。

工作条件为：链式输送机在常温下工作，负荷基本平稳，输送链工作速度V的允许误差为±5％；两班连续工作制（每班工作8h），要求减速器设计寿命为5年，每年280个工作日。

（2）原始数据运输机牵引力F(KN) 鼓轮圆周速度（允许误差±%5）V(m/s)鼓轮直径D（mm）0.95 0.31 350二. 传动方案的拟定（1）传动简图（2）传动方案分析机器一般是由原动机、传动装置和工作机三部分组成。

传动装置在原动机与工作机之间传递运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。

传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。

合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。

本设计中原动机为电动机，工作机为链轮输送机。

本传动方案采用了三级传动，第一级传动为单级蜗轮蜗杆减速器，第二级传动为开式齿轮传动，第三极为链轮传动。

蜗轮蜗杆传动可以实现较大的传动比，结构尺寸紧凑，传动平稳，但效率较低，应布置在高速级；开式齿轮传动的工作环境较差，润滑条件不好，磨损较严重，应布置在低速级；链传动的运动不均匀，有冲击，不适于高速传动，故布置在传动的低速级。

减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT100灰铸铁铸造而成。

该工作机采用的是原动机为Y系列三相笼型异步电动机，电压380 V，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便，另外其传动功率大，传动转矩也比较大，噪声小，在室内使用比较环保。

由于三相电动机及输送带工作时都有轻微振动，所以采用弹性联轴器能缓冲各吸振作用，以减少振动带来的不必要的机械损耗。

总而言之，此工作机属于小功率、载荷变化不大的工作机，其各部分零件的标准化程度高，设计与维护及维修成本低；结构较为简单，传动的效率比较高，适应工作条件能力强，可靠性高，能满足设计任务中要求的设计条件及环境。

三. 电动机选择及传动装置的运动和动力参数计算3.1电动机的选择1. 选择电动机的类型和结构形式按工作要求和条件，选取Y 系列鼠笼式三相异步电动机，电压380V 。

2. 选择电动机容量（1）工作机各传动部件的传动效率及总效率查《机械设计课程设计指导书》各类传动、轴承及联轴器效率的概略值，减速机构使用了四对滚动轴承，两对联轴器、一对开式齿轮、蜗轮蜗杆机构和链传动，各机构传动效率如下：99.0=η联轴器；)(9875.0一对滚动轴承=η；785.0=η涡轮蜗杆；95.0=η开式齿轮； 96.0=η链轮因此减速机构的总效率.667042=⨯⨯⨯⨯=ηηηηηη链轮开式齿轮滚动轴承蜗轮蜗杆联轴器a （2）选择电动机的功率所选电动机的额定功率应该等于或稍大于工作要求的功率。

容量小于工作要求，就不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载而过早损坏；容量过大则电动机价格高，能力又不能充分利用，由于经常不满载运行，效率和功率因数都较低，增加电能消耗，造成很大浪费。

电动机所需的工作功率 ：kW P P aWd η=式中 P d —工作机要求的电动机输出功率，单位为kW ；ηa—电动机至工作机之间传动装置的总效率；P w —工作机所需输入功率，单位为kW ； 工作机所需的功率:99.0=η联轴器9875.0=η滚动轴承785.0=η涡轮蜗杆95.0=η开式齿轮96.0=η链轮.6670=ηaPd=0.441kWad FvP η1000==950×0.31／1000×0.667=0.441kW （3）选择电动机的转速 1) 传动装置的传动比的确定：查《机械设计》书中得各级传动比如下：40~10=蜗杆i ；7~3=开式齿轮i理论总传动比：280~30=总i ; 2) 电动机的转速： 卷筒轴的工作转速：n =Dvπ100060⨯=60×1000×0.31/(π×350)= 16.92r/min所以电动机转速的可选范围为：nd= 总i .n =（30~280）×16.92=507.6~4732r/min根据上面所算得的原动机的功率与转速范围，符合这一范围的同步转速有750 r /min 、1000 r/min 、1500 r/min 和3000 r/min 四种。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1500 r/min 的电动机。

其主要功能如表：Y112M-4型电动机主要功能3.2传动装置的运动及动力参数计算1.各轴转速计算（1）总传动比及各级传动比配置：总传动比a i : a i =nm ／n =1390／16.92=82.15；型号 额定功率 kW满载转速 r/min起动转矩 额定转矩最大转矩 额定转矩 重量 N参考比价Y801-4 0.55 1390 2.42.3171.03n=16.92/min由式i i i a .0=取 0875.13=蜗杆i ； 2.6425=开式齿轮i （2）各轴转速：1轴转速：n n m =1／0i = 1390／1 = 1390r/min 2轴转速：n n 12== 1390 r/min3轴转速：n n 23=／1i =1390／31.08= 44.69r/min 4轴转速：n n 34=／ 2i =44.69／2.64 = 16.93r/min 5轴转速：n n 45==16.93 r/min 2.各轴输入功率计算 1轴功率：P 1= P d =0.441kW 2轴功率：P2=Pd×η联轴器×η滚动轴承=0.441×0.99×0.9875=0.431kW3轴功率：P 3=P 2 × η滚动轴承×η蜗杆=0.431×0.9875×0.785=0.334kW 4轴功率：P 4= P 3 ×η开式齿轮×η滚动轴承=0.334×0.9875×0.95=0.313kW5轴功率：P 5= P 4 ×η联轴器×η滚动轴承=0.313×0.9875×0.99=0.306kW 3.各轴输出功率计算P 1=P 1×η滚动轴承=0.441×0.9875=0.435kW P 2=P 2×η滚动轴承= 0.431×0.9875=0.426kW P 3=P 3×η滚动轴承=0.334×0.9875=0.330kW P 4=P 4×η滚动轴承=0.313×0.9875=0.309kW P 5=P 5×η滚动轴承=0.306×0.9875=0.302kW31.1=蜗杆i 2.6=开式齿轮in 1= 1390r/minn3=44.69r/minnn 45==16.93r/minP 1=0.441kW4.各轴输入转矩计算（1）电动机轴输入转矩 T d =9550mdn P =9550×0.441／1390=3.030N ∙m （2) 1~5轴输入转矩 1轴：T 1= T d =3.030N ∙m 2轴：T 2= 955011n P =3.029N ∙m 3轴：T 3= 955022n P =92.08N ∙m 4轴：T 4= 955033n P = 71.36N ∙m 5轴：T 5=955044n P =176.67N ∙m 5.各轴输出转矩计算 1轴：T 1= T d =3.030N ∙m 2轴：T 2= 955011n P =2.99N ∙m 3轴：T 3= 955022n P =91.03N ∙m 4轴：T 4= 955033n P = 70.52N ∙m 5轴：T 5=955044n P =174.30N ∙m表3-2 各轴动力参数表T d =3.03N ∙m轴名功率P/kw 转矩T/(N•m) 转速n/(r/min)效率传动比i 输入输出输入输出1轴0.435 3.03 13900.99 1 2轴0.431 0.426 3.029 2.99 13900.76 31.0 83轴0.334 0.330 92.08 91.0344.690.95 14轴0.313 0.309 71.36 70.5216.935轴0.306 0.302 176.67 174.3016.930.964四. 传动零件的设计计算一．蜗杆及蜗轮的设计计算4.1选择蜗杆类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI ）。

4.2材料选择考虑到蜗杆传动的功率不大，速度中等，故蜗杆采用45刚；而又希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45～55HRC ；蜗轮选用铸锡磷青铜（ZCuSn10P1）,砂模铸造；为了节约贵重有色金属，仅齿圈用青铜铸造，而轮芯用灰铸铁（HT200）制造。

4.3按齿面接触强度设计根据闭式蜗杆蜗轮的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行计算，再校核齿根弯曲疲劳强度。

由《机械设计》式（11-12）则传动中心距为322)][(HE Z Z KT a σρ≥（1）确定作用在蜗轮上转矩T 2由前面的计算得 T 2=79167.22 N ∙mm 估取效率η=0.78 （2）确定载荷系数V K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数βK =1，由《机械设计》表11-5选取使用系数A K =1.1，由于转速不是很高，冲击不大，可选取动载荷系数V K =1.05，则 K=βK A K V K =1×1.1×1.05=1.155（3）确定弹性影响系数E Z 因为选用的是锡磷青铜（ZCuSn10P1）的蜗轮和45刚蜗杆相配，故E Z =MPa 160T2=79167.22N ∙mmβK =1A K =1.1V K =1.05K=1.155（4）确定接触系数ρZ先假设蜗杆分度远直径和传动中心距的比值为a d 1=0.35，从《机械设计》图11-18中查得ρZ =2.9 （5）确定许用接触应力[σ]H根据蜗轮材料为锡磷青铜（ZCuSn10P1），金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度＞45HRC ，可从《机械设计》表11-7查得蜗轮的基本许用应力[]'H σ =268MPa 。

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《机械设计》第12章 蜗杆传动

《机械设计》第12章 蜗杆传动


阿基米德蜗杆：αx=20°
标准值
法向直廓蜗杆、渐开线蜗杆：αn=20°
s
pz=zpx1 px1
2.蜗杆导程角γ和分度圆直径d1 螺纹
蜗杆
ψ πd1
tanψ =
s πd1
=
np πd1
∴ d1
=
Z1 tanγ
m
=
qm
γ πd1
tanγ
=
pZ πd1
=
πmZ πd1
1
=
mZ 1 d1
q
=
Z1 tanγ
具有良好的减摩性、耐磨性、跑合性和抗胶合能力
特点：软硬搭配
蜗杆硬：优质碳素钢、合金结构钢 经表面硬化及调制处理
蜗轮软：铸锡青铜、无锡青铜、灰铸铁
1、蜗杆材料
蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造。 对于高速重载的传动，蜗杆常用低碳合金钢， 如20Cr，20CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硬度 HRC56～62，并应磨削。
MPa
= 12.86MPa < [σ F ]
齿根的弯曲疲劳强度校核合格。
（5）验算传动效率h
蜗杆分度圆速度为
v1
=
π d1n1
60×1000
=
3.14×112×1450 60×1000
m/
s
=
8.54m /
s
vs
= v1
cosλ
8.54
=
m / s = 8.59m / s
cos6.412°
查表4.9得
ρ v = 1°09′(1.15°)
h
(0.95
~
0.97)
tan tan( v)
H
480 d2
蜗轮蜗杆减速器课程设计(含图纸)

蜗轮蜗杆减速器课程设计(含图纸)

蜗轮蜗杆减速器设计摘要通过对减速器的简单了解，开始学习设计齿轮减速器，尝试设计增强感性认知和对社会的适应能力，及进一步巩固已学过的理论知识，提高综合运用所学知识发现问题、解决问题，以求把理论和实践结合一起，为以后的工作和更好的学习积累经验。

学习如何进行机械设计，了解机械传动装置的原理及参数搭配。

学习运用多种工具，比如CAD等，直观的呈现在平面图上。

通过对圆柱齿轮减速器的设计，对齿轮减速器有个简单的了解与认知。

齿轮减速器是机械传动装置中不可缺少的一部分。

机械传动装置在不断的使用过程中，会不同程度的磨损，因此要经常对机械予以维护和保养，延长其使用寿命，高效化的运行，提高生产的效率，降低生产的成本，获得最大的使用效率。

关键词：机械传动装置、齿轮减速器、设计原理与参数配置In this paperThrough the simple understanding of the speed reducer, started learning des ign of gear reducer, attempt to design enhance the perceptual cognition and ability to adapt to society, and further consolidate the learned theory kn owledge, to improve the integrated use of knowledge discovery and solve pro blems, in order to combine theory and practice together, for the later work and better learning experience.Learn how to do mechanical design, to understand the principle of mechanica l transmission device and parameter collocation. Study using a variety of t ools, such as CAD, intuitive present on the floor plan. Through the design of cylindrical gear reducer, gear reducer is a simple understanding and cog nition. Gear reducer is an indispensable part of in mechanical transmission device. Mechanical transmission device in use process, will be different d egree of wear and tear, so often to mechanical maintenance and maintenance, prolong the service life and highly effective operation, improve productio n efficiency, reduce the cost of production, achieve maximum efficiency.Keywords: mechanical transmission gear, gear reducer, the design principle and parameter configuration目录摘要 (I)In this paper (II)1．电机选择 (1)2．选择传动比 (2)2.1总传动比 (2)2.2减速装置的传动比分配 (2)3．各轴的参数 (2)3.1各轴的转速 (2)3.2各轴的输入功率 (3)3.3各轴的输出功率 (3)3.4各轴的输入转矩 (3)3.5各轴的输出转矩 (3)3.6各轴的运动参数表 (4)4.蜗轮蜗杆的选择 (4)4.1选择蜗轮蜗杆的传动类型 (4)4.2选择材料 (4)4.3按计齿面接触疲劳强度计算进行设 (4)4.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 (6)4.5校核齿根弯曲疲劳强度 (7)4.6验算效率 (7)4.7精度等级公差和表面粗糙度的确定 (8)5．圆柱齿轮的设计 (8)5.1材料选择 (8)5.2按齿面接触强度计算设计 (8)5.3计算 (9)5.4按齿根弯曲强度计算设计 (10)5.5取几何尺寸计算 (11)6．轴的设计计算 (12)6.1蜗杆轴 (12)6.1.1按扭矩初算轴径 (12)6.1.2蜗杆的结构设计 (12)6.2蜗轮轴 (14)6.2.1输出轴的设计计算 (14)6.2.2轴的结构设计 (14)6.3蜗杆轴的校核 (16)6.3.1求轴上的载荷 (16)6.3.2精度校核轴的疲劳强度 (18)6.4蜗轮轴的强度校核 (21)6.4.1精度校核轴的疲劳强度 (23)6.4.2精度校核轴的疲劳强度 (23)7.滚动轴承的选择及校核计算 (26)7.1蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算 (27)7.2蜗杆轴上轴承的选择计算 (28)8.键连接的选择及校核计算 (31)8.1输入轴与电动机轴采用平键连接 (31)8.2输出轴与联轴器连接采用平键连接 (31)8.3输出轴与蜗轮连接用平键连接 (32)9．联轴器的选择计算 (32)9.1与电机输出轴的配合的联轴器 (32)9.2与二级齿轮降速齿轮轴配合的联轴器 (33)10.润滑和密封说明 (33)10.1润滑说明 (33)10.2密封说明 (34)11．拆装和调整的说明 (34)12．减速箱体的附件说明 (34)13.设计小结 (34)14．参考文献 (35)1．电机选择工作机所需输入功率817100060 2.34100010000.97w w Fv P kw η⨯⨯===⨯所需电动机的输出功率d p3.54wd aP P kw η==传递装置总效率2412345a ηηηηηη=式中：1η：蜗杆的传动效率0.752η：每对轴承的传动效率0.98 3η：直齿圆柱齿轮的传动效率0.974η：联轴器的效率0.99 5η：卷筒的传动效率0.96所以 420.750.980.970.990.6577a n =⨯⨯⨯=2.343.5578kw 0.6577d P ==故选电动机的额定功率为4kw8100060601000607.72min 3.14330v n r D π⨯⨯==⨯⨯=⨯卷357407.72(162.121544)minn i i n r ==⨯⨯=卷蜗齿卷（）（） 符合这一要求的同步转速有750r/min , 1000r/min , 1500r/min 电机容量的选择比较：2.34w p kw =3.54d p kw =0.6577a η=7.72/min n r =卷考虑电动机和传动装置的尺寸 重量及成本，可见第二种方案较合理，因此选择型号为：Y132M 1-6D 的电动机。

课程设计单级蜗杆减速器

课程设计单级蜗杆减速器

课程设计单级蜗杆减速器一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握单级蜗杆减速器的基本结构、工作原理及用途。

2. 掌握蜗杆减速器的主要参数计算方法，如蜗杆直径、蜗轮齿数、传动比等。

3. 了解蜗杆减速器的优缺点以及在使用过程中应注意的问题。

技能目标：1. 能够阅读并分析蜗杆减速器的工程图，识别其主要部件和参数。

2. 能够运用所学知识，进行简单的蜗杆减速器设计计算。

3. 能够运用所学知识，对蜗杆减速器进行简单的故障分析和维护。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械传动装置的兴趣，激发其探索精神和创新意识。

2. 增强学生的团队合作意识，培养其在工程实践中的沟通与协作能力。

3. 强化学生对产品质量和安全意识的认识，使其在实际工作中能够遵循规范，确保设备运行安全。

课程性质分析：本课程为机械设计基础课程，旨在帮助学生掌握单级蜗杆减速器的原理、设计和应用，提高学生的实际操作能力。

学生特点分析：学生处于高年级阶段，具备一定的机械基础知识，具备一定的自学和动手能力，但对复杂机械设备的了解有限。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作能力的培养，使学生在掌握基本知识的同时，能够解决实际问题。

通过本课程的学习，学生能够具备蜗杆减速器的基本设计和应用能力，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 引言：介绍蜗杆减速器的定义、分类以及在工业中的应用。

相关教材章节：第一章第二节。

2. 单级蜗杆减速器的基本结构和工作原理：- 蜗杆、蜗轮的结构特点及其材料选择。

- 蜗杆与蜗轮的啮合原理、传动特点。

相关教材章节：第二章第一、二节。

3. 蜗杆减速器的参数计算与设计：- 蜗杆直径、蜗轮齿数、传动比的计算方法。

- 蜗杆减速器的强度计算。

- 蜗杆减速器的设计步骤。

相关教材章节：第三章第一节、第二节。

4. 蜗杆减速器的优缺点及使用注意事项：- 蜗杆减速器的优点、缺点分析。

- 蜗杆减速器在使用过程中的维护与保养。

机械设计：蜗轮蜗杆

机械设计：蜗轮蜗杆


切向速 度vp2的方向与拇指指向相同。 左旋蜗杆：用右手判断，方法一样。
ω2
v2
2
p
设计：潘存云
1
ω1
a r2 r1
2 ω2
p 1 设计：潘存云
v2 ω1
模型验证
7.中心距 a = r1+r2 = m(q +z2)/2
二、圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算
由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比 i , → z1
齿面接触强度验算公式：
σH = 500
KT2 = 500 d1d22
KT2 m2d1z22
≤[σH ]
500 2 由上式可得设计公式： m2d1≥ z2 [σH ] KT2
式中K为载荷系数，取：K =1.1~1.3
m、d1应选取标准值确定。
表12－1 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm
m
d1
90
(71) (50) 10 90
63
…
摘自GB10085-88,括号中的数字尽可能不采用
当蜗轮采用青铜制造时，蜗轮的损坏形式主要是疲劳 点蚀，其许用的接触应力如下表：
表12-4 锡青铜蜗轮的许用接触应力[σH]
蜗轮材料 铸造方法 适用的滑动速度
蜗杆齿面硬度
Vs m/s
HBS ≤ 350 HRC ≥ 45
设计：潘存云
点接触
线接触
设计：潘存云
改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮， 所得蜗轮蜗杆为线接触。
优点： 传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。
分度机构：i=1000, 通常i=8~80
缺点： 传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。
类型
按形状分有：