专业课程设计项目说明指导书蜗轮蜗杆减速器.doc

单
级
蜗
杆
减
速
器
设
计
说
明
书
设计题目： 蜗杆减速器
完毕日期 7月12日

目录
（1）设计任务书
（2）电动机选取
（3）带传动设计
（4）蜗轮蜗杆设计选材
（5）蜗轮蜗杆强度校核
（6）轴设计、强度校核
（7）轴承选取与校核
（8）螺栓螺钉选取
（9）减速箱附件选取
（10）减速箱构造、润滑、密封方式

一、 设计任务书
1、 设计题目：
蜗杆减速器
2、 已知数据：
积极轴功率P=11KW；
积极轴转速 n=1200r/min;
传动比 i=30
本减速器用于搅拌装置传动中。
工作机单向转动，双班制工作，单向运转，有轻微振动。
3、 设计内容：
（1） 减速器装配图一张;
（2） 从动齿轮、从动轴零件图各一张；
（3） 设计阐明书一份。

设计计算及阐明

成果
一、拟定传动方案
1、 电动机驱动，电动机与减速器间用带转动连接

二、电动机选取
1、依照电源及工作机工作条件，选用Y（IP44）系列三相交流异步电动机。

2、电动机功率选取
Pw=11KW

设电动机到减速器传动效率为η

η1为带传动效率，η2为联轴器传动效率

查表得
η1=0.96 η2=0.99
则总转动效率为

设电动机输出功率为Pd

则
按表选定电动机功率为15KW
3、
方案号
电动机型号
额定功率
同步转速
满载转速
总传动比
极数
1
Y160M2-2
15KW
3000r/min
2930r/min
2.44
2
2
Y160L-4
15KW
1500r/min
1460r/min
1.22
4

方案1电动机同步转速太高，且电动机价格较贵，因此选2方案
三、带传动件设计
1、求计算功率Pc
载荷变动小，两班制工作，每天16小时，取Ka=1.2，

2、 选取V带型号
选用窄V带。

依照Pc=13.4kW，n1=1460r/min,选用SPZ型窄V带。
3、求大、小带轮基准直径d1、d2

d1应不不大于63mm,现取d1=100mm

暂取d2=120mm

4、演算带速v

带速在5~25m/s范畴内，适当。

5、求V带基准长度Ld和中心距a
初步选用中心距
a0=1.5（d1+d2）=1.5×(100+120)mm=330mm
取a0=330mm，符合0.7（d1+d2）< a0<1.5（d1+d2）。
求带长L0

取Ld=1000mm

在计算实际中心距a

6、验算小带轮包角

合格。

7、求V带根数z

今n1=1460r/min,d1=100mm,查表得
P0=2.36kW

传动比

查表得

由，查表得KL=0.90，Kα=0.99

由此得

FQ=1864N
4.选取蜗轮蜗杆传动类型
依照 GB/T10085-1988推荐，采用渐开线蜗杆ZI。

4.1选取材料
考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中档，故选取45钢，蜗杆螺旋某些规定淬火，硬度为45~55HRC，蜗轮用铸锡磷青钢ZCuSn10P1，砂模锻造，为了节约贵重金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用45号钢制造。
许用接触应力
许用弯曲应力
4.2按齿面接触强度进行设计

传动中心矩计算公式如下：

(1) 拟定作用在蜗轮上转矩

(2) 拟定载荷系数K
因工作载荷较稳定，故取载荷分布系数KA=1.1
(3) 拟定弹性影响系数
因选用是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故=150
(4) 拟定接触系数
先假设蜗杆分度圆d1和传动中心矩a比值，从图11-18可查得=2.6
(5) 拟定接触疲劳极限
依照蜗轮材料为ZCuSn10P1，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC，可从表11-7中查得无蜗轮基本许用应力=200MPa

（6）计算中心距

取中心矩a=212mm

四、蜗轮蜗杆重要参数和几何尺寸
拟定蜗杆头数
蜗杆转速1200， Z1=2
蜗轮齿数Z2=Z1×i=2×30=60
蜗杆分度圆直径

拟定模数m

若取m=8， q=10， d1=80， d2=480

a=0.5m(q+z2)=0.5×8×(10+60)=280mm

合格

拟定导程角γ

五、校核蜗轮蜗杆强度
1、校核弯曲强度
（1）蜗轮齿形系数

查表得
YFa=2.3

(2)蜗轮齿根弯曲应力

弯曲强度足够
2、校核蜗杆刚度计算

蜗杆圆周力

蜗杆轴向力

蜗杆径向力

蜗杆材料弹性模量
E=2.06×105MPa

蜗杆危险截面惯性矩

蜗杆支点跨距
l=0.9d2=0.9×480mm=432mm

许用挠度

切向力Ft1产生挠度

径向力Fr1产生挠度

总挠度为

合格

名称
蜗杆
蜗轮
齿数
Z1=2
Z2=60
分度圆直径
d1=80
d2=480
齿顶高
ha1=8mm
ha2=8mm
齿跟高
hf1=1.2m=9.6mm
hf2=1.2m=9.6mm
齿顶圆直径
da1=8×12=96mm
da2=8×62=496
齿根圆直径
df1=87.6=60.8
df2=8×57.6=460.8

蜗杆圆周速

采用蜗杆下置。

六、轴设计计算及校核
1、轴材料选取，拟定许用应力
考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴重要传递蜗轮转矩。选用轴材料为45钢，调质解决。
查机械设计书表得 [σb]=640MPa [σ-1]=55MPa
取C=107，于是得

轴最小直径为d1，与联轴器孔径相适应，故需同步选用
联轴器型号

转矩=,查机械设计书表，选用=1.2，则有
=KT=1.2×87541.7N`mm=105.1N.m

考虑轴头有一键槽，将轴径增大5%，
即d=51×1.05=53.55mm，

因轴头安装联轴器，依照联轴器内孔直径

最小直径为d=55mm

选联轴器
查表GB 4323-84 选TL9弹性套柱销联轴器，
原则孔径d=55mm

2、蜗轮轴构造设计
拟定各轴段直径

依照拟定各轴段直径拟定原则，由右端至左端，从最小直径开始，轴段1 为轴最小直径，
已拟定d1=55mm
轴段2考虑联轴器定位，按照原则尺寸
取d2=65mm
轴段3安装轴承，为了便于安装拆卸应取d3>d2,且与
轴承内径原则系列相符，
故取d3=70mm.( 轴承型号选30314)
轴段4安装套筒定位左侧轴承与蜗轮
故取d4=80mm
轴段5安装蜗轮，此直径采用原则系列值，
故取d5=90mm
轴段6为轴肩，考虑蜗轮定位和固定取d6=100mm
轴段7考虑右端轴承定位需要，
依照轴承型号30314查得d7=85mm
轴段8与轴段3相似轴径d8=70mm

2拟定各轴段长度

为了保证蜗轮固定可靠，轴段5长度应不大于蜗轮毂宽度2mm，
取L5=138mm
为了保证蜗轮端面与箱体内壁不相碰及轴承拆装以便，蜗轮端面与箱体内壁间应有一定间隙，
取两者间距为20mm
为保证轴承含在箱体轴承孔中，并考虑轴承润滑，取轴承端面与箱体内壁距离为2mm .
依照轴承宽度B=38mm，
取轴段8长度L8=38mm，
由于两轴承相对蜗轮对称，
故取轴段3长度为L8=38mm
为了保证联轴器不与轴承盖相碰，
取L2=78mm。
依照联轴器轴孔长度84mm，取L1=100mm。
因而，定出轴跨距为L=245mm
（普通状况下，支点按照轴承宽度中点处计算）
蜗轮轴总长度为L总=398mm
轴构造示意图如图所示：

3 轴校核计算
蜗杆圆周力

蜗杆轴向力

蜗杆径向力

(1)求垂直面内支承反力

(2)求水平面支承反力

F1H=F2H=Ft2/2=4377N

（4）绘图轴受力分析图

MaV
MaH

(5)求弯矩
MaV=675.83N·m

MaH=581.47 N·m

(6)求转矩

T2=2.101×103N·m

Pw=11KW

η=0.9504

Pd=11.6KW

选用Y160L-4型电动机

选SPZ窄V带

中心距327mm
d1=100mm
d2=120mm

共5跟V带

渐开线蜗杆

45钢

ZCuSn10P1
锡青铜
45钢

= N·mm

KA=1.1

=150

Z1=2

Z2=60

m=8，
q=10， d1=80， d2=480

a=280mm

γ=11.3099°

d=55mm

d1=55mm

d2=65mm

d3=70mm

d4=80mm

d5=90mm
d6=100mm

d7=85mm
d8=70mm

L5=138mm

B=38mm
L8=38mm

L8=38mm

L1=100mm

L总=398mm

计算及阐明
成果
（7）求危险截面当量弯矩

如以为轴扭切应力是脉动循环应变力，取折和系数α=0.6

(8)计算危险截面处轴直径
轴材料为45钢，调质解决，σb=650MPa，[σ-1b]=60MPa,则

考虑到键槽对轴削弱，将d值增大5%，因此
d=64*1.05=67mm
由于轴颈已取90mm，因此无危险
4、蜗杆轴校核计算
考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴重要传递蜗轮转矩。选用轴材料为45钢，淬火解决
按扭转强度，初步预计轴最小直径

由于有键存在，因此增长5%,
d=d×1.05=23.7mm

拟定各轴段直径

查表GB 4323-84,选用TL8弹性套柱销联轴器，原则孔径d=50mm，即轴伸直径为50mm

联轴器轴孔长度为：112mm。

轴构造设计
从轴段d1=50mm开始逐渐选用轴段直径，
d2起固定作用，定位轴肩高度可在（0.07~0.1）d范畴内，故d2=50+0.1d1=55mm，该直径处安装密封毡圈，取原则直径。应取d2=60mm；
d3与轴承内径相配合，为便与轴承安装，选定轴承型号为30313。取d3=65mm。
d4起定位作用，由h=（0.07~0.1）×d3=（0.07~0.1）×65=4.55～6.5mm，取h=7.5mm，d4=d3+2×h=65+15=80mm；
d5、d7=65mm
d8=d4=80mm;
d9段装轴承，取d9=d3=65mm
d6段取蜗杆齿顶圆直径d5=96mm;
拟定各轴段长度
L1取略不大于联轴器轴孔长度109mm
L2安装端盖取L2=126mm
L3安装轴承、溅油轮，取轴承宽度加溅油轮宽度L3 =52mm
L4和L8为为轴肩，取L4=L8=10mm
L5、L7为中间段，L5= L7=71mm
L6为蜗杆工作段，L6=142mm
L9为轴承、溅油轮安装段，L9=54.5mm

蜗杆支承长度为372mm
蜗杆总长为646mm

轴力校核计算

蜗杆圆周力

蜗杆轴向力

蜗杆径向力

(1)求垂直面内支承反力

(2)求水平面支承反力

F1H=F2H=Ft1/2=1094.5N

F1H
F2v
Fa

F2H
F1v
FQ

Ft1

Fr1

FQ2
FQ1

Mav2

Mav1

MaH

MF2
MF1

垂直面弯矩图

水平面弯矩图

强度足够

45钢

TL8弹性套柱销联轴器
联轴器轴孔长度为：112mm

d1=50mm

d2=60mm

d3=65mm

d5、d7=65mm

d8=d4=80mm;
d9=d3=65mm
d5=96mm

L1=108mm
L2=126mm
L3 =52mm

L4=L8=10mm
L5= L7=71mm
L6=142mm
L9=54.5mm

蜗杆支承长度为372mm
蜗杆总长为646mm

计算及阐明
成果

F力产生弯矩图

中心截面F力产生弯矩

求合成弯矩图
考虑到最不利状况

求轴传递转矩T

求危险截面当量弯矩

以为轴扭切应力为脉动循环应变力，去折合系数
α=0.6，带入上式可得

计算轴危险截面处直径，轴材料选用45钢，调质解决，σB=650MPa， [σ-1b]=60MPa,则

危险截面处轴直径已取80mm，因此合格

七、轴承校核
1、蜗杆轴承校核
F2v
Fa

Fa2
Fa1

Fr

F1v

由式子可得
F1v=1208N F2v=4394N

圆锥滚子轴承 30313 α=12°57’10’’
额定动载荷Cr=185kN

由于 ， 因此
Fa1=347N Fa2=9101N
由于

因此

由于

因此

由于,因此 P=Pr2

搅拌机工作时有轻微冲击 fp=1.1
搅拌机常温工作 ft=1.0

因此，选取30313 合格

2、蜗轮轴承校核
F2v
Fa

Fa2
Fa1

Fr

F1v

由式子可得
F1v=5818N F2v=9002N

圆锥滚子轴承 30314 α=12°57’10’’
额定动载荷Cr=208kN

由于 ， 因此
Fa1=1673N Fa2=10427N
由于

因此

由于

因此

由于,因此 P=Pr2

搅拌机工作时有轻微冲击 fp=1.1
搅拌机常温工作 ft=1.0

因此，选取30314 合格

八、键校核和计算
1、蜗轮与联轴器相配合键选取
键C16×50 GB1096-79
依照轴最小直径d=55mm,选取键b*h=16mm×10mm
L=50mm
l=L-b/2=50-16/2=42mm

合格

2、蜗杆与联轴器相配合键选取
选 键C14×50 GB1096-79
选取键b*h=14mm×9mm
L=50mm
l=L-b/2=50-14/2=43mm

合格

八、螺栓螺母螺钉选取
螺钉
GB5783-86 M8×60 6个
M10×30 1个
M10×50 16个
M12×70 12个
GB818-85
M8×15 4个
螺母
GB6172-86 M10 4个
M16 4个
螺栓
GB5782-86 M10×45 4个
M16×120 4个

九、减速箱附件选取
圆锥销 销GB119-86 A8×55 2个
调节垫片 12组
刮油板 2个
长形油标 GB1161-89 A80 1个
石棉橡胶垫片 1个
弹簧垫片
GB93-87 16 4个
GB93-87 10 4个
油塞 1个
视孔盖 1个
别的见装配图

十、10.减速器构造与润滑、密封方式概要阐明
减速器构造
该项减速器重要由传动零件（蜗轮蜗杆），轴和轴承，联结零件（键，销，螺栓，螺母等）。箱体和附属部件以及润滑和密封装置等构成。
箱体为剖分式构造，由箱体和箱盖构成，其剖分面通过蜗轮传动轴线；箱盖和箱座用螺栓联成一体；采用圆锥销用于精准定位以保证和箱座在加工轴承孔和装配时互相位置；起盖螺钉便于揭开箱盖；箱盖顶部开有窥视孔用于检查齿轮啮合状况及润滑状况用于加住润滑油，窥视孔平时被封住；通气器用来及时排放因发热膨胀空气，以放高气压冲破隙缝密封而致使漏油；长形油标用于检查箱内油面高低；为了排除油液和清洗减速器内腔，在箱体底部设有油塞；吊耳用来提高箱体，而整台减速器提高得使用与箱座铸成一体吊钩；减速器用地脚螺栓固定在机架或地基上。
减速箱体构造
该减速器箱体采用锻造剖分式构造形式
详细构造详见装配图
减速器润滑
由于V=4.02 m/s<<12 m/s，
浸油润滑
轴承某些采用油润滑，由油沟供油。
蜗轮润滑采用N320号涡轮蜗杆油（GB5903-86）
最低——最高油面距10～20mm，油量为10L。
减速器密封
箱座与箱盖凸缘接合面密封选用在接合面涂漆或水玻璃。
观测孔、油孔等处接合面密封用石棉胶橡纸，垫片进行密封。
轴承孔密封、闷盖和透盖用作密封与之相应轴承外部，轴段外伸端透着间间隙采用毡圈油封。

减速器附件简要阐明
该减速器附件含窥视孔，窥视孔盖，油塞，通气孔，长形油标，吊耳和吊钩，起盖螺钉，其构造及装配详见装配图。

合格

选用30313

选用30314

键C16×50 GB1096-79

键C14×50 GB1096-79