一、 设计任务书1、 设计题目：减速器2、 设计背景：a、 题目简述：b、 使用状况：室内工作，需要5台；动力源为三相交流电380/220V，电机单向转动，载荷较平稳，转速误差4%；使用期限为10年，每年工作300天，每天工作16小时；检修期为三年大修。c、 生产状况：小批量生产，中等规模机械厂，可加工7、8级精度齿轮、蜗轮。3、 设计参数：推杆行程200mm；电机所需功率3.4kW；推杆工作周期2.7s。4、 设计任务：a、 设计总体传动方案，画总体机构简图，完成总体方案论证报告。b、 设计主要传动装置，完成主要传动装置的装配图（A0）。c、 设计主要零件，完成两张零件工作图（A3）。d、 编写设计说明书。二、 传动方案的拟定根据设计任务书，该传动方案的设计分成减速器和工作机两部分：1、 减速器采用蜗轮-齿轮二级减速器，以实现在满足较大传动比的同时拥有较高的效率，和比较紧凑的结构，同时封闭的结构有利于在粉尘较大的环境下工作。蜗杆传动布置在高速级，有利于啮合处油膜的形成，齿轮传动布置在低速级，可适当降低制造精度，降低成本。图2.12、 工作机采用如下图所示六杆机构。机构工作原理：原动件1由减速器输出轴3驱动旋转，同时带动杆2，杆2通过铰接处牵动杆3从而带动杆4，进而推动滑块完成往复运动。且六杆机构的急回特性可以使滑块以较高的效率完成送料任务。图2.2三、 电动机的选择1、 类型和结构形式的选择：按工作条件和要求，选用一般用途的Y系列三相异步卧式电动机，封闭结构。2、 已知电动机所需功率。推杆工作周期T=2.7s3、 确定电动机转速工作机转速；齿轮传动比范围；蜗杆传动比范围电动机转速范围在相关手册中查阅符合这一转速范围的电机，综合考虑总传动比，结构尺寸及成本，选择堵转转矩和最大转矩较大的Y11-2M-4型电机。 结论：电动机型号定为Y11-2M-4，其技术数据如下表：同步转速r/min满载转速r/min额定功率kW155014404.0四、 传动系统的运动和动力参数1、 计算总传动比： 2、 分配减速器的各级传动比：在蜗杆传动比范围内取，故齿轮传动比，符合齿轮传动比的推荐值范围3、 计算传动装置的运动和动力参数a、 计算各轴转速电机轴：1轴：2轴：3轴：b、 计算各轴输入功率3轴：2轴：1轴：=4.42/0.99=4.465KWc、 计算各轴输入转矩电动机输出转矩1轴：2轴：3轴：将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：轴名功率P / kW转矩T /Nm转速nr/min传动比i效率输入输出输入输出电机轴3.429.61144010.991轴4.4229.311440200.7922轴3.5464.27723.240.973轴3.41459.422.22五、 传动零件的设计计算1、 齿轮设计斜齿轮啮合好，且可以抵销一部分蜗杆轴向力，降低轴承轴向负荷，故选用斜齿轮，批量较小，小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB286HB，平均取260HB，大齿轮用45钢，调质处理，硬度为229HB286HB，平均取240HB。计算步骤如下：计算项目计算内容计算结果（1）初步计算转矩齿宽系数由表9.3-11查取接触疲劳极限由图9.3-22b初步计算需用接触应力值由表B1，估计取， 动载荷系数初步计算小齿轮直径取初步齿宽（2）校核计算圆周速度精度等级由表9.3-1选择8级精度=齿数、模数和螺旋角取一般与应取为互质数取，传动比误差为2.47%=385.28mm由表9.3-4取使用系数由表9.3-6原动机均匀平稳，工作机有中等冲击动载系数由图9.3-6齿间载荷分配系数先求由表9.3-7，非硬齿面斜齿轮，精度等级8级齿向载荷分布系数区域系数由图.3-17查出弹性系数由表9.3-11查出重合度系数由表9.3-5由于无变位，端面啮合角螺旋角系数许用接触应力由表9.3-14取最小安全系数总工作时间应力循环次数 （单向运转取）接触寿命系数由图9.3-23查出齿面工作硬化系数接触强度尺寸系数由表9.3-15安调质钢查润滑油膜影响系数取为验算合格（3）确定主要传动尺寸中心距取整螺旋角切向模数分度圆直径齿宽（4）齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数由图9.3-19,查得应力修正系数由图9.3-20查得螺旋角系数由图9.3-21查取齿向载荷分布系数由图9.3-9查取许用弯曲应力试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限由表9.3-14查最小安全系数由图9.3-26确定尺寸系数由图9.3-25确定弯曲寿命系数另外取验算合格（5）小结：齿轮主要传动尺寸列表模数 4.0mm压力角螺旋角分度圆直径齿顶高4.0齿根高5.0齿顶间隙1.0齿根圆直径中 心 距250齿 宽齿顶圆直径2、 蜗轮蜗杆设计蜗杆采用45钢，调质处理，表面硬度大于45HRC，蜗轮采用ZcuSn10P1沙型铸造，计算步骤如下：计算项目计 算 内 容计 算 结 果（1）按齿面接触强度设计齿数由表9.4-4取,载荷系数由于载荷平稳传动效率由表9.4-8估取蜗轮转矩蜗轮材料许用接触应力由表9.4-10滑动速度影响系数由图9.4-7初估滑动速度，浸油润滑，由图9.4-9可查出应力循环次数寿命系数由图9.4-10查出蜗轮许用接触应力模数直径系数分度圆直径由查表9.4-3 确定基本传动尺寸蜗轮分度圆直径蜗杆导程角蜗轮齿宽蜗杆圆周速度相对滑动速度当量摩擦角由表9.4-7 * 当量摩擦系数（2）按齿面接触疲劳强度校核验算弹性系数由表9.4-12使用系数原动机为电动机，工作平稳，由表9.4-13动载荷系数载荷分布系数载荷平稳接触应力合格（3）按轮齿弯曲疲劳强度校核验算材料许用弯曲应力一侧受载，由表9.4-10查出寿命系数由图9.4-10查出许用弯曲应力蜗轮当量齿数：蜗轮的齿形系数蜗轮无变位,变位系数X=0，由图9.3-19导程角系数蜗轮弯曲应力合格（4）按蜗杆轴挠度校核验算圆周力径向力蜗杆两支撑间距离危险截面惯性矩许用最大挠度蜗杆轴挠度合格（5）蜗杆传动热平衡计算啮合效率搅油率自定轴承率自定总效率导热率中等通风环境工作环境温度一般情况传动中心距散热面积润滑油工作温度合格3、蜗杆轴的设计计算项目计算内容计算结果材料的选择材料选择45号钢，调质处理材料系数查表16.2有 C=112估算轴径蜗杆受转矩 圆周力径向力轴向力蜗杆受力图见图5.3（c）垂直面反力水平面反力垂直面受力图见图5.3（d）水平面受力图见图5.3（f）垂直面弯矩图见图5.3（e）水平面弯矩图见图5.3（g）合成弯矩图见图5.3（h）转矩图见图5.3（i）应力校正系数用插入法由表16.3中求得 ，当量弯矩图见图5.3（j）校核轴径最大弯矩处合格图5.34、高速轴的设计计算项目计算内容计算结果材料的选择考虑到相互摩擦作用，材料选择与齿轮相同，为40Cr，调质处理，材料系数查表16.2有 C=106估算轴径所受转矩齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向力蜗轮圆周力蜗轮径向力蜗轮轴向力轴受力图见图5.4（b）垂直面反力水平面反力垂直面受力图见图5.4（d）水平面受力图见图5.4（f）垂直面弯矩图见图5.4（e）水平面弯矩图见图5.4（g）合成弯矩图见图5.4（h）转矩图见图5.4（i）应力校正系数用插入法由表16.3中求得 ，当量弯矩图见图5.3（j）校核轴径最大弯矩处设计时弹键的削弱合格图5.45、低速轴的设计计算项目计算内容计算结果材料的选择考虑到相互摩擦作用，材料选择与齿轮相同，为45号钢，调质处理，材料系数查表16.2有 C=112估算轴径所受转矩齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向力轴受力图见图5.5（b）垂直面反力水平面反力垂直面受力图见图5.5（c）水平面受力图见图5.5（e）垂直面弯矩图见图5.5（d）水平面弯矩图见图5.5（f）合成弯矩图见图5.5（g）转矩图见图5.5（h）应力校正系数用插入法由表16.3中求得 ，当量弯矩图见图5.3（j）校核轴径最大弯矩处设计时弹键的削弱合格图5.5六、滚动轴承的选择和计算1、 蜗杆轴承的选择蜗杆轴采用一端固定一端游动的支撑方案，固定端采用两个角接触球轴承，以承受蜗杆轴向力，按轴径初选7211AC；游动端采用一个深沟球轴承，只承受径向力，按轴径初选6202。如下图示：图6.1 下面进行校核：计算项目计算内容计算结果轴承主要性能参数查手册7211AC轴承主要性能参数如下：；查手册6