畢業(yè)設(shè)計36濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電一體化畢業(yè)設(shè)計03

濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 題目 蝸輪蝸桿減速器 系別 機 電 系 專業(yè) 機電一體化 班級 0511 班 姓名 楊 陽 學(xué)號 05011132 指 導(dǎo) 教 師 趙 小 芳 日期 2007.12 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目： 蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計 設(shè)計要求： 帶式傳動機的傳動裝置傳動簡圖及其說明 ： 運輸帶上的有效拉力 F=6200N； 運輸帶的運行速度 V=0.8m/s； 滾筒直徑 D=280mm； 運輸帶速度的允許偏差： 5% 滾筒的傳動效率（不包括軸承）： 0.96 工作情況：兩班制， 連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，栽荷較平穩(wěn)；負荷持續(xù)率 FC=66%； 工作環(huán)境：室外，灰塵較大，環(huán)境最高溫度 50 C； 動力來源：電力，三相交流電，電壓 380/220V； 間修間隔：四年一次大修，兩年一次中修，一年一次小修； 折 舊 期： 10年； 設(shè) 計進度要求： 1.第一周： 確定畢業(yè)設(shè)計題目。 2.第二周： 查閱資料。 3.第三周 第五周： 進行初步的設(shè)計。 4.第六周：繪圖并 對設(shè)計進行修改。 5.第七周： 對設(shè)計進行進一步的修改優(yōu)化。 6.第八周： 完成設(shè)計。 指導(dǎo)教師（簽名）： 摘要 隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，國民經(jīng)濟各個部門迫切需要各種各樣質(zhì)量優(yōu)、性能好、效率高、能耗低、價格廉的機械產(chǎn)品。其中，產(chǎn)品設(shè)計是決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量水平、市場競爭力和經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)。因此，我們應(yīng)該樹立好的設(shè)計思想，重視對自己進行機械設(shè)計能力的培養(yǎng)，樹立知識經(jīng)濟意識；善于利用各種信息資源，擴展知識面和能力；培養(yǎng)嚴謹、科學(xué)、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)、艱苦奮斗的企業(yè)，加強環(huán)境保護意識，做到清潔生產(chǎn)和文明，以最大限度的獲得企業(yè)效益和社會效益。 機械原理課程設(shè)計要求我們針對某種機器，進行機械運動簡圖的設(shè)計，其中包括機械功能 分析，工藝動作過程確定執(zhí)行機構(gòu)選擇，機械運動方案評定，機構(gòu)尺寸的確定等。通過機械原理課程設(shè)計，可以進一步鞏固，掌握并初步運用機械原理的知識和理論。更為重要的是培養(yǎng)我們和創(chuàng)新機械的能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是我們發(fā)明機械，創(chuàng)造機械的基礎(chǔ)，在生產(chǎn)力發(fā)展方面起著不可替代作用。 本文講述了帶式運輸機的傳動裝置 單級蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計過程。首先進行了傳動方案的評述，選擇單級蝸輪蝸桿減速器作為傳動裝置，然后進行減速器的設(shè)計計算，運用 AutoCAD進行傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計，完成蝸輪蝸桿減速器的二維平面零件圖和裝配圖的繪制 . 減速器是目前廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、建筑、化工、輕工、運輸、制造、航空航天等各個領(lǐng)域的主要調(diào)速裝置。具有高精度、高效率、可靠性高等優(yōu)點。人類使用減速器已有很長一段時間，因此對減速器的認識已達到一相當?shù)某潭?，減速器的形式也是多種多樣，具體用途也是各有所長，對人類社會的發(fā)展起到了極大的促進作用。 關(guān)鍵詞 : 減速器 蝸輪蝸桿 傳動 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 目錄 摘要 . 1 前言 . 1 1 設(shè)計的目的和意義 . 2 2 設(shè)計計算中應(yīng)該注意的問題 . 3 2.1 適度計算與結(jié)構(gòu)工藝的關(guān)系 . 3 2.2 設(shè)計過程中正確使用標準的重要性 . 3 2.3 設(shè)計過程中零件結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝性的關(guān)系 . 4 2.4 設(shè)計過程中處理好理論計算與畫圖的關(guān)系 . 4 2.5 繪圖中應(yīng)該注意的問題 . 4 3 設(shè)計計算過程 . 6 3.1 評述傳動方案 . 7 3.2 選擇電動機 . 7 3.3 設(shè)計蝸桿傳動 . 10 3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè) 計 . 21 3.5 設(shè)計蝸輪的過盈聯(lián)接 . 28 3.6 選擇并演算滾動軸承 . 28 3.7 選擇并演算聯(lián)軸器 . 30 3.8 減速器的箱體及其附件 . 33 致 謝 . 34 參考文獻 . 35 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 前言 隨著全球制造業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移， 21世紀以來，信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、全球化，以及產(chǎn)品創(chuàng)新更快、品質(zhì)更優(yōu)、成本更低、服務(wù)更好已經(jīng)成為當代全球制造業(yè)發(fā)展的基本特征。隨著我國綜合國力的進一步增強和加入世界貿(mào)易組織（ WTO），我國經(jīng)濟全面與國際接軌，并正在成為全球最重要的制造業(yè)基地。企業(yè)面臨的將是一個全球化的市場與競爭。為了能在激烈的國際化競爭中贏得先機，先進的設(shè)計軟件是必不可少的。這就要求我們畢業(yè)生能積極認真學(xué)好目前最先進的設(shè)計方法和制造技術(shù)，為我國的制造業(yè)做出自己的貢獻。 CAD 技術(shù)起步于 50 年代后期，進入 60 年 代，隨著在計算機屏幕上繪圖變?yōu)榭尚卸_始迅速發(fā)展。此時 CAD 技術(shù)的出發(fā)點是用傳統(tǒng)的三視圖方法來表達零件，以圖紙為媒介進行技術(shù)交流，這就是二維計算機繪圖技術(shù)。 CAD 技術(shù)以二維繪圖為主要目標的算法一直持續(xù)到 70 年代末期，以后作為 CAD 技術(shù)的一個分支而相對單獨、平穩(wěn)地發(fā)展。在今天中國的 CAD用戶特別是初期 CAD用戶中，繪圖仍然占有相當大的比重?，F(xiàn)在 CAD技術(shù)已經(jīng)在我國機械制造、建筑工程、輕工化紡、船舶汽車、航空航天、影視廣告等領(lǐng)域起到巨大的作用。 CAD 技術(shù)在我國建筑工程業(yè)的應(yīng)用深度和廣度與發(fā)達國家的差距并不顯著， 其使用效果比發(fā)達國家還好。 蝸桿減速器 ,主要應(yīng)用在傳動比較大 (i10)的場合，通常說蝸桿傳動結(jié)構(gòu)緊湊，輪廓尺寸小，這只是對傳動比圈套的蝸桿減速器才是正確的，當傳動比并不很大時，此優(yōu)點并不顯著。由于效率較低，蝸桿減速器不宜在長期連續(xù)使用的動力傳動中應(yīng)用，而且只宜傳遞中等以下的功率，一般不超過 50KW。蝸桿減速主要有蝸桿在上和蝸桿在下兩種不同形式。蝸桿圓周速度小于 4m/s 時，最好采用蝸桿在下式，這時，在嚙合處能得到良好的潤滑和冷卻條件。但蝸桿圓周速度大于 4m/s 時，為為避免攪油太甚，發(fā)熱過多，最好采用蝸桿在上 式，阿基米德蝸桿減速器制造簡單，目前仍在廣泛使用，但其承載能力，傳動效率，使用壽命都較低。所以近年來又有一些新型的蝸桿減速器出現(xiàn)。例如環(huán)面蝸桿減速器，圓弧齒蝸桿減速器，平面包絡(luò)蝸桿減速器等。 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 1 設(shè)計的目的和意義 通過對蝸桿減速器的設(shè)計，綜合運用機械設(shè)計課程和其它先修課程的理論和實際知識，掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力。 學(xué)會從機器功能的要求出發(fā)，合理選擇傳動機構(gòu)類型，制定設(shè)計方案，正確計算零件的工作能力，確定它的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝、 使用、維護、經(jīng)濟和安全等問題，培養(yǎng)機械設(shè)計能力。 通過減速器的設(shè)計，學(xué)習(xí)運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)機械設(shè)計的基本技能。 設(shè)計是繼承和創(chuàng)造結(jié)合的過程。任何一個設(shè)計任務(wù)都可能有很多的解決的方案，因此學(xué)習(xí)機械設(shè)計應(yīng)該有創(chuàng)新精神，不能盲目地，機械地抄襲已有的類似產(chǎn)品。但是設(shè)計工作又是一個極為復(fù)雜的，細致的和繁重的工作，長期的設(shè)計和生產(chǎn)初中積累了許多可供參考和借鑒的寶貴經(jīng)驗和資料，繼承和發(fā)展這些經(jīng)驗和成果，不但可以減少重復(fù)工作，加快設(shè)計進度，也是提高設(shè)計質(zhì)量的重要保證。善于掌握和使用各種資料 ，也是設(shè)計工作能力的重要的體現(xiàn)。任何設(shè)計都不可能是設(shè)計者獨出心裁，憑空設(shè)想而不領(lǐng)先任何資料所能實現(xiàn)的。機械設(shè)計要從現(xiàn)實出發(fā)，是一項復(fù)雜細致的工作設(shè)計質(zhì)量是由長期積累而逐漸提高的，所以熟悉和利用設(shè)計資料，即可減少重復(fù)工作，加快設(shè)計進度，也可以繼承和發(fā)展這些經(jīng)驗筆成果，提高設(shè)計質(zhì)量。另一方面，任何新的設(shè)計任務(wù)，又是根據(jù)特定的設(shè)計要求和工作備件提出的，因此必須要具體分析和創(chuàng)造性的進行設(shè)計，而不能盲目地機械地抄襲資料。所以參考設(shè)計資料與創(chuàng)新二者不可偏廢，要很好的結(jié)合起來，這樣才能不斷的提高設(shè)計質(zhì)量認為設(shè)計必須全部是 獨創(chuàng)的看法是不現(xiàn)實的；同樣忽視設(shè)計者的創(chuàng)新，就會陷于盲目抄襲已有資料的境地，設(shè)計出來的機械產(chǎn)品不能滿足具體的新的工作要求，設(shè)計者的技能也不能得到培養(yǎng)和提高。因此在設(shè)計的過程中不可一味的創(chuàng)新，也不能盲目的繼承，而必須堅持繼承的基礎(chǔ)上創(chuàng)新，創(chuàng)新的過程中又不忘繼承，只有這樣才能最大限度的優(yōu)化自己的設(shè)計。 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 2 設(shè)計計算中應(yīng)該注意的問題 2.1 適 度計算與結(jié)構(gòu)工藝的關(guān)系 任何機械零件的尺寸，都不可能完全由理論計算確定，而要考慮結(jié)構(gòu)，加工和裝配工藝，經(jīng)濟性和使用條件等要求才能確定。理論計算只能為零件提供基本的數(shù)據(jù) 和參數(shù)，而只有考慮了上述各種因素后，才能決定零件的全部形狀和尺寸。例如在蝸桿軸的設(shè)計過程中通過扭矩強度的估算設(shè)計成直徑為 25mm 的光軸，這顯然是不合適的，無論從軸的加工制造，軸上零件的安裝和定位，軸的軸向定位，都是不合理的。只有綜合考慮了軸的強度，軸上零件的裝拆和固定，以及加工工藝要求等，將蝸桿軸設(shè)計成階梯軸，這樣既滿足了強度要求，又滿足了加工工藝和安裝工藝等方面的要求，這樣設(shè)計出來的軸顯然才是合理的。任何機械零件的設(shè)計都可分為理論計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩個步驟，理論計算只是為確定零件尺寸提供了一個方面的依據(jù)，有些 經(jīng)驗公式也只是考慮了主要因素的要求，所求得的只是近似值。因此設(shè)計時都要根據(jù)具體情況做適當調(diào)整，全面考慮強度，剛度，結(jié)構(gòu)和工藝的要求。由此可知理論計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計這兩步是相輔相成和交錯進行的，只有把這兩步巧妙的結(jié)合起來，才能設(shè)計出符合實際的合理的機械零件的。 2.2 設(shè)計過程中正確使用標準的重要性 使用和遵守標準，是降低成本的首要原則，也是評價設(shè)計質(zhì)量的一項指標，熟悉標準和熟練使用標準是課程設(shè)計的重要任務(wù)之一。許多標準不需自己制造而可以購得，例如電動機，軸承等一些標準件，有些則可能需要自行制造，如聯(lián)軸器，鍵等， 但其主要尺寸參數(shù)，一般仍宜按標準規(guī)定。對于非標準件的一引起尺寸，常要求圓整為標準數(shù)或優(yōu)先數(shù)，以方便制造和測量。例如箱體，其底面寬度，長度，中心高，軸承座凸緣外徑，凸臺高度，機體接合面處的寬度等等，都應(yīng)適當圓整為優(yōu)先數(shù)（一般圓整為 0 或 5mm 的尾數(shù)）。確定零件結(jié)構(gòu)尺寸的合理有效位數(shù)非常重要它影響測量的精度要求，因而影響成本。一些根據(jù)幾何關(guān)系有嚴格要求的尺寸，不能圓整，例如齒輪圓直徑。設(shè)計中應(yīng)盡量減少選用的材料牌號和規(guī)格，減少標準件的品種，規(guī)格，盡可能選用市場上能充分供應(yīng)的通用品種，這樣能降低成本，并能方便使用和 維修。例如減少部件中螺栓的尺寸類型，例如減少部件中螺栓的尺寸類型，不僅便于采購和保管，裝拆時也可減少扳手的數(shù)目。 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 2.3 設(shè)計過程中零件結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝性的關(guān)系 在機械的成本中制造費用占相當大的比例，因此設(shè)計的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的工藝性，即能滿足使用的要求，又能使制造工藝簡單，制造成本較低。在設(shè)計零件結(jié)構(gòu)時，?？紤]以下幾個方面的工藝性要求： 1，選擇合理的毛坯種類和形狀，例如在大量生產(chǎn)時優(yōu)先考慮鑄造，軋制杠鈴的毛坯，單件生產(chǎn)或件數(shù)很少時則采用比較簡單的結(jié)構(gòu)，避免用模具或鑄模，而能用現(xiàn)成設(shè)備加工。 2，在進行結(jié)構(gòu) 設(shè)計時還應(yīng)力求使零件形狀簡單和便于加工，如用最簡單的形狀（圓柱面，平面，共軛曲面等腰三角形）構(gòu)成零件，要盡量減少加工表面的數(shù)量和面積等。 3，零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配和拆卸，例如為螺栓聯(lián)接留有拍手空間，零件之間有調(diào)節(jié)裝配尺寸的余地和環(huán)節(jié)（如有墊片，套筒或錐面等），裝配時易于找正對中等。 2.4 設(shè)計過程中處理好理論計算與畫圖的關(guān)系 有些零件可可以由理論計算得到基本參數(shù)和尺寸后，再通過一些經(jīng)驗公式和進行結(jié)構(gòu)設(shè)計就可畫出零件的草圖，如齒輪，通過接觸強度和彎曲強度的計算，可以得出齒輪的分度圓直徑和模數(shù)等尺寸的參數(shù)，查找有 關(guān)的經(jīng)驗公式就可畫出齒輪的草圖。但有些零件，只能在初步估算的基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，畫出零件草圖后，才能得出力學(xué)模型，然后才能進行理論計算。例如，蝸桿軸的設(shè)計，只有先有了蝸桿軸的結(jié)構(gòu)草圖，才能畫出蝸桿軸的力學(xué)模型，有了力學(xué)模型才能做出軸的彎矩圖和扭矩圖，才能對軸進行精確的強度校核，而校核之后又有可能發(fā)現(xiàn)原設(shè)計的不當之處，這又得重新修改結(jié)構(gòu)設(shè)計和進行設(shè)計計算，直到滿足要求為止。因此，整個設(shè)計過程是個“邊計算，邊畫圖，邊修改”交錯進行的過程。零件的尺寸以圖紙上最后確定的為準，而且裝配圖和零件圖要一致，要修改一同修改 。在編制計算說明書時，應(yīng)以最后畫出的零件圖和裝配圖為準，以校核計算的形式書寫，不需要寫出具體的設(shè)計過程。 2.5 繪圖中應(yīng)該注意的問題 2.5.1. 復(fù)雜的投影線生成問題 對于鑄鍛件毛坯的零件，設(shè)計師常常在繪制工作圖時非常頭疼。相貫線和截交線難于畫明白，對于某些細節(jié)（比如鑄件上的一些交叉線上的過渡圓角）不容易在頭腦中構(gòu)思清楚，想用畫圖來輔助求出投影，更難以解決。因此常有這樣的事，設(shè)計師在新產(chǎn)品試制成功后，對著真零件反過來修改自己的設(shè)計圖。 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 2.5.2. 漏標尺寸漏畫圖線的問題 就是經(jīng)過幾個人的審校， 漏標尺寸、漏畫圖線的事仍時有發(fā)生。而且設(shè)計者在這個設(shè)計中獨創(chuàng)的地方越多，審校的人對這個設(shè)計的構(gòu)思越熟悉，漏尺寸、漏圖線就越難防止，因此這需要設(shè)計者和審校者認真仔細的檢查和校對才能盡量避免。 2.5.3. 設(shè)計的更新與修改問題 統(tǒng)的設(shè)計要更新或修改，就要重新繪圖。尤其是多視圖零件，在修改設(shè)計時，零件的表達和它的有關(guān)設(shè)計參數(shù)無法完全放在一起，當然也沒有直接的關(guān)聯(lián)，這些技術(shù)資料的保存和更新都十分麻煩。雖然圖形在 AutoCAD中有較方便的修改方法，但是由于是對表達“圖線”的修改而不是對設(shè)計“概念”的修改，仍然是相當 麻煩，相當不可靠的。 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 3 設(shè)計計算過程 蝸桿減速器 的傳動裝置傳動簡圖及其說明 ： 設(shè)計的原始數(shù)據(jù)： 運輸帶上的有效拉力 F=6200N； 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 運輸帶的運行速度 V=0.8m/s； 滾筒直徑 D=280mm； 運輸帶速度的允許偏差： 5% 滾筒的傳動效率（不包括軸承）： 0.96 工作情況：兩班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，栽荷較平穩(wěn)； 負荷持續(xù)率 FC=56%； 工作環(huán)境：室外，灰塵較大，環(huán)境最高溫度 50 C； 動力來源：電力，三相交流電，電壓 380/220V； 間修間隔：四年一次大修，兩年一次中修，一年一次小修； 折舊期： 10年； 傳動過程簡述：電動機通過聯(lián)軸器 2 驅(qū)動蝸桿減速器 3，經(jīng)過蝸桿減速器減速增扭后通過聯(lián)軸器 4驅(qū)動滾筒 5轉(zhuǎn)動，滾筒使運輸帶 6運動，從而將置于傳送帶上的物品運輸?shù)叫枰牡胤健?3.1 評述傳動方案 由于傳動所需的傳動比比較大，故可選用單級蝸輪蝸桿傳動，它能實現(xiàn)較大的傳動比而且尺寸緊湊，傳動平穩(wěn)，適合于中小功率，間歇運動的場合，采用錫青銅為蝸輪材料的蝸桿傳動，由于允許齒面有較高的相對滑移速度，蝸桿傳動可置于高速級，以利于形成潤滑油膜，提高承載 能力和傳動效率，。 綜上所述，選用單級蝸輪蝸桿傳動比較合適。 3.2 選擇電動機 3.2.1. 擇電動機制類型 按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓 380V， Y型。 3.2.2. 選擇電動機的容量 電動機所需工作功率； 按式： wdaPP Kw 由式： 1000w FvP K w因此： 1000d aFvP K w濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 由電動機至運輸帶 的傳動總效率為 31 2 3 4 5a 式中： 1 2 3 4 5分別為聯(lián)軸器，蝸輪蝸桿，軸承，卷筒的傳動效率。 ?。?1=0.98彈性套柱銷聯(lián)軸器傳動效率 2=0.8雙頭蝸桿傳動效率 3=0.99球軸承的傳動效率 4=0.98凸緣聯(lián)軸器傳動效率 5=0.96卷筒的傳動效率 則： a=0.98 0.8 0.993 0.98 0.96=0.72 故： Pd=6200 0.8 1000 0.72=6.89kw 3.2.3. 定電動機的轉(zhuǎn) 速 卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為： n=60 1000 0.8/ 0.28=54r/min 按 1表（一）推薦的傳動比的合理范圍，取一級雙頭蝸桿傳動的傳動比 10 40i ； 故電動機的轉(zhuǎn)速范圍為 nd =i*n=(10-40) 54=540-2160r/min 符合這一范圍的電動機同步轉(zhuǎn)速有 750， 1000， 1500r/min 三種，根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由 2P155可查得有三種適用的電動機型號，因此，有三種傳動比方案如下表所示： 方案 功率 型號 電動機轉(zhuǎn)速 重量 價格 傳動裝置的 傳動比 同步 轉(zhuǎn)速 滿載 轉(zhuǎn)速 總傳 動比 蝸桿 傳比 減速器傳 動比 1 7.5 Y132M-4 1500 1440 123 200 28.24 28.24 28.24 2 7.5 Y160M-6 1000 970 119 300 19.02 19.02 19.02 3 7.5 Y160L-8 750 720 145 400 14.12 14.12 14.12 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，重量，價格，減速器的傳動比，可見第二種方案比較適合，因此，選定電動機型號為 Y160M 6，其 主要性能如下表： 型號 額定 功率 滿載時 起動 電流 起動 轉(zhuǎn)矩 最大 轉(zhuǎn)矩 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 轉(zhuǎn)速 電流 效率 功率 因數(shù) 額定 電流 額定 轉(zhuǎn)矩 額定 轉(zhuǎn)矩 Y160M-6 7.5 970 5 0.72 0.6 10 2.0 2.0 電動機主要外形和安裝尺寸如下表； 中心高 H 外形尺寸 底腳安 裝尺寸 地腳螺釘 孔直徑 軸伸 尺寸 裝鍵部 位尺寸 160mm 600-417.5-385 254-210 15 42-110 12-80 以上兩表中單位 如下： 功率 KW， 轉(zhuǎn)速 rmin ， 電流 A， 3.2.4. 定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 同選定的電動機轉(zhuǎn)速 mn 和工作機主動軸轉(zhuǎn)速 n，可得傳動裝置總傳動比為： Ia=nm/n=970/54=17.9 ?。?ia=18 由于為一級蝸輪蝸桿傳動，所以不需要分配傳動比。 3.2.5. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 為進行傳動件的設(shè)計計算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（功率），將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為 1 軸， 2 軸， 3 軸。則可按照電動機軸至工作軸運動 傳遞路線推算，得到各軸的運動和動力參數(shù)。 1各軸轉(zhuǎn)速： n1=nm=970r/min n2=n1/i=970/18=54r/min n3=n2=54r/min 式中：mn為電動機滿載轉(zhuǎn)速， i 為 1軸到 2軸的傳動比 2各軸輸入功率： P1 =Pd 1=6.89 0.98=6.75kw P2 = P1 2 3=6.75 0.8 0.99=5.35kw P3 = P2 3 4=5.35 0.99 0.98=5.19kw 3各軸的的輸入轉(zhuǎn)矩： 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩由式： Td=9550 Pd/n. 得 Td=67.8Nm T1 =Td 1=67.8 0.98=66.4Nm T2 = T1 2 3 i=66.4 0.8 0.99 18=946.6Nm T3 = T2 3 4=946.6 0.99 0.98=918.4Nm 4各軸的輸出功率： P1 = P1 3=6.75 0.99=6.68kw P2 = P2 3=5.35 0.99=5.3kw P3= P3 3=5.19 0.99=5.14kw 5 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩： T1 = T1 3=66.4 0.99=65.7Nm T2 = T2 3=946.6 0.99=937.1Nm T3 = T3 3=918.4 0.99=909.2Nm 6.運動和動力參數(shù)整理如下表所示： 軸名 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動比 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 電動機 6.89 67.8 970 1 ： 1 0.99 I軸 6.75 6.68 66.4 65.7 970 18 0.99 II軸 5.35 5.3 946.6 937.1 54 0.99 III軸 5.19 5.14 918.4 909.2 54 1 ： 1 0.99 上表中：功率的單位 P 為 Kw，轉(zhuǎn)矩的單位 T為 Nm， 轉(zhuǎn)速 n的單位為 r/min， 3.3 設(shè)計蝸桿傳動 3.3.1. 選擇蝸桿傳動類型 選取圓弧齒圓柱蝸桿傳動設(shè)計，它具有效率高，承載能力強和體積小等優(yōu)點。 如圖所示 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 3.3.2. 選擇材料 蝸桿選用 45 鋼，且經(jīng)表面淬火處理，齒面硬度 45 55HRC，表面粗糙度 1.6aRm。（見 3P260表 13.3） 蝸輪選用 ZQSn10-1作輪緣，鑄鐵 HT200作輪芯，lim 265H M P a ，lim 115F M P a ，m ax 12sV m s， 147EZ M P a（ 3P260表 13.2） 3.3.3. 按接觸強度設(shè)計 按接觸強度公式 232242750 zxmHK T Zq m K進行設(shè)計計算 1.確定載 荷系數(shù) K； 1 2 3 4 5 6 7K K K K K K K K（ 1） 初定1K，設(shè)蝸輪圓周速度2 3V m s，查 4P250表 11-13， 初取1 1.15PK 。 （ 2）初定2K，假定中心距 a=150 500mm,并取 8級精度， 查 4P251表 11-14，初取2 1.2PK 。 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 （ 3）初定3K，查 4P251表 11-14，設(shè)環(huán)境溫度 35 40，取3 1.46K （ 4）初定4K，查 4P252 圖 11-4，取4 0.86K 。 （ 5）初定5K，查 4P252 圖 11-5，取5 0.86K 。 （ 6）初定6K，查 4P251 表 11-16，取6 1K。 初定7K，查 4P239表 11-2推薦，在 19i 時取蝸桿頭數(shù) Z=2，由 4P238 表 11-1可看出，q值可取 8， 9， 10， 11， 12， 14， 16暫取 q=12 則1 2 9 . 4 612Za r c t g a r c t gq ，查 4P251表 11-17得，7 1PK 。 于是，初定載荷系數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 1 . 1 5 1 . 2 1 . 4 6 0 . 8 6 0 . 8 6 1 1 1 . 4 9P P P PK K K K K K K K 2.確定蝸輪扭矩2T； 由式21T T i 得， 式中：蝸桿扭矩 T1=9550 6.89/970=67.8Nm=6.78 104Nmm 速比 i=18 傳動效率按式 ： ( 1 0 0 3 . 5 1 9 ) % ( 3 9 ) % 8 8 . 7 4 % 9 4 . 7 4 %P 取 p=90% 則 ： T2p=6.78 104 18 0.95=1.16 106Nmm 1.確定zxZ； 當 0.7 1.2X 時有223 . 6( 9 . 7 5 1 8 )zxZ ZZ 式中：蝸輪齒數(shù) Z2=Z1 i=2 18=36 故 ： Zzx=3.6/ 36 (9.75 36+18)=0.03 按 4P240表 11-3 取變位系數(shù) X=0 則 Zzxp=1.15 0.03=0.0345 2.確定許用接觸應(yīng)力 H，按式 78 10H v HP K N。 （ 1）確定vK； 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 查 4P247 表 11-8，蝸桿材料選用 45 鋼，齒面淬火，齒面硬度 45 55HRC，齒面粗糙度0.8aRm ，查 4P248 表 11-9可得。 Vs=5.2 104 n1 3 T2=5.2 104 970 3 937.1=4.9m/s 因 6sV m s，故16 6 16vK 。 （ 2）確定 N；由 4P248 表 11-10得260N n t（ 3）式中：2n為蝸輪轉(zhuǎn)速 n2=54r/min t為工作小時數(shù) 48 1 6 3 0 3 . 8 4 1 0hh 44% 3 . 8 4 1 0 0 . 5 6 2 . 1 5 1 0t h F C h 所以 476 0 5 1 2 . 1 5 1 0 6 . 5 8 1 0N N=60 54 2.15 104=6.97 107 （ 4）確定 H；查 4P247 表 11-8，蝸輪材料選用錫青銅 ZQSn10-1,金屬模鑄造，查 4P249表 11-11得 20 215H N m m 于是可得： H=1 8 107/6.97 107 215=169N/mm 綜上可得： (qm3km)p=42750 1.49 1.16 106 0.03452/1692=3079.25mm3 查 4P253表 11-18，初取 8m ， 12q ， 332 9 1 1 . 5 2 6mq m K m m3.3.4. 精確確定主要幾 何參數(shù) 1按式： 22332 222() v P z xm m PP P v z x PK T K Zq m K q m KK T K Z校核1 2 7 v zxK K K K Z（ 1）校核1K：蝸輪節(jié)圓直徑 d2 =mz2=8 18 2=288mm 蝸輪圓周速度 ： V2= d2 n2/60 1000= 288 54/60 1000=0.813m/s0.5(da1+mz2cos2 ) =0.5 8 (12+2)+8 36cos222=197.8mm a =192mmm(0.55z2-0.64-0.024a)+da1/2 =8 (0.55 36-0.64-0.024 22 3.14/180)+8 14/2=209 仍取 0X ， 0 .0 3 4 5x xPZX。 2求 3mqmK： m3qkm=2845.073079.25mm3 3.3.5. 蝸桿齒形計算和傳動幾何尺寸計算 1蝸桿齒形計算： 查 4P241表 11-4 得， 變位系數(shù) 0X 軸面齒形角 22 o 法面齒形角 ( c o s ) ( 2 2 c o s 9 . 4 6 ) 2 1 . 5 3 2n a r c t g t g a r c t g t g o o o 齒廓半徑： 5 5 8 4 0m m m 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 蝸桿軸向齒厚：1 0 . 4 0 . 4 8 1 0 . 0 5S m m m 蝸桿法向齒厚：11 c o s 1 0 . 0 5 c o s 9 . 4 6 9 . 9 1nS S m m o齒頂高： 8ah m mm齒根高： 1 . 2 1 . 2 8 9 . 6fh m m m 徑向間隙： 0 . 2 0 . 2 8 1 . 6c m m m 全齒高 ： 8 9 . 6 1 7 . 6afh h h m m 圓弧中心坐標：01s i n 0 . 5 4 0 s i n 2 2 0 . 5 8 1 2 6 3b d m m o0 c o s 0 . 2 4 0 c o s 2 2 0 . 2 8 4 2c m m m o螺牙齒頂厚： 220 0 12 ( 0 . 5 )2 4 2 4 0 ( 6 3 0 . 5 8 1 4 ) 5 . 2 4aaS c b dmm 螺牙齒根厚： 220 0 12 ( 0 . 5 )2 4 2 4 0 ( 6 3 0 . 5 8 9 . 6 ) 2 0 . 9 2ffs c b dmm 2圓弧齒圓柱蝸桿傳動幾何尺寸計算； 由 4P242表 11-5 得： 中心距： a =0.5m(q+z2+2X)=0.5 8 (12+36+0)=192mm 蝸桿分度圓柱上螺旋線升角：1 2 9 . 4 612Za r c t g a r c t gq o蝸桿節(jié)圓柱上螺旋線升角：1 2 9 . 4 62 1 2 0Za r c t g a r c t gqX o蝸桿分度圓直徑：1 8 1 2 9 6d m q m m 蝸桿節(jié)圓直徑：1 ( 2 ) 8 ( 1 2 0 ) 9 6d m q X m m 蝸桿齒頂圓直徑：11 2 9 6 8 2 1 1 2ad d m m m 蝸桿齒根圓直徑：11 2 . 4 9 6 2 . 4 8 7 6 . 8fd d m m m 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 蝸桿螺旋線長度： L=(12.5+0.1z2)m=(12.5+0.1 36) 8=128.8mm 取 L=128mm 蝸桿分度圓 法向弦齒高：1 8nh m m m 蝸輪分度圓直徑： d2=mz2=8 36=288mm 蝸輪齒頂圓直徑： da2=(z2+2+2X)m=(36+2+0) 8=304mm 蝸輪齒根圓直徑： df2=(z2-2.4+2X)m=(36-2.4+0) 8=268.8mm 蝸輪外圓直徑： DH=da2+m=304+8=312mm 蝸輪輪緣寬度： 1( 0 . 6 7 0 . 7 5 ) ( 0 . 6 7 0 . 7 5 ) 1 1 27 5 . 0 4 8 4 aBdmm 取 80B mm 蝸輪齒頂圓半徑：10 . 5 0 . 2 0 . 5 7 6 . 8 0 . 2 8 4 0afr d m m m 蝸輪齒根圓弧半徑： 10 . 5 0 . 2 0 . 5 1 1 2 0 . 2 8 5 7 . 6far d m m m 蝸桿軸向齒距和蝸輪齒距： 8 2 5 . 1 3 3P m m m 3精度度公差和齒側(cè)間隙； （ 1）蝸桿公差：查 4P158表 8-28得 第公差組： 蝸桿軸向齒距極限偏差：PXf和蝸桿軸向齒距累積誤差PXLf，由 2P139 表 10-40得，25PXfm ， 45PXLfm 。 蝸桿齒槽徑向跳動公關(guān)：rf，查 2P140表 10-42得， 28rfm。 第三公差組： 蝸桿齒型公差：1ff，查 2P139表 10-40 得，1 40ffm。 PXf和PXLf，1ff標在蝸桿工作圖上。 （ 2）蝸輪公差：查 4P158表 8-28和表 8-29得 第一公差組： 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 蝸輪齒距累積公差PF，查 2P140表 10-41 得， 分度圓弧長， L= mz2/2= 8 36/2=452.16mm 故 125PFm。 第二公差組： 蝸輪齒距極限偏差ptf，查 2P140表 10-41得， d2=mz2=8 36=288mm, 32ptfm 第三公差組：蝸輪齒形公差2ff，查 2P140表 10-41得， 2 28ffm（若對蝸桿副有接觸斑點要求時，本項可不進行檢驗）。 加工蝸輪時刀具與輪壞安裝位置公差刀具與輪壞中心距極限偏差： 0af，查 2P141表 10-44得， 中心距： a=0.5m(q+z2+2X)=0.5 8 (12+36+2 0.5)=196mm 傳動中心距極限偏差： 58afm ， 則0 0 . 7 5 0 . 7 5 5 8 4 3 . 5aaf f m 刀具與輪壞的中間平面極限偏差：0Xf，查 2P141 表 10-44得， 傳動中間平面極限偏差： 47Xfm ， 則0 0 . 7 5 0 . 7 5 4 7 3 5 . 2 5XXf f m 刀具與輪 壞軸交角極限偏差：0f，查 2P141 表 10-44得， 蝸輪寬度 ： 1( 0 . 6 7 0 . 7 5 ) ( 0 . 6 7 0 . 7 5 ) 1 1 27 5 . 0 4 8 4 aBdmm 取 B=80mm，則傳動軸交角極限偏差： 22fm ， 則0 0 . 7 5 0 . 7 5 2 2 1 6 . 5f f m PF，ptf，2ff，0af，0Xf，0f標在蝸輪工作圖上。 （ 3）傳動公差：查 4P162 表 8-30得， 8 級精度傳動對icf和icF不作檢驗，故傳動公濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 18 差不需標出。 （ 4）蝸桿齒厚上下偏差： 齒厚上偏差1ssE： m i n1 290( ) ( 8 0 ) 3 9 2c o s c o s 2 1 . 5 3 2ns s snjE E m V o齒厚下偏差1siE：查 2P143表 10-48得， 蝸桿公差：1 90sTm，則1 1 1 3 9 2 9 0 4 8 2s i s s sE E T m 。 蝸輪齒厚上下偏差： 蝸輪分度圓上弧齒厚公稱值：2 8 1 2 . 5 622mS m m 齒厚上偏差：2 0ssE 齒厚下偏差：查 2P143 表 10-48得， 蝸輪齒厚公差：2 160sTm，則22 160s i sE T m （ 5）精度標注： 8a-GB10089-88 （ 6）齒壞公差：見 2P143表 10-49。 （ 7）表面粗糙度：見 2P143表 10-50。 4蝸桿和蝸輪嚙合特性表 如下： 蝸桿嚙合特性表； 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 基本參數(shù) 軸向模數(shù) am 8 蝸桿頭數(shù) 1Z 2 蝸桿桿直徑系數(shù) q 12 軸面齒形角 22 齒頂高系數(shù) ah 1 頂隙系數(shù) C 0.2 蝸桿螺旋線方向及升角 9 27 36 o 軸向齒廓圓弧半徑 40 變位系數(shù) X 0.5 蝸桿類型 圓弧齒圓柱蝸桿 相嚙合蝸輪圖號 001 傳 動中心距及偏差 a 192 0.05 精度等級 8b-GB10089-88 誤差檢查項目 軸向齒距累積公差 pxlf 0.045 蝸桿齒槽徑向跳動公差 rf 0.028 齒形公差 1ff0.040 ha 8 1S0.3920.48210.05Sn 0.3920.4829.91 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 20 蝸輪嚙合特性表； 基本參數(shù) 模數(shù) m 8 齒數(shù) 2Z 36 軸面齒形角 22 齒頂高系數(shù) ah 1 頂隙系數(shù) C 0.2 螺旋角 9 27 36 o 螺旋線方向 右旋 變位系數(shù) X 0.5 蝸桿類型 圓弧齒圓柱蝸桿 蝸桿頭數(shù) 1Z 2 相嚙合蝸桿圖號 004 傳動中心距及偏差 a 192 0.05 精度等級 8b-GB10089-88 誤差檢查項目 齒距累積公差 pF 0.125 齒距及極限偏差 2 5 .1 3 3 0 .0 3 2 齒形公差 2ff 0.028 刀具與輪坯中心距極限偏差 0af 0.0435 刀個與輪坯中間平面極限偏差 0xf 0.0353 刀個與輪坯交軸交角極限偏差 0f0.0165 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.4.1. 蝸桿軸的設(shè)計 選取 45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由 2P25表 2-7可得， 2600B N m m ， 2355s N m m ，由 3P314 表 16-2 得，許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 2( 3 0 4 0 )T N m m ，系數(shù)106 108C 。 1.按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的直徑：和聯(lián)軸器相聯(lián)的蝸桿軸受轉(zhuǎn)矩作用，該段軸的 直徑按受純扭矩并降低許用應(yīng)力值的方法得到軸的設(shè)計公式為 ：3 PdCn故有 d1 (106-118)3 6.89/970=20.4-22.7mm 此為蝸桿軸的最小直徑范圍，再根據(jù)連接電動機的外伸軸的直徑 D=42mm,查 2P92選彈性套柱銷聯(lián)軸器 TL7，它所允許的軸徑范圍為 40 45mm，故蝸桿軸與電動機相連接的軸徑范圍應(yīng)為 40 45mm之間。 1 精確確定蝸桿軸各段直徑； 據(jù)圖可知蝸桿軸的示意圖精確確定蝸桿軸各段直徑和長度； 軸徑 d 的確定：根據(jù)電動機的軸徑 42mm 和彈性套柱銷聯(lián)軸器 TL7 的軸徑范圍 40 45mm，故取 d的軸徑為 40mm。 軸徑1d確定：1d就大于 d 的軸徑，且與密封氈圈配合，故選取1 50d mm，與它相配合的密封氈圈的尺寸為： 7 , 6 2 , 4 9 .b m m D m m d m m 。 軸徑2d的確定：2d就大于1d，且它與軸承配合，選取深溝球軸承 6212，查 2P63得，濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 22 深溝球軸承的尺寸為： 6 0 , 1 1 0 , 2 2 , 6 9 ,1 0 1 , 1 . 5 . aaad m m D m m B m m d m mD m m r m m 它的另一端和一對反向安裝的角接觸球軸承相配合，它的尺寸為： 6 0 , 1 1 0 , 2 2 , 6 9 ,1 0 1 , 1 . 5 . aaad m m D m m B m m d m mD m m r m m 故2 60d mm； 軸徑3d的確定：根據(jù) 4P49的軸徑尺寸標準系列，取3 71d mm。 軸徑4d的確定：為了蝸桿軸兩邊對稱，取4371d d m m。 軸徑5d的確定：由于它與圓螺母相聯(lián)接，故選取5 55d mm。查 2P61 得，圓螺母選用 M55X2，它的尺寸為： 17 8 , 6 7 , 1 2 .kd m m d m m m m m 3確定蝸桿軸各段的直徑： 1 2 0 , 4 0 , 4 8 , 7 7 , 1 3 0 ,6 8 , 6 5 , 2 2 .a m m b m m c m m d m m e m mf m m g m m h m m 3.4.2. 校核蝸桿軸 1.計算齒輪所受的力 ： 軸向力： Fa1=Ft2=2T2/d2=2 937.1 103/288=6508N 圓周力： Ft1=Fa2=Ft2 tanr=6508 tan9.46=1009N 徑向力： Fr1=Fr2=Ft2 tan n=6058 tan22=2629N 2.軸的受力簡圖； 把滾動軸承簡化為鉸支，作用點在距軸承小端 a處，把作用在齒輪和聯(lián)軸器上的力簡化為集中力，彎矩從輪緣中點開始，扭矩從輪轂