一級(jí)蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè) 計(jì) 說 明 書設(shè)計(jì)題目：一級(jí)蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師： 20*年6月30日目 錄1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 -第 2頁(yè)2、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算 -第 3頁(yè)3、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算-第 7頁(yè)4、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核-第12頁(yè)5、箱體的設(shè)計(jì)-第22頁(yè)6、鍵等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的選擇-第24頁(yè)7、減速器結(jié)構(gòu)與潤(rùn)滑、密封方式的概要說明-第26頁(yè)8、參考文獻(xiàn)-第28頁(yè)9、設(shè)計(jì)小結(jié)-第29頁(yè) 1.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置。二、工作原理及已知條件工作原理：帶式輸送機(jī)工作裝置如下圖所示。己知條件工作條件：一班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)。載荷平

2、穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵（運(yùn)輸帶與卷筒及支撐件，包括卷筒軸承的摩擦阻力影響已在f中考慮）。使用期限：十年，大修期三年。生產(chǎn)批量：10臺(tái)。動(dòng)力來源：電力，三相交流，電壓380220 v。運(yùn)輸帶速度允許誤差：5。生產(chǎn)條件：中等規(guī)模機(jī)械廠，可加工7-8級(jí)精度齒輪及蝸輪。滾筒效率：j=0.96（包括滾筒與軸承）。設(shè)計(jì)工作量： 1.減速器裝配圖一張（a0或a1）。 2.零件圖1-2張。 3.設(shè)計(jì)說明書一份。三、原始數(shù)據(jù)已知條件傳送帶工作拉力f（n）傳送帶工作速度v（m/s）滾筒直徑d（mm）參數(shù)19551.22402.運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算2.1電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算2.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)2.1.1.1選擇電動(dòng)機(jī)的類

3、型按工作要求和條件選取y系列一般用途全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。2.1.1.2選擇電動(dòng)機(jī)容量工作機(jī)所需的功率： 由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的總效率： 其中為滾動(dòng)軸承的效率；為卷筒軸滑動(dòng)軸承效率；為彈性聯(lián)軸器效率；為蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率查表可知=0.99（圓錐滾子軸承）=0.9（卷筒滑動(dòng)軸承）=0.99（彈性聯(lián)軸器） =0.8（蝸輪蝸桿傳動(dòng)） 所以： 所以電動(dòng)機(jī)輸出功率： 由表16-1選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為15kw2.1.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)已知條件計(jì)算出工作機(jī)滾筒的工作轉(zhuǎn)速為 r/min=2.346kw=0.63=3.17kw=95.54r/min2.1.1.4確定電動(dòng)機(jī)型號(hào) 查表16-1，可

4、得：方案號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)質(zhì)量（kg）軸外伸長(zhǎng)度1y112 m-44kw1500r/min144015.07431102y132m1-64kw1000r/min96010.0573經(jīng)合考慮，選定方案1。因?yàn)橥睫D(zhuǎn)速較高，電動(dòng)機(jī)價(jià)格比較便宜，而且方案的傳動(dòng)比不是很大，尺寸也不是很大，結(jié)構(gòu)還比較緊湊。所以選定的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為y112m-4。2.1.2 計(jì)算總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比的分配2.1.2.1 計(jì)算總傳動(dòng)比： 2.1.2.2 各級(jí)傳動(dòng)比的分配 由于為單級(jí)蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)比都集中在蝸桿上，其他不分配傳動(dòng)比。電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為y112m-4=15.072.1.3 計(jì)算傳動(dòng)裝

5、置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)2.1.3.1 蝸桿蝸輪的轉(zhuǎn)速：蝸桿轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速相同蝸輪轉(zhuǎn)速： 滾筒的轉(zhuǎn)速和蝸輪的轉(zhuǎn)速相同2.1.3.2 功率蝸桿的功率：p1=40.99=3.96kw蝸輪的功率：p2=3.960.80.99=3.14kw滾筒的功率：p3=3.140.960.99=2.98kwn=95.55 r/minp1=3.96kwp2=3.14kwp3=2.98kw2.3 轉(zhuǎn)矩 將所計(jì)算的結(jié)果列表： 參數(shù)電動(dòng)機(jī)蝸桿蝸輪滾筒轉(zhuǎn)速(r/min)1440144095.5595.55功率(p/kw)43.963.142.98轉(zhuǎn)矩(nm)26.5326.53313.84301.3傳動(dòng)比i15.07效率

6、0.990.80.963.傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1蝸桿蝸輪設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類型根據(jù) gb/t10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿zi。3.1.2選擇材料考慮到蝸桿的傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故選擇45鋼，蝸桿螺旋部分要求淬火，硬度為4555hrc，蝸輪用鑄錫磷青鋼zcusn10p1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵ht100制造。3.1.3按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)傳動(dòng)中心矩計(jì)算公式如下：(1) 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩=313.84nm(2) 確定載荷系數(shù)k因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布系數(shù),=1,由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不太大，可選取動(dòng)荷系數(shù),

7、則(3)(4) 確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故=160(5) 確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓d1和傳動(dòng)中心矩a的比值，從圖11-18可查得=2.9(6) 確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸輪材料為zcusn10p1，蝸桿螺旋齒面硬度45hrc，可從表中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n=60=601（836510）=16.74壽命系數(shù)=0.704=mpa=189.44mpa（6）計(jì)算中心矩=124.5mm取中心矩a=125mm 因i=15.07取m=6.3mm 蝸桿分度圓直徑d1=63mm這時(shí)， =2.75因?yàn)?，因此以上?jì)算結(jié)果可用。3.1.4蝸輪蝸桿的主要參數(shù)和幾何尺寸（1）

8、蝸桿分度圓直徑d1=63mm軸向齒徑=19.782mm直徑系數(shù)q=10，齒頂圓齒根圓df1=47.88mm分度圓導(dǎo)程角，蝸桿軸向齒厚sa=9.891mm（2） 蝸輪蝸輪齒數(shù)=15.07=31變位系數(shù)為驗(yàn)算傳動(dòng)比i=傳動(dòng)比誤差，是允許的蝸輪分度圓直徑=195.3蝸輪喉圓直徑=195.3+26.3=207.9mm蝸輪齒根直徑=195.3-21.26.3=180.18mm蝸輪咽喉母圓直徑=（125-207.9）=29mm3.1.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度當(dāng)量齒數(shù)根據(jù)=-0.6587 =32.874=2.87 螺旋角系數(shù)許用彎曲應(yīng)力從表11-8中查得：由zcusn10p1制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力=56mp

9、a壽命系數(shù)=560.566 mpa =31.72mpa=19.43mpa=31.72mpa所以彎曲強(qiáng)度是滿足要求的。3.1.6驗(yàn)算效率已知r=11183611.31= , 與相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)= = =4.82 m/s從表11-18中用插值法查得：=0.0224 =1.35 代入式中=0.225 =0.2則=0.85 大于原估計(jì)值，因此不用重算。3.1.7精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于用機(jī)械減速器。從gb/t10089-1988圓柱蝸桿，蝸輪精度中選擇38級(jí)精度，側(cè)隙種類為f,標(biāo)注為8f gb/t10089-1988。蝸桿與軸做成一體，即蝸桿軸。蝸輪采用輪箍

10、式，與鑄造鐵心采用h7/r6配合，并加臺(tái)肩和螺釘固定（螺釘選用6個(gè)）。漸開線蝸桿zi蝸桿采用45鋼蝸輪采用zcusn10p1青銅蝸輪輪芯ht100=313.84 nmk=1.05=160=2.9n=16.74=0.704=189.448mpaa=124.5mmd1=63mm =2.75 合格=31=195.3mm=207.96mm=180.18mm=29mm=32.874=0.9192=56mpa=0.566=19.43mpa合格=4.82m/s=0.85合格4.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.1蝸輪軸的設(shè)計(jì)4.1.1軸的材料的選擇，確定許用應(yīng)力考慮到減速器為普通中用途中小功率減速傳動(dòng)裝置，軸主要傳遞蝸

11、輪的轉(zhuǎn)矩。4.1.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，初步估計(jì)軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取a0=115，于是得：d 軸的最小直徑為d1，與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)矩=,查表14-1，選取=1.3，則有= =1.3313.8=4084.1.3選聯(lián)軸器查表gb 4323-84 選tl7選彈性聯(lián)軸器，標(biāo)準(zhǔn)孔徑d=40mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為l=112mm，半聯(lián)軸器與軸配合轂孔長(zhǎng)為l=84mm。 所以，最小直徑d1=40mm 4.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。（2） 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，d1右端需割出一軸肩，定位軸肩

12、高度在（0.070.1）d范圍內(nèi)，故d2=d1+2h=40（1+20.07）=25.08mm，標(biāo)準(zhǔn)直徑d2=28mm。為了保證軸端擋圈在壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，l的長(zhǎng)度應(yīng)比d1段的長(zhǎng)度l1長(zhǎng)點(diǎn)：l1=82mm（因?yàn)閘=84mm）(3)初選滾動(dòng)軸承根據(jù)=40mm，初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30309，其尺寸為：ddt=45mm100mm27.25mm故選=45mm =90mm（4）蝸輪的軸段直徑 蝸輪軸段的直徑的右端為定位軸肩。故4=-2h，求出4=50mm與傳動(dòng)零件相配合的軸段，略小于傳動(dòng)零件的輪轂寬。蝸輪輪轂的寬度為：b2=(1.21.5)d4=（1.21

13、.5）50 =6075，取b=78mm，即=78mm(5)取蝸輪軸段的直徑的定位軸肩長(zhǎng)度為10mm去右端放軸承處的長(zhǎng)度為40mm，其中20mm為軸承占用的長(zhǎng)度，剩下20mm為擋油盤占用的長(zhǎng)度，所以=40mm選45號(hào)鋼，b=600mpab-11=55mpa=1.3=34.14nmd1=40mmd2=60mml1=82mm=45mm=90mm=50mm=60mm=78mm=10mm=40mm軸的總長(zhǎng)為：l總=82+90+78+10+40=300（1） 軸向零件的同向定位蝸輪，半聯(lián)軸器與軸的同向定位均采用平鍵鏈接。按d4由表6-1查得平鍵截面 bh=14mm9mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為70mm，

14、同時(shí)為了保證蝸輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇蝸輪輪轂與軸端配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵12mm8mm63mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的同向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。（2） 確定軸上的圓角和倒角尺寸參考15-2，取的倒角245，各軸肩處的圓角半徑為（見附圖）。4.1.5軸的強(qiáng)度校核（3.1）確定各向應(yīng)力和反力蝸輪分度圓直徑d=195.3 mm 轉(zhuǎn)矩t=313.84 nm蝸輪的切向力為：ft=2t/d=2313.84103/195.3=3214 n蝸輪的徑向力為：fr=ft =3214tan20/cos111835 =1192.5 n蝸輪的

15、軸向力為：fa=ft =3214tan111835 =642.2 nt=1882.5 nmft=3214 nfr =1192.5 nfa=642.2 n（3.2）垂直平面上： 支撐反力： = =990.2 n其中144為兩軸承中心的跨度，67為蝸輪中心到右邊軸承中心的距離。 n水平平面： n 確定彎矩 垂直彎矩： nmm 合成彎矩： =138101 nmm = =115939nmm扭矩t=313.84 nm（3） 按彎矩合成應(yīng)力校核該軸端強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。軸單向旋轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力。取=0.6 軸端計(jì)算應(yīng)力： =36.5mpa

16、e由表13-5 分別計(jì)算p1、p2，取fp=1.5,則p1=fp(x1fr1+y1fa1)=1.5 （0.41793.4+1.71730.5）=5488.8 np2=fp（1fr2）=1.51730.5=2595.75n（4） 驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)閜1p2，所以俺軸承的受力大小計(jì)算： =1121749 h 29200h 所以軸承滿足壽命要求。4.2.5鍵的校核（5） 鍵的強(qiáng)度校核第一個(gè)鍵：bh=12mm8mm l=63mml=l-b=63-12=51mmk=0.5h=0.58=4mmmpa=110mpa第二個(gè)鍵：bh=14mm9mml=70mml=l-b=70-14=56mmk=0.5h=0.59

17、=4.5mm mpa=110mpamm選用45號(hào)鋼， b=600mpa b-1 =55mpa=22mm=28mm=30mm=46mm=24mm=75.6mm=36mm=60mm=30mm+=45mm =90mm+=45mm=30mml=336mmfr1=1793.4nfr2=1730.5 nfd1=717.4 nfd2=692.2 np1=5488.8np2=2595.75 n合格l=51mmk=4mm合格合格5.箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 箱體的結(jié)構(gòu)形式和材料箱體采用鑄造工藝，材料選用ht200。因其屬于中型鑄件，鑄件最小壁厚1012mm，取=10mm5.2鑄鐵箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸和關(guān)系 名稱 減速器

18、型式及尺寸關(guān)系箱座壁厚 =10mm 箱蓋壁厚1 1=0.8=8mm 取1=8mm箱座凸緣厚度b1，箱蓋凸緣厚度b，箱座底凸緣厚度b2 b1=1.51=12mmb=1.5=15mm b2=2.5=2.510=25mm地腳螺釘直徑及數(shù)目 df=0.036a+10=19mm 取df=20mm n=6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1=0.075df=18.75mm 取d1=20mm蓋與座聯(lián)接螺栓直徑 d2=（0.50.6）df 取d2=10mm聯(lián)接螺栓d2間的間距l(xiāng)=150200mm軸承端蓋螺栓直徑 d3=（0.40.5）df 取d3=8mm 檢查孔蓋螺栓直徑 d4=（0.30.4）df 取d4=6mmdf，

19、d1，d2至外壁距離 df，d2至凸緣邊緣距離 c1=26,20,16 c2=24,14軸承端蓋外徑 d2=120mm 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 s=140mm軸承旁凸臺(tái)半徑 r1=16mm軸承旁凸臺(tái)高度 根據(jù)軸承座外徑和扳手空間的要求由結(jié)構(gòu)確定箱蓋，箱座筋厚 m1=10mm m2=10mm蝸輪外圓與箱內(nèi)壁間距離 1=16mm蝸輪輪轂端面與箱內(nèi)壁距離 2=30mm6.鍵等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的選擇本部分含鍵的選擇，聯(lián)軸器的選擇，螺栓、螺母、螺釘?shù)倪x擇，墊圈、墊片的選擇，具體內(nèi)容如下：6.1鍵的選擇查表6-1： gb1095-79 蝸輪，半聯(lián)軸器與軸相配合的鍵：a型普通平鍵，b*h=14mm9mmgb1095-7

20、9 半聯(lián)軸器與軸的連接 b*h=12mm8mmgb1095-79 蝸桿軸與半聯(lián)軸器相配合的鍵：b*h=6mm6mma型，14mm9mma型，12mm8mma型，6mm6mm6.2聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)軸設(shè)計(jì)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，查表10-43，選用聯(lián)軸器的型號(hào)tl4和tl7 gb4323-84。tl4 tl7gb4323-846.3螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇考慮到減速器的工作條件，后續(xù)箱體附件的結(jié)構(gòu)，以及其他因素的影響選用 螺栓gb5782-86， m8*20， 數(shù)量為12個(gè) m12*110， 數(shù)量為4個(gè) m8*25, 數(shù)量為12個(gè) m10*40, 數(shù)量為2個(gè) m6*16, 數(shù)量為4個(gè) 螺母gb6170-86

21、 m12 數(shù)量為4個(gè) m10， 數(shù)量為2個(gè)m8*20m12*110m8*25m10*40m6*16m106.4銷，墊圈墊片的選擇選用銷gb117-86，a8*40，數(shù)量為2個(gè)選用墊圈gb93-87數(shù)量為8個(gè)選用彈簧墊圈4個(gè)選用石棉橡膠墊片2個(gè)選用08f調(diào)整墊片2組gb117-86a8*40gb93-87彈簧墊圈石棉橡膠墊片08f調(diào)整墊片有關(guān)其他的標(biāo)準(zhǔn)件，常用件，專用件，詳見后續(xù)裝配圖7.減速器結(jié)構(gòu)與潤(rùn)滑、密封方式的概要說明7.1 減速器的結(jié)構(gòu)本課題所設(shè)計(jì)的減速器，其基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在參照后附裝配圖的基礎(chǔ)上完成的，該項(xiàng)減速器主要由傳動(dòng)零件（蝸輪蝸桿），軸和軸承，聯(lián)結(jié)零件（鍵，銷，螺栓，螺母等）。箱

22、體和附屬部件以及潤(rùn)滑和密封裝置等組成。箱體為剖分式結(jié)構(gòu)，由i箱體和箱蓋組成，其剖分面通過蝸輪傳動(dòng)的軸線；箱蓋和箱座用螺栓聯(lián)成一體；采用圓錐銷用于精確定位以確保和箱座在加工軸承孔和裝配時(shí)的相互位置；起蓋螺釘便于揭開箱蓋；箱蓋頂部開有窺視孔用于檢查齒輪嚙合情況及潤(rùn)滑情況用于加住潤(rùn)滑油，窺視孔平時(shí)被封??；通氣器用來及時(shí)排放因發(fā)熱膨脹的空氣，以放高氣壓沖破隙縫的密封而致使漏油；副標(biāo)尺用于檢查箱內(nèi)油面的高低；為了排除油液和清洗減速器內(nèi)腔，在箱體底部設(shè)有放汕螺塞；吊環(huán)螺栓用來提升箱體，而整臺(tái)減速氣的提升得使用與箱座鑄成一體的吊鉤；減速氣用地腳螺栓固定在機(jī)架或地基上。7.2減速箱體的結(jié)構(gòu)該減速器箱體采用鑄造

23、的剖分式結(jié)構(gòu)形式具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖7.3軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸詳見零件工作圖7.4減速器的潤(rùn)滑7.4.1由于v=6.12 m/s12 m/s，應(yīng)用噴油潤(rùn)滑，考慮成本及需要，選用甲浸油潤(rùn)滑。軸承部分采用脂潤(rùn)滑。7.4.2蝸輪潤(rùn)滑采用150號(hào)中型載荷工業(yè)油（gb443-1989）最低最高油面距1020mm，油量為1.5l。軸承潤(rùn)滑選用 zl-3型潤(rùn)滑脂 (gb 7324-1987）油量為軸承間隙的1/31/2。7.5減速器的密封7.5.1箱座與箱蓋凸緣接合面的密封選用在接合面涂漆或水玻璃。7.5.2 觀察孔和油孔等處接合面的密封用石棉膠橡紙，墊片進(jìn)行密封。7.5.3 軸承孔的密封、悶蓋和透蓋用作密封與之對(duì)應(yīng)的軸承外部，軸段外伸端透著間的間隙采用氈圈油封。7.5.4 軸承靠近機(jī)體內(nèi)壁處用擋油盤密封以防止?jié)櫥瓦M(jìn)入軸承的內(nèi)部。7.6減速器附件簡(jiǎn)要說明該減速器的附件含窺視孔，窺視孔蓋，排油孔與油蓋，通氣空，油標(biāo)，吊環(huán)螺釘，吊耳和吊鉤，起蓋螺釘，其結(jié)構(gòu)及裝配詳見裝配圖。具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖具體結(jié)構(gòu)裝配圖詳見零件工作圖150號(hào)中型載荷工業(yè)油 zl-3型潤(rùn)滑脂詳見裝配圖8.參考文獻(xiàn)1 機(jī)械設(shè)計(jì)第八版 濮良貴 紀(jì)名剛 主編 -北京：