單級蝸輪蝸桿減速器1教材

1、 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說 明 書設(shè)計題目： 單級蝸輪蝸桿減速器所在學(xué)院：專業(yè)班級：學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：設(shè)計時間：前言 機械設(shè)計基礎(chǔ)是一門培養(yǎng)我們學(xué)生具有設(shè)計一般機械能力的課程，課程設(shè)計則是培養(yǎng)設(shè)計能力的重要環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計，培養(yǎng)我們綜合運用課程各章程所學(xué)知識，將各種零件組成整體。課程設(shè)計是我們大學(xué)生第一次進行比較完整的設(shè)計實踐，為畢業(yè)設(shè)計和將來工作打下良好的基礎(chǔ)。起初感覺設(shè)計對我們這些剛剛?cè)腴T的人來說就是按照條條款款依葫蘆畫瓢的過程，認為只要按照步驟一定可以完成設(shè)計任務(wù)，其實不然。設(shè)計過程中有許多內(nèi)容必須靠我們自己去理解，去分析，去取舍。經(jīng)過這次課程設(shè)計總的感想與總結(jié)有以下幾點：1、通過了

2、2 周的課程設(shè)計使我從各個方面能力都得到了提升，經(jīng)過這次設(shè)計，培養(yǎng)了我正確的設(shè)計思想和分析問題、解決問題的能力。2、由于在設(shè)計方面我們沒有經(jīng)驗，理論知識學(xué)的不牢固，在設(shè)計中難免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，如在確定型號時公差的忽略，使得設(shè)計存在比較大的誤差；在查表時數(shù)據(jù)的不確定或版本的不同，結(jié)果會有所差異。3、在進行機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計的過程中，可以對我進行基礎(chǔ)技能訓(xùn)練，如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊、熟悉標準和規(guī)范、編寫技術(shù)文件等。4、在設(shè)計的過程中，培養(yǎng)了我們綜合應(yīng)用機械設(shè)計基 礎(chǔ)課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，在設(shè)計的過程中還培養(yǎng)出了我們合作的精神，大家共同探

3、討了許多個人無法解決的問題。我也懂得了不懂的時候要查資料，在這些過程中我們深刻地認識到了自己在知識的理解和接受應(yīng)用方面的不足，在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會更加努力和團結(jié)。二一年 月 日 目錄1、機械設(shè)計課程任務(wù)書 12、運動學(xué)和動力學(xué)的計算 23、傳動件的設(shè)計計算 44、蝸桿副上作用力的計算 85、減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 96、蝸桿軸的設(shè)計計算 117 、鍵連接的設(shè)計 158、軸、滾動軸承及鍵連接校核計算 159、低速軸的設(shè)計與計算 1810 、鍵連接的設(shè)計 2211、潤滑油的選擇 2212、附件設(shè)計 2313、減速器附件的選擇 2414、參考文獻 26 1 設(shè)計任務(wù)設(shè)計某船舶錨傳動系統(tǒng)中的蝸桿

4、減速器及相關(guān)傳動。1.1 傳動系統(tǒng)參考方案（見下圖）錨鏈輸送機由電動機驅(qū)動。電動機 1 通過聯(lián)軸器 2 將動力傳入單級蝸桿減速器 3，再通過聯(lián)軸器 4，將動力傳至輸送錨機滾筒 5，帶動錨鏈 6 工作。651432錨鏈輸送機傳動系統(tǒng)簡圖1電動機；2聯(lián)軸器；3單級蝸桿聯(lián)軸器；4聯(lián)軸器；5錨機滾筒；6錨鏈1.2 原始數(shù)據(jù)設(shè)錨鏈最大有效拉力為 F(N)，錨鏈工作速度為 v(m/s),錨鏈滾筒直徑為 d(mm)，其具體數(shù)據(jù)如下：F=2500N； v=0.7m/s； d=300mm1.3 工作條件錨傳動減速器在常溫下連續(xù)工作、單向運動；空載起動，工作時有中等沖擊；錨鏈工作速度 v 的允許誤差為+5%；單班

5、制（每班工作 8h），要求減速器設(shè)計壽命 8 年，大修 期為 3 年，小批量生產(chǎn)；三相交流電源的電壓為 380/220V。1.4 每個學(xué)生擬完成以下內(nèi)容（1）減速器裝配圖 1 張（A1 號或 A0 號圖紙）；（2）零件工作圖 2-3 張（如齒輪、軸或蝸桿等）；（3）設(shè)計計算說明書 1 份（約 60008000 字）。2、運動學(xué)和動力學(xué)的計算2.1 電動機的選擇1、按工作要求和條件選用 Y 系列三相異步電動機。2、傳動滾筒所需功率P =Fv/(1000 )=25000.7/（10000.96）=1.82KWWw錨鏈工作速度 v 的允許誤差為+5%，所以傳動功率的范圍為P =P +0.05 P =

6、（1.7291.911）KWwWw3、傳動裝置效率：（根據(jù)參考文獻機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計楊曉蘭主編 唐一科 賈北平主審 華中科技大學(xué)出版社 第 7 頁表 2-3 得各級效率的概略值如下）其中：雙頭蝸桿傳動效率滾動軸承效率（每對）聯(lián)軸器效率 =0.78蝸 =0.99軸 =0.99聯(lián) =0.96傳動滾筒效率W所以：= =0.990.990.960.78=0.712332聯(lián)2軸電動機所需功率：W蝸P= P / =1.82/0.712=2.453KWdw滾筒工作轉(zhuǎn)速：n 60 1000 v/( D)=60 1000 0.7/( w 300)=44.59r/min由參考文獻機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）楊可楨 程

7、光蘊 李仲生 主編 高等教育出版社 第 192 頁表 12-2 可知蝸桿頭數(shù)為 2 的傳動比 i 的范圍為 1427，電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為：n=i n (1427)44.59=（624.261203.9）5r/minwd根據(jù)計算出的電動機容量和轉(zhuǎn)速，由參考文獻機械設(shè)計課程設(shè)計手冊 吳宗澤 羅圣國 主編 高等教育出版社第167-168 頁表 12-1 可查得所需的電動機 Y 系列三相異步電動機相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)及傳動比的比較情況如下表所示：電動機轉(zhuǎn)速 r/min額定功率總傳動比1 Y132M-82 Y132S-63 Y100L2-43337501000150015.9221.5332.071430

8、綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量和減速器的傳動比，可見第 2 方案比較適合。因此選定電動機機型號為Y132S-6 其主要性能如下表:單位：mm外形尺寸 底角安 地腳螺 軸身裝鍵部位尺寸L（AC/2 裝尺寸 栓孔直 尺寸AD）HD AB 徑K DE475345 216315 14013212103338802.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算計算及說明計算結(jié)果 1）各軸的轉(zhuǎn)速n =960 r/minn =960 r/min00n =n =960 r/minn =960 r/min101n= n /i=960/21.53=44.59 r/minn =44.59r/min212n =n =44.

9、59 r/minn =44.59r/minw2w2)各軸的輸入功率P =P =2.4530.99=2.428KWP =2.428KW1d1聯(lián)P =P =2.4280.990.78=1.875KWP =1.875KW212軸蝸P =P =1.8750.990.99=1.838KWP =1.838KWW2W軸聯(lián)3） 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩T =9550P /n =95502.453 /960=24.400NmT =24.400Nm0d00T =9550P /n =95502.428 /960=24.157NmT =24.157Nm1111T =9550P /n =95501.875/44.59=401.6

10、18Nm T =401.618Nm2222T =9550P /n =95501.838 /44.59=393.623NmT =393.623NmWWWW2.3 運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果列于下表參數(shù)電動機軸 軸軸滾筒軸44.591.838轉(zhuǎn)速 n（r/min） 960輸入功率 P/KW 2.435輸入轉(zhuǎn)矩 T(Nm) 24.40096044.591.8752.42824.157401.618 393.62321.53傳動比3、傳動件的設(shè)計計算3.1 蝸桿副的設(shè)計計算3.1.1 選擇材料蝸桿：45 鋼，表面淬火 45-55HRC；蝸輪：10-3 鋁青銅 ZCuAl10Fe3，金屬模鑄造，假設(shè)相對滑

11、動速度 v 6m/ss 3.1.2 確定許用應(yīng)力根據(jù)參考文獻機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）楊可楨 程光蘊 李仲生 主編 高等教育出版社第 197-198 頁表 12-5和表 12-6許用接觸應(yīng)力 =120MPaH許用彎曲應(yīng)力 =90MPaF3.1.3 參數(shù)的選擇蝸桿頭數(shù)蝸輪齒數(shù)使用系數(shù)Z=21Z=i Z =21.532=43.06 則Z 取44212K =1.1A綜合彈性系數(shù) Z =160E接觸系數(shù) Z取 d /a=0.4 由圖 12-11 得，Z =2.81P見參考文獻機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）楊可楨 程光蘊 李仲生主編 高等教育出版社第 196 頁和 197 頁圖 12-113.1.4 確定中心距 a

12、160 2.8120Z ZE a K T () 1.1 401618 () 183.29mm2P233A2H取整：a=185mmd 0.68a 0.681850.875 65.50.87512a dm 2185 65.5 6.921z442查詢參考文獻機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）楊可楨 程光蘊 李仲生主編 高等教育出版社第 191 頁表 12-1 可得若取 m=8,d =80mm 則12m d 5120mm31d =mZ =448=352mm22則中心距 a 為11a (d d ) (80 352) 216mm2212 3.1.4 驗算蝸輪圓周速度 v 、相對滑動速度 v 、及傳動總效2s率1）蝸輪

13、圓周速度 v23.14352 44.59d n2v 2 0.821m / s26010006010002）導(dǎo)程角由mzmz1tan arctan 11.311dd113）相對滑動速度 vsd n1 1601000 cos3.1480960601000 cos11.31v s 4.099m / s 6m / s與初選值相符，選用材料合適4）傳動總效率查詢參考文獻機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）楊可楨 程光蘊 李仲生主編 高等教育出版社第 200 頁表 12-7 及公式（12-13）可知當量摩擦角 2.29 tantan11.31 (0.95 0.97) (0.95 0.97) 0.785 0.802 ta

14、n( )tan(11.31 2.29)原估計效率 0.712 與總效率相差較大，需要重新驗算3.1.5 復(fù)核m d21Z9KT (2) 3319.15 m dEz 2212H所以原設(shè)計合理3.1.6 驗算蝸輪抗彎強度蝸輪齒根抗彎強度驗算公式為1.53K TAd d mcos2Y FFa 2F12 其中當量齒數(shù)Z2cos44Z 46.67cos11.313V3查詢參考文獻機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）楊可楨 程光蘊 李仲生主編 高等教育出版社 第 173 頁圖 11-8 可得Y 2.4Fa 21.531.1 401618 2.4 7.34MPa 803528 cos11.31FF所以強度足夠3.2 計算

15、蝸桿傳動等其他幾何尺寸3.2.1 蝸桿相關(guān)幾何尺寸計算及其說明計算結(jié)果分度圓直徑d =80mmd mq 80mm11齒頂高h =8mmh m 8mma1a1全齒高h =17.6mmh 2h m c 218 0.28 17.6mm11a齒頂圓直徑齒根圓直徑d =96mmd m(q 2) 8 (10 2) 96mma1a1d =60.8mmd m(q 2.4) 8 (10 2.4) 60.8mmf 1f1蝸桿螺旋部分長度b (11 0.06z )m (11 0.06 44)8 109.1212(因為當 m41.03+41.03 （ 0.030.05 ） =42.2643.08mm, 故 取d =4

16、3mmmin9.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計9.2.1 軸段的設(shè)計1）因為該段軸上安裝聯(lián)軸器，故此段設(shè)計與聯(lián)軸器同步 設(shè)計。為了補償誤差，故采用彈性聯(lián)軸器，根據(jù)參考文獻機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）楊可楨 程光蘊 李仲生主編 高等教育出版社第 291 頁表 17-1 可得工作情況系數(shù) K 為 2.3AT K T 2.3 401618 923721.4N mmCA 2所以聯(lián)軸器取型號為 GB/T 5014-2003 中的 LX3 型聯(lián)軸器符合要求，其公稱轉(zhuǎn)矩為 1250N m, 許用轉(zhuǎn)速為4750r/min（鋼），軸孔直徑范圍為 4048mm，轂孔直徑取 48mm，軸孔長度取 84mm，J 型軸孔，A 型鍵，聯(lián)軸器主動

17、端代號為 LX3 3860 GB/T 5014-2003。則相應(yīng)的軸段直徑為 d =48mm，軸段長度略小于輪轂直1徑，故取 L =82mm12）軸段的直徑軸肩高度為h (0.07 0.1)d (0.07 0.1) 48 3.15 4.5mm1故，軸段的直徑為d d 2 (2.66 3.8) 54.7 57.6mm21該處選用密封氈圈油封，使用的氈圈類型為55 JB/ZQ4606-1997,則 d =55mm23)軸段及軸段的設(shè)計因為軸段及軸段上安裝軸承，考慮其受力情況，所以選用圓錐滾子軸承，軸段上安裝軸承，現(xiàn)取軸承為30212，根據(jù)參考文獻機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計楊曉蘭 主編 唐一科 賈北平主審

18、 華中科技大學(xué)出版社 第113 頁得其詳細參數(shù)為軸承內(nèi)徑 d=60mm，外徑 D=110mm,寬 B=22mm，T=23.75，內(nèi)圈定位軸肩直徑 d =69mm，外圈定位軸肩直徑 D =96aa 101mm，a21m，故取 d3=60mm。軸承采用脂潤滑，需要設(shè)計擋油環(huán)，軸承靠近箱體內(nèi)壁的端面距箱體內(nèi)壁距離取 =10mm。3故 d =d =60mm，364)軸段的設(shè)計軸段上安裝蝸輪，為方便蝸輪的安裝，d 應(yīng)該略大于 d ，43可定 d =65mm,蝸輪輪轂的寬度范圍為（1.21.8）d =78117mm,44取其輪轂寬度 H=80mm，其右端采用軸肩定位，左端采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)?/p>

19、齒輪端面，軸段長度應(yīng)該比輪轂略短，故取 L =78mm45)軸段的長度設(shè)計取蝸輪輪轂到內(nèi)壁距離 =15mm，則2L =B+ + +H-L =（22+10+15+80-78）=49mm33246）軸段的長度設(shè)計因為軸段的長度除與軸上的零件有關(guān)外，還與軸承座寬度及軸承端蓋等零件的尺寸有關(guān)。軸承端蓋連接螺栓直徑為 M8，取螺栓 GB/T5782 M835,故軸承端蓋厚 e=1.2d =1.28mm=9.6mm，取 e=10mm。調(diào)整墊片厚度端螺 =2mm，聯(lián)軸器輪轂端面與端蓋外端面的距離 K =15mm。t1軸承座外伸凸臺高 t =5mm ，軸承座厚度為 L=+c +c +(58)=6770mm。1

20、2則：取 L=68mmL =K +e+t+L-3-B=15+10+2+68-10-22=63 mm217)軸段的設(shè)計該軸段為蝸輪提供定位，定位軸肩的高度為 h=(0.070.1)d =3.855.5mm4取 h=5mm,則 d =75mm,取軸段的長度 L =10mm559)軸段的長度設(shè)計保證擋油環(huán)、軸承相對蝸輪中心線對稱，則L =L -L -2mm=(49-10-2)=37mm63510)軸上力作用點間距軸的支點及受力點間的距離為60l 1 L L T a H (T a)22323 (30 65 49 78 80 23.75 20 15 10 21) 114.25mmH 80l l T a

21、(23.75 2110 15 )mm 67.75mm211）低速軸的設(shè)計尺寸22323單位：mmdldll12dldl5755610 60 496 10 、鍵連接的設(shè)計聯(lián)軸器與軸段間采用 A 型普通平鍵連接，根據(jù)參考文獻機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計楊曉蘭 主編 唐一科 賈北平主審 華中科技大學(xué)出版社 第 106 頁得，鍵的類型為GB/T 1096 鍵 12832 和鍵 161011、潤滑油的選擇減速器內(nèi)部的傳動零件和軸承都需要有良好的潤滑，這樣不僅可以減小摩擦損失，提高傳動效率，還可以防止銹蝕、降低噪聲。減速器采用蝸桿下置式，所以蝸桿采用浸油潤滑，蝸桿浸油深度 h 大于等于 1 個螺牙高，但不高于蝸桿

22、軸軸承 最低滾動中心。蝸桿軸承采用全損耗系統(tǒng)用油 L-AN150 潤滑油潤滑。蝸輪軸承采用 ZL-1 鋰基潤滑脂潤滑。12、附件設(shè)計經(jīng)箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以及標準鍵、軸承、密封圈、擋油盤、聯(lián)軸器、定位銷的組合設(shè)計，經(jīng)校核確定以下零件：鍵的類型：單位：mmb（h9） h（h11） L9（h14）10121688蝸輪與蝸輪 GB/T 1096軸聯(lián)接處 鍵 128蝸輪軸、聯(lián)軸 GB/T 1096 鍵器及傳動滾 1610筒聯(lián)接處圓錐滾動軸承 ：單位：mmDTB CGB/T297-1994蝸 桿（30214）70 125 26.25 24 2160 110 23.75 22 19GB/T297-94蝸輪軸30212 密封圈（JB/ZQ 4606-1986）：單位：mm安裝位置蝸桿類型軸徑 d 基本外徑 D 基本寬度6555747488蝸輪軸 B55748彈簧墊圈（GB93-87）：單位：mm安裝位置材料為65Mn，表面氧化的標準彈簧墊圈軸承旁連接螺栓GB93-87-16 16GB93-