中北大學(xué)-蝸輪蝸桿傳動減速器設(shè)計

中北大學(xué)2014屆畢業(yè)設(shè)計說明書 畢業(yè)設(shè)計說明書蝸輪蝸桿傳動減速器設(shè)計班級：學(xué)號：軟件學(xué)院姓名：軟件學(xué)院軟件工程學(xué)院：軟件工程原霞黃志誠專業(yè)：原霞黃志誠指導(dǎo)教師：2014年6月蝸輪蝸桿傳動減速器的設(shè)計摘要隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)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(jī)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(jì)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(jìn)行機(jī)械設(shè)計能力的培養(yǎng)，樹立知識經(jīng)濟(jì)意識；善于利用各種信息資源，擴(kuò)展知識面和能力；培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)、艱苦奮斗的企業(yè)，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)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(jī)械原理課程設(shè)計要求我們針對某種機(jī)器，進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動簡圖的設(shè)計，其中包括機(jī)械功能分析，工藝動作過程確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇，機(jī)械運(yùn)動方案評定，機(jī)構(gòu)尺寸的確定等。通過機(jī)械原理課程設(shè)計，可以進(jìn)一步鞏固，掌握并初步運(yùn)用機(jī)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(jī)械的能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是我們發(fā)明機(jī)械，創(chuàng)造機(jī)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(yùn)輸機(jī)的傳動裝置——單級蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計過程。首先進(jìn)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(jìn)行減速器的設(shè)計計算，運(yùn)用AutoCAD進(jìn)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(yùn)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(diǎn)。人類使用減速器已有很長一段時間，因此對減速器的認(rèn)識已達(dá)到一相當(dāng)?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(jìn)作用。關(guān)鍵詞:減速器，蝸輪蝸桿，傳動DesignofwormgearreducerAbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnologyandindustrialproduction,Mechanicalproductsinvarioussectorsofthenationaleconomyinurgentneedofallsortsofsuperiorqualitygoodperformance,highefficiency,lowenergyconsumption,lowprice.Amongthem,productdesignisanimportantpartofdeterminingproductperformance,quality,marketcompetitivenessandeconomicbenefits.so,weshouldsetupagooddesignidea,payattentiontomechanicaldesignabilitytraining,establishconsciousnessofknowledgeeconomy;goodatusingavarietyofinformationresources,theexpansionofknowledgeandability;cultivationofrigorous,scientific,innovationandentrepreneurship,workhardandperseveringlyenterprises,strengthentheconsciousnessofenvironmentalprotection,cleanproductionandcivilized,enterpriseswiththemaximumbenefitsandsocialbenefits.Curriculumdesignofmechanicalprinciplesrequireustosomemachine,thedesignofmechanicalkinematicscheme,includingmechanicalfunctionanalysis,technologicalactionprocesstodetermineactuatorselection,mechanicalmovementschemeevaluation,organizationsizedetermination.Throughthecurriculumdesignofmechanicalprinciples,canbefurtherconsolidated,graspandpreliminaryapplicationofmechanicalprincipleknowledgeandtheory.Moreimportantistotrainourabilityandinnovation.Thecultivationofinnovationabilityistheinventioncreationmachinery,mechanicalfoundation,inproductivitydevelopmentplaysanirreplaceablerolein.Thispaperdescribesthedesignprocessoftransmission--singlestagewormgearingbeltconveyorreducer.Firstreviewedthetransmissionscheme,choiceofsinglestagewormreducerasthedrivingdevice,thenthedesignandcalculationofthereducer,theuseofAutoCADfortwo-dimensionalgraphicdesigntradition,finishdrawingthewormreducerforthe2Dpartdrawingsandassemblydrawings.Reduceristhemaindriveiswidelyusedinvariousmines,metallurgy,construction,chemicalindustry,lightindustry,transportation,manufacturing,aerospaceequipment.Withtheadvantagesofhighprecision,highefficiency,reliability.Humanbeingsusereducerforalongtime,sotheunderstandingofthereducerhasreachedaconsiderabledegree,speedreducerisawidevarietyofforms,thespecificuseisEachonehashisgoodpoints.,onthedevelopmentofhumansocietyhasplayedagreatroleinpromoting.Keywords:reducer,wormandgear,transmission中北大學(xué)2014屆畢業(yè)設(shè)計說明書第PAGEI頁共SECTIONPAGES\*ROMANI頁目錄1引言 12設(shè)計的目的和意義 23設(shè)計計算中應(yīng)該注意的問題 33.1度計算與結(jié)構(gòu)工藝的關(guān)系 33.2設(shè)計過程中正確使用標(biāo)準(zhǔn)的重要性 33.3設(shè)計過程中零件結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝性的關(guān)系 43.4設(shè)計過程中處理好理論計算與畫圖的關(guān)系 43.5繪圖中應(yīng)該注意的問題 44設(shè)計計算過程 64.1評述傳動方案 64.2選擇電動機(jī) 74.3設(shè)計蝸桿傳動 104.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 154.5設(shè)計蝸輪的過盈聯(lián)接 234.6密封和潤滑 254.7減速器的箱體設(shè)計 254.8減速器的附件 275結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33致謝 34第35頁共SECTIONPAGES35頁1引言隨著全球制造業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移，21世紀(jì)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(dāng)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(jìn)一步增強(qiáng)和加入世界貿(mào)易組織（WTO），我國經(jīng)濟(jì)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(jī)，先進(jìn)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(rèn)真學(xué)好目前最先進(jìn)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(xiàn)[1]。CAD技術(shù)起步于50年代后期，進(jìn)入60年代，隨著在計算機(jī)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(diǎn)是用傳統(tǒng)的三視圖方法來表達(dá)零件，以圖紙為媒介進(jìn)行技術(shù)交流，這就是二維計算機(jī)繪圖技術(shù)。CAD技術(shù)以二維繪圖為主要目標(biāo)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(dú)、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(dāng)大的比重?，F(xiàn)在CAD技術(shù)已經(jīng)在我國機(jī)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(dá)國家的差距并不顯著，其使用效果比發(fā)達(dá)國家還好[2]。蝸桿減速器,主要應(yīng)用在傳動比較大(i>10)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(dāng)傳動比并不很大時，此優(yōu)點(diǎn)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[3]。2設(shè)計的目的和意義通過對蝸桿減速器的設(shè)計，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計課程和其它先修課程的理論和實際知識，掌握機(jī)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(jī)器功能的要求出發(fā)，合理選擇傳動機(jī)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(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問題，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計能力[4]。通過減速器的設(shè)計，學(xué)習(xí)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)機(jī)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(jī)械設(shè)計應(yīng)該有創(chuàng)新精神，不能盲目地，機(jī)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(xì)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(jìn)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(dú)出心裁，憑空設(shè)想而不領(lǐng)先任何資料所能實現(xiàn)的。機(jī)械設(shè)計要從現(xiàn)實出發(fā)，是一項復(fù)雜細(xì)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(jìn)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(jìn)行設(shè)計，而不能盲目地機(jī)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(rèn)為設(shè)計必須全部是獨(dú)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(jī)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[5]。3設(shè)計計算中應(yīng)該注意的問題3.1度計算與結(jié)構(gòu)工藝的關(guān)系任何機(jī)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(jì)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jī)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(dāng)調(diào)整，全面考慮強(qiáng)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(jìn)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(jī)械零件的[6]。3.2設(shè)計過程中正確使用標(biāo)準(zhǔn)的重要性使用和遵守標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和熟練使用標(biāo)準(zhǔn)是課程設(shè)計的重要任務(wù)之一。許多標(biāo)準(zhǔn)不需自己制造而可以購得，例如電動機(jī)，軸承等一些標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。對于非標(biāo)準(zhǔn)件的一引起尺寸，常要求圓整為標(biāo)準(zhǔn)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(jī)體接合面處的寬度等等，都應(yīng)適當(dāng)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(yán)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(biāo)準(zhǔn)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。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。3.3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(jī)械的成本中制造費(fèi)用占相當(dāng)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(jìn)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。3.4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(jìn)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(qiáng)度和彎曲強(qiáng)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(jìn)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(jìn)行理論計算。[7]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(jìn)行精確的強(qiáng)度校核，而校核之后又有可能發(fā)現(xiàn)原設(shè)計的不當(dāng)之處，這又得重新修改結(jié)構(gòu)設(shè)計和進(jìn)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(jìn)行的過程。零件的尺寸以圖紙上最后確定的為準(zhǔn)，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(zhǔn)，以校核計算的形式書寫，不需要寫出具體的設(shè)計過程。3.5繪圖中應(yīng)該注意的問題3.5.1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(xì)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。3.5.2漏標(biāo)尺寸漏畫圖線的問題就是經(jīng)過幾個人的審校，漏標(biāo)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(dú)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(rèn)真仔細(xì)的檢查和校對才能盡量避免。3.5.3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(dá)和它的有關(guān)設(shè)計參數(shù)無法完全放在一起，當(dāng)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(dá)“圖線”的修改而不是對設(shè)計“概念”的修改，仍然是相當(dāng)麻煩，相當(dāng)不可靠的。4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，如下圖4.1圖4.1蝸桿減速器的傳動裝置傳動簡圖設(shè)計的原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶上的有效拉力F=6200N；運(yùn)輸帶的運(yùn)行速度V=0.8m/s；滾筒直徑D=280mm；運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)，栽荷較平穩(wěn)；負(fù)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(jī)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(yùn)輸帶6運(yùn)動，從而將置于傳送帶上的物品運(yùn)輸?shù)叫枰牡胤健?.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(yùn)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。4.2選擇電動機(jī)4.2.1擇電動機(jī)制類型按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。4.2.2選擇電動機(jī)的容量電動機(jī)所需工作功率；工作機(jī)所需功率根據(jù)帶式運(yùn)輸機(jī)工作機(jī)的類型，可取工作機(jī)效率。電動機(jī)輸出功率 傳動裝置的總效率式中，…為從電動機(jī)至卷筒之間的各傳動機(jī)構(gòu)和軸承的效率。由表10-2查得：聯(lián)軸器效率=0.99；軸承=0.98；單級蝸桿傳動=0.95卷筒軸滑動軸承,則總效率故電動機(jī)額定功率依據(jù)參數(shù)文獻(xiàn)2選取電動機(jī)額定功率4.2.3定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為由參考文獻(xiàn)2表2-2可知，單級蝸桿減速器一般傳動比范圍為7~40總動比合理范圍為。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為初選同步轉(zhuǎn)速分別為1500r/m和3000r/m的兩種電動機(jī)進(jìn)行比較如表4.1表4.1電動機(jī)轉(zhuǎn)速對比方案電動機(jī)號額定功率電動機(jī)轉(zhuǎn)（r/min）電動機(jī)質(zhì)量w/kg參見價格（元）總傳動比i同步滿載1Y100L1-42.215001430388008.982Y90S-22.23000284045100017.8由表中數(shù)據(jù)可知兩個方案均可行，但方案1傳動比較小，傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小。因此，采用方案1，選定電動機(jī)Y100L1-4。Y100L1-4電動機(jī)的數(shù)據(jù)和外形，安裝尺寸如表4.2表4.2安裝尺寸型號額定功率（KW）轉(zhuǎn)速（r/min）質(zhì)量（kg）同步滿載Y100L1-42．21500143038尺寸如表4.3表4.3尺寸HABCDEFGKABADACHDBBL10016014063286082412205180205245170380電動機(jī)外形尺寸如圖4.2圖4.2電動機(jī)外形尺寸4.2.4定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速，可得傳動裝置的傳動比是：所得i符合單級蝸桿減速器傳動比的常用范圍。4.2.5計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)1、各軸轉(zhuǎn)速為蝸桿的轉(zhuǎn)速，因為和電動機(jī)用聯(lián)軸器連在一起，其轉(zhuǎn)速等于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，則：為蝸輪的轉(zhuǎn)速，由于和工作機(jī)連在一起，其轉(zhuǎn)速等于工作主軸轉(zhuǎn)速，則：各軸輸入功率按電動機(jī)額定功率計算各軸輸入功率，設(shè)為蝸桿軸的功率，為蝸輪軸的功率，為工作機(jī)主軸的功率。則：2、各軸轉(zhuǎn)矩蝸桿軸的轉(zhuǎn)矩:蝸輪軸上的轉(zhuǎn)矩:工作機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩:4.3設(shè)計蝸桿傳動4.3.1選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/T10085-1988的推薦,采用漸開線蝸桿(ZI)4.3.2選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度只是中等,故蝸桿用45剛;因希望效率要高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為45-55HRC.蝸輪用鑄錫磷青銅,金屬摸鑄造.為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵HT100制造.4.3.3按接觸強(qiáng)度設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計,再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度.由式文獻(xiàn)1式(11-12)計算傳動中心矩:蝸輪上的轉(zhuǎn)矩確定載荷系數(shù)因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)；由表參考文獻(xiàn)1的表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載荷系數(shù)；則：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。確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動中心距a的比值為0.35，從圖參考文獻(xiàn)1圖11-18中可查得。確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)渦輪材料為鑄錫磷青銅，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，可以從文獻(xiàn)1表11-7中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)壽命系數(shù)計算中心距取中心距a=100mm,因i=8.98,故從文獻(xiàn)1表11-2中取模數(shù)m=3.15mm,蝸桿的分度圓直徑d1=35.5mm.這時d1/a為0.355，從文獻(xiàn)1圖11-18中可查得接觸系數(shù)，因為，因此以上結(jié)果可用。4.3.4精確確定主要幾何參數(shù)與幾何尺寸蝸桿：軸向齒距直徑系數(shù)齒頂圓直徑齒根圓直徑分度圓導(dǎo)程角蝸桿軸向齒厚蝸輪：蝸輪的齒數(shù)Z2=53；變位系數(shù)X2=-0.3889；驗算傳動比這時傳動比誤差為，是允許的。蝸輪分度圓直徑蝸輪喉圓直徑蝸輪齒根圓直徑蝸輪咽喉母圓半徑4.3.5蝸桿齒形計算和傳動幾何尺寸計算1．蝸桿齒形計算：查[4]P241表11-4得，變位系數(shù)軸面齒形角法面齒形角齒廓半徑：蝸桿軸向齒厚：蝸桿法向齒厚：齒頂高：齒根高：徑向間隙：全齒高：圓弧中心坐標(biāo)：螺牙齒頂厚：螺牙齒根厚：4.3.6校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度當(dāng)量齒數(shù)根據(jù)X2=-0.3889，ZV2=77.03，從文獻(xiàn)1圖11-19中可以查得齒形系數(shù)YFa2=2.40。螺旋角系數(shù)許用彎曲應(yīng)力從文獻(xiàn)1表11-8中查得由制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力。壽命系數(shù)彎曲強(qiáng)度是滿足的。4.3.7驗算效率已知；；與相對滑動速度VS有關(guān)。從參考文獻(xiàn)1表11-18中用插入值法查得，；代入式中求得，稍小于原估計值，因此不用重算。4.3.8熱平衡計算蝸桿傳動總效率散熱面積A取傳熱系數(shù)，取，從而可以計算出箱體工作溫度因為，所以符合要求。4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.4.1蝸桿軸的設(shè)計由于蝸桿的直徑很小，可以將蝸桿和蝸桿軸做成一體，即做蝸桿軸。蝸桿上的轉(zhuǎn)矩。則作用于齒輪上的圓周力：軸向力：徑向力：初步確定軸的最小直徑先按文獻(xiàn)[1]式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取，于是得輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，孤需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查文獻(xiàn)1表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則：按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查參考文獻(xiàn)2表14-3，選用LT3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為31500N·mm。半聯(lián)軸器的孔徑d1=16mm,故取d12=16mm,半聯(lián)軸器長度L=42mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=30mm。軸上零件的裝配方案蝸桿是直接和軸做成一體的，左軸承及軸承端蓋從左面裝，右軸承及右端蓋從右面裝。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右段需制出一軸肩，故取2-3段直徑d23=20mm;左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=22mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=30mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應(yīng)比L1短一些，現(xiàn)取L12=28mm。由已知條件知道工作時間為10年，每年按300天計算，且每天三班制工作，則大概總的工作時間為：考慮最不利的情況，單個軸承所受的徑向力為：向心軸承只承受徑向載荷時由參考文獻(xiàn)[1]式13-6a知基本額定動載荷N查表13-4，13-6得從參考文獻(xiàn)[2]中查表13-2得表4.5 表4.5軸承尺寸軸承型號外形尺寸（mm）安裝尺寸（mm）基本額定動載荷Cr/kN基本額定靜載荷Cr/kN7000ACdDBdaminDamaxramax3055133649114.59.85

因此軸環(huán)處的直徑d34=d78=30mm,而L78=18mm。右端滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得6006型軸承軸肩高度h=6mm，因此，取d67=d45=42mm。所選軸承的外形如下圖所示：由已知可以取齒寬b1=25mm，蝸桿齒頂圓直徑為45mm，齒根圓直徑為30mm，齒頂圓左端長10mm，右端長15mm。參考文獻(xiàn)[1]取軸端倒角為。蝸桿軸的校核：圖4.3蝸桿軸圖4.4面的支撐力設(shè)蝸桿齒寬的法向中心線的有側(cè)長為，左側(cè)的長度為，則：水平面的支承反力（圖4.3）垂直面的支承反力（圖4.4）繪水平面的彎矩圖繪垂直面的彎矩圖繪合成彎矩圖該軸所受扭矩為按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由圖4.4可知軸承上截面C為危險截面，根據(jù)文獻(xiàn)[1]式（15-5）及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6，軸的計算應(yīng)力前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)1表15-1查得。因此<，故安全。由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度很寬裕地確定的，由蝸桿軸受力情況知截面C處應(yīng)力最大，但其軸徑也較大，且應(yīng)力集中不大，各處應(yīng)力集中都不大，故蝸桿軸疲勞強(qiáng)度不必校核。4.4.2蝸輪軸的設(shè)計蝸輪上的轉(zhuǎn)矩。則作用于齒輪上的圓周力：軸向力：徑向力：初步確定軸的最小直徑,先按文獻(xiàn)[1]式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取，于是得輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查文獻(xiàn)[1]表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則：按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查參考文獻(xiàn)[2]表14-3，選用LT6型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為250000N·mm。半聯(lián)軸器的孔徑d1=30mm,故取d12=30mm,半聯(lián)軸器長度L=82mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=60mm。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右段需制出一軸肩，故取2-3段直徑d23=35mm;左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=38mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=60mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應(yīng)比L1短一些，現(xiàn)取L12=58mm。由已知條件知道工作時間為10年，每年按300天計算，且每天兩班制工作，則大概總的工作時間為：考慮最不利的情況，單個軸承所受的徑向力為：向心軸承只承受徑向載荷時由參考文獻(xiàn)[1]式13-6a知基本額定動載荷N查表13-4，13-6得從參考文獻(xiàn)[2]中查表13-2得表4.6表4.6軸承尺寸軸承型號外形尺寸（mm）安裝尺寸（mm）基本額定動載荷Cr/kN基本額定靜載荷Cr/kN7008ACdDBdaminDamaxramax4068154662119.014.5因此軸環(huán)處的直徑d34=d78=40mm,而L78=20mm。右端滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得6008型軸承軸肩高度h=6mm，因此，取d67=52mm。蝸輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d，故取h=4mm，則軸環(huán)直徑d56=60mm。軸環(huán)寬大于等于1.4h，則取L56=8mm。同時取L23=50mm，L34=20mm,L45=32mm，L67=18mm。所選軸承的外形如前面所選軸承圖所示。蝸輪軸的校核設(shè)蝸輪齒寬的法向中心線的有側(cè)長為，左側(cè)的長度為，則：水平面的支承力：垂直面的支承反力:繪水平面的彎矩圖：繪垂直面的彎矩圖：繪合成彎矩圖：該軸所受扭矩為：按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由圖可知軸承上截面C為危險截面，根據(jù)文獻(xiàn)1式（15-5）及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6，軸的計算應(yīng)力前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[1]表15-1查得。因此<，故安全。由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度很寬裕地確定的，由蝸桿軸受力情況知截面C處應(yīng)力最大，但其軸徑也較大，且應(yīng)力集中不大，各處應(yīng)力集中都不大，故蝸桿軸疲勞強(qiáng)度不必校核。圖4.5軸的俯視圖4.5設(shè)計蝸輪的過盈聯(lián)接4.5.1選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸本設(shè)計中有三處要求使用鍵聯(lián)接，一處為減速器輸入軸（蝸桿）的聯(lián)軸器處，設(shè)置在蝸桿上的鍵標(biāo)此處為鍵1此處軸的直徑d1=16mm。一處是減速器輸出軸（蝸輪軸）的聯(lián)軸器處，設(shè)置在蝸輪軸上的鍵標(biāo)此處為鍵2此處軸的直徑d2=30mm。另一處是蝸輪與蝸輪軸的聯(lián)接，標(biāo)記此處的鍵為鍵3此處軸的直徑d3=45mm。一般8級以上的精度要有定心精度的要求，所以選擇用平鍵聯(lián)接，由于只是聯(lián)接的是兩根軸，故選用圓頭普通平鍵（A）型。而鍵3的蝸輪在軸的中間，所以也選擇圓頭普通平鍵（A）型。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，從文獻(xiàn)[1]表6-1中查得鍵1的截面尺寸為：寬度b=5mm，高度h=5mm。由聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)并參考鍵的長度系列，可以確定取此鍵的長度L=20mm（比伸入到聯(lián)軸器的深度短一些）。查得鍵2的截面尺寸為：寬度b=8mm，高度h=7mm。同理取此鍵的長度L=50mm。查得鍵3的截面尺寸為：寬度b=14mm，高度h=9mm。由輪轂的寬度并參考鍵的長度系列，取該鍵的鍵長L=28mm。4.5.2校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度鍵1處鍵、軸和聯(lián)軸器的材料是鋼和鑄鐵，且屬于靜聯(lián)接由文獻(xiàn)[1]的表6-2查得許用擠壓應(yīng)力為[σp]=120-150MPa,取其平均值，[σp]=135MPa。鍵的工作長度為l=L-b=25mm-5mm=20mm，鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為k=0.5h=0.5×5mm=2.5mm。由文獻(xiàn)[1]的式6-1可得可見聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度滿足，即該鍵可以正常工作。鍵2處鍵、軸和蝸輪的材料是鋼和鑄鐵，且屬于靜聯(lián)接由文獻(xiàn)[1]的表6-2查得許用擠壓應(yīng)力為[σp]=120-150MPa,取其平均值，[σp]=135MPa。鍵的工作長度為l=L-b=50mm-8mm=42mm，鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為k=0.5h=0.5×7mm=3.5mm。由文獻(xiàn)[1]的式6-1可得可見聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度滿足，即該鍵可以正常工作。鍵3處鍵、軸和聯(lián)軸器的材料是鋼和鑄鐵，且屬于靜聯(lián)接由文獻(xiàn)1的表6-2查得許用擠壓應(yīng)力為[σp]=120-150MPa,取其平均值，[σp]=135MPa。鍵的工作長度為l=L-b=28mm-14mm=14mm，鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為k=0.5h=0.5×9mm=4.5mm。由文獻(xiàn)[1]的式6-1可得可見聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度滿足，即該鍵可以正常工作。自此減速器中的所有的鍵均以校核完畢，所有的鍵均滿足使用要求。鍵的外型圖和鍵槽的安裝圖4.6圖4.6鍵的外型圖和鍵槽的安裝圖4.6密封和潤滑由于本設(shè)計蝸桿減速器用的是鋼蝸桿配青銅蝸輪，參考文獻(xiàn)1表11-20，選擇L-CKE320型號用油，對于蝸桿的給油方式，根據(jù)蝸桿的相對滑動速度以及載荷類型選擇，本設(shè)計的蝸桿減速器蝸桿的相對滑動速度為4.8m/s內(nèi)，且采用的是閉式傳動，傳動載荷中等，根據(jù)文獻(xiàn)1表11-21蝸桿傳動的潤滑油粘度推薦值及給油方式，選擇油池潤滑。關(guān)于蝸桿傳動的潤滑油量，由于采用的是閉式蝸桿傳動，攪油損耗不是太大，且采用的是蝸桿下置式的傳動，所以浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個齒高。蝸輪的潤滑主要憑借蝸桿的帶油作用來進(jìn)行潤滑。對于軸承的潤滑，蝸桿軸承采用浸油潤滑。同時蝸輪軸承潤滑采用刮油板刮蝸輪上的油通過箱體上的油槽潤滑。另外在安裝的時候，也應(yīng)該對軸承的潤滑進(jìn)行良好處理，應(yīng)該用潤滑油脂進(jìn)行充分的潤滑。對于軸承的密封設(shè)計采用了軸承端蓋還在其中加入了密封圈。蝸桿軸承端一邊用悶端蓋，一邊用唇形密封圈。蝸輪軸軸承一邊用悶端蓋，一邊用氈圈。整個箱體是密封的。4.7減速器的箱體設(shè)計4.7.1箱座高度齒高為：則齒輪浸油深度符合條件齒輪浸油深度大于10mm的要求?？偟挠蜕钕潴w內(nèi)儲油寬度大約為箱體內(nèi)儲油長度大約為則儲藏的油量單級減速器每傳遞1kw的功率所需的油量：符合要求。4.7.2箱體的剛度設(shè)計從參考文獻(xiàn)[2]表4-1，表4-2可得下表4.7表4.7箱體結(jié)構(gòu)尺寸名稱符號蝸輪蝸桿減速器尺寸選用箱座壁厚8箱蓋壁厚8箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度12箱座底凸緣厚度20地腳螺釘直徑續(xù)表4.7地腳螺釘數(shù)目4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑聯(lián)結(jié)螺栓間距160軸承端蓋螺釘直徑視孔蓋螺釘直徑定位銷直徑至外箱壁距離22、18、16至凸源邊緣距離20、14軸承旁凸臺半徑20凸臺高度45外箱壁至軸承座端面距離40蝸輪頂圓與內(nèi)壁的距離10蝸輪輪轂端面與內(nèi)壁距離10箱蓋、箱座肋厚軸承端蓋外徑110軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離1104.8減速器的附件4.8.1窺視孔及視孔蓋它的的作用是檢查傳動件的嚙合情況，潤滑情況，接觸斑點(diǎn)及齒側(cè)間隙，加注潤滑油等，窺視孔開在箱體的上部，由蓋墊片和螺釘密封，由鑄鐵沖壓制成。圖4.7窺視孔圖參考文獻(xiàn)[2]表4-3得下表4.8表4.8窺視孔尺寸直徑孔數(shù)907560-70554074454.8.2通氣器它的的作用是檢查傳動件的嚙合情況，潤滑情況，接觸斑點(diǎn)及齒側(cè)間隙，加注潤滑油等，窺視孔開在箱體的上部，由蓋墊片和螺釘密封，由鑄鐵沖壓制成。由已知選型號外型安裝如圖4.8圖4.8外型安裝圖查參考文獻(xiàn)[2]表4-5可得表4.9表4.9安裝尺寸8316404012716184025.4226224.8.3游標(biāo)尺為了便于檢查減速器內(nèi)潤滑油的多少，應(yīng)在減速器上裝有油標(biāo)，油標(biāo)應(yīng)設(shè)于便于觀察油面和油面穩(wěn)定處由條件可選M16型的。安裝圖4.9圖4.9游標(biāo)安裝圖表4.10游標(biāo)尺寸d1d2d3habcDD1M16416635128526224.8.4放油孔與螺放油孔應(yīng)設(shè)在油池的最低處，平時用羅塞堵住，采用圓柱螺塞時，箱座上裝置處應(yīng)設(shè)凸臺，并加封油墊片。放油孔不能高于油池底面，以免排不干凈。如下圖4.10圖4.10放油孔的位置圖4.11外六角螺塞、封油墊圈4.8.5起蓋螺釘起蓋螺釘設(shè)置在箱蓋連接凸緣上，其螺紋有效長度應(yīng)大于箱蓋凸緣的厚度。長度L=15mm4.8.6定位銷外型尺寸如圖4.12圖4.12定位銷圖選A型，則：則可得下表4.11表4.11定位銷尺寸公稱直徑81.01.6254.8.7起吊裝置為便于拆卸和搬運(yùn)減速器，應(yīng)在箱體