机械设计V带蜗杆方案设计

1、一、草图设计的基本任务一、草图设计的基本任务 1、确定各零件的结构、形状以及它们在机器中的相互位置。、确定各零件的结构、形状以及它们在机器中的相互位置。 2、取得计算零件的强度、刚度所必须的基本尺寸。、取得计算零件的强度、刚度所必须的基本尺寸。 通过绘制草图画出主要零件（齿轮、蜗轮、蜗杆、通过绘制草图画出主要零件（齿轮、蜗轮、蜗杆、 轴承以及轴端零件）的位置，定出阶梯轴各轴段的轴承以及轴端零件）的位置，定出阶梯轴各轴段的 详细结构尺寸，求出传动件力的作用点和轴的支撑详细结构尺寸，求出传动件力的作用点和轴的支撑 点跨距。点跨距。 注意：注意：1、线条要轻而细，以便将来修改，但必须能清晰 、线条要

2、轻而细，以便将来修改，但必须能清晰 地看图。同时对标准件可用示意画法仅表示其外形地看图。同时对标准件可用示意画法仅表示其外形 轮廓，暂不画详细结构。倒角、圆角及剖面线也不轮廓，暂不画详细结构。倒角、圆角及剖面线也不 画出。画出。 2、所有零件尺寸必须严格按比例画出，以便取得准、所有零件尺寸必须严格按比例画出，以便取得准 确的零件结构形状。草图并不是草草涂画，因为在它确的零件结构形状。草图并不是草草涂画，因为在它 的基础上加深即应可得到未标注的装配图。的基础上加深即应可得到未标注的装配图。 草图设计草图设计 二、设计步骤二、设计步骤 1、通过运动学、动力学和传动零件计算，取得传动件的基、通过运动

3、学、动力学和传动零件计算，取得传动件的基 本尺寸。本尺寸。如齿轮的齿顶圆、分度圆、齿宽、中心距等尺寸。如齿轮的齿顶圆、分度圆、齿宽、中心距等尺寸。 2、估算减速器的外形尺寸，选定合适的比例尺，将传动、估算减速器的外形尺寸，选定合适的比例尺，将传动 件的中心线适当地布置在图面上，即布置图面。件的中心线适当地布置在图面上，即布置图面。 3、画出传动件的外形尺寸。、画出传动件的外形尺寸。 4、根据零件的位置尺寸要求确定传动件的相互位置及箱体内、根据零件的位置尺寸要求确定传动件的相互位置及箱体内 壁线和壁厚。壁线和壁厚。 6、根据扭矩计算获得的最小轴径进行轴的结构设计。、根据扭矩计算获得的最小轴径进行

4、轴的结构设计。 设计时由（箱体）外向里推，根据轴上各零件的位置确定各轴设计时由（箱体）外向里推，根据轴上各零件的位置确定各轴 段的直径及长度；根据轴径及工作要求初选轴承型号和密封件。段的直径及长度；根据轴径及工作要求初选轴承型号和密封件。 5、确定轴承座端面、轴承内端面的位置。、确定轴承座端面、轴承内端面的位置。 7、力学计算。、力学计算。 即根据从图面上获得的传动件力作用点和轴的支撑点跨距校核轴即根据从图面上获得的传动件力作用点和轴的支撑点跨距校核轴 的强度。具体内容有：分析轴所收的力；画弯矩图；判断危险截面；的强度。具体内容有：分析轴所收的力；画弯矩图；判断危险截面； 计算危险截面的工作应

5、力；校核轴的静强度（初步）和疲劳强度（精计算危险截面的工作应力；校核轴的静强度（初步）和疲劳强度（精 确校核）；对蜗杆轴还须进行刚度校核。确校核）；对蜗杆轴还须进行刚度校核。 轴满足强度要求后，分别校核轴承的寿命、键强度和联轴器强度。轴满足强度要求后，分别校核轴承的寿命、键强度和联轴器强度。 8、根据前面计算对草图进行必要的修正，然后考虑润滑、根据前面计算对草图进行必要的修正，然后考虑润滑、 密封、拆装、监护及起吊等要求，完成箱体、箱盖和其它部密封、拆装、监护及起吊等要求，完成箱体、箱盖和其它部 分的细部结构设计。分的细部结构设计。 至此，草图设计基本完成，自己仔细检查后，交指导老至此，草图设

6、计基本完成，自己仔细检查后，交指导老 师审核，若指导老师认可，草图设计即算完成。师审核，若指导老师认可，草图设计即算完成。 三、两级圆柱齿轮减速器草图设计举例三、两级圆柱齿轮减速器草图设计举例 1、选择视图、选择视图三视图三视图 在各视图上画出轴的中心线位置。中心线位置须选择合适，否则绘图在各视图上画出轴的中心线位置。中心线位置须选择合适，否则绘图 时会出现图面放不下或视图重叠。时会出现图面放不下或视图重叠。 2、布置图面、布置图面 1）确定绘图的有）确定绘图的有 效面积。效面积。 2）选定比例尺，）选定比例尺， 尽量用尽量用1：1。 3）确定传动零件）确定传动零件 的中心线及对称面的中心线及

7、对称面 位置。位置。 4）画出传动零件）画出传动零件 的外廓尺寸和箱的外廓尺寸和箱 体的内壁线。体的内壁线。 注意事项：注意事项： 1、绘出一对齿轮（如高速级齿轮）的轮廓尺寸和外形，确定它们的位置，、绘出一对齿轮（如高速级齿轮）的轮廓尺寸和外形，确定它们的位置， 然后根据旋转零件间的轴向距离大于或等于然后根据旋转零件间的轴向距离大于或等于1015mm的原则确定第二对的原则确定第二对 齿轮（低速级）的轴向位置。另外为了保证全齿宽啮合，大齿轮的齿宽按齿轮（低速级）的轴向位置。另外为了保证全齿宽啮合，大齿轮的齿宽按 计算确定齿宽绘制，小齿轮齿宽增大计算确定齿宽绘制，小齿轮齿宽增大510mm。 2、根

8、据齿轮端、根据齿轮端 面与箱体内表面面与箱体内表面 间的间隙须大于间的间隙须大于 箱体壁厚绘出箱箱体壁厚绘出箱 体的内表面，根体的内表面，根 据大齿轮的齿顶据大齿轮的齿顶 圆距内壁大于或圆距内壁大于或 等于等于1.2，绘出，绘出 大齿轮端的箱体大齿轮端的箱体 内壁，而小齿轮内壁，而小齿轮 端由主视图定出。端由主视图定出。 3、定出轴承的内端面位置，、定出轴承的内端面位置， 根据是轴承外圈与内机壁根据是轴承外圈与内机壁 间应留有间应留有35mm（油润（油润 滑）或滑）或812mm（脂润滑）（脂润滑） 的距离。的距离。 4、进行轴的结构初步设计，确定轴的各段直径和长度。、进行轴的结构初步设计，确定

9、轴的各段直径和长度。 根据扭矩，确定轴的最小轴径根据扭矩，确定轴的最小轴径在轴的两头。考虑键槽等影响因素在轴的两头。考虑键槽等影响因素 适当放大（对于直径大于适当放大（对于直径大于100mm的轴，单键放大的轴，单键放大3。双键放大。双键放大7，轴径，轴径 小于等于小于等于100mm时，单键放大时，单键放大57，双键放大，双键放大1015），然后圆整，），然后圆整， 并以此为基础从外向里推，定出轴的各段长及其直径，此时要考虑其它轴并以此为基础从外向里推，定出轴的各段长及其直径，此时要考虑其它轴 系零件的尺寸及是否标准件，还要考虑定位、拆装等要求。系零件的尺寸及是否标准件，还要考虑定位、拆装等要求

10、。 5、轴的支撑结构设计、轴的支撑结构设计 根据轴的尺寸和工作情况初选轴承型号，并完成轴承的支撑结构设计根据轴的尺寸和工作情况初选轴承型号，并完成轴承的支撑结构设计 以及与之有关的箱体和其它部分尺寸和形状的设计以及润滑和密封结构设以及与之有关的箱体和其它部分尺寸和形状的设计以及润滑和密封结构设 计。如轴承孔的直径、轴承孔的长度、轴承端盖的机构和尺寸、轴承旁螺计。如轴承孔的直径、轴承孔的长度、轴承端盖的机构和尺寸、轴承旁螺 栓直径和距离、凸台的高度和宽度等。另外为保证轴承孔端面的加工，应栓直径和距离、凸台的高度和宽度等。另外为保证轴承孔端面的加工，应 由凸台再突出由凸台再突出5mm左右。左右。

11、6、定出轴外伸部分尺寸、定出轴外伸部分尺寸 轴外伸部分尺寸主要是长度，轴外伸部分尺寸主要是长度， 因直径已确定。该长度主要与外部因直径已确定。该长度主要与外部 零件（如联轴器、带轮）有关，确零件（如联轴器、带轮）有关，确 定原则是外部零件要便于拆装。若定原则是外部零件要便于拆装。若 外部零件是联轴器则联轴器内端面外部零件是联轴器则联轴器内端面 到端盖螺钉间的距离视联轴器而定；到端盖螺钉间的距离视联轴器而定； 若外部零件为其它传动零件则距离若外部零件为其它传动零件则距离 为为15mm左右。左右。 7、量出受力点间的距离、量出受力点间的距离 这一步是为了下一步轴、轴承、键、联轴器的校这一步是为了下

12、一步轴、轴承、键、联轴器的校 核作准备。所量取的数值最后圆整为整数。核作准备。所量取的数值最后圆整为整数。 取力作用点时，对于传动零件取在轮缘宽度中部。取力作用点时，对于传动零件取在轮缘宽度中部。 对于支撑点，当轴承为深沟球轴承时，支撑反力取在轴对于支撑点，当轴承为深沟球轴承时，支撑反力取在轴 承中间；当为角接触轴承时，支撑反力取在距离轴承外承中间；当为角接触轴承时，支撑反力取在距离轴承外 端面端面a处，如图所示，处，如图所示， a值可查轴承手册。值可查轴承手册。 两级圆柱齿轮传动受力点位置示两级圆柱齿轮传动受力点位置示 意意 1、2、3步骤同前，步骤同前， 分别为选择视图分别为选择视图 （三

13、视图）和布置（三视图）和布置 图面（画出传动零图面（画出传动零 件的中心线、画上件的中心线、画上 传动零件、画出箱传动零件、画出箱 体内壁线）、选定体内壁线）、选定 轴承型号并定出轴轴承型号并定出轴 承位置（到内机承位置（到内机 壁）。壁）。须注意的是须注意的是 小锥齿轮的中心线小锥齿轮的中心线 是箱体宽度的对称是箱体宽度的对称 线。线。 四、圆锥齿轮减速器四、圆锥齿轮减速器 设计举例设计举例 4、确定小锥齿轮支撑结构。、确定小锥齿轮支撑结构。 根据根据l1（22.5） l2 ， 或或l1 2.5d确定小锥齿轮轴上两轴承的位置，确定小锥齿轮轴上两轴承的位置， 然后从中间向两端推出各轴段的长度。

14、其它两轴设计同前。然后从中间向两端推出各轴段的长度。其它两轴设计同前。 5、完成支撑部分结构设计（小锥齿轮轴）、完成支撑部分结构设计（小锥齿轮轴） 1）套杯结构）套杯结构 2）轴承定位、拆装）轴承定位、拆装 3）轴承座孔尺寸）轴承座孔尺寸4）轴承端盖尺寸）轴承端盖尺寸 5）凸台尺寸）凸台尺寸 6）轴承旁螺栓尺寸）轴承旁螺栓尺寸 最后，根据外部零件确定轴外伸部分尺寸，量出受力点间最后，根据外部零件确定轴外伸部分尺寸，量出受力点间 的距离，草图设计第一阶段即告完工。的距离，草图设计第一阶段即告完工。 五、蜗杆减速器设计举例五、蜗杆减速器设计举例 蜗杆传动由于蜗杆轴和蜗轮轴既不平行又不相交，故无法蜗

15、杆传动由于蜗杆轴和蜗轮轴既不平行又不相交，故无法 在一个视图内画出蜗杆和蜗轮的结构，因此画草图时须在主视在一个视图内画出蜗杆和蜗轮的结构，因此画草图时须在主视 图和侧视图上同时进行。图和侧视图上同时进行。 1、布置视图，并在主侧视图上由算得的中心距定出蜗杆和蜗、布置视图，并在主侧视图上由算得的中心距定出蜗杆和蜗 轮得中心线位置。轮得中心线位置。 2、在主视图、在主视图 上画出蜗杆上画出蜗杆 的节圆、齿的节圆、齿 顶圆、齿根顶圆、齿根 圆、螺纹长圆、螺纹长 度及蜗轮的度及蜗轮的 节圆和最大节圆和最大 圆，在侧视圆，在侧视 图上画出蜗图上画出蜗 轮的轮廓。轮的轮廓。 3、根据蜗杆轴较长，且轴径又细

16、，因此蜗杆轴的轴承跨距应、根据蜗杆轴较长，且轴径又细，因此蜗杆轴的轴承跨距应 尽可能小，蜗杆轴承座常伸到箱体内侧，为了保证蜗轮与轴承尽可能小，蜗杆轴承座常伸到箱体内侧，为了保证蜗轮与轴承 座间的传动间隙，常将轴承座内端面作成斜面。座间的传动间隙，常将轴承座内端面作成斜面。 4、根据、根据dd根 根（ （24）mm为依据，从中间向两端推算出蜗为依据，从中间向两端推算出蜗 杆轴的结构（也可从最小轴径从外向里推）。杆轴的结构（也可从最小轴径从外向里推）。 5、考虑蜗杆轴细长（、考虑蜗杆轴细长（300mm）受热伸长量大，支撑采用一端）受热伸长量大，支撑采用一端 游动一端固定方式，根据轴径初选轴承型号并

17、设计支撑结构。游动一端固定方式，根据轴径初选轴承型号并设计支撑结构。 注意：注意： 1、根据轴承内端面与箱体内壁间距、根据轴承内端面与箱体内壁间距510mm确定轴承位置。确定轴承位置。 2、为增大蜗杆轴刚度（减小跨距），应使轴承座向里伸进，但轴承座与蜗轮顶、为增大蜗杆轴刚度（减小跨距），应使轴承座向里伸进，但轴承座与蜗轮顶 圆间隙应大于箱体壁厚。圆间隙应大于箱体壁厚。 3、两端轴承座孔尺寸相同（一般两支撑点都加套筒），应大于蜗杆顶圆直径、两端轴承座孔尺寸相同（一般两支撑点都加套筒），应大于蜗杆顶圆直径 6、在两视图上画出箱体内壁，根据为顶圆到箱体内壁间距大、在两视图上画出箱体内壁，根据为顶圆到箱体内壁间距大 于壁厚。于壁厚。 7、画出蜗、画出蜗 杆轴承端盖杆轴承端盖 轮廓。轮廓。 8、在侧视图上定、在侧视图上定 出箱体外表面的出箱体外表面的 宽度（应大于蜗宽度（应大于蜗