基于SolidWords蜗轮蜗杆减速器设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 01339828 或 11970985 摘要 这篇课程设计的论文主要阐述的是一套系统的关于蜗轮蜗杆减速器的设计，运用 件对蜗轮蜗杆减速器进行设计和实体造型。 通过对减速器的简单了解，学习设计蜗轮蜗杆减速器并尝试设计增强感性认知和社会的认知能力，也进一步巩固了自己学习过的理论知识，提高综合运用所学知识发现问题并能解决所发现的问题。学习如何进行机械类设计，学习运用多种工具如 软件应用，机械传动装置都会在使用过程中产生不同程度上的磨损，因此要对机械进行维护和保养，使其延长使用寿命，高效化的运行，提 高生产率，降低生产成本，获得使用效率的最大化。 蜗轮蜗杆减速器是讲电机的回转数减速到所需要的回转数，并得到较大的转矩的结构，目前用于传递动力和运动的机构当中，应用范围十分广泛。本文首先通过对所需电动机的转速和功率进行计算，再结合表中数据选出合适的电动机。再根据对不同的齿数和模数等参数进行切量的计算，选出最优参数，通过减速器的简单了解，及进一步巩固自己所学过的理论知识，把理论和实践结合到一起，为以后工作和能够更好地学习积累宝贵的经验。 关键词 ： 蜗轮蜗杆减速器； 件； 结构设计 ； 三维实体建模； 买文档就送您 01339828 或 11970985 is a of of of of to of in to do a of is in of so of is to of a is to is on of in to to of as of of of to 3 d 买文档就送您 01339828 或 11970985 目 录 第一章 绪论 . 1 题背景和目的 . 1 速器简介及其发展现状和 前景 . 1 速器简介 . 1 速器的发展现状和前景 . 2 轮蜗杆减速器的介绍 . 2 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 . 4 计方案 . 4 速器的工作条件 . 4 动装置布置方案 . 4 动机的选择 . 5 择电机的类型 . 5 择电机的功率 . 5 动装置及动力参数计算 . 6 轴转速的计算 . 6 轴功率的计算 . 7 轴扭矩的计算 . 7 动结构设计及计算 . 7 择蜗杆传动类型 . 7 择材料 . 7 照齿面接触的疲劳强度进行设计 . 7 杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 . 9 核齿根弯曲疲劳强度 . 10 买文档就送您 01339828 或 11970985 算效率 . 10 度等级公差和表面粗糙度的确定 . 11 平衡核算 . 11 的结构设计及计算 . 11 扭矩初算最小轴径 . 11 上零件的定位、固定和装配 . 12 定轴的各段直径和长度 . 12 上的受力计算及校核 . 14 承的选择与校核 . 19 入轴轴承的选择与校核 . 19 出轴轴承的选择与校核 . 20 的选择与校核 . 21 入轴与电动机轴采用平键连接 . 21 出轴与联轴器连接采用平键连接 . 22 出轴与蜗轮连接用平键连接 . 22 轴器的选择与计算 . 23 电机输出轴的配合的联轴器 . 23 减速器输出轴轴配合的联轴器 . 23 第三章 蜗轮蜗杆减速器的三维实体设计 . 25 维建模原理 . 25 栓的三维设计 . 25 杆的三维设计 . 26 轮的三维设计 . 28 体的三维设计 . 30 体上的附件结构和作用 . 30 买文档就送您 01339828 或 11970985 、下箱体的建模 . 31 拟装配 . 32 拟装配的意义 . 32 配过程 . 33 第四章 经济技术性分析 . 36 参考文献 . 37 致谢 . 38 买文档就送您 01339828 或 11970985 1 第一章 绪论 题背景和目的 计算机辅助设计及辅助制造（ 术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，能够使产品的缺陷和所存在的问题在设计阶段就能被及时的发现并加以解决。 拥有了十分强大的功能。目前已被许多世界级大企业广泛采用。 成了零部件的设计、产品的装配、模具的开发、 金的设计、铸造件的设计、造型的设计、自动测量、机构仿真、应力分析、和产品数据管理等功能。 而制造企业的市场竞争十分激烈，想要在市场中站有一席之地就必须能够在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造出合乎市场需要和性能合适的产品。使用成的三维实体模型可以让设计者对产品有个直观的了解，根据三维实体模型还可以生成各零部件的工程图纸和装配图纸，并且对各种图文档管理还很有效，大大的缩短了产品的开发周期，对减少设计人员的工作强度，提高设计效率，降低设计差错方面都具有重要的意义。 因此，本次课题设计选择基于 件平台，对单级蜗轮蜗杆减速器进行设计和实体造型，通过本次课题的设计，将进一步深入地对这一技术进行更多的了解和 学习。 速器简介及其发展现状和前景 速器简介 减速器是由多个齿轮组成的一种动力传动机构，利用齿轮的啮合原理，可以将原动机的高转速降低到所要的工作转速，还可以将原动机的输出扭矩增大到所需要的工作扭矩。减速器的种类很多，按照传动类型可以分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们相互组合起来的组合减速器；按照传动的级数可以分为单级和多级减买文档就送您 01339828 或 11970985 2 速器；按照齿轮形状可以分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥 照传动的布置形式又可以分为展开式、分流式和同轴式减速器。 减速器是 机械装备的重要基础件，与带链、摩擦、液压等传动相比，具有功率范围大、传输效率高 ,稳定运动 ,传动比准确 ,使用寿命长 ,结构紧凑和一系列的特征 ,它的安全、可靠和具有成本效益的优良特点，决定了它在通用机械装备领域中的不可替代性。减速器主要应用在各种工业产品中，如船用、矿山、冶金、建材、煤炭、航空、电力等。 速器的发展现状和前景 目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满足各行业对通用减速器的需求。在第一代通用硬齿面齿轮减速器和圆弧圆柱蜗杆减速器系列产品，由西安重型机械研究所所开发并完成标准 化的新一代圆柱、圆锥圆柱齿轮减速器、圆弧圆柱蜗杆减速器业已投向市场。新一代减速器的突出特点为不仅仅在产品性能参数上进一步进行了优化，而且在系列设计上完全遵从模块化的设计原则，产品造型更加美观，更宜于组织的批量生产，更适应现代工业基础的发展越来越高产品的配套要求。此外，南京高精齿轮股份有限公司也促进了 总体而言，国内在齿轮减速器系列产品开发和更新工作近年来进展，与国外同行的差距不断扩大的趋势。和市场的需求不完全合适，西安市重型机械研究所等单位已经开始着手开发和标准化。 轮蜗杆减速器的介绍 蜗轮蜗杆减速器通是常用来传递两交错轴之间的运动和动力，蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条，蜗杆又与螺杆形状相似。因此，蜗轮蜗杆减速器通常用于两轴相互交错、传动比较大、传动功率不大或间歇工作的工作场合。 （ 1）蜗轮蜗杆减速器的优点 （ a）蜗轮蜗杆减速器可以获得较大的单级传动比。在动力传动的作用之中，传动比的一般范围在 5 80，并非对非动力传动，传动比可以达到 1000或者更大。 （ b）由于传动比的功率相对较大，并且零件数目相对较少，因而结构相对紧凑。 买文档就送您 01339828 或 11970985 3 （ c）由于蜗杆齿的螺旋齿 是连续的，因此涡轮齿的传动为多齿啮合传动，与蜗轮轮齿的啮合是逐渐进入或逐渐退出啮合，因而传动平稳，振动和噪声小。 （ d）机构具有自锁性。因此当蜗杆的导程角小于啮合的轮齿间的当量摩擦角的时候，机构具有自锁性，就能够实现机构的反向自锁，即指机构只能由蜗杆带动蜗轮，不能由蜗轮带动蜗杆。 （ 2）蜗轮蜗杆减速器的缺点。 （ a）传动效率较低，会导致磨损相对较严重。蜗轮蜗杆在啮合传动的时候，啮合轮齿间的相对滑动速度会比较大，因此会导致摩擦损耗大、机械效率低，不适合在大功率连续运转条件下进行工作。 （ b）机构成本较高。为减 轻齿面磨损及避免胶合，蜗轮一般常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料 ( 如青铜 ) 制造，因而成本较高。 （ c）在蜗杆传动的时候所受的轴向力会比较大，对减速器结构和轴承配置要去较高。 买 文档就送您 01339828 或 11970985 4 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 计方案 速器的工作条件 试设计一带式输送机用蜗轮蜗杆减速器， 传动方式 采用普通圆柱蜗杆传动。运输带滚筒直径 D=390输带的工作拉力 F=2300N，运输带工作速度 V=s，运输带速度允差 5%，连续单向运转，载荷 相对比 较平稳，采用电力驱动，电源 为三相交流电 22080V，室外工作，预期寿命 10年。该减速器为小批量生产。 动装置布置方案 本设计拟采用电机驱动 蜗轮蜗杆减速器 ，减速器输出直接驱动滚筒工作。减速器的输入轴与电机轴连接处，及输出轴与滚筒轴连接处均采用联轴器连接。传动装置简图如图 图 1动装置简图 图中： 1 电动机 2、 4 联轴器 3 级蜗轮蜗杆减速器 5 传动滚筒 6 输送带 买 文档就送您 01339828 或 11970985 5 动机的选择 择电机的类型 由于该减速器载荷 会 较 为 平稳，连续单向运转，且电源采用 220V 或 380V 三相交流电，宜选择普通笼型三相异步电动机。其工作环境为户外场所，宜选用封闭型电动机，外壳防护等级 防尘、 防溅水）。综上考虑，电动机选择 闭式 三相异步电动机，电压 为 380V。 该型电机效率高、耗电少、性能好、噪声低、振动小、体积小、重量轻、运行可靠、维修方便。电机为全封闭结构、自扇冷式、能防止灰尘、铁屑、杂物等侵入电机内部 错误 !未找到引用源。 。 择电机的功率 （ 1） 传动装置的总效率： 各传动部件的效率分别为： =对轴承） =估效率） =动装置中含减速器输入和输出联轴器各一个，减速器输入轴、输出轴和滚筒各有一对轴承。故 传动装置的总效率 为 ： （ 2 （ 2） 电机所需功率： （ 2 （ 2 其中 ： 输送机所需要的电机 的 输出功率，单 位为 输送机所需 的 输入功率，单位为 电动机至工作机之间传动装置的总效率； 故选电动机的额定功率为 4 3） 电机 转速 ： 买 文档就送您 01339828 或 11970985 6 输送机滚筒转速： 查机械设计课程设计手册 2书中表 13 2得到单级蜗轮蜗杆装置推荐传动比范围如下： 故电机转速范围： （ 2 （ 4） 电机 型号的选择 ： 根 据上面计算所得电机功率和转速范围，符合这一要求的电机同步转速有750r/ 1000r/ 1500r/ 表 1电动机的比较对照表 方案 型号 额定功率 /步转速 /r/载转速 /r/量 价格 1 750 720 重 高 2 1000 960 中 中 3 1500 1440 轻 低 考虑到输入转速较高时，减速器传动比相对较大，体积大，重量重；电机转速较低时，电机本身体积大价格高。兼顾电机和传动装置的尺寸、重量及成 本，选择第二种方案较合理，因此采用的电机型号为 动装置 及动力参数计算 轴转速的计算 （ 1）实际总传动比 ： 由于是单级蜗轮蜗杆传动，电机转速与滚筒转速之比即为减速器总传动比 则总传动比： （ 2 （ 2）各轴的转速： 电机轴转速： 输入轴转速： （ 2 输出轴转速： （ 2 买 文档就送您 01339828 或 11970985 7 滚筒转速： （ 2 轴功率的计算 电机轴功率： 输入轴功率： （ 2 输出轴功率： （ 2 滚筒功率： （ 2 轴扭矩的计算 电机轴扭矩： （ 2 输入轴扭矩： （ 2 输出轴扭矩： （ 2 滚筒扭矩： （ 2 动结构设计及计算 择蜗杆传动类型 根据 10085 1988圆柱蜗杆传动基本参数，采用阿基米德蜗杆 ( 择材料 因为考虑到蜗杆传动功率不会太大，速度中等，因此蜗杆的材料选用的是 45钢。蜗杆螺旋齿面要求淬火 ,硬度为 45 55求能够具备较高的效率和耐磨性。蜗轮齿圈材料的选用的是铸锡 磷青铜 属模铸造，滚铣后加载跑合。为了节约材料，仅以齿圈材料选用铸锡磷青铜，轮芯使用灰铸铁 照齿面接触的疲劳强度进行设计 （ 1）设计准则根据闭式蜗杆传动进行的，首先按照齿面接触疲劳强度进行设计，然后再根据齿根弯曲疲劳强度进行校核。由文献 411知 买 文档就送您 01339828 或 11970985 8 传 动中心距 （ 2 （ 2）确定载荷系数 K 因工作载荷相对不是很平稳，故由文献 4载荷分布不 均系数 =1；由文献 4 11 5 选取使用系数 ；由于转速不高，工作载荷较平稳，可取动载系数 v 。 则由文献 4 . 0 1 1 . 0 5 1 . 0 5v （ 2 （ 3）确定弹性影响系数 因弹性影响系数选用的为铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆进行匹配 ,故 =160 21a 。 （ 4）确定接触系数 先假设蜗杆分度圆的直径为 动中心距 a 的比值为 文献 41 18中可查得 = （ 5）确定许用接触应力 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 属模铸造、蜗杆螺旋齿面硬度 45从从文献 41 7查得蜗轮的基本许用应力 =2684寿命系数 = 则 （ 2 （ 6）计算中心距 买 文档就送您 01339828 或 11970985 9 取中心距 a=160 i=从文献 41 2中取模数 m=轮分度圆直径 3时 文献 4 11 18 中可查得接触系数 = ,因此以上计算结果皆为可用数据。 杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 （ 1）蜗杆 轴向尺距 m= （ 2 直径系数 q=10 齿 顶 圆 直 径 11 2 6 3 2 1 6 . 3 7 5 . 6d h m m m ； （ 2 齿根圆直径 11 2 4 7 . 2 5d h m c m m ； （ 2 分度圆导程角 =111836” 蜗 杆 轴 向 齿 厚 3 . 1 4 6 . 3 9 . 8 9 622a （ 2 (2) 蜗轮 蜗 轮齿数 41 变位系数 算传动比 21 48 481zi z 时传动误差比为 4 8 4 5 4 4 5 ,是允许的。 蜗轮分度圆直径22 6 . 3 4 1 2 5 8 . 3d m z 轮喉圆直径 222 2 aa =轮齿根圆直径2 2 22 2 4 1 . 9d h m m 买 文档就送您 01339828 或 11970985 10 蜗轮咽喉母圆半径22111 6 0 2 6 9 . 6 2 5 . 222a d 校核齿根弯曲疲劳强度 T （ 2 当量齿数 223348 4 8 . 2 4c o s c o s 5 . 7 1v （ 2 根据 220 . 4 2 8 6 , 4 8 . 2 4 从文献 41 19中可查得齿形系数 2 螺旋角系数 5 . 7 11 1 0 . 9 5 9 21 4 0 1 4 0Y 从文献 4 许 用 弯 曲 应 力 （ 2 从文 献 4 11 8 查得由 造的蜗轮的基本许用弯曲应力 F =56 由文献 4 1 0 0 . 6 7 733475460 5 6 0 . 6 7 7 3 7 . 9 1 2F M P a 1 . 5 3 1 . 0 5 4 6 8 6 6 7 2 . 7 1 7 0 . 9 5 9 2 1 6 . 3 4 96 3 3 0 2 . 4 6 . 3F M P a 可见弯曲强度是满足的。 算效率 v t an t （ 2 买 文档就送您 01339828 或 11970985 11 已知 = vv ; 相对滑动速度 关。 11 6 3 2 9 2 0 9 . 6 8 /6 0 1 0 0 0 c o s 6 0 1 0 0 0 c o s 5 . 7 1s m s 从文献 4 11 18 中用插值法查得 53 88v 代入式中得 =于原估计值 ,因此不用重算。 度等级公差和表面粗糙度的确定 考虑到所设计的蜗杆传动为动力传动，属于通用机械减速器 ,从 100891988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 9级精度 ,侧隙种类为 f,标注为 810089 1988。然后由参考文献 5得蜗杆的齿厚公差为 1s =71m, 蜗轮的齿厚 公差为 2s =130m；蜗杆的齿面和顶圆的表面粗糙度均为 轮的齿面和顶圆的表面粗糙度为 平衡核算 初步估计散热面积：1 . 7 5 1 . 7 51800 . 3 3 0 . 3 3 0 . 9 21 0 0 1 0 0 取 周围空气的温度 )为 20 c 。 22( 8 . 1 5 1 7 . 4 5 ) / ( ) , 1 7 / ( )1 0 0 0 ( 1 ) 1 0 0 0 4 . 3 3 6 6 ( 1 0 . 8 2 4 )( 2 0S 1 7 0 . 9 26 8 . 8 8 5S 0 . 9 2m c w m 取油 的 工 作 温 度 ）合 格 。 （ 2 的结构设计及计算 扭矩初算最小轴径 一级蜗轮蜗杆减速器内有两根轴，一个输入轴一个输出轴。由于蜗杆直径很小，可以将蜗杆和输入轴做成一体，即做成蜗杆轴。材料选用 45，调制处理硬度买 文档就送您 01339828 或 11970985 12 217255据文献 4 15，并查表 15 15， 33 3 . 4 5m i n 1 1 5 1 7 . 6 1 4 9960 m m m 入 （ 2出轴上主要用来支撑蜗杆，通过轴上的键和过盈连接来传递蜗轮的扭矩，外端还与联轴器连接，将扭矩传递给工作机。输出轴材料选用 45，调制处理硬度217255据文献 4 15，并查表 15 15， 33 2 . 5 4m i n 1 1 5 4 2 . 8 94 8 . 9 6 m m m 出 （ 2 上零件的定位、固定和装配 在单级蜗轮蜗杆减速器机构之中，在箱体的中央可以将蜗杆的蜗齿和蜗轮部分安排其中，相对两轴承对称位置进行布置，输入轴和输出轴上都安装有联轴器、轴承、端盖和定距环等，联轴器安装在箱体外端的轴头上，两个轴承分别以定位轴肩和轴承盖定位，输出轴上还通过键槽安装有蜗轮，通过定距环固定。 定轴的各段直径和长度 在确定轴的直径时，注意在轴截面上开有键槽的时候，增大轴径以此来考虑键槽对轴的强度的削弱。对于直径 00 的轴， 当只有一个键槽的时候，轴径增大3%；当有两个键槽的时候，应增大 7%。对于直径 00 的轴，只有一个键槽的时候，轴径增大 5%7%；当有两个键槽的时候，应增大 10%15%。然后将轴径圆整为标准直径，并与相配合零件（如联轴器、带轮等）的孔径相吻合，作为其转轴的最小直径。再根据定位轴肩和非定位轴肩的高度 （ 1）输入轴的各段直径和长度 输入轴结构如下图所示。 买 文档就送您 01339828 或 11970985 13 图 2蜗杆轴结构图 是输入轴上与联轴 器联的接处，轴颈有一个键槽，且直径 00 ，所以按照以上计算的最小轴颈加大 5%选取。 (1+5%) =过与联轴器的轴颈尺寸相配，圆整后取 00 是放置毡圈密封的位置，且此处还对联轴器的安装起到定位作用，属于定位轴肩，根据毡圈的尺寸和结构，取 84 过计算结果选取的圆锥滚子轴承，型号为 30306，结构尺寸为 30 72 此， 01 000 0蜗杆的齿顶圆。根据文献 4， (11+m=（ 11+41） 整后取 00 000 据计算选取的圆锥滚子轴承，型号为 30306，结构尺寸为 30 72 此， 01 其余长度尺寸根据装配图来确定其数据。 （ 2）输出轴的各段直径和长度 输出轴结构如下图所示。 买 文档就送您 01339828 或 11970985 14 图 2输出轴结构图 是输出轴上与联轴器联的接处，轴颈有一个键槽，且直径 00 ，所以按照以上计算的最小轴颈加大 5%选取。 (1+5%) =过与联轴器的轴颈尺寸相配，圆整后取 510 是放置毡圈密封的位置，且此处还对联轴器的安装起到定位作用 ，属于定位轴肩，根据毡圈的尺寸和结构，取 08 是放置轴承的位置，根据计算选取的圆锥滚子轴承，型号为 30211，结构尺寸为 55 100 外此处还放置有定距环来固定蜗轮，为了能使定距环能贴合到蜗轮上，且还要探进蜗轮内部 2此， 50 是放置蜗轮的地方，长度要比蜗轮的宽度 70 短 2此， 04=68 00 55 也是放置轴承的位置，根据计算选取的圆锥滚子轴承，型号为 30211，结构尺寸为 55 100 此， 53 其余长度尺寸根据装配图来确定其数据。 上的受力计算及校核 （ 1）输入轴上的受力计算 买 文档就送您 01339828 或 11970985 15 图 2输人轴计算简图 31112 2 3 4 . 3 2 1 0 1 0 8 9 . 563 （ 2 32122 2 4 9 5 . 4 5 1 0 3 8 3 6 . 32 5 8 . 3 （ 2 11 t a n 2 0 1 3 9 3 . 3 N （ 2 111 1 5 5 6 3 / 2 1 0 8 6 . 51 5 5 1 5 5 （ 2 2 1