一级蜗轮蜗杆减速器设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目录 前 言 . 、 设计任务书及要求 . 、 电动机的选择与计算 . 、 减速器参数的选择和计算 . 、 确定总传动比及其分配 . 、 确定传动装置的运动和动力参数 . 、 蜗杆蜗轮的设计计算 . 、 链结构设计 . 、 轴的设计 . 、 机座箱体结构尺寸及其附件 15 十 、 蜗杆减速器的润滑 16 十一 、 蜗杆传动的热平衡计算 17 十二 、 选择冷却装置 .18 参考资料 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 前言 国内的发展概况 国内的减速器 多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。 国外发展概况 国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、 高机械效率以及使用寿命长的方向发展。 机械设计课程设计任务书 题目：设计一二级蜗轮蜗杆减速器 本设计是蜗轮蜗杆减速器的设计。设计主要针对执行机构的运动展开。为了达到要求的运动精度和生产率，必须要求传动系统具有一定的传动精度并且各传动元件之间应满足一定的关系，以实现各零部件的协调动作。该设计均采用新国标，运用模块化设计，设计内容包括传动件的设计，执行机构的设计及设备零部件等的设计。 设计内容 ： 动设计计算 . 链结构设计 选择与校核； 件图的绘制 设计任务 a)减速器总装配图一张 ,b)蜗杆 、轴零件图各一张 ,c)设计说明书一份 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 电动机的选择 与计算 1 电动机类型和结构的选择 因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式 列的电动机 2 电动机容量的选择 1） 工作机所需功率： ） 电动机的输出功率： ， = 1* 2* 3* 4 = ） 电动机型 号 额定功率 同步转速 1500（ r/ 满载转速 1440 （ r/ 总传动比 60 传动装置的总传动比及其分配 1 总传动比：传动装置应有的总传动比为： i 60 2 传动比分为： 算传动装置的运动和动力参数 轴转速 由式 2 2 电动机轴 =满载时转速 =1440 1 轴 440/4=360r/ 轴 360/4=90 r/3 轴 90/4 r/ 各轴的输入功率 1 轴 p1= 轴 = 轴 各轴的输入转矩 电机轴 550 =9550*440= 轴 550 =9550*60=2 轴 550 =9550* 0= 3 轴 550 =9550 *4=买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 蜗杆传动设计计算 选择蜗杆传动类型 蜗杆传动的主要参数有模数 m、压力角 、蜗杆头数 轮齿数 杆分度圆直径 蜗杆分度圆柱上的导程角 等。 1 蜗杆传动的正确啮合条件及模数 m 和压力角 蜗杆传动的正 确啮合条件和齿条与齿轮传动相同。因此，在中间平面上，蜗杆的轴面模数 面压力角 面压力角 取其为标准值，即 m 又因为蜗杆传动通常是交错角为90的空间运动，蜗杆轮齿的螺旋线方向有左右之分。因此，为保证蜗杆传动的正确啮合，还必须使 蜗杆和蜗轮轮齿的螺旋线方向相同， 并且蜗杆分度圆柱上的导程角 等于蜗轮分度圆柱上的螺旋角 2，即 = 2 。 2 蜗杆分度圆直径 导程角 蜗轮是用直径及齿形参数同蜗杆一样的滚刀加工出来的。因此，只要有一种尺寸的蜗杆，就得有一种对应的蜗轮滚刀。对于同一模数，可以有很多不同直径的蜗杆，因而对每一模数就要配备很多把蜗轮滚刀。显然，这样很不经济。 为了限制滚刀数目并便于滚刀的标准化，国标对每种标准模数规定了一定数量的 蜗杆分度圆直径 表 9 当蜗杆的分度圆直径 头数 定后，蜗杆分度圆柱上的导程角 也就确定了。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 由上图可知， 对于动力传动，为提高传动效率，宜选取较大的导程角 。但导程角 过大，车削蜗杆时困难，并且齿面间相对滑动速度也随之增大，当润滑不良时，将加速齿面间的磨损。 3 传动比 i、蜗杆头数 蜗轮齿数 杆传动通常以蜗杆为主动件。当蜗杆转动一周时，蜗轮将转过 齿，即转过 2 周，因此其传动比 i 为 i = n2/ 1 公式说明： 1. 式中 别为蜗杆和蜗轮的转速， r/ 2. 蜗杆头数 常取为 1， 2， 4 或 6。当传动比 i 大或要求自锁时，可取 , 但传动效率低 ,当传动比 i 较小时，为了避免蜗轮轮齿发生根切 ,或传递功率大时，为了提高传递效率，可采用多头蜗杆，取 4 或 6，但是 多时，制造较高精度的蜗杆和 蜗轮滚刀有困难。 3. 蜗轮齿数 Z2=般取 8 80。 为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时发生根切，并保证有足够的啮合齿对数，使传动平稳， 8； 但是对于动力传动， 不宜大于 80，因为当蜗轮直径不变时， 大， 模数就越小，将削弱蜗轮轮齿的弯曲强度；而若模数不变，则蜗轮直径将要增大，传动结构尺寸将要变大，蜗杆轴的支承跨距加长，致使蜗杆的弯曲刚度降低，容易产生挠曲而影响正常的啮合。 当用于分度传动时，则 选择可不受此限制。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 推荐值 i=1 7 13 14 27 28 40 40 2 1,2 1 8 52 28 54 28 80 40 a 和变位系数 x 蜗杆传动的标准中心距为 a = (d1+2。 为了配凑中心距或微量改变传动比，或为了提高蜗杆传动的承载能力及传动效率，也常用变位蜗杆传动。 蜗杆传动的变位方式与齿轮传动相同，也是在切削时把刀具相对蜗轮毛坯进行径向移位。但在蜗杆传动中，蜗杆相当于齿条，蜗轮相当于齿轮，所以，只对蜗轮进行变位，而蜗杆不变位。 s 如图可知，蜗杆传动即使在节点 c 处啮合，齿面间也有较大的相 对滑动，相对滑动速度 s 沿螺 旋线方向。 设蜗杆圆周速度为 1，蜗轮圆 周速度为 2，则有 相对滑动速度 润滑、散热等条件不良时， s 增大会使齿面产生磨损和胶合；而当具备良好的润滑条件，特别是能形成油膜时， 齿面间摩擦系数减小，减小磨损，从而提高传动效率和承载能力。 根据 10085推存，采用渐开线蜗杆（ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 蜗杆传动的几何尺寸 蜗杆传动的几何尺寸及其计算公式如下 名称 符号 计算公式 蜗杆 蜗轮 齿顶高 ha m=5 m=5 齿根高 hf 全齿高 h 1 1 分度圆直径 d 0 300 齿顶圆直径 da 0 m(2) =310 齿根圆直径 df 8 88 蜗杆分度圆柱上导程角 蜗轮分度圆柱上螺旋角 2 2 = 传动中心距 a a= m(q+2=175 蜗杆 轴向齿距 m 蜗杆螺旋 部分长度 L 1 2 3 4 (Z1)m L(Z1)m (8+2)m L(2)m 0 L(11+2)m L(2)m (11+2)m L(2)m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 1 L(12+2)m L(13+2)m 对磨削的蜗杆，应将 L 值增大， m 6，加长25 m=10 14，加长 35m 16，加长 50轮 外圆直径 2 3 6 m 5m m 蜗轮齿宽 根圆弧面半径 R1=+顶圆弧面 半径 R2=+ 选择材料 蜗杆：根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用 45 钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为 4555 蜗轮 :由公式 得 滑动速度 因而蜗轮用铸锡磷青铜 属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁造。 齿面接触疲劳强度进行 设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由文献 1式（ 11传动中心距 =176200 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数 ；选 取使用系数 ；由转速不高，冲击不大，可取动载荷系数 因用铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故 160 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得蜗轮的基本许用应力 =268 。 应力循环次数 N=60j = 寿命系数 =买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 链结构设计 、 Z 假定链速 故满足抗拉静力强度。 式中： 文献 1表 9 于向心力和悬垂拉力很小，故 e。第四章 轴及轴承装置的设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 轴的设计 制轴的布置简图和初定跨距 轴的布置如图 4 a=125 ） 初取轴承宽度分别为 2 ,0 。 4蜗杆轴（ 1 轴）跨距 为提高蜗杆轴的刚度，应尽量缩小支承跨距，可按 .1)式计算 210=（ 189231） 取 00 蜗杆两端滚动轴承对称布置，取 s1=蜗轮轴（ 2 轴）跨距 S2=k2=5=60+25=85 85=170 杆轴（ 1 轴）的设计 选用 45 钢调质 1=200 00 计算蜗杆的啮合力 求水平面内的支承反力。作水平面内的弯距图。 轴在水平面内的受力 00=21920 轴在水平面内的弯距 求垂直面内的支承反力。作垂直面内的弯距图。 轴在垂直面内的受力简图 00=52410 00=10222 轴在垂直面内的弯距图如图 4e） 求支承反力，作轴的合成弯距图，转距图。 轴 的合成弯距图如图 4f）。 （轴向力 于支承轴的滚动轴承拟选用圆锥滚子轴承，并采用两端固定组合方式，故轴向力作用在轴承 A 上。） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 B=0 T= 10960 轴的转距图如图 4g）。 按经验公式，减速器输入轴的轴端直径 .2)28=( 式中： 。 参考联轴器标准轴孔直径，联减速器蜗杆轴的轴端直径 5 。 根据轴上零件的布置，安装和定位需要，查文献 4表 5定各轴段的直径及长度。其中轴颈。轴头结构尺寸应与轴上相关零件的结构尺寸联系起来统筹考虑。 减速器蜗杆轴的结构见图 4蜗轮轴（ 2 轴）的设计 选用 45 钢调质 轴的受力 2=170 5 计算蜗杆的啮合力 求水平面内的支承反力。作水平面内的弯距图。 轴在水平面内的受力 5= 求垂直面内的支承反力。作垂直面内的弯距图。 轴在垂直面内的受力 44936 5= 5= 求支承反力，作轴的合成弯距图，转距图。 （轴向力 于支承轴的滚动轴承拟选用圆锥滚子轴承，并采用两端固定组合方式，故轴向力作用在轴承 A 上。） B=0 T=76200 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 取折算系数 将以上数值代入轴计算截面（ c 截面）直径计算公式 d 3= 在此轴段开有一个键槽，直径增大 4%，计算截面直径 d 按经验公式，减速器从动轴的危险截面直径 a=(125= 按文献 4表 5减速器蜗轮轴的危险截面直径 5 。 根据轴上零件的布置，安装和定位需要，查文献 4表 5定各轴段的直径及长度。其中轴颈。轴头结构尺寸应与轴上相关零件的结构尺寸联系起来统筹考虑。减速器蜗杆轴的结构见图 4滚动轴承的选择 1、 蜗杆轴（ 1 轴）上滚动轴承的选择 按承载较大的滚动轴承选择其型号。因支承跨距不大，故采用两端固定轴承组合方式。轴承类型选为圆锥滚子轴承，轴承预期寿命取为 96000h。 由前计算结果知：轴承所受径向力 ，轴承工作转速 n=1420r/ 初选滚动轴承 32306 279文献 2表 本额定动载荷 基本额定静载荷 r=e=X=按文献 1表 13荷系数 =（ =6006） 1/ =60 96000 1420/106） 3/10 = 式中 于滚子轴承， =10/3。 由于 X=Y=按文献 1表 13荷系数 =（ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 =6006） 1/ =60 96000 1420/106） 3/10 = 式中 于滚子轴承， =10/3。 由于 r ,故 32308 轴承满足要求。 32308 轴承： D=90 B=33 9 3、 蜗杆轴 (1 轴 )上键联接和联轴器的选择 由前计算结果知 :蜗杆轴 (1 轴 )的工作转距 T=,工作转速 n=1420r/5 , =44 。 类型选择 为了隔离振动与冲击，选用弹性套柱销联轴器。 载荷计算 按文献 1中表 14作情况系数 算转距 型号选择 选用 弹性套柱销联轴器。 校核许用转距和许用转速 按文献 4附表 轴器 323用转距 T=63 ，许用转速 n=5700r/ 因 T,nn,故联轴器满足要求。 选择键联接的类型和尺寸 选择 A 型普通平键。 4-(1015)=3439 按文献 2表 18选键 8 36 096b=8 ， h=7 ， L=36 。 校核键联接强度 键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献 1表 6得许用挤压应力 =100120 ，取其平均值 =110 。键的工作长度 l=68 ，键与联轴器槽的接触高度 k=7= 故选用键合适。 轮轴 (2 轴 )上键联接的选择 由前计算结果知：蜗轮轴（ 2 轴）的工作转距 T= ,工作转速 n=71r/5 , （ .8）7281) 。 选择 A 型普通平键 参考键的长度系列，取键长 3 。 按文献 2表 18选键 14 63 096b=14 ， h=9 ， L=63 。 轴，轮毂和键比较得，轮毂的材料最差，为铸铁，由文献 1表 6得许用挤压应力 =5060 ，取其平均值 =55 。键的工作长度 l=39 ，键与联轴器槽的接触高度 k=9= 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 机座箱体结构尺寸及其附件 1、 箱体结构形式的选择 选择本蜗杆减速器的箱体形式为剖分式 v=s 4 5m/s,故采用蜗杆下置式 2、 箱体材料的选择与毛坯种类的确定 根据蜗杆减速器的工作环境 ,可选箱体材料为灰铸铁 易得到美观的外形 ,灰铸铁铸造的箱体还易于切削、吸收振动和消除噪音等优点 ,可采用铸造工艺获得毛坯 . 3、 箱体主要结构尺寸计算 =125+3=8 8 取 =8 1 10= 取 1=7 4 箱座分箱面凸缘厚 b 8=12 5 箱盖分箱面凸缘厚 =7=11 8 =20 2=125+12 16 16 12 ( 10 10 轴承端盖螺钉直径 (0.5)8 个数 n=4 (根据减速器的重量 定 ) n=4 D）外的直径 52=72 2 D 8,4,5,r=3,8, 14=3 h (2=30 17 轴承旁联接螺栓距离 S=2 1+=18+14+2=34 5、 减速器的附件 查孔与检查孔盖 为检查传动件的啮合情况、接触斑点、侧隙和向箱体内倾注润滑油 ,在传动啮合区上方的箱盖上开设检查孔 2 通气器 减速器工作时 ,箱体温度升高 ,气体膨胀 ,压力增大 ,对减速器各接缝面的密封很不利 ,故常在箱盖顶或检查孔盖上装有通气器 塞 为了换油及清洗箱体时排出油污 ,在箱体底部最低位置设有排油孔 ,通常设置一个排油孔 ,平时用油塞及封油圈堵住 4 定位销 为了保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度 ,需在想替分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 蜗杆减速器的润滑 蜗杆传动的润滑 为了提高效率，减少发热，减少磨损和防止发生胶合，保证良好的润滑是十分必要的，所以往往采用黏度大的矿物油，来进行润滑，并在润滑油中加入必要的添加剂，以提高其抗胶合能力。 对于闭式蜗杆传动，主要是根据相对滑动速度 下表选择润滑油 的黏度和给油方法。对于开式蜗杆传动常采用黏度较高的齿轮油或润滑脂进行定期供油润滑。 蜗杆传动的润滑油黏度推荐值和给油方法 相对滑动速度 s (m/s) 1 5 5 10 10 15 15 25 25 载荷情况 重载 重载 中载 黏度 (100 ) 450 (55) 300 (35) 180 (20) 120 (12) 80 60 45 润滑方法 浸入油池 喷油或浸油 用压力喷油，压力 于闭式蜗杆传动，若采用浸 入油池润滑，为有利于动压油膜的形成，并有助于保证润滑和散热，油池应有足够油量，对传动件应有足够的浸油深度。对于下置或侧置蜗杆的传动，浸油深度约为蜗杆的一个齿高；若蜗轮上置，浸油深度约为蜗轮外径的 1/3。若采用喷油润滑，喷油咀应对准蜗杆齿的啮入端。蜗杆正反转时，两边都要装有喷油咀，而且要控制一定的油压。 蜗杆传动的热平衡计算 由于蜗杆传动的传动效率低，工作时发热量大，在闭式蜗杆传动中，如果产生的热量不能及时散逸，油温将不断升高，使润滑油稀释，从而导致齿面磨损加剧，甚至发生胶合。 所以对闭式蜗杆传动，要进行热平 衡计算，以保证油温在规定的范围内。 单位时间内由摩擦损耗的功率产生的热量为 000 式中 蜗杆传递的功率， 蜗杆传动的总效率。 而以自然冷却方式，单位时间内由箱体外壁散发到周围空气中去的热量为 sA(W 周围空气温度，一般取 0 达到热平衡时，箱体内的油温，一般限制在 60 70 ，最高不超过 80 散热面积， ，指箱体内壁能被油飞溅到，外壁又能为周围空气所冷却的箱体表面积。对于箱体上的凸缘及散热片，其散热面积按实际面积的 50%计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 散热系数，根据箱体周围通风条件而定，没有循环空气流动时，取 ；通风良好时，取 14 根据热平衡条件 1= 2， 可求得在既定工作条件下的油温为 或在既定工作条件下，保持正常工作油温所需要的散热面积为 若 t 80 或有效的散热面积不足时 ,则必须采取措施 ,以提高其散热能力。 常用的措施有 : 1 合理设计箱体结构 ,铸出或焊上散热片 ,以增大散热面积。 2 在蜗轮轴上装置风扇 ,进行人工通风 ,以提高散热系数。 3 在