毕业设计（论文）-基于SolidWords蜗轮蜗杆减速器设计（全套图纸）

摘要摘要 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 SolidWords 软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 CAD、SolidWords 等软件应用，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。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 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。 关键词关键词： 蜗轮蜗杆减速器； SolidWords 软件； 结构设计； 三维实 体建模； Abstart Mainly elaborated this paper curriculum design is a set of system about the design of the worm gear and worm gear reducer, using SolidWords software of single- stage worm gear and worm reducer design and solid modeling. Through the simple understanding of the speed reducer, learning design worm gear and worm gear reducer design and try to enhance the perceptual cognition and social cognitive abilities, has further consolidated its learning theory knowledge, improve the integrated use of knowledge in found can find problems and solve problems. Learn how to do mechanical design, using a variety of tools such as CAD, SolidWords software application, mechanical transmission device is in use process produce different degree of wear and tear, so for machinery maintenance and service, make its service life, the running of colleges and universities, increase productivity, reduce production cost, obtain the efficiency maximization. Worm gear and worm reducer is about motor rotary reduction to the required number of rotary, and get a larger torque structure, is used to transfer power and sports institutions, application range is very wide. This paper based on the speed of the motor and power calculation, combined with the data in the table to select the suitable motor. Again according to the different number of teeth and module for cutting parameters, such as the amount of calculation, choose the optimal parameters, through the simple understanding of the speed reducer, and further consolidate their learned knowledge of theory, combine the theory and practice together, for later work and better able to learn valuable experience. Key words: worm gear and worm gear reducer; SolidWords software; Structure design; 3 d entity modeling; 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 选题背景和目的 . 1 1.2 减速器简介及其发展现状和前景 . 1 1.2.1 减速器简介 . 1 1.2.2 减速器的发展现状和前景 . 2 1.3 蜗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 2.1 设计方案 . 4 2.1.1 减速器的工作条件 . 4 2.1.2 传动装置布置方案 . 4 2.2 电动机的选择 . 5 2.2.1 选择电机的类型 . 5 2.2.2 选择电机的功率 . 5 2.3 传动装置及动力参数计算 . 6 2.3.1 各轴转速的计算 . 6 2.3.2 各轴功率的计算 . 7 2.3.3 各轴扭矩的计算 . 7 2.4 传动结构设计及计算 . 7 2.4.1 选择蜗杆传动类型 . 7 2.4.2 选择材料 . 7 2.4.3 按照齿面接触的疲劳强度进行设计 . 7 2.4.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 . 9 2.4.5 校核齿根弯曲疲劳强度 . 10 2.4.6 验算效率 10 2.4.7 精度等级公差和表面粗糙度的确定 . 11 2.4.8 热平衡核算 . 11 2.5 轴的结构设计及计算 . 11 2.5.1 按扭矩初算最小轴径 . 11 2.5.2 轴上零件的定位、固定和装配 . 12 2.5.3 确定轴的各段直径和长度 . 12 2.5.4 轴上的受力计算及校核 . 14 2.6 轴承的选择与校核 . 19 2.6.1 输入轴轴承的选择与校核 . 19 2.6.2 输出轴轴承的选择与校核 . 20 2.7 键的选择与校核 . 21 2.7.1 输入轴与电动机轴采用平键连接 . 21 2.7.2 输出轴与联轴器连接采用平键连接 . 22 2.7.3 输出轴与蜗轮连接用平键连接 . 22 2.8 联轴器的选择与计算 . 23 2.8.1 与电机输出轴的配合的联轴器 . 23 2.8.2 与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 3.1 三维建模原理 . 25 3.2 螺栓的三维设计 . 25 3.3 蜗杆的三维设计 . 26 3.4 蜗轮的三维设计 . 28 3.5 箱体的三维设计 . 30 3.5.1 箱体上的附件结构和作用 . 30 3.5.2 上、下箱体的建模 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.6 虚拟装配 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.6.1 虚拟装配的意义 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3.6.2 装配过程 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第四章 经济技术性分析 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致谢 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 选题背景和目的选题背景和目的 计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技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。Solidworks 软件是在 CAD/CAM 的基础上发展而来的，它拥有了十分强大的 功能。 目前已被许多世界级大企业广泛采用。 Solidworks 软件可以说是个全方位的 3D 产品开发软件，集成了零部件的设计、产品的装配、模具的开发、NC 加工、钣金的 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 SolidWorks 软件进行产品设计时， 生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 SolidWorks 软件平台，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。 1.2 减速器简介及其发展现状和前景减速器简介及其发展现状和前景 1.2.1 减速器简介减速器简介 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 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论 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- 圆柱齿轮减 速器等；按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。 1.2.2 减速器的发展现状和前景减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 PR 系列的模块式齿轮减速器的系列产品。但总 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。 1.3 蜗轮蜗杆减速器的介绍蜗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 580，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。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论 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。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 4 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 2.1 设计方案设计方案 2.1.1 减速器的工作条件减速器的工作条件 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=390mm，运输带的工作拉力 F=2300N，运输带工作速度 V=1.0m/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 220V 或 380V，室外工作，预期寿命 10 年。该减速器为小批量生产。 2.1.2 传动装置布置方案传动装置布置方案 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 1.1 所示。 图 1- 1 传动装置简图 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 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 5 2.2 电动机的选择电动机的选择 2.2.1 选择电机的类型选择电机的类型 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 IP54（防尘、防溅水）。综上考虑，电动机选择 Y2 系列（IP54） 封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。错误！未找到引用源。 2.2.2 选择电机的功率选择电机的功率 （1）传动装置的总效率： 各传动部件的效率分别为： =0.99 =0.98（每对轴承） =0.75（初估效率） =0.96 传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- 1） （2） 电机所需功率： （2- 2） （2- 2） 其中：输送机所需要的电机的输出功率，单位为 kW； 输送机所需的输入功率，单位为 kW； 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 4kw （3）电机转速： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 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- 3） （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/min , 1000r/min , 1500r/min 电机容量的选择比较如表 1- 1： 表 1-1 电动机的比较对照表 方案 型号 额定功率/kw 同步转速/r/min 满载转速/r/min 重量 价格 1 Y2- 160M1- 8 4 750 720 重 高 2 Y2- 132M1- 6 4 1000 960 中 中 3 Y2- 112M- 4 4 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 Y2- 132M1- 6。 2.3 传动装置及动力参数计算传动装置及动力参数计算 2.3.1 各轴转速的计算各轴转速的计算 （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- 4） （2）各轴的转速： 电机轴转速： 输入轴转速： （2- 5） 输出轴转速： （2- 6） 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 7 滚筒转速： （2- 7） 2.3.2 各轴功率的计算各轴功率的计算 电机轴功率： 输入轴功率： （2- 8） 输出轴功率： （2- 9） 滚筒功率： （2- 10） 2.3.3 各轴扭矩的计算各轴扭矩的计算 电机轴扭矩： （2- 11） 输入轴扭矩： （2- 12） 输出轴扭矩： （2- 13） 滚筒扭矩： （2- 14） 2.4 传动结构设计及计算传动结构设计及计算 2.4.1 选择蜗杆传动类型选择蜗杆传动类型 根据 GB/T100851988圆柱蜗杆传动基本参数，采用阿基米德蜗杆(ZA)。 2.4.2 选择材料选择材料 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 4555HRC，以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 ZCuSn10P1，金属模铸造，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 HT200 铸造。 2.4.3 按照齿面接触的疲劳强度进行设计按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4P254 式(11- 12)可知 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 8 传动中心距 （2- 15） （2）确定载荷系数 K 因工作载荷相对不是很平稳，故由文献4P253 取载荷分布不均系数 =1；由 文献4P253 表 115 选取使用系数 1.0 A = ；由于转速不高，工作载荷较平稳，可 取动载系数 05. 1=v 。 则由文献4P252 1.0 1 1.051.05 v = = （2- 16） （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 2 1 a。 （4）确定接触系数 先假设蜗杆分度圆的直径为 d1、传动中心距 a 的比值为 a d1 =0.39 从文献4P253 图 1118 中可查得 =2.8。 （5）确定许用接触应力 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 ZCuSn10P1、金属模铸造、蜗杆螺旋齿面硬 度45HRC,可从从文献4P254 表 117 查得蜗轮的基本许用应力 =268MPa 由文 献4P254 应力循环次数 寿命系数=0.611 则 （2- 17） （6）计算中心距 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 9 取中心距 a=160mm,因 i=19.6,故从文献4P245 表 112 中取模数 m=6.3mm， 蜗 轮分度圆直径 d1=63mm 这时 a d1 =0.395 从文献4P253 图 1118 中可查得接触系数 =2.75 因为 ,因此以上计算结果皆为可用数据。 2.4.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 （1）蜗杆 轴向尺距Pa=m=3.142*6.3=19.795mm （2- 18） 直径系数 q=10 齿顶圆直径 11 2632 1 6.375.6 aa ddh mmm =+=+ = ； （2- 19） 齿根圆直径 () 11 247.25 fa ddh mcmm =+= ； （2- 20） 分度圆导程角 =111836” 蜗杆轴向齿厚 3.146.3 9.896 22 a m S = mm。 （2- 21） (2) 蜗轮 蜗轮齿数 41 变位系数 x2=- 0.1032mm 演算传动比 2 1 48 48 1 z i z = mm,这时传动误差比为 4845.85 4.7% 45.85 = ,是允许的。 蜗轮分度圆直径 22 6.3 41258.3dmz=mm 蜗轮喉圆直径 222 2 aa hdd+= =269.6mm 蜗轮齿根圆直径 222 2241.9 ff ddhmm= 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 10 蜗轮咽喉母圆半径 22 11 160269.625.2 22 ga rad=mm 2.4.5 校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度 FFaF YY mdd KT = 2 21 2 53. 1 （2- 22） 当量齿数 () 2 23 3 48 48.24 cos cos5.71 v = o （2- 23） 根据 22 0.4286,48.24 v X = = 从文献4P255 图 1119 中可查得齿形系数 2 2.717 Fa Y= 螺旋角系数 5.71 110.9592 140140 Y = = = o o 从文献4P255知许用弯曲应力 FNFF K = （2- 24） 从文献4P256 表 118 查得由 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 F =56MPa。 由文献4P255 寿命系数 66 99 1010 0.677 33475460 FN K N = 56 0.67737.912 F MPa= 1.53 1.05468667 2.7170.959216.349 63 302.46.3 F MPa = 可见弯曲强度是满足的。 2.4.6 验算效率验算效率 () () v + = tan tan 96. 095 . 0 （2- 25） 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 11 已知=5.71 o ; vv farctan= ; v f 与相对滑动速度 s V 有关。 1 1 63 2920 9.68/ 60 1000cos60 1000 cos5.71 s d n Vm s = o 从文献4P264 表 1118 中用插值法查得 v f =0.01632, 53 88 v = 代入式中得 =0.824,大于原估计值,因此不用重算。 2.4.7 精度等级公差和表面粗糙度的确定精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 GB/T10089 1988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 9 级精度,侧隙种类为 f,标注为 8fGB/T100891988。 然后由参考文献5P187 查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 1.6m，蜗轮的齿面和顶圆的表面粗 糙度为 1.6m 和 3.2m。 2.4.8 热平衡核算热平衡核算 初步估计散热面积： 1.751.75 180 0.330.330.92 100100 a S = 取 a t (周围空气的温度)为20c。 22 (8.1517.45)/(),17/() 1000 (1)1000 4.3366 (1 0.824) (20 S17 0.92 68.885 S0.92 d a d wmcwmc p tt cc = =+=+ =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mmd100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 h 确定各轴直径。 （1）输入轴的各段直径和长度 输入轴结构如下图所示。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 13 图 2- 1 蜗杆轴结构图 L1 段是输入轴上与联轴器联的接处，轴颈有一个键槽，且直径mmd100，所 以按照以上计算的最小轴颈加大 5%选取。 d117.6149(1+5%) =18.4956mm 通过与联轴器的轴颈尺寸相配，圆整后取 d1=20mm，L1=50mm。 L2 段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 d2=28mm，L2=34mm。 L3 段是放置轴承的位置，通过计算结果选取的圆锥滚子轴承，型号为 30306，结 构尺寸为 307220.75，因此，d3=30mm，L3=21mm。 L4 段是对轴承起定位作用的定位轴肩，d4=40mm，L4=100mm。 L5 段是蜗杆的工作齿面部分，d5=40mm，为蜗杆的齿顶圆。根据文献4， L5 (11+0.06Z2)m=（11+0.0641）6.3=84.8mm 圆整后取 L5=100mm。 L6 段也是对轴承起定位作用的定位轴肩，d6=40mm，L6=100mm。 L7 段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 30306，结构 尺寸为 307220.75，因此，d3=30mm，L3=21mm。 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。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 14 图 2- 2 输出轴结构图 L1 段是输出轴上与联轴器联的接处，轴颈有一个键槽，且直径mmd100，所 以按照以上计算的最小轴颈加大 5%选取。 d142.89(1+5%) =45.034mm 通过与联轴器的轴颈尺寸相配，圆整后取 d1=45mm，L1=110mm。 L2 段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 d2=50mm，L2=58mm。 L3 段是放置轴承的位置，根据计算选取的圆锥滚子轴承，型号为 30211，结构 尺寸为 5510022.75，另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 2mm，因此，d3=55mm，L3=70mm。 L4 段是放置蜗轮的地方，长度要比蜗轮的宽度 70 短 2mm，因此，d4=60mm， L4=68mm。 L5 段是定位蜗轮的定位轴肩部分，d5=80mm，L5=20mm。 L6 段也是对轴承起定位作用的定位轴肩，d6=65mm，L6=25mm。 L7 段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 5510022.75，因此，d7=55mm，L7=23mm。 其余长度尺寸根据装配图来确定其数据。 2.5.4 轴上的受力计算及校核轴上的受力计算及校核 （1）输入轴上的受力计算 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 15 图 2- 3 输人轴计算简图 3 1 1 1 22 34.32 101089.5 63 t T FN d = （2- 28） 3 2 1 2 22 495.45 103836.3 258.3 a T FN d = （2- 28） 11 tan201393.3 ra FFN= o （2- 29） 11 1 15563/ 2 1086.5 155 155 ra V FF RN + = + （2- 30） 211 306.8 VrV RFRN= （2- 31） 11 0.5544.75 ht RFN= （2- 32） 21 0.5544.75 ht RFN= （2- 32） 3 121 155 1084.44 HHh MMRNm = （2- 33） 3 11 155 10168.41 VV MRNm = （2- 33） 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 16 3 22 155 1047.55 VV MRNm = （2- 33） 22 111 188.4 HV MMMNm=+= （2- 34） 22 222 96.9 HV MMMNm=+= （2- 34） 2222 11 ()188.4(0.6 34.32)189.52 ca MMTNm=+=+= 入 （2- 35） 2222 22 ()96.9(0.6 34.32)99.1 ca MMTNm=+=+= 入 （2- 35） 图 2- 4 输入轴弯矩图 （2）输入轴上的校核 在进行校核时，通常情况下只对轴上所能够承受最大的弯矩和扭矩的截面（即危 险截面）的强度进行校核。根据文献4P373 式（15- 5）及上表中的数据，以及轴单 向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，按最大的计算弯矩轴 1 189.52 ca MNm= 带入 计算，按第三强度理论计算弯曲应力： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 17 3 11 1 33 1 1 189.52 10 0.10.1 63 7.5860 caca ca MM Wd MPaMPa = =，应用 4 P核算轴承的寿命 （3）计算轴承寿命 因为是滚子轴承，所以取指数10/3 =，查轴承表得 30211 圆锥滚子轴承的额定 动载荷为 98000Nm，轴承的计算寿命为： 10/3 66 101098000 323430 6060 49 3146.2 h C Lh nP = （2- 55） 减速器设计寿命 =8 300 819200 h Lh = ， 因此， hh LL ，轴承安全。 2.7 键的选择与校核键的选择与校核 2.7.1 输入输入轴与电动机轴轴与电动机轴采采用平用平键连键连接接 根据轴径 1 d20mm= ， 1 L50mm= ，可选用 A 型平键，b 6= ，h 6= ，L 40= 即：键 640，GB/T1096- 2003 键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献4P106 表 6- 2 查的许用应力 p 100 120aMP = ，取其平均值110MPa。键的工作长度： L1=L b40636mm= 键与联轴器接触高度k 0.50.5 63hmmmm= 。由文献4P106 式（6- 1）得： 33 2102 34.32 10 31.8 3 36 20 pp T MPa kld = （2- 56） 所以通过计算可以确定此键强度符合设计要求。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 22 2.7.2 输出轴与联轴器连接采用平键连接输出轴与联轴器连接采用平键连接 根据轴径 1 d45mm= ， 1 L110mm= ，可选用 A 型平键， b 14= ，h 9= ，L 100= 即：键 14100，GB/T1096- 2003 键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献1P106 表 6- 2 查的许用应力 p 100 120aMP = ，取其平均值110MPa。键的工作长度： 1 L=Lb100 1486mm= 键与联轴器接触高度k 0.50.5 94.5hmmmm= 。由文献,4P106 式（6- 1）得： 33 2102 495.45 10 56.9 4.5 86 45 pp T MPa kld = （2- 57） 所以此键强度符合设计要求。 2.7.3 输出输出轴与蜗轮轴与蜗轮连连接用平接用平键连键连接接 根据轴径 1 d60mm= ， 1 L90mm= ，查文献1P123 可选用 A 型平键，得：b 18= ， h11= ，L 90= 即：键 1890，GB/T1096- 2003 键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献,4P106 表 6- 2 查的许用应力 p 100 120aMP = ，取其平均值110MPa。键的工作长度： 1 L=Lb90 1872mm= 键与联轴器接触高度k 0.50.5 115.5hmmmm= 。由文献4P106 式（6- 1）得： 33 2102 495.45 10 41.6 5.5 72 60 pp T MPa kld = （2- 57） 所以此键强度符合设计要求。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 23 2.8 联轴器的选择与计算联轴器的选择与计算 2.8.1 与电机与电机输出输出轴的轴的配合配合的的联联轴器轴器 （1）计算联轴器的计算转距 caA TK T= （2- 58） 查文献4P351 表 14- 1 得小转距、电动机作原动机情况下取1.5 A K= 1.5 34.6251.93 ca TN m= （2）型号选择 根据前面的计算，电机输出轴d20mm=，选择弹性柱销联轴器 HL1 型。 主要参数如下： 公称扭距250 n TN m= can TT，满足要求 许用转速 8500 / minnr= 960r/minn = nn，因此此联轴器符合要求。 轴孔直径 20dmm= 轴孔长度 52Lmm= 2.8.2 与减速器与减速器输出输出轴轴轴轴配合配合的的联联轴器轴器 （1）计算联轴器的计算转距 caA TK T= （2- 58） 查文献4P351 表 14- 1 得小转距、电动机作原动机情况下取1.5 A K= 1.5 495.45743.2 ca TN m= （2）型号选择 根据前面的计算，减速器输出轴d45mm=，选择弹性柱销联轴器 HL3 型。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 24 主要参数如下： 公称扭距 1250 n TN m= can TT，满足要求 许用转速 4750 / minnr= 49r/minn = nn，因此此联轴器符合要求。 轴孔直径45dmm= 轴孔长度112Lmm= 沈阳化工大学科亚学院