蜗轮蜗杆减速机及其加工工艺设计(1)

目 录摘要 Abstract 前言 目录 第一章 选定设计方案 1第二章 电动机的选择与计算 22.1 初选电动机类型和结构型式 22.2 电动机的容量 22.2.1 确定提升机所需的功率22.2.2确定传动装置效率 32.2.3电动机的技术数据 3第三章 传动装置的传动比及动力参数计算 53.1 传动装置运动参数的计算 53.1.1各轴功率计算 53.1.2各轴转速的计算 53.1.3各轴输入扭矩的计算 5第四章 减速器部件的选择计算 64.1 蜗杆传动设计计算 64.1.1 选择蜗杆、蜗轮材料 64.1.2 确定蜗杆头数Z及蜗轮齿数Z 64.1.3 验算滚筒的速度 64.1.4 确定蜗杆蜗轮中心距a 74.1.5 蜗杆传动几何参数设计 74.2 环面蜗轮蜗杆校核计算 104.3 轴的结构设计 124.3.1 蜗杆轴的设计124.3.2 蜗轮轴的设计 154.4 轴的校核 184.4.1 蜗杆轴的强度校核224.4.2 蜗轮轴的强度校核 224.5 滚动轴承的选择及校核 264.5.1 蜗杆轴滚动轴承的选择及校核264.5.2 蜗轮轴上轴承的校核284.6 键联接的选择及校核 304.6.1 蜗杆轴上安装联轴器处的键联接304.6.2 蜗轮轴上装蜗轮处的键联接314.6.3 蜗轮轴上装联轴器处的键联接314.7 箱体结构尺寸及说明 314.8 减速器的润滑和密封 334.9 减速器的附件 344.9.1 窥视孔和视孔盖344.9.2 通气器354.9.3 定位销354.9.4 起盖螺钉354.9.5 起吊装置364.9.6 放油孔及螺塞364.10 减速器的安装维护和使用 374.10.1 减速器的安装 374.10.2 减速器的使用和维护 37总 结39致 谢40参考资料41 蜗轮蜗杆减速器及加工工艺设计摘 要 经过对减速器的简略意识，开始学习环向蜗杆减速器的设计，尝试设计和加强自己的认知和社会的适应力，并进一步巩固所学的理论知识，提升综合使用所学知识发现问题，处理问题，以便理论联合实际，为今后的工作和更好的学习积攒经验，将理论和实际相结合。学习如何开展机械设计，知道机械传动原理和参数配置。理解如何使用各种工具，如CAD，在计划的视觉呈现。经过对环面蜗杆机构减速器的设计，对蜗轮带动蜗杆使用减速器有个简略的理解与认识。蜗轮机械传动装置的一个组成部件。机械设计传动系统装置在不停的应用管理过程中，会不同水平的磨损，因此要经常对机械企业予以维护和保养，延长其使用寿命，高效化的运转，提高社会生产的效率，降低公司生产的成本，取得自己最大的使用工作效率。关键词：机械传动装置；环面蜗杆减速器；设计原理与参数配置.Design of worm gear reducerAbstract After a brief awareness of the reducer, I began to learn the design of the ring worm reducer, tried to design and strengthen my own cognition and social adaptability, and further consolidated the theoretical knowledge I learned, improved the comprehensive use of the knowledge I learned to find problems, deal with problems, so that the theory can be combined with practice, accumulate experience for future work and better learning, and combine theory with practice 。 Learn how to carry out mechanical design and know mechanical transmission principle and parameter configuration. Understand how to use various tools, such as CAD, in the visual presentation of plans. Through the design of the reducer of the hourglass worm mechanism, we have a brief understanding and understanding of the use of the reducer driven by the worm wheel. A component of the mechanical transmission of a worm gear. In the process of continuous application and management of mechanical design transmission system device, different levels of wear and tear will occur. Therefore, it is necessary to regularly maintain and maintain the mechanical enterprise, extend its service life, operate efficiently, improve the efficiency of social production, reduce the production cost of the company, and obtain its maximum use efficiency.Keywords:mechanical transmission device; hourglass worm reducer; design principle and parameter configuration前 言IV第一节减速器的发展史在20世纪，减速机在世界上取得了非常大的发展，这与新技术革命的发展有着亲密的联系。自20世纪，我国修订了一大批减速器配套的零件，如JB113070圆柱齿轮减速器，除了厂家自制的主机以外，还形成了一批减速器零件专业生产厂家。目前，全国共有数百生产减速机厂家，每年大约生产25万台通用减速器，这些生产厂家对我国机械产品的发展做出了很大贡献。以前我国的减速器大部分都是借鉴苏联20世纪4050年代的产品来生产的，虽然在后来有所改进，但在当时的工艺水平和装备条件差的情况下，其总体水平与国际水平还有着很大差距。改革开放以来，我国引进了一批较为先进的减速机加工设备，引进、消化和接收了国外先进的科研技术，逐渐得到了一批低速、高速重载齿轮的设计制造技术。齿轮精密加工和热处理已取得了巨大进步，制造精密齿轮从JB17960(89)级到GB1009588(6)水平，而且高速齿轮的制造精度在(45)级。在减速器的齿轮能够采用硬齿面之后，质量和体积明显减小了，效率，寿命，承载管理能力发展都有了非常大的进步。这对企业节能和提高主机的整体经济水平起到了一个明显的影响推进社会作用。我们自己设计的最高功率高速齿轮能够达到42000kW，可达150m / s以上的圆周速度。然而，我国减速器总体设计技术发展水平还不是很高，老产品质量更使我们不可能立刻被新产品更换，新老产品会经过相当长一段时间的并存。第二节产品的概述箱体起到支撑壳体和可操作地连接到蜗轮减速器，其能够被设计成衔接的每个组件，并且支撑轴旋转时，驱动器，以保证每个组件的正确安装。减速器进行箱体的加工产品质量的优劣，关系到一个蜗轮蜗杆，轴以及不同大小斜齿轮等零部件企业机构工作位置的准确性，也会影响经过蜗轮蜗杆减速器的功能和寿命。 蜗轮蜗杆减速器的箱体是典型的箱体部件，其形态、结构样品及箱壁十分薄，因而，为了提升箱体外壳的强度，可以在箱体内外添加大量的强筋。此外，许多轴承孔和其他高精度孔都需要进一步加工，因为在切割过程中会产生大量的热和材料刚度差，所以箱体容易振动和变形。第一章 选定设计方案按照设计要求和上述分析的组合中，我们可以使用在设计中的准平行环形蜗轮啮合线。详细的问题设计研究方案是：选用的电动机开展输出不同转速是940r/min，由凸缘联轴器将电动工作机轴和准平行啮合线环面蜗杆减速器的输入轴相联接，经过一个减速器的减速，电动机作为输出的转速能够降为18.8r/min，再有凸缘联轴器将减速器的输出轴与滚筒轴联接，将减速器系统输出轴的转速信号传给滚筒，滚筒开始转动从而带动绕在其发展上面的钢丝绳以及旋转，由钢丝绳提起学生具备存在一定教学质量的灯具。第二章 电动机的选择2.1 初选电动机类型和结构型式电机是一个标准的部分专用工厂批量生产根据的工作机，功率类型（AC或DC）的操作特性的有效负载大小和性质在性质（改变，工作条件（温度，空间位置等）设计的，过载等），起动性能和起动，制动，反转程度的频率条件来选择电机的类型结构，大容量（功率）和速度，并选择在目录中的特定类型和尺寸。电动机分交流以及电动机和直流电动机通过两种。由于生产单元一般使用，因为这是一个三相交流电源，当无特殊要求，其特征在于，所述三相异步AC电动机使用最广泛的应选择的三相交流电动机。根据 不同进行防护技术要求，电动机有开启式、防护式、封闭自扇冷式和防爆式等不同的结构设计型式。Y系列三相笼式异步电动机是一种全封闭的自扇冷电机，供一般使用. 由于其结构简单、工作可靠、价格低廉、维修方便，广泛应用于无特殊要求的非易燃、非易爆、无腐蚀性气体和机械，如金属切削机床、运输机械、风机、搅拌机等。对于常规的起动、制动、正反向机械，如起重、提升设备，要求电机具有较小的惯性和较大的过载能力，应选用冶金起重三相异步电机 yz 笼型或 yzr 型绕线组。 电机容量（功率）的选择是适当的，工作和经济有马达产生影响。容量选得过小，不能为了保证企业工作机正常进行工作，或使电动机因超载而过早损坏；而容量选得过大，则电动机的价格高，能力方面又不能得到充分开发利用，而且学生由于我国电动机经常产生不满载运行，其效率和功率因数较低，增加电能资源消耗而造成中国能源的浪费。主电机的加热能力运行马达的条件被确定。 由以上的选择经验和要求，我选用：三相交流电 Y系列笼型三相异步交流电动机。2.2 电动机的容量2.2.1 确定减速器所需的功率 原始参数:拉力2.5KN 卷筒400mm,速度1m/s由滚筒圆周力和滚筒速度v,得 =2.5kw 2.2.2确定传动装置效率传动装置的效率由以下的要求：(1) 轴承效率是指一对轴承。 (2) 几对相同类型的运动副或传动副要考虑其效率，千万不要漏掉。 (3) 蜗杆传动的效率与蜗杆头数z1有关，应先初选头数后，然后估计效率。此外，蜗杆传动的效率中已包括了蜗杆轴上一对轴承的效率，因此在总效率的计算中蜗杆轴上轴承工作效率能够不再需要计入。各传动机构和轴承的效率为：法兰效率： 设计中，电动机与减速器相连的法兰，相当于一个凸缘联轴器一级环面蜗杆传动效率: 一对滚动轴承传动效率：凸缘联轴器效率： 从电动机至工作机主动轴之间的总效率故传动装置总效率：， 电动机的输出功率考虑传动装置的功率损耗，电动机输出功率则，3.3 KW 2.2.3电动机的技术数据根据计算的功率可选定电动机额定功率，取同步转速1000，6级由简明机械设计手册选用Y100L6三相异步电动机，其主要参数如下电动机额定功率：=4kw； 电动机满载转速：=940 电 流 ： I=5.6A 电动机外形和安装尺寸为： D=28mm E=60mm H=100mm A=160mm B=140mm C=63mm K=12mm AB=205mm AD=180mm AC=105mm HD=245mm AA=40mm BB=176mm 第三章 传动装置的传动比及动力参数计算 3.1 传动装置运动参数的计算 3.1.1各轴功率计算=KW =KW 3.1.2各轴转速的计算n940， nn940/50=18.8 3.1.3各轴输入扭矩的计算 表3-1参数列表：轴 名功率Kw转速扭矩蜗杆轴1.4794014.93蜗轮轴0.9718.8492.74第四章 减速器部件的选择计算4.1 蜗杆传动设计计算4.1.1 选择蜗杆、蜗轮材料1.选择蜗杆传动的类型采用准平行环面蜗杆传动.2.选择蜗杆、蜗轮材料，确定许用应力考虑经过蜗杆传动中，传递的功率变动不大，速度发展只是一个中等，依据机械设备零件进行课程教学设计表52，蜗杆选用40Cr，因希望工作效率高些，耐磨性好故蜗杆螺旋齿面要求：调质HB265285.铸造磷青铜蜗轮选择ZQSn10-1，压铸，为了节省贵金属，只有一个环齿轮与磷青铜，轮芯制造用于生产灰口铸铁HT100由机械零件课程设计表53查得蜗轮材料的许用接触应力 =190 由机械零件课程设计表55查得蜗轮材料的许用弯曲应力=44 4.1.2 确定蜗杆头数Z及蜗轮齿数Z由机械零件课程设计表56，选取Z1 则ZZi15050故取Z50 4.1.3 验算滚筒的速度实际传动比 i50/1 工作机滚筒转速 n940/50=18.8钢丝绳的提升速度 = m/s速度误差 0.785%，合适4.1.4 确定蜗杆蜗轮中心距a 1.确定蜗杆的计算功率 式中 K使用场合系数，每天工作一小时,轻度震动由机械工程手册查得：K0.7；K制造精度系数，取7级精度，查得：K0.9；K材料配对系数，齿面滑动速度 10由机械工程手册查得：K0.85。代入数据得 KW 以等于或略大于蜗杆结构计算系统功率所对应的中心距作为一个合适的选取值能够依据机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2522a，选择蜗杆的中心距：a100mm.a100mm由于准平行二次包络环面蜗杆为新型得蜗杆,其优点是：一个大的接触表面,导程角,它的值稳定且一定,则润滑好,接.触面大应直接根据“原始型”传动蜗杆设计参数。4.1.5 蜗杆传动几何参数设计准平行二次包络环面蜗杆的几何参数和尺寸计算表1.中心距：由机械工程手册/传动设计卷（第二版）标准选取a=100mm2.齿数比：u503.蜗轮齿数：由机械工程手册/传动设计卷（第二版）选取4.蜗杆头数：由机械工程手册/传动设计卷（第二版）选取 5.蜗杆齿顶圆直径：机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2.516选取 =45mm6.蜗轮轮缘宽度：机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2.516选取b=28mm7.蜗轮齿距角：8.蜗杆包容蜗轮齿数：K=5 9.蜗轮齿宽包角之半：0.5（K0.45）=10.蜗杆齿宽：机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2.516选取 =53mm11.蜗杆螺纹部分长度：机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2.516，选取=59mm12.蜗杆齿顶圆弧半径：机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2.516，选取R=82mm13.成形圆半径：机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2.516选取=65mm14.蜗杆齿顶圆最大直径：机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2.516，选取=53.8mm15.蜗轮端面模数：m=mm16.径向间隙：=0.5104mm17.齿顶高：h=0.75 m=2.233mm18.齿根高：h= h+ C=2.7434mm19.全齿高：h= h+ h=4.9764mm20.蜗杆分度圆直径：（0.624）a 40.534mm21.蜗轮分度圆直径：2a159.466mm22.蜗轮齿根圆直径：d2 h=153.9792mm23.蜗杆齿根圆直径：d2 h=35.05，判断：因为=28.12mm,满足要求24.蜗轮喉圆直径：d2 h=163.932mm25.蜗轮齿根圆弧半径：=82.475mm26.蜗杆螺纹包角之半：=27.蜗轮喉母圆半径：=25.88mm28.蜗轮外缘直径：由作图可得=164.95mm29.蜗杆分度圆导程角：=30.蜗杆平均导程角：31.分度圆压力角：=32.蜗杆外径处肩带宽度： 取3mm33.蜗杆螺纹两端连接处直径：=35mm34.蜗轮分度圆齿厚：数据带入公式得 5.508mm35.齿侧隙：查表4-2-6得36.蜗杆分度圆齿厚：=4.298437.蜗杆分度圆法向齿厚：=4.28538.蜗轮分度圆法向齿厚：=5.4939.蜗轮齿冠圆弧半径：=19.277540.蜗杆测量齿顶高： =2.203541.蜗杆测量齿顶高：=2。1854.2 环面蜗轮蜗杆校核计算环面蜗杆传动承载能力主要受蜗杆齿面胶合和蜗轮齿根剪切强度的限制。因而若许用传动功率确定中心距，则然后校核蜗轮齿根剪切强度。 由于轴承变形增加了蜗杆轴向位移，使蜗轮承受的载荷集中在23个齿上。而且，由于蜗轮轮齿的变形，造成卸载，引起载荷沿齿高方向分布不均，使合力作用点向齿根方向偏移。 因而，蜗轮断齿主要由于齿根剪切强度不足造成的校核：其中 作用于蜗轮齿面上的及摩擦力影响的载荷; 蜗轮包容齿数 蜗杆与蜗轮啮合齿间载荷分配系数; 蜗轮齿根受剪面积;公式中各参数的计算1.的计算=作用在蜗轮轮齿上的圆周力， 蜗杆喉部螺旋升角 ，4.5 当量齿厚，滑动速度 =2.01m/s根据滑动速度查机械设计手册339得将数据带入公式得 =N 2.计算得 = 53.蜗轮齿根受剪面积 蜗轮齿根圆齿厚；由上可知 蜗轮端面周节； 蜗轮理论半包角； 蜗轮分度圆齿厚所对中心角。数据带入公式得 =7.03mm由上可得 对于锡青铜齿圈 取查手册取铸锡磷青铜，砂模铸造，抗拉强度=225MPa， 则 1.53.53.51010粘度值612414506288352198242ISO-VG或GB-N级680460320220由于蜗杆的滑动速度为2m/s，所以润滑油的粘度选为4602润滑方式的选择由于所设计减速器采用蜗杆下置式传动，且转速不高，故选择浸油润滑。蜗杆浸油深度h11个螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承的最底滚动体的中心。润滑时，传动件的浸入油中的深度要适当，既要避免搅由损失过大，又保证充分的润滑，油池应保持一定的深度和贮油量。如下图所示：图5-5 润滑方式4.9 减速器的附件为了保证减速器的正常工作，减速器的箱体上通常设置一些装置或附加结构，以便于减速器润滑油的注油，排油，检查油面高度和拆装，检修等。4.9.1 窥视孔和视孔盖为检查传动