铝合金蜗轮蜗杆减速机的设计-减速器设计 蜗杆上置【10张CAD图纸+PDF图】
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铝合金蜗轮蜗杆减速机的设计-减速器设计
蜗杆上置【10张CAD图纸+PDF图
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毕业论文（设计）题 目 铝合金蜗轮蜗杆减速机的设计 系 部 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 年级 学生姓名 学 号 指导教师 专业：机械设计制造及其自动化摘 要 在论文中，首先，对蜗轮蜗杆作了简单的介绍，接着，阐述了蜗轮蜗杆的设计原理和理论计算。然后按照设计准则和设计理论设计了环面蜗轮蜗杆减速器。接着对减速器的部件组成进行了尺寸计算和校核。该设计代表了蜗轮蜗杆设计的一般过程。对其他的蜗轮蜗杆的设计工作也有一定的价值。 目前，在环面蜗轮蜗杆减速器的设计、制造以及应用上，国内与国外先进水平相比仍有较大差距。国内在设计制造环面蜗轮蜗杆减速器过程中存在着很大程度上的缺点，正如论文中揭示的那样，重要的问题如：轮齿的根切；蜗杆毛坯的正确设计；蜗轮蜗杆的校核。关键词：蜗轮蜗杆减速器, 蜗杆, 滚动轴承AbstractIn this paper, firstly, the worm are introduced, then, expounds the design principle and the theoretical calculation of the worm and worm gear. Then in accordance with the design criteria and design theory to the design of toroidal worm reducer. Then the components of the reducer to the size of the calculation and verification. The design represents the general process of worm gear design. On the other worm design work also has a certain value.At present, the torus worm reducer design, manufacture and application of domestic, compared with foreign advanced level there are still large gaps. There are a lot of defects in the design and manufacture of toroidal worm reducer process, as revealed by the paper, important issues such as: cutting the root of the tooth; Worm rough the correct design; the worm check.Key words: worm gear reducer, worm, rolling bearing目 录摘 要2Abstract3目 录41 选定设计方案52 电动机的选择62.1 初选电动机类型和结构型式62.2 电动机的功率62.3运动参数计算82.3.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩82.3.2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩82.3.3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩82.4蜗轮蜗杆的传动设计92.5蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计132.6蜗轮轴的尺寸设计与校核142.7减速器箱体的结构设计153 轴的校核183.1蜗杆轴的强度校核183.2蜗轮轴的强度校核213.3 滚动轴承的选择及校核243.3.1 蜗杆轴滚动轴承的选择及校核243.3.2 蜗轮轴上轴承的校核263.4 键联接的强度校核28.3.4.1 蜗杆轴上安装联轴器处的键联接283.4.2 蜗轮轴上装蜗轮处的键联接293.4.3 蜗轮轴上装联轴器处的键联接293.5 减速器的润滑和密封29总结31参考文献32致 谢331 选定设计方案根据设计要求并结合以上分析，我们在设计中采用环面蜗杆减速器。具体设计方案是：选用的电动机由凸缘联轴器将电动机轴和准平行啮合线环面蜗杆减速器的输入轴相联接，经过减速器的减速，再有凸缘联轴器将减速器的输出轴与滚筒轴联接，将减速器输出轴的转速传给滚筒。拟采用蜗轮蜗杆减速器，传动简图如图1.1所示。图1.1 传动装置简图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2 电动机的选择2.1 初选电动机类型和结构型式 马达点和两种直流电动机的交流电动机。由于生产单位普遍使用，因为这对一个三相交流电源，当所述三相交流电动机，三相异步交流电机其中使用最广泛的应选择没有特殊的要求。根据不同的保护要求，也有开放式电动机，防护样式，封闭风扇冷却，防爆结构，例如不同的类型。Y系列三相笼型异步电动机是全封闭的，因为其结构简单，可靠，成本低，维护方便风冷电机用于一般用途，它被广泛使用的非易燃，不易爆，无腐蚀性气体并没有特别的要求，对机械，如金属切削机床，输送机，鼓风机，混合机等，对于频繁起动，制动扭转机械，如起重，吊装设备，电机的转动惯量和更大的重载较小的那一刻在冶金，起重三相异步电动机YZ型（笼），或YZR型（伤口）被使用。 （1）选择电动机的类型按工作条件和要求，选用一般用途的Y系列三相异步电动机,封闭式结构,电压380V。（2）选择电动机的功率电动机所需的功率 = /式中 工作机要求的电动机输出功率，单位为KW； 电动机至工作机之间传动装置的总效率； 工作机所需输入功率，单位为KW；输送机所需的功率输送机所需的功率P=Fv1000w2.2 电动机的功率电动机的选择由于该生产单位采用三相交流电源，可考虑采用Y系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。一般电动机的额定电压为380V根据生产设计要求，假设该减速器卷筒直径D=350mm。运输带的有效拉力F=7000N，带速V=0.4m/s，载荷平稳，常温下连续工作，工作环境多尘，电源为三相交流电，电压为380V。1、 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压为380V，Y系列2、 传动滚筒所需功率电动机输出功率： kw工作机所需的功率： =2.8 kw 所以 kw=4.11kw因载荷轻微振动，电动机即可，故3、 传动装置效率：（根据参考文献机械设计课程设计 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社 第133-134页表12-8得各级效率如下）其中：蜗杆传动效率1=0.70 搅油效率2=0.95 滚动轴承效率（一对）3=0.98联轴器效率c=0.99 传动滚筒效率cy=0.96所以： =1233c2cy =0.70.990.9830.9920.96 =0.633 电动机所需功率： Pr= Pw/ =3.0/0.633=4.7KW 传动滚筒工作转速： nw601000v / 35021.8r/min根据容量和转速，根据参考文献机械零件设计课程设计 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社 第339-340页表附表15-1可查得所需的电动机Y系列三相异步电动机技术数据，查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，如表3-1: 表3-1方案电动机型号额定功率Ped kw电动机转速 r/min额定转矩同步转速满载转速1Y132S1-25.5300029002.02Y132S-45.5150014402.23Y132M2-65.510009602.04Y160M-85.57507202.0综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，可见第3方案比较适合。因此选定电动机机型号为Y132M2-6其主要性能如下表3-2：表3-2中心高H外形尺寸L（AC/2AD）HD底角安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴身尺寸DE装键部位尺寸FGD132515（270/2210）3152161781238801033382.3运动参数计算2.3.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩P0 = Pr=4.7kw n0=960r/minT0=9.55 P0 / n0=4.7103=46.7N .m2.3.2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩P1 = P001 = 4.70.990.990.70.992 =3.19 kw n= = = 27.4 r/minT1= 9550 = 9550 = 1111.84Nm2.3.3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩P2 = P1ccy=3.190.990.99=3.13kwn2= = = 21.8 r/minT2= 9550 = 9550 = 1089.24Nm运动和动力参数计算结果整理于下表4-1： 表4-1类型功率P（kw）转速n（r/min）转矩T（Nm）传动比i效率蜗杆轴4.796046.75 10.679蜗轮轴3.1927.41111.84 35传动滚筒轴3.1327.41089.242.4蜗轮蜗杆的传动设计蜗杆的材料采用45钢，表面硬度45HRC，蜗轮材料采用ZCuA110Fe3,砂型铸造。以下设计参数与公式除特殊说明外均以参考由机械设计 第四版 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996年 第13章蜗杆传动为主要依据。具体如表31： 表51蜗轮蜗杆的传动设计表项 目计算内容计算结果中心距的计算蜗杆副的相对滑动速度参考文献5第37页（23式）4m/sVs7m/s当量摩擦系数4m/sVs51.7100mm又因轴上有键槽所以D6增大3%，则D6=67mm计算转矩 Tc=KT=K9550=1.595503.19/27.4=1667.76N.M51.7100mm又因轴上有键槽所以D6增大3%，则D6=67mmD6=672.7减速器箱体的结构设计参照参考文献机械设计课程设计（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992年第19页表1.5-1可计算得，箱体的结构尺寸如表8.1：表8.1箱体的结构尺寸减速器箱体采用HT200铸造，必须进行去应力处理。设计内容计 算 公 式计算结果箱座壁厚度=0.04225+3=12mma为蜗轮蜗杆中心距取=12mm箱盖壁厚度1=0.8512=10mm取1=10mm机座凸缘厚度bb=1.5=1.512=18mmb=18mm机盖凸缘厚度b1b1=1.51=1.510=15mmb1=18mm机盖凸缘厚度PP=2.5=2.512=30mmP=30mm地脚螺钉直径dd=20mmd=20mm地脚螺钉直径dd=20mmd=20mm地脚沉头座直径D0D0=48mmD0=48mm地脚螺钉数目n取n=4个取n=4底脚凸缘尺寸（扳手空间）L1=32mmL1=32mmL2=30mmL2=30mm轴承旁连接螺栓直径d1d1= 16mmd1=16mm轴承旁连接螺栓通孔直径d1d1=17.5d1=17.5轴承旁连接螺栓沉头座直径D0D0=32mmD0=32mm剖分面凸缘尺寸（扳手空间）C1=24mmC1=24mmC2=20mmC2=20mm上下箱连接螺栓直径d2d2 =12mmd2=12mm上下箱连接螺栓通孔直径d2d2=13.5mmd2=13.5mm上下箱连接螺栓沉头座直径D0=26mmD0=26mm箱缘尺寸（扳手空间）C1=20mmC1=20mmC2=16mmC2=16mm轴承盖螺钉直径和数目n,d3n=4, d3=10mmn=4d3=10mm检查孔盖螺钉直径d4d4=0.4d=8mmd4=8mm圆锥定位销直径d5d5= 0.8 d2=9mmd5=9mm减速器中心高HH=340mmH=340mm轴承旁凸台半径RR=C2=16mmR1=16mm轴承旁凸台高度h由低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。取50mm轴承端盖外径D2D2=轴承孔直径+(55.5) d3取D2=180mm箱体外壁至轴承座端面距离KK= C1+ C2+(810)=44mmK=54mm轴承旁连接螺栓的距离S以Md1螺栓和Md3螺钉互不干涉为准尽量靠近一般取S=D2S=180蜗轮轴承座长度（箱体内壁至轴承座外端面的距离）L1=K+=56mmL1=56mm蜗轮外圆与箱体内壁之间的距离=15mm取=15mm蜗轮端面与箱体内壁之间的距离=12mm取=12mm机盖、机座肋厚m1,mm1=0.851=8.5mm, m=0.85=10mmm1=8.5mm, m=10mm以下尺寸以参考文献机械设计、机械设计基础课程设计 王昆等主编 高等教育出版社 1995年表6-1为依据蜗杆顶圆与箱座内壁的距离=40mm轴承端面至箱体内壁的距离=4mm箱底的厚度20mm轴承盖凸缘厚度e=1.2 d3=12mm箱盖高度220mm箱盖长度（不包括凸台）440mm蜗杆中心线与箱底的距离115mm箱座的长度（不包括凸台）444mm装蜗杆轴部分的长度460mm箱体宽度（不包括凸台）180mm箱底座宽度304mm蜗杆轴承座孔外伸长度8mm蜗杆轴承座长度81mm蜗杆轴承座内端面与箱体内壁距离61mm3 轴的校核3.1蜗杆轴的强度校核1绘轴的计算简图在确定轴承支点位置时，应从手册上查取a值，对于30207型单列圆锥滚子轴承，a=16mm，所以，作为简支梁的轴的支撑跨距=（20+43.75+34）+（20+43.75+34） =97.75+97.75=195.5mm 2计算作用在轴上的力=736.67N， =6179.88N， 3计算支点反力水平反力： 垂直反力： 4计算弯矩，作弯矩图水平弯矩： 垂直弯矩： 合成弯矩 5扭矩图由机械零件课程设计表618 查得折算系数 6校核轴的强度由机械设计表15-1查得： ，强度足够。 见图5-3。图5-3 轴的强度3.2蜗轮轴的强度校核 1绘轴的计算简图在确定轴承支点位置时，应从手册上查取a值，对于30212列圆锥滚子轴承，a=22mm，作为简支梁的轴的支撑跨距 =（20+43.75+34）+（20+43.75+34） =97.75+97.75=195.5mm 2计算作用在轴上的力=6179.88N， =736.67N， 3计算支点反力水平反力： 垂直反力： 4计算弯矩，作弯矩图水平弯矩： 垂直弯矩： 合成弯矩： 5扭矩图由机械零件课程设计表618 查得折算系数 6校核轴的强度由机械设计表15-1查得： ， ，强度足够。 见图5-4。图5-4轴的强度3.3 滚动轴承的选择及校核3.3.1 蜗杆轴滚动轴承的选择及校核1轴承的径向载荷的计算 2派生轴向力的计算查手册得，圆锥滚子轴承30207型的=14o02，10， 查表d=35mm时，e=0.37，y=1.6；故 所以，轴承2受压则： 3求当量动载荷 所以，对于轴承1 x=1 ， y=0 对于轴承2 x=0.4 ， y=1.6 4校核轴承的寿命查手册得c=51.5KN =10/3 n=940r/min 故 此轴承的寿命满足要求 3.3.2 蜗轮轴上轴承的校核1求径向载荷 2计算派生轴向力查手册得，圆锥滚子轴承30212型的 ， y=1.5故 则：轴承2受压所以， 3求当量动载荷所以，对于轴承1：x=1 ，y=0 对于轴承2：x=1 ，y=0 4校核轴承的寿命查手册 c=97.8KN ，=10/3 ，n=18.8r/min 故 此轴承寿命满足要求。3.4 键联接的强度校核.3.4.1 蜗杆轴上安装联轴器处的键联接由机械零件课程设计表81 选用普通平键 87mm， 取L45mm。 由机械零件课程设计表87 查得，键的工作长度lLb45837mm， 键的工作高度k3mm。 由机械零件课程设计表88 查得，键联接的许用压力 ， 所以，所选平键合适。 3.4.2 蜗轮轴上装蜗轮处的键联接由机械零件课程设计表81 选用普通平键 1811mm， 取L45mm 由机械零件课程设计表87 查得键的工作长度lLb4518=27mm 键的工作高度k5.5mm 由机械零件课程设计表88 查得键联接的许用压力 所以，所选平键合适。 3.4.3 蜗轮轴上装联轴器处的键联接由机械零件课程设计表81 选用普通平键 1610mm， 取L100mm。 由机械零件课程设计表87 键的工作长度lLb10016=84mm 键的工作高度k5mm 由机械零件课程设计表88 查得键联接的许用压力 所以， 所选平键合适。 3.5 减速器的润滑和密封减速器的传动零件的轴承都需要哟良好的润滑，这不仅可以减少磨损损失，提高传动效率，还可以防止锈蚀，降低噪声。1 润滑油选择对于蜗杆传动的润滑油类型的选择无明显的区分界限，德国推荐对重负荷淬硬蜗杆和起动频繁的蜗杆传动要选用含有极压添加剂的润滑油。对于蜗杆传动润滑油的粘度选择有三种方法供使用，一种是按滑动速度选取，一种是按中心距及蜗杆转速选取，还有一种是根据力速度因子选取。其中根据滑动速度选取的依据如下：表5-1滑动速度选取：滑动速度1.51.53.53.51010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34总结毕业设计是培养我们综合运用所学知识 ,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对我们的实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新月异。让我们从理论到实践，在这段日子里，可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。在这个过程中我去查了很多图书资料，自然在无奈的情况下走了很多弯路，还通过网络资源找了很多东西，特别是查询材料方面得到了锻炼，同时word和cad也得到了一定提高。通过这次设计使我们懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对一些前面学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说齿轮的设计，电机的选用通过这次课程设计之后，我们把前面所学过的知识又重新温故了一遍，但是由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。收获知识，提高能力的同时，我也学到了很多人生的哲理，懂得怎么样去制定计划，怎么样去实现这个计划，并掌握了在执
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