涡轮毕业设计专科

1、漯河职业技术学院毕业设计说明书蜗轮加工系 别：机电工程系专 业：机电一体化学 号：XXX姓 名：XXX指导老师： 年 月 日 设计说明书目录1、 引言（1）2、 蜗轮传动（9）3、 结构设计说明（10）4、 加工工艺路线的拟定（14）5、 选择表面加工方法（14）6、 加工顺序的安排（15）7、 热处理工序（15）8、 工艺路线方案（15）9、 蜗轮传动的失效防止措施（17）10、 参考文献（19）11、 附表（20）引言我国制造业进入了一个空前蓬勃发展的新时期，对机械制造类人才产生了巨大的需求。为了适应我国现代化发展出的需求，编写本设计说明书。根据设计方法适合设计内容，设计手段服务设计方法设

2、计思路编写而成。注重提高，体现务实严谨的专业品质和职业设计说明，技术指标分析，结论为思路，详细介绍了蜗轮传动的功用，蜗轮传动的特点，蜗轮传动的精度及要求，蜗轮的材料选择，蜗轮的传动的润滑，蜗轮传动的传动效率，蜗轮传动的失效形式，蜗轮传动的热处理，毛坯选择的基本原理，充分结合实际，对本次设计的结构，技术指标进行重点分析，最终得到设计结论。一、蜗轮传动蜗轮是机械传动中应用最为广泛的零件之一，其功用是按规定的传动比传递运动和动力。1、蜗轮传动的特点蜗轮传动的主要优点是：(1).传动比大。因为in1/n2z2/z1，z1可以很小或等于1.所以传动比大，结构紧凑。在动力传递中，单级传动比为5-80，在分

3、度机构中，传动比可达1000.(2).传动平稳，噪声小。蜗杆与蜗轮啮合时渐入渐出，传动平稳。(3).具有自锁性能。当蜗杆的螺旋升角小于当量摩擦角时，蜗杆只带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆。如手动葫芦，铸工车间使用的浇注机械等，常采用蜗杆传动来保证自锁。蜗杆传动的主要缺点是：效率低，制造商成本高。一般效率为0.7-0.9.自锁效率更低，仅为0.4左右，因此工作时发热量大，容易造成散热不良，则不能持续工作，影响生产。为了减少摩擦和磨损，蜗杆常用青铜制造，成本高。 2、蜗轮的精度要求运动精度，即传动运动的准确性。(1)工作的平稳性。要求齿轮传动运动平稳，冲击振动和噪声小。(2)吃面接触的均匀性。为保

4、证齿轮在传动过程中，齿面所受载荷的均匀性，要求齿轮工作时，齿面接触均匀，以减少因载荷不均匀，使接触应力过大，引起齿局部磨损或折断。(3)有一定的齿侧间隙。在齿轮的传动中，转动方向相反的非工作齿面间应留有一定的间隙，以存储润滑油以减少摩擦。3、蜗杆，蜗轮和蜗杆蜗轮传动精度等级12个精度等级，第一集的精度最高，第十二级精度最低。蜗杆和配对的蜗轮精度等级，一般相同，也允许取得不相同。 一般动力传动常使用7级精度（适用于蜗轮圆周速度V7.5m/s），8级精度（适用于蜗轮圆周速度V3m/s）,9级精度（适用于蜗轮圆周速度V1.5m/s）。 4、蜗轮的材料选择蜗轮的主要材料为青铜（1）在蜗轮蜗杆相对滑动速

5、度V6-10m/s的场合常用铸铝铁青铜，其强度较高，价格便宜。（2）V5-25m/s连续工作的重要场合，常用铸锡磷青铜2CuSn10P,或铸锡铅锌青铜2CuSn5Pb5Zn5，其减摩耐磨和抗胶合性能好。但强度低，价格高。（3）V2m/s的低速轻载场合，以及直径较大的蜗轮也可使用，HT200，HT300。（4）对受冲击载荷的的蜗轮传动，要求材料有较大的机械强度和较好的冲击韧性，如选用18CrMnTi等。（5）对高精度蜗轮传动，要求材料淬火时变形小，并具有较好的精度保持性，可选用38CrMnAi氮化钢。用蜗轮材料和接触许用应力表蜗轮材料铸造方法适用滑动速度s/()抗拉强度许用接触应力适用工况蜗杆齿

6、面硬度类型牌号45HRC45HRC铸锡青铜ZCuSn10P1砂模金属模1225220310 180200 200220 稳定轻、中、重载ZCuSn5PbZn5砂模金属模1012 200250 110135 125150 稳定重载、或不大的冲击载荷无锡青铜蜗杆副材料滑动速度s/()适用工况蜗轮蜗杆0.250.5123468铸铝铁青铜 ZCuA110Fe3ZCuA110Fe3Mn2钢、淬火-25023021018016012090重载和较大冲击载荷铸锰黄铜ZCuZn38Mn2Pb2钢、淬火-2152001801501359575稳定轻、中载灰铸铁HT200HT150(120150HBS)渗碳钢16

7、013011590-HT150(120150HBS)调质或表面淬火钢1401109070-稳定无冲击轻载5、蜗轮传动的失效形式蜗轮传动的失效形式有齿面胶合，齿面磨损，轮齿折断，及齿面点蚀等。在闭式蜗轮传动中，蜗杆和蜗轮齿面间的相对滑动速度大，摩擦发热大，润滑油粘度下降，润滑条件恶化，容易发生胶合。在开式蜗轮传动和滑油不清洁的闭式蜗轮传动中，磨损是主要失效形式。若蜗轮齿数较多（Z80）,偶尔也会出现齿轮的弯曲折弯。6、蜗轮传动的传动效率。闭式蜗轮传动的功率损耗包括三部分：蜗杆啮合时的摩擦损耗，轴承摩擦损耗，搅油损耗。 蜗轮传动的效率主要取决于n，一般n随v的增大而提高，但r大于28后，n提高已不

8、明显，而且大导程角的蜗杆制造困难，所以用r27。7、蜗轮传动的润滑润滑对于蜗杆蜗轮传动来说，具有非常重要的意义，由于摩擦产生的热量大，因此要求工作时有良好的润滑条件，以提高蜗杆蜗轮的传动效率，防止胶合及减少磨损。蜗杆蜗轮的传动一般采用油润滑。对于闭式蜗轮传动来说，润滑方式有油池润滑和喷油润滑两种，当滑动速度V低于5m/s时，采用油池润滑，当滑动速度V为5-10m/s时，采用喷油润滑。对于开式蜗杆蜗轮传动，所采用粘度较高的齿轮油和润滑油来润滑。8、蜗轮的热处理（1）.切齿前的预备热处理切齿前常采用的热处理方法有退货或正火。（2）.切齿后的热处理切齿后热处理主要是为了提高齿面硬度。具体方法有:1.

9、高频表面淬火2.整体淬火（3）学热处理 对于对于含碳量较低的齿坯种类，可采用齿面渗碳淬火及渗氮，氯化等处理。这种齿面硬度很高，齿芯，韧性较好，可用于高速或有冲击的蜗轮，由于表面硬化层较薄，故不宜用重载齿轮。9、蜗轮的毛坯选择(1)棒料用于小尺寸，结构简单且对强度要求低的齿轮(2)铸件当齿轮要求高耐磨性和冲击韧性时，多选用铸件。(3)铸件用于直径较大，形状复杂且受力较大的齿轮。(4)铸铁机械强度较差，但加工性能好，故适用于受力不大，无冲击的低速齿轮。二、结构设计说明蜗轮常用的结构用整体式和组合式两种。铸造蜗轮或直径较小的青铜蜗轮做成整体式，尺寸较大的蜗轮，为了节省有色金属，常采用组合式结构，即齿

10、圆采用青铜结构，而轮心用铸铁或钢制造。1、齿圆与轮心的链接方式有三种（1）压配式蜗轮齿圆和轮心用过盈配合连接，在配合处制有定位凸台，为了可靠起见再用4-6个定位螺钉沿配合面的圆周均匀的进行连接，这种结构多用于尺寸不大或工作面温度变化较小的场合。（2）连接式 蜗轮齿圆和轮心常用语锻制孔用螺栓进行连接，这种结构拆装方便，常用于尺寸较大或磨损后需要更换齿圆的蜗轮。三、技术指标分析1、蜗轮传动的基本参数圆柱蜗杆传动的主要几何尺寸的计算公式名 称 符号 普通圆柱蜗杆传动 备注 中心距 a a=0.5m(q+z2)a=0.5m(q+z2+2x2)(变位) 蜗杆分度圆直径 d1 d1=mq 按规定选取 蜗杆

11、轴向齿距 pa pa=m 蜗杆导程 pz pz=z1pa 蜗杆导程角 =arctg z1/q 是分度圆柱上的导程角 顶隙 c c=c*m c*=0.2 蜗杆齿顶高 ha1 ha1= ha*m一般ha*=1，短齿，ha* =0.8蜗杆齿根高 hf1 hf1=（ha*+c*）m 蜗杆齿高 h1 h1=ha1+hf1 蜗杆齿顶圆直径 da1 da1=d1+2ha1 蜗杆齿根圆直径 df1 df1=d1-2hf1 蜗杆螺纹部分长度 b1见下表蜗杆轴向齿厚 Sa1 Sa1=0.5m 蜗杆法向齿厚 Sn1 Sn1=Sa1cos 蜗轮分度圆直径 d2 d2=mz2 蜗轮齿顶高 ha2 ha2=ha*mha2

12、=m(ha*+x2)(变位)蜗轮齿根高 hf2 hf2=m(ha*+c*)hf2=m(ha*-x2+c*)(变位) 蜗轮喉圆直径 da2 da2=d2+2ha2 蜗轮齿根圆直径 df2 df2=d2-2hf2 蜗轮齿宽 b2 b22m(0.5+) 蜗轮齿根圆弧半径 R1 R1=0.5da1+c R1=0.5da1+c 蜗轮齿顶圆弧半径 R2 R2=0.5df1+c R2=0.5df1+c 蜗轮顶圆直径 de2 见下表蜗轮轮缘宽度 B 见下表蜗轮咽喉母圆半径rg2rg2=a-da2/22、蜗杆蜗轮的传动的强度计算若不考虑蜗杆和蜗轮齿合过程中齿轮间的摩擦时，作用在蜗杆齿面上齿合点p处的法向力Fn可

13、分解为圆周力Ft1径向力Fr1和轴向力Fa各力大小为 Ft1=Fa2=2f1/d1 Fa1=Ft2=2f2/d2 Fr1=Fr2=Ft2tand式中t1.t2.分别为作用在蜗杆和蜗轮上的转矩单位为N.mm，f2=t1in，n为蜗杆和蜗轮传动的总效率。a1.a2分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径，单位为mm，a为标准压力角a=20结论：综上所述，适用于本设计材料为铸锡铅锌青铜2cusn5pb5zn5其减摩耐磨抗胶合性能好，但强度较低，价格较高，考虑 该零件在机床加工过程中所受冲击力不大，零件结构有比较简单，生产类型为批量生产，故选用铸件毛坯，结构形式为整体式以下是所选毛坯的草图四、 加工工艺路线的拟定

14、1、 选择定位基准.粗基准的选择以蜗轮的蜗面为主要定位基准，以外圆表面为辅助基准。2、 精基准的选择考虑到要保证零件加工精度和装夹的准确方便，根据基准重合原则和基准统一原则以粗加工后的端面为主要的定位基准，外圆表面为辅助的定位精基准。五、 选择表面加工方法外圆柱面；粗车-半精车-精车端面；粗车-半精车孔的加工；粗镗-半精镗-精镗键槽；插轮齿；粗铣-半精铣-精铣六、 加工顺序的安排先粗后精先主后次先面后孔基准先行七、 热处理工序的安排 1、 预备的热处理。机床加工之前进行，主要为了改善工件材料的切削加工的性能，消除毛坯中的参与 应力。2、 最终热处理安排在半精工之后和磨削加工之前进行，主要用来提

15、高材料的强度和硬度。3、 消除残余应力处理安排在粗加工后，精加工前进行，如人工失效的退火处理。八、 工艺路线方案根据零件的几何形状，尺寸精度及位置精度要求，（铸造出来的端面粗糙度为R5以达到技术要求）及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领以确定的情况下。可以采用万能型机车并配以专用的夹具，.，并尽量使工序集中，以此提高生产效率，除此之外，还应当考虑经济效果，以降低生产成本，查（机械制造工艺设计简明手册）选择一下工艺路线方案蜗轮加工工艺过程卡片材料牌号ZCuSn5Pb5Zn5产品名称蜗轮毛坯种类铸件工序号工序内容基准选择所用机床夹具加工余量工序尺寸01下料02夹A2，粗车174外圆A2外圆CM

16、6132车床专用夹具2.5175.503夹A2，粗车174端面A2外圆CM6132车床专用夹具15804夹A2，半精车174外圆A2外圆CM6132车床专用夹具1.517405夹A2，半精车174端面A2外圆CM6132车床专用夹具15706夹A1，粗车55外圆A1外圆CM6132车床三爪卡盘15507夹A1，粗车55端面A1外圆CM6132车床三爪卡盘158 08夹A1，半精车55端面A1外圆CM6132车床三爪卡盘15709夹A1，粗车27孔A1外圆CM6132车床三爪卡盘52410夹A1，半精车27孔A1外圆CM6132车床三爪卡盘22611夹A1，精车27孔A1外圆CM6132车床三爪

17、卡盘12712夹A1，中心孔倒角A1外圆CM6132车床三爪卡盘13插82键槽A1外圆插床专用夹具14夹A2，调头，粗车174端面A2外圆CM6132车床专用夹具15615夹A2，半精车174端面A2外圆CM6132车床专用夹具15516夹A2，粗车55端面A2外圆CM6132车床专用夹具15617夹A2，半精车55端面A2外圆CM6132车床专用夹具15518夹A2，粗车174圆弧槽A2外圆数控车床专用夹具19夹A2，半精车174圆弧槽A2外圆数控车床专用夹具20夹A2，中心孔倒角A2外圆CM6132车床专用夹具21夹A2，粗铣174齿面A2外圆滚齿机专用夹具22夹A2，半精铣174齿面A2

18、外圆滚齿机专用夹具23去毛刺2427孔，55端面，174端面涂油保护25终检九、蜗轮传动的失效防止措施1、齿面胶合在一般情况下，是表示金属齿轮材料的热传导率及其加工精度以此齿轮润滑油在质量上和数量方面极不能适应齿轮装置的滑动速度和接触压力的一种表现。高速传动中的齿轮装置，设计师应考虑 齿轮的轮齿要有足够的弯曲强度，齿面耐久性及抗胶合性，润滑油的质量和数量，对齿面胶合也有影响，应明确最小油膜厚度，防止 润滑油的失效，也控制 轮齿温度。齿面胶合，由高速重在，滑动速度较大，齿面，使用抗胶合能力强的润滑油。（1）齿面磨损砂砾 金属屑等外界硬微粒进入齿合面造成了齿面磨损，它是开式齿轮传动失效的主要形式，预防加强润滑，注意勤换润滑油，对于开式齿轮做好加齿轮外置。（2）齿面点蚀齿轮在节圆附近因交表应力而受到很大的油压，而产生接触疲劳。预防，加强润滑，提高润滑油的粘度，降低齿面的表面粗糙度。十、参考文献（1）李国彬，梁建和，（机械设计基础），北京清华大学出版社.2007（2）张恩泽（机械基础）北京化学工业出版社.2004.（3）（机械设计手册）北京机械工业出版社.2007（4）韩步越。（金属切削原理与刀具）北京机械工业出版