单蜗杆减速器方案说明书ok

1、机械设计实训（论文说明书题目：蜗轮蜗杆减速机设计系别：机电项目系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师：职称：题目类型：理论研究 实验研究 项目设计 项目技术研究软件开发2018年10月25日目录引言11 设计题目 11.1带式运输机的工作原理11.2工作情况 21.3设计数据 21.4传动方案 21.5 课程设计内容及内容 22总体传动方案的选择与分析22.1传动方案的选择 22.2传动方案的分析33 电动机的选择 33.1电动机功率的确定33.2确定电动机的转速 44传动装置运动及动力参数计算44.1各轴的转速计算 44.2各轴的输入功率54.3各轴的输入转矩 55蜗轮蜗杆的

2、设计及其参数计算65.1传动参数 65.2蜗轮蜗杆材料及强度计算 65.3计算相对滑动速度与传动效率 65.4确定主要集合尺寸 75.5热平衡计算 75.6蜗杆传动的几何尺寸计算 76 轴的设计计算及校核86.1输出轴的设计 8选择轴的材料及热处理 8初算轴的最小直径 8联轴器的选择 9轴承的选择及校核 106.2轴的结构设计 12蜗杆轴的结构造型如下 12蜗杆轴的径向尺寸的确定 13蜗杆轴的轴向尺寸的确定13蜗轮轴的结构造型如下 13蜗轮轴的轴上零件的定位、固定和装配 14蜗轮轴的径向尺寸的确定 14蜗轮轴的轴向尺寸的确定15蜗轮的强度校核 157 键连接设计计算 177.1蜗杆联接键 17

3、7.2蜗轮键的选择与校核 177.3蜗轮轴键的选择与校核188箱体的设计计算188.1箱体的构形式和材料 188.2箱体主要结构尺寸和关系 199螺栓等相关标准的选择 199.1螺栓、螺母、螺钉的选择 209.2销，垫圈垫片的选择 2010减速器结构与润滑的概要说明 2010.1减速器的结构 2010.2减速箱体的结构 2110.3速器的润滑与密封 2110.4减速器附件简要说明 2111 设计小结 21谢辞 22参考文献 24附录 25引言课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节。在2018年01月04日-2018年01月18日为期二周的机械设计课程设计。本次是设计一个蜗 轮蜗杆减

4、速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。本 减速器属单级蜗轮蜗杆减速器 <电机一一联轴器一一减速器一一联轴器一一滚 筒），本人是在指导老师指导下完成的。该课程设计内容包括：任务设计书， 参数选择，传动装置总体设计，电动机的选择，运动参数计算，蜗轮蜗杆传动 设计，蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计，蜗轮轴的尺寸设计与校核，减速器箱体的 结构设计，减速器其他零件的选择，减速器的润滑等和A2图纸装配图1张、A4图纸的零件图2张。设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。蜗轮蜗杆减速器的计算机辅助机械设计，计算机辅助设计及辅助制造 vCAD/CAM技术是当今设计以及制造领域广泛采用

5、的先进技术，通过本课题的 研究，将进一步深入地对这一技术进行深入地了解和学习。本文主要介绍一级 蜗轮蜗杆减速器的设计过程及其相关零、部件的CAD图形。计算机辅助设计<CAD，计算机辅助设计及辅助制造 vCAD/CAM技术是当今设计以及制造领域 广泛采用的先进技术，能清楚、形象的表达减速器的外形特点。该减速器的设计基本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不 妥之处望老师批评指正。7设计题目：带式运输机的传动装置的设计7.1带式运输机的工作原理带式运输机的传动示意图如图1、电动机2、带传动3、齿轮减速4、轴承5、联轴器、6、鼓轮7、运输带已知条件1）工作条件：一班制，连续单向运转；2

6、）使用期限：十年，大修三年；3）动力来源：电力，三相交流 V220/380V）;4）运输带速度容许误差：土 5%5）生产批量：10t台。7.3设计数据运输带工作接力F/N运输带工作速度v/m/s）卷筒直径D/mm22001.12407.4传动方案本课程设计采用的是单级蜗轮蜗杆减速器传动7.5课程设计内容及内容1）设计手册一份2）减速机装配图1张AO比例1:1 ；3）下箱体2号图纸）1张；4）齿轮4号图纸）1张；5）中间轴3号图纸）1张。2总体传动方案的选择与分析2.1传动方案的选择该传动方案在任务书中已确定，采用一个单级蜗轮蜗杆减速器传动装置传 动，如下图所示：该工作机采用的是原动机为 丫系列

7、三相笼型异步电动机，三相笼型异步电 动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机，电压380 V，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便；另外其传动功率大，传动转矩也比较大，噪声小， 在室内使用比较环保。传动装置采用单级蜗轮蜗杆减速器组成的封闭式减速 器，采用蜗杆传动能实现较大的传动比，结构紧凑 ，传动平稳，但效率低，多用 于中、小功率间歇运动的场合。工作时有一定的轴向力，但采用圆锥滚子轴承 可以减小这缺点带来的影响，但它常用于高速重载荷传动，所以将它安放在高 速级上。并且在电动机心轴与减速器输入轴及减速器输出轴与卷筒轴之间采用 弹性联轴器联接，因为三相电动机及输送带工作时都有轻微振动，所以采用弹

8、性联轴器能缓冲各吸振作用，以减少振动带来的不必要的机械损耗。总而言之，此工作机属于小功率、载荷变化不大的工作机，其各部分零件 的标准化程度高，设计与维护及维修成本低；结构较为简单，传动的效率比较 高，适应工作条件能力强，可靠性高，能满足设计任务中要求的设计条件及环 境。7电动机的选择3.1电动机功率的确定1）工作机各传动部件的传动效率及总效率：查机械设计课程设计指导书表 9.2可知蜗杆传动的传动比为:又根据机械设计基础表 4-2可知蜗杆头数为，型，由表4-4可知蜗杆传动的总效率为：查机械设计课程设计指导书表 9.1可知各传动部件的效率分别为:工作机的总效率为:2）电动机的功率:所以电动机所需工

9、作效率为:3.2确定电动机的转速1）传动装置的传动比的确定：查机械设计课程设计指导书书中表 9.2得各级齿轮传动比如下:理论总传动比:2）电动机的转速：卷筒轴的工作转速:所以电动机转速的可选范围为:根据上面所算得的原动机的功率与转速范围，符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min和1500 r/min三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000 r/min的电动机。其主要功能表如下：电动机型号额定功率kW满载转速/ r/min起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y132M2-65.59602.02.07传动装置运

10、动及动力参数计算4.1各轴的转速计算1）实际总传动比及各级传动比的他配：因为是蜗杆传动，传动比都集中在蜗杆上，其他不分配传动比。则总传动比匕:所以取2）各轴的转速:第一轴转速：第二轴转速:4.2各轴的输入功率第一轴功率：第二轴功率：第三轴功率：4.3各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩:第一轴转矩:第二轴转矩:第三轴转矩:将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表:轴名功率P/kW转矩转速n/(r/mi n>传动比j效率3电机轴5.3|11第一轴5.251 I10.99第二轴4.2120.80卷筒轴4.03I * j10.957蜗轮蜗杆的设计及其参数计算5.1传动参数蜗杆输入功率P=5.3

11、kW，蜗杆转速 一 'I ，蜗轮转速TI，理论传动比i=10.75，实际传动比i=12,蜗杆头数 一!，蜗轮齿数为，蜗轮转速5.2蜗轮蜗杆材料及强度计算减速器的为闭式传动，蜗杆选用材料 45钢经表面淬火，齿面硬度45 HRC, 蜗轮缘选用材料ZCuSnIOPbl砂型铸造。蜗轮材料的许用接触应力，由机械设计基础表 4-5可知，=180MPa.估取啮合效率:蜗轮轴转矩：计算 值模数及蜗杆分度圆直径由机械设计基础表4-1取标准值，分别为:模数m=8mm蜗杆分度圆直径 5.3计算相对滑动速度与传动效率蜗杆导程角蜗杆分度圆的圆周速度相对活动速度当量摩擦角验算啮合效率取与初取值相近）传动总效率5.

12、4确定主要集合尺寸蜗轮分度圆直径：在表4-4所列范围内）中心距5.5热平衡计算环境温度取厂二工作温度传热系数需要的散热面积5.6蜗杆传动的几何尺寸计算名称/ 公式说明及结甲名称公式说明及结甲齿距名称公式说明及结果-齿顶高一蜗杆分度圆直径1 ri7顶轴的设计计算及校交核r蜗杆齿顶人圆直径6齿输出轴的设计高6蜗1选择轴的材直及热处理齿高考虑到减速器为普通甬中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩蜗其传递的功率不大,对其重量和尺寸兀特殊要求,故选择常用的 45钢，调质处理。干齿宽初算轴的最小直径蜗已知轴的输入!功率:勺 5.25kW，转速为 960 r/min.根据机械设计基础径表乏目-4可

13、知，C值在106118间。所以输出轴的最小直径:蜗轮齿根圆直径a蜗轮外圆直径a但是，因为轴上有i个键槽，计入键槽的影响：蜗轮咽喉母圆半径蜗已知输出轴的输入功力率为坛2kW，与为矚旋线线（方向相同蜗轮齿宽中心距J_ 一 输出轴的最小直径:因为轴上由2个键槽，故0已知卷筒轴的输入功率为4.03kW,转速为56.5r/min，则卷筒轴的最小直径为联轴器的选择1）载荷计算已知蜗杆轴名义转矩为因为蜗杆减速器的载荷较平稳，按转矩变化小考虑，取工作情况系数k=1.3。蜗杆轴计算转矩：已知蜗轮轴名义转矩为 1卷筒轴计算转矩为1所以蜗轮轴计算转矩:卷筒轴计算转矩:2）选择联轴器的型号查机械设计课程设计指导书表

14、14.2可知，电动机轴的直径亠轴长 二-；蜗杆轴直径二-查机械设计课程设计指导书表 13.1可知，蜗杆轴的输入端选用 LH3型 弹性柱销联轴器。联轴器标记LH3联轴器 LrJ GB/T 5014公称转矩ri许用转速0查机械设计课程设计指导书表 13.1可知，蜗轮轴的输出端选用 LH4 型弹性柱销联轴器。联轴器标记LH4联轴器 LrJ GB/T 5014公称转矩许用转速0轴承的选择及校核1）初选输入轴的轴承型号据已知工作条件和输入轴的轴颈，由机械设计基础附表 8-5初选轴承 型号为圆锥滚子轴承 30208< 对），其尺寸：D=80mm,d=40mm,B=18mm。据已知工作条件和输出轴的轴

15、颈，由机械设计基础附表 8-5初选轴承 型号为圆锥滚子轴承 30214< 对），其尺寸：D=125mm,d=70mm,B=24mm。基本额定动载荷C=63000N计算系数 e=0.37轴向载荷系数丫=1.62）计算蜗杆轴的受力蜗杆轴的切向力/I，轴向力和径向力 蜗杆轴:蜗轮轴:3）计算轴承内部轴向力轴承的内部轴向力：4）计算轴承的轴向载荷轴承2的轴向载荷 由已知得，也与 方向相同，其和为轴承2为“压紧”端），所以轴承1的轴向载荷'轴承1为“放松”端）5）计算当量动载荷轴承1的载荷系数根据. x II ，由表8-8可知f轴承2的载荷系数根据 由表8-8可知 '轴承1的当量动

16、载荷轴承2的当量动载荷6）计算轴承实际寿命温度系数由机械设计基础表8-6可知凹载荷系数由机械设计基础表8-7可知寿命指数滚子轴承轴承实际寿命a=I轴承预期寿命结论因为 I轴承30208满足要求 6.2轴的结构设计 蜗杆轴的结构造型如下:从联轴段蜗杆轴的径向尺寸的确定J 开始逐渐选取轴段直径，0起固定作用，定位轴肩高度_1直径直径，应取为便与轴承的安装,y取蜗杆的齿根圆直径标准直径系歹t ;承型号为。该30208,回与蜗轮相配合, -L取轴承的内径配合，与 相同，故取;起定位作用，定位轴肩623蜗杆轴的轴向尺寸的确定联轴段取三I ;轴肩段取三J ;与轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为18mm ；左

17、轴承到蜗杆齿宽 '；蜗杆齿宽工Ix即x-II ;蜗杆齿宽右面到右轴承间的轴环与左面相同取.-八- II与右轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为 18mm；轴的总长为320mm624蜗轮轴的结构造型如下：ABH连由的弯矩和转矩的轴上零件的定位、固定和装配 单级减速器中，可将将蜗轮安排625蜗轮轴面由轴肩定位,右面用套套筒轴固定, 一轴肩和套筒定位，轴向则 定位，右面用轴端挡圈由定，键从左面装入,蜗轮、套筒、右轴承和箱体中央，相对两轴承对称分布，蜗轮左轴向固定靠平键和过渡配合。两轴承分别配合或过盈配合固定。联接作轴向固定。轴做联轴器依次从右面装至联轴器以轴肩轴向成阶梯形，左轴承蜗轮轴的径向尺寸

18、的从左轴承段与轴承白承型号为 30214开始逐渐选取轴段直径,豪直径处安装密封毡的安，选定轴起固定作用，定位轴肩高度标准直径，应取与蜗轮孔LI径相配合取蜗轮的内径，按标准直径系列，取;与轴承的内径配合，与 相同，故取 ' ;联轴段'起定位作用，定位轴肩高度故取I ;蜗轮轴的轴向尺寸的确定左面与轴承配合的轴段长度耳，查轴承宽度为 I ;左轴承到蜗轮齿宽间的套筒取 I ;蜗轮齿宽I ，故取 "丨；蜗轮齿宽右面到右轴承间的轴环与左面相同取 ;与右轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为 24mm；右轴肩段I，联轴段 L ，故轴的总长为280mm。628蜗轮的强度校核已知蜗轮的切向力

19、蜗轮的径向力蜗轮轴向力ri求水平面支反力：水平面弯矩:垂直面支反力，由I，即在铅垂方向上，由亠，即 ,得垂直面弯矩根据合成弯矩=II 得C截面左侧弯矩C截面右侧弯矩转矩T当量弯矩由当量弯矩图和轴的结构图可知，C和D处都有可能是危险截面，应分别 计算其当量弯矩，此处可将轴的钮切应力视为脉动循环，取亠.，则C截面左侧当量弯矩C截面右侧当量弯矩所以C截面处当量弯矩在以上两数值中取较大者，即D截面弯矩D截面合成弯矩D截面当量弯矩到求危险截面处轴的计算直径许用应力，轴的材料用45钢，由机械设计基础表7-1可知,0C截面直径计算D截面直径计算经与结构设计图比较，C截面和D截面的计算直径分别小于其结构设计确

20、 定的直径，故轴的强度足够。7键连接设计计算7.1蜗杆联接键键的选择和参数选择普通平键，圆头。由机械设计课程设计指导书表11.27查得d=30mm寸。应选用键 S GB/T1096转矩1 键长1 接触长度1 一 11 1许用挤压应力叵校核查机械设计基础表 2-12键连接钢的许用挤压应力为凶| 1 1 11 1 1 1 K1故满足要求7.2蜗轮键的选择与校核键的选择和参数选择普通平键，圆头。由机械设计课程设计指导书表11.27查得d=55时。应选用键 GJ GB/T1096转矩键长1 接触长度1 一 rI许用挤压应力凹校核查机械设计基础表 2-12键连接 钢的许用挤压应力为凶1 * 11 11

21、11 K 1 故满足要求7.3蜗轮轴键的选择与校核键的选择和参数选择普通平键，圆头。由机械设计课程设计指导书表11.27查得d=55时。应选用键 GJ GB/T1096转矩.1键长1 1接触长度I 11nn许用挤压应查机械设计基础表 2-12键连接1：1故满足要求力凹校核钢的许用挤压应力为.11 x 18 箱体的设计计算8.1箱体的构形式和材料采用下置剖分式蜗杆减速器 因为V=5m/s)铸造箱体，材料HT15Q8.2箱体主要结构尺寸和关系名称减速器型式及尺寸关系箱座壁厚SS =11mm箱盖壁厚S1S 仁 10mm箱座凸缘厚度bl,箱盖凸缘厚度b， 箱座底凸缘厚度b2b=1.5S =16mmb1

22、=1.5S 仁 15mmb2=2.5S =28mm地脚螺钉直径及数目df=19mmn=6轴承旁联接螺栓直径d1= 14mm箱盖，箱座联接螺栓直径d2=10mm螺栓间距150mm轴承端盖螺钉直径d3=9mm螺钉数目4检查孔盖螺钉直径d4=6mmDf，d1，d2至外壁距离df, d2至凸缘边缘距离C1=26,20,16C2=24,14轴承端盖外径D仁 80mmD2=125mm轴承旁联接螺栓距离S=140mm轴承旁凸台半径R仁 16mm轴承旁凸台高度根据轴承座外径和扳手空间的要求由结构确定箱盖，箱座筋厚m1=9mm m2=9mm蜗轮外圆与箱内壁间距离12mm蜗轮轮毂端面与箱内壁距离10mm9 螺栓等

23、相关标准的选择本部分含螺栓，螺母，螺钉的选择垫圈，垫片的选择，具体内容如下:9.1螺栓，螺母，螺钉的选择考虑到减速器的工作条件，后续箱体附件的 结构，以及其他因素的影响选用螺栓GB5782-86M10*35数量为3个M12*100数量为6个螺母GB6170-86 M10数量为2个M10数量为6个螺钉GB5782-86 , M6*20数量为2个M8*25数量为24个M6*16数量为12个*<参考装配图）M10*35M12*100M10M12M6*20M8*25M6*169.2销，垫圈垫片的选择选用销GB117-86 B8*30，数量为2个选用垫圈GB93-87数量为8个选用止动垫片1个选用

24、石棉橡胶垫片2个选用08F调整垫片4个*<参考装配图）GB117-86B8*30GB93-87止动垫片 石棉橡胶垫片08F调整垫片有关其他的标准件，常用件，专用件，详见后续装配图10减速器结构与润滑的概要说明在以上设计选择的基础上，对该减速器的结构，减速器箱体的结构，轴承 端盖的结构尺寸，减速器的润滑与密封，减速器的附件作一简要的阐述。10.1减速器的结构本课题所设计的减速器，其基本结构设计是在参照装配图的基础上完成 的，该项减速器主要由传动零件 < 蜗轮蜗杆），轴和轴承，联结零件 < 键，销, 螺栓，螺母等）。箱体和附属部件以及润滑和密封装置等组成。 箱体为剖分式结构，由

25、I 箱体和箱盖组成，其剖分面通过蜗轮传动的轴线；箱 盖和箱座用螺栓联成一体；采用圆锥销用于精确定位以确保和箱座在加工轴承 孔和装配时的相互位置；起盖螺钉便于揭开箱盖；箱盖顶部开有窥视孔用于检 查齿轮啮合情况及润滑情况用于加住润滑油，窥视孔平时被封住；通气器用来 及时排放因发热膨胀的空气，以放高气压冲破隙缝的密封而致使漏油；副标尺 用于检查箱内油面的高低；为了排除油液和清洗减速器内腔，在箱体底部设有 放汕螺塞；吊环螺栓用来提升箱体，而整台减速气的提升得使用与箱座铸成一 体的吊钩；减速气用地脚螺栓固定在机架或地基上。 具体结构详见装配图）10.2 减速箱体的结构该减速器箱体采用铸造的剖分式结构形式 具体结构详见装配图10.3 速器的润滑与密封蜗轮传动部分采用润滑油，润滑油的粘度为118cSt100° C）查表10.6机械设计课程设计指导书润滑油 118Cst轴承部分采用脂润滑，润滑脂的牌号为 ZL-2 查表 10.7设计课程设计指导书润滑脂 ZL-210.4 减速器附件简要说明 该减速器的附件含窥视孔，窥视孔盖，排油孔与油盖，通气空，油标，吊 环螺钉，吊耳和吊钩，起盖螺钉，其结构及装配详见装配图。