蜗轮蜗杆减速器课程方案设计方案文献

1、个人资料整理 仅限学习使用蜗轮蜗杆减速器设计说明书学校：班级：姓名：学号：目录第一章 TOC o 1-5 h z 本课题的设计背景和意义 1减速器的发展 1本设计的要求 2研究内容 2第二章传动装置的总体设计 4传动零件的设计计算 7轴的设计 14第三章蜗轮轴的轴承的选择和计算 20蜗杆轴的轴承的选择和计算 21减速器铸造箱体的主要结构尺寸 21第四章键联接的选择和强度校核 23联轴器的选择和计算 243减速器的润滑 244部分零件加工工艺过程 25结论 29献 30第一章 绪论课题的背景及意义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。本次设计是蜗轮

2、蜗杆减速器，通过本课题的设计，将进一步 深入地对这一技术进行深入地了解和学习。本设计的设计要求机械零件的设计是整个机器设计工作中的一项重要的具体内容，因此，必须从机器整体出发来考虑零件的设计。设计零件的步骤通常包括：选择零件的 类型；确定零件上的载荷；零件失效分析；选择零件的材料；通过承载能力计 算初步确定零件的主要尺寸；分析零部件的结构合理性；作出零件工作图和不 见装配图。对一些由专门工厂大批生产的标准件主要是根据机器工作要求和承 载能力计算，由标准中合理选择。根据工艺性及标准化等原则对零件进行结构设计，是分析零部件结构合理性的 基础。有了准确的分析和计算，而如果零件的结构不合理，则不仅不能

3、省工省 料，甚至使相互组合的零件不能装配成合乎机器工作和维修要求的良好部件， 或者根本装不起来。1 ）国内减速机产品发展状况国内的减速器多以齿轮传动，蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比 小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外材料品质和工艺水平上还有许 多弱点。由于在传动的理论上，工艺水平和材料品质方面没有突破，因此没能 从根本上解决传递功率大，传动比大，体积小，重量轻，机械效率高等这些基 本要求。2）国外减速机产品发展状况国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工 艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴 齿轮转动为主，体积和重量问题也

4、未能解决好。当今的减速器是向着大功率、 大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。本设计的要求本设计的设计要求机械零件的设计是整个机器设计工作中的一项重要的 具体内容，因此，必须从机器整体出发来考虑零件的设计计算，而如果零件的 结构不合理，则不仅不能省工省料，甚至使相互组合的零件不能装配成合乎机 器工作和维修要求的良好部件，或者根本装不起来。机器的经济性是一个综合性指标，设计机器时应最大限度的考虑经济 性。提高设计制造经济性的主要途径有：尽量采用先进的现代设计理论个方个人资料整理 仅限学习使用2）方案拟订法，力求参数最优化，以及应用 CAW术，加快设计进度，降低设计成本； 合理的组

5、织设计和制造过程；最大限度地采用标准化、系列化及通用化零部 件；合理地选择材料，改善零件的结构工艺性，尽可能采用新材料、新结 构、新工艺和新技术，使其用料少、质量轻、加工费用低、易于装配尽力改 善机器的造型设计，扩大销售量。提高机器使用经济性的主要途径有：提高机器的机械化、自动化水 平，以提高机器的生产率和生产产品的质量；选用高效率的传动系统和支承 装置，从而降低能源消耗和生产成本；注意采用适当的防护、润滑和密封装 置，以延长机器的使用寿命，并避免环境污染。机器在预定工作期限内必须具有一定的可靠性。提高机器可靠度的关键 是提高其组成零部件的可靠度。止匕外，从机器设计的角度考虑，确定适当的可 靠

6、性水平，力求结构简单，减少零件数目，尽可能选用标准件及可靠零件，合 理设计机器的组件和部件以及必要时选取较大的安全系数等，对提高机器可靠 度也是十分有效的。研究内容设计内容）:蜗轮蜗杆箱体内壁线的确定；(2 :轴承孔尺寸的确定；(3:箱体的结构设计；a.箱体壁厚及其结构尺寸的确定 b.轴承旁连接螺栓凸台结构尺寸的确定c.确定箱盖顶部外表面轮廓d.外表面轮廓确定箱座高度和油面e.输油沟的2构确定f.箱盖、箱座凸缘及连接螺栓的布置B、轴系部件(1蜗轮蜗杆减速器轴的结构设计a.轴的径向尺寸的确定b. 轴的轴向尺寸的确定(2轴系零件强度校核a.轴的强度校核b.滚动轴承寿命的校核计算C、减速器附件a.窥

7、视孔和视孔盖b. 通气器 c. 轴承盖 d. 定位销e.油面指示装置f. 油塞 g.起盖螺钉h.起吊装置第二章减速器的总体设计传动装置的总体设计拟订传动方案本传动装置用于带式运输机，工作参数：运输带工作拉力F=3KN工作速度=1.2m/s,滚筒直径D=310mm传动效率4=0.96 , 包括滚筒与轴承的效 率损失)两班制，连续单向运转，载荷较平稳；使用寿命8年。环境最高温度80C。本设计拟采用蜗轮蜗杆减速器，传动简图如图6.1所示图6.1传动装置简图1 电动机2、4联轴器3 一级蜗轮蜗杆减速器5传动滚筒6 输送带电动机的选择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

8、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 口 一工作机要求的电动机输出功率，单位为 KVY“一电动机至工作机之间传动装置的总效率；回一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 PH =Fv/1000 日w=3000X 1.2/1000X 0.8=4.5 kW电动机所需的功率0=0/3日二田 网 习回国=0.99 X0.99 X0.8 X0.99 X0.99=0.76D=4.5/0.8=5.92kW查表，选取电动机的额定功率3 0 =7.5kw。3)选择电动机的转速传动滚筒转速日=匚三| =73.96 r/min由表推荐的传动比的合理范围

9、，取蜗轮蜗杆减速器的传动比 因=1040,故电动机转速的可选范围为：=n=1040) x 73.96=740-2959r/min符合这范围的电动机同步转速有 750、1000、1500、3000 r/min 四种, 现以同步转速1000 r/min 和1500 r/min 两种常用转速的电动机进行分析比 较。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格、传动比及市场供应情 况，选取比较合适的方案，现选用型号为Y132m4。确定传动装置的传动比及其分配减速器总传动比及其分配：减速器总传动比i=力/时=1440/73.96=19.47式中i 传动装置总传动比田一工作机的转速，单位r/minW电动机的

10、满载转速，单位r/min计算传动装置的运动和动力参数1）各轴的输入功率轴 I P1=p 回 目=5.92 X 0.99 X 0.99=5.8kW轴 HP:1 = P:习 3 臼=5.8 X 0.99 X 0.99 X 0.8=4.54kW2）各轴的转速电动机：=1440 r/min轴 I : nl. = I =1440 r/min轴 U： n =回=1440/19.47=73.96 r/min3）各轴的输入转矩电动机轴： = =9550pd/n m=9550X 5.92 / 1440=39.26N m轴 I : T = 9550pjn 产9550X 5.8/1440=38.46N m轴 H :

11、 T = 9550P2/n 2=9550X 4.54/73.96=586.22N m上述计算结果汇见表3-1表3-1传动装置运动和动力参数输入功率卜可转速nr/min ）输入转矩Nnj)传动比效率日电动机轴5.92144039.2610.98轴I5.8144038.3619.470.784个人资料整理 仅限学习使用10）啮合效率个人资料整理 仅限学习使用4）材料系数ZE轴H4.5473.96586.222.2 传动零件的设计计算蜗轮蜗杆传动设计.选择蜗轮蜗杆类型、材料、精度根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆 臼 mm选 Zl, Z2：查表7.2取Z1=2,Z2= z 1X

12、n1/n2=2X 1440/73.96=38.94 39.z 2在3064之间，故合乎要求。初估 =0.822）蜗轮转矩T2:T2=T1 X i X 区=9.55 X 106x 5.8 X 19.47 X 0.82/1440=614113.55 N3 mm3）载荷系数K:因载荷平稳，查表7.8取K=1.1查表 7.9 , ZE=156 M 5）许用接触应力0h查表 7.10,凶 0h=220 MpaN=60X jn 2 X Lh=60X 73.96 X 1 X 12000=5.325 X 107I x I =0.81135338凹 h=ZN凹 0h= 0.81135338 X 220=178.

13、5 Mpa6) m d1:=1.1 X614113.55X区I=2358.75mm 2358.758）导程角tan 1= ri =0.2.I =arctan0.2=11.3=47.88mm由 Vs=4.84 m/s 查表得 、=1 161 =|=0.2/0.223=0.89611)传动效率取轴承效率 2 2=0.99 ,搅油效率3 3=0.98可二可 1XR2XE 3=0.896 X 0.99 乂 0.98=0.87T2=T1X i 义 = =9.55 X 106 X 5.8 X 19.47 X 0.87 / 1440=651559.494N mm12)检验md1的值=18203=0. X 6

14、51559.494 X原选参数满足齿面接触疲劳强度要求2.确定传动的主要尺寸m=6.3mm=63mm Z1=2, Z2=39中心距aa=154.35mm(2蜗杆尺寸分度圆直径d1 d1=63mm齿顶圆直径 da1 da1=d1+2ha1=(63+2 X6.3=75.6mm齿根圆直径 df1 df1=d1 - 2hf=63 - 2X 6.3导程角 tan 勺=11.30993247 右旋轴向齿距 Px1= tt m=3.14X 6.3=19.78mm齿轮部分长度 b1 b1 m(11+0.06Xz2=6.3X (11+0.06 X39=84.04mm取 b1=90mm(2蜗轮尺寸分度圆直径 d2

15、 d2=mx Z2=6.3 x 39=245.7mm齿顶高 ha2=ha* x m=6.3x 1=6.3mm齿根高 hf2= (ha*+c*x m=(1+0.2x 6.3=7.56mm齿顶圆直径 da2 da2=d2+2ha2=245.7+2 x 6.3 x 1.2=230.58mm齿根圆直径 df2 df2=d2 - 2m(ha*+c*=384- 19.2=364.8mm导程角 tan 0=11.30993247 右旋轴向齿距 Px2=Px1= 兀 m=3.14X6.3=19.78mm蜗轮齿宽 b2 b2=0.75da1=0.75 x 75.6=56.7mm齿宽角 sin( a/2=b2/d

16、1=56.7 /63=0.9蜗轮咽喉母圆半径 rg2=a da2/2=154.35- 129.15=25.2mm(3热平衡计算估算散热面积A验算油的工作温度ti室温目：通常取回散热系数 0 : Ks=20 W/( nf C 73.45 C 80 c油温未超过限度蜗杆、蜗轮轴的结构设计（单位：mm蜗轮轴的设计最小直径估算dmin cxc查机械设计表11.3得 c=120 dmin=120X 区（ =47.34根据机械设计表11.5 ,选dmin=48d1= dmin+2a =56(0.07 0.1 dmin=4.08 =4d2=d1+ (1 5mm=56+4=60d3=d2+ (1 5mm=60

17、+5=65d4=d3+2a=65+2(0.07 0.1 d3=5.525 =6h由机械设计表11.4查得h=5.5b=1.4h=1.4 X 5.5=7.7 =8d5=d4- 2h=77- 2X5.5=66d6=d2=60 11=70+2=72 蜗杆轴的设计最小直径估算dmin cx= 120 义 =19.09 取 dmin=30d1=dmin+2a=20+2X 2.5=35 a=(0.070.1dmind2=d1+(1 5=35+5=40d3=d2+2a=40+2X 2=44 a=(0.07 0.1d2 d4=d2=40h查机械设计表11.4蜗杆和轴做成一体，即蜗杆轴。蜗轮采用轮箍式，青铜轮缘

18、与铸造铁心采 用H7/s6配合，并加台肩和螺钉固定，螺钉选 6个几何尺寸计算结果列于下表:名称代号计算公式结果蜗杆中心距|3|2 =a=154.35传动比LrJi=19.47蜗杆分度圆柱的导程角目目-1个人资料整理 仅限学习使用个人资料整理 仅限学习使用1）选择轴的材料蜗杆轴向压力角凶标准值日1齿数zi=2分度圆直径3日闫齿顶圆直径0LX |1 T齿根圆直径3=*= 1=4 =47.88蜗杆螺纹部分长度3LJ |回名称代号计算公式结果蜗轮中心距可1二1 K 1a=154.35传动比J JI三i=19.47蜗轮端面压力角Id标准值T蜗轮分度圆柱螺旋角3回r -1o齿数H= =回=39分度圆直径可

19、三1 X 1齿顶圆直径回1I 1回=258.3齿根圆直径31ri蜗轮最大外圆直径凶I二一 1 12.3轴的设计2.3.1蜗轮轴的设计选取45钢，调质，硬度 HBS=230强度极限回=600 Mpa,由表查得其许 用弯曲应力 =55 =55Mpa查机械设计基础表10-1、10-3）=120X=47.34mm根据机械设计表11.5 ,选dmin=633）轴的结构设计轴上零件的定位、固定和装配单级减速器中，可将齿轮按排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮 左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，周向固定靠平键和过渡配合。两轴承 分别以轴肩和套筒定位，周向则采用过渡配合或过盈配合固定。联轴器以轴肩 轴向定

20、位，右面用轴端挡，圈轴向固定.键联接作周向固定。轴做成阶梯形，左轴承从做从左面装入，齿轮、套筒、右轴承和联轴器依次右面装到轴上。确定轴各段直径和长度I 段 di=50mmLi=70mmII段选30212型圆锥滚子轴承，其内径为 60mm宽度为22mm故II段直径 d2=60mm田段考虑齿轮端面和箱体内壁、轴承端盖与箱体内壁应有一定距离，则取 套筒长为 38mm 故 L3=40mm d3=65mmIV段 d4=77mm,L4=70mmV 段 d5=d4+2h=77+2 5.5=88mm,L5=8mmVI段 d6=65mm,L6=22mm叩段 d7=d2=760mm,L7=25图绘出轴的受力简图（

21、b图绘出垂直面受力图和弯矩图 图轴承支反力:截面C处的弯矩绘制合成弯矩图(e图(d)(e)(g)T267图3.2低速轴的弯矩和转矩（a轴的结构与装配（b受力简图（c水平面的受力和弯矩图（d垂直面的受力和弯矩图（e合成弯矩图（f转矩图（g计算弯矩图个人资料整理 仅限学习使用图3.4蜗杆轴的结构草图个人资料整理 仅限学习使用图3.3蜗轮轴的结构图绘制转矩图(f 图X 105 N 尸 mm=586 N m绘制当量弯矩图(g 图转矩产生的扭剪应力按脉动循环变化，取0.6,截面C处的当量弯矩校核危险截面C的强度轴的结构见图3.3所示蜗杆轴的设计初步估算轴的最小直径最小直径估算dmincx 习 =120

22、x * | =19.09 取 dmin=203)轴的结构设计按轴的结构和强度要求选取轴承处的轴径d=35mm初选轴承型号为30207圆锥滚子轴承GB/T297-94),采用蜗杆轴结构，其中，齿根圆直径I mm分度圆直径mm齿顶圆直径 I mm长度尺寸根据中间轴的结构进行具体的设计，校核的方法与蜗轮轴相类似，经过具体 的设计和校核，得该蜗杆轴结构是符合要求的，是安全的，轴的结构见图3.4所示：个人资料整理 仅限学习使用(7 表2.5.1轴承端盖螺钉直径：个人资料整理 仅限学习使用第三章轴承的选择和计算蜗轮轴的轴承的选择和计算按轴的结构设计，初步选用30212GB/T29- 94）圆锥滚子轴承，内

23、径d=60mm,卜径 D=110mm,B=22mm.1）计算轴承载荷轴承的径向载荷轴承A:1轴承B:1轴承的轴向载荷轴承的派生轴向力查表得：30212 轴承 = 15 38 32所以，=17.173Nri =23.89N无外部轴向力。因为因 W ,轴承A被“压紧”，所以，两轴承的轴向力为 r 计算当量动载荷由表查得圆锥滚子轴承30211的 取载荷系数目，轴承A:取 X=1, Y=0,则1轴承 B:|1个螺牙高，但油面不应高于蜗杆轴承最低一个滚动体中 心。4. 4部分零件加工工艺过程4.4.1 轴的加工工艺过程轴的工艺过程相对于箱盖，底座要简单许多，本设计输出轴的一般工艺 过程为：(1)落料、锻

24、打(2)夹短端、粗车长端端面、打中心孔(3)夹短端、粗车长端各档外圆、倒角(4)反向夹长端，粗车短端外圆、倒角、粗车短端端面、打中心孔(5)热处理(6)夹短端，半精车短端外圆(7)反向夹长端，半精车短端外圆(8)磨长端外圆LC(9)反向磨短端外圆(10)铳两键槽(11加工好的蜗轮轴4.4.2 箱体加工工艺过程蜗轮蜗杆减速器的箱盖和箱体，它们的工艺过程比较复杂，先是箱盖和 箱体分别单独进行某些工序，然后合在一起加工，最后又分开加工。箱盖单独先进行的工序有：箱盖铸造回火、清沙、去毛刺、打底漆、毛坯检验铜视孔顶面铜剖分面磨剖分面钻、攻起盖螺钉完成前述单独工序后，即可进行下列工序：箱盖、箱体对准合拢，

25、夹紧；钻、较定位销孔，敲入圆锥销钻箱盖和箱体的联接螺栓孔，刮鱼眼坑分开箱壳，清除剖分面毛刺、清理切屑合拢箱壳，敲入定位销，拧紧联接螺栓铳两端面粗链各轴轴承座孔精链各轴轴承座孔钻、攻两端面螺孔拆开箱壳装上油塞,箱体地脚螺栓孔划线钻地脚螺栓孔、刮鱼眼坑箱盖上固定视孔盖的螺钉孔划线钻、攻固定视孔盖的螺钉孔去除箱盖、箱体接合面毛刺，清除铁屑内表面涂红漆这次通过对已知条件对蜗轮蜗杆减速器的结构形状进行分析，得出总体方 案.按总体方案对各零部件的运动关系进行分析得出蜗轮蜗杆减速器的整体结构 尺寸，然后以各个系统为模块分别进行具体零部件的设计校核计算，得出各零 部件的具体尺寸，再重新调整整体结构，整理得出最后的设计图纸和说明书.此次设计通过对蜗轮蜗杆减速器的设计，使我对成型机械的设计方法、步骤有了 较深的认识.熟悉了蜗轮、轴等多种常用零件的设计、校核方法；掌握了如何选 用标准件，如何查阅和使用手册，如何绘制零件图、装