二级蜗杆锥齿轮减速器设计说明书

题目级杆——锥齿轮减速器设计摘

要机械传动已经伴随人们走过了几千年的历史论是在生活还是生产方面都人类的发展进程作出了巨大的贡献。如今，随着电子技术、信息技术的广泛应用，使机械传动也进入了一个新的发展阶段。机械传动系统在高速、高效、节能、环保以及小型化等方面有了明显的改进在纯的机械电气传动似乎更多地加入了流体技术能控制技术部分，机械、电子、传感器技术、软件的合成已成为一种重要的趋势。社会生活的各个角落无不在享着新技术发展所带来的便利微电子技术的发展推进了各种机械加工设备的功能与加工水平，推动着技术的进步。同时，高科技越发达，相对的对机械行业的需求就越大如在我国对减速机的需求增长速度就很快进中国的时候年销售量还不到万美元现在已经达到了600万美元。所以说机械行业包括其他基础行业还是相当重要的我国减速机制造企业更应该跟上时代元地发展目前国际上最先进的各种减速机加工及检测设备，包括各种滚齿机、磨齿机、热处理炉、齿轮检测中心三标测量仪等均不同程度地使用了微电子技术和信息技术外的机械传动行业随着微电子技术息术发展也在进行着与之相应的多元化的改变我的基础行业包括减速机行业则相对还很落,本上处于先进国家上世70、80年代水平。机械设备包括减速机的高速效和高精度主要取决于机械加工工艺然有技术的原因对传统的机械加工行业说响产品质量和性能的因素一个是材料另一个则是加工工艺包热处理工艺国外的企业就很注意对这两方面的研究和投入此出的产品质量高、性能好。同样的一张图纸，国外和国内的厂家加工出来的产品就有很大的不同；同样的热处理设备国内的生产来的产品同国外的相比就会出现很大的差距里应注重加工设备的更新，现在国内很多减速机制造企业所用的最好的设备也是国外80年的，它在国内似乎还是很先进的，那是因为它还有很大的市场，但它并不是最先进的。优化人与环境的概念在现代的生产生活中越发受到重视，在工业领域，节能、低噪声、环保也是机械制造的发展趋势械传动行业应如何在材质的选择构设计等诸多方面去突破以满足这些要求。效率低自然容易产生热量，耗费能源。而产品的大型化，则会对传动效率产生很大的影响，同时，材料的费用，包装的费用也会随之上升，增加成本。因此，而要改善这一切必须在加工精机械加工和热处理上有所改进机械传动系统正日益基于标准或准标准的元件和系统何提高机械传动部件的标转化高套件的互换性的同时，满足不同客户的具体要求以迫在眉睫。关键词：圆锥-圆柱、减速比、联轴器参考文献周明衡，《减速器选用手册》学工业出版社20026月一版成大先，《机械设计手册》化学工业出版社2002.1第四版）唐保宁、高学满，《机械设计与制造简明手册》同大学出版社1993.7孙宝钧，《机械设计课程设计》机工业出版社2004.4《机械工程标准手册》编委会编，《机械工程标准手册》中国标准出版社2003.5刘朝儒，彭福荫，高治一，《机械制图（第四版）》高等教育出版社2001年8月第四版；JonR.mancuso，CouplingsandjointsMarcelDekkerINC1986目

录摘

要...............................................................................................................................II绪论..............................................................................1结构设计..............................................................................2设计计算过程及说明..........................................................3选择电动机...........................................................3确定总传动比及其分配………………..133确定传动装置的运动和动力参数…….144蜗杆蜗轮的设计计算…………..……..15

蜗轮的强度校核……………………..…..22蜗杆和蜗轮轴的设计及强度校核……………….……...257轴承的选择及校核………418

锥齿轮的设计及校核......................................................………459箱体结构尺寸及计算……………...…….4710减速器的润滑和密封……………..…….4811减速器的附件……………………...….5112减速器的安装维护和使用…………….54结论......................................25参考文献.....................................26绪

论二

齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式的要优点是瞬传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力；②适用的功率和速度范围广；③传动效率高=0.92-0.98；④作可靠、使用寿命长；⑤外轮廓尺寸小、结构紧凑。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速用于原动机和工作机或执行机构之起匹配转速和传递转矩的作,现代机械中应用极为广泛。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品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。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，使用寿命长其动形式仍以轴齿轮传动为主和重量问题未决好。当的速是着功、传比小积高械率及使寿长方发。速与动的体构也大开的式，已产种构式多功型的品近几来由于近代算技与控术的展技被泛应于械计制领，使机加精度加效大提，而动机传产的样，机配的块，标化以造设艺化使品加致美化在21世成套机械装备齿轮仍然是机械传动的基本部件机和工艺技术的发展,动了机械传动结构的飞速发展。在传动系设计中的电子控制、液压传动、齿轮、带链的混合传将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉,将为新型传动产品发展的重要趋.结构设计轴：主要功用是直接支承回转零件，以实现回转运动并传递动力。高速轴和中速轴都属于齿轮轴；低速轴为转轴、属阶梯轴。轴承用支承轴或轴上回转零持轴的旋转精度小磨擦和磨损高中速轴的为GB/T276—沟轴承6206轴为—1994深沟球轴承6208。③、齿轮：用来传递任意轴间的运动和动力，在此起传动及减速作用，其中齿和齿轮于齿轮轴，为主动轮，齿数分别为；。轮得轮为从动3轮，齿数分别为=88。为斜齿圆柱齿轮。④、联轴器：主要用于联接两轴，使他们一起转动以传递运动和转矩。（2件：窥视孔：窥视孔用于检查传动零件的啮合、润滑及轮齿损坏情况，并兼作注油孔，可向减速器箱体内注入润滑油。通气器：使箱体内受热膨胀的气体自由排出，以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件处向外渗漏。③定销对箱盖和箱座通过联接而组成的剖分式箱体保证其各部分在加工及装配时能够保持精确位置，特别是为保证箱体轴承座孔的加工精度及安装精度。启箱螺钉：由于装配减速器时在箱体剖分面上涂有密封用的水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖，旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。放油孔及放油螺塞为排放减速箱体内污油和便于清洗箱体内部箱油池的最低处设置放油孔，箱体内底面做成斜面，向放油孔方向倾斜1～使易于流出。三计计算过程及明．选电动机：．电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是荷稳向旋转以选用常用的封闭式Y（）系列的电动机。．电动机容量的选择）工机所需功率Pw＝）电机的输出功率＝Pw/ηη＝＝．电动机转速的选择＝（i12*i23…innw初选为同步转速为1000r/min的动机．电动机型号的确定由表20查出电动机型号为其额定功率为4kW满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比及其分配3.2

确定总传动比及其分配．计算总传动比由电动机的满载转速和工作机主动轴转速可确定传动装置应有的总动比为：inm/nw＝38.4i．合理分配各级传动比由于减速箱是同轴式布置，所以i1＝i2。因为i＝25.14取i＝25，i1=i2=5速度偏差为，所以可行。各轴转速、输入功率、输入转矩项目

电动机轴

高速轴I

中间轴II

低速轴III

鼓轮转速（r/min功率（）转矩（）

19238.43.843.7239.4191925.2888.4传动比效率

1510.970.973.3

确定传动装置的运动和动力参数传动件设计计算．选度等级、材料及齿数）材及热处理；选择小齿轮材料为（调质度为，齿轮材料为钢调质硬度为240HBS，二者材硬度差为40HBS。精度等级选用7级度；试选小齿轮齿数z1＝，大齿轮齿数＝；选取螺旋角。初选螺旋β＝14．按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算按式（10—）算，即dt）确公式内的各计算数值试选Kt＝1.6由图－30选区域系数ZH＝由表－7选取尺宽系φ＝1由图－26查得εα1，ε＝0.87，εα＝α1εα＝（5由表－得材料的弹性影响系数ZE189.8Mpa由图－21d按面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极Hlim1600MPa大齿轮的解除疲劳强度极σHlim2550MPa由式－13计应力循环次数＝＝×192×（×8××5＝3.32×10e8＝＝6.64×107由图－19查接触疲劳寿命系数KHN10.95KHN2计算接触疲劳许用应力取失效概率为1％，安全系数S＝，式（－）得[H]1＝0.95600MPa570MPa[H]2＝0.98550MPa539MPa[＝σH]1＋[σ＝554.5MPa）计（1试算小齿轮分度圆直径≥（2计算圆周速度v==（3计算齿宽b及数mntb=φdd1t=1×67.85mm=67.85mmb/h=67.85/7.63=8.89（4计算纵向重合度εβεβ=×1×=1.59（5计算载荷系数K已知载荷平稳，所以取KA=1根据v=0.68m/s,7级度图108查得动载系数表—查的KHβ的算公式和直齿轮的相同，故

KHβ×1)1××由表10查KFβ由表10查得α=KHα=1.4。故载荷系数K=KAKVKHαKH（6按实际的载荷系数校正所得的分度圆径，由式—）得d1==（7计算模数mn=．按齿根弯曲强度设计由式(—17≥）确计算参数（1计算载荷系数K=KAKVKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96（2根据纵向重合度εβ=0.318dz1tanβ=1.59从图－查得螺旋角影响系数

Yβ＝0.88（3）计当量齿数z1=z1/cosβ=20/cos14z2=z2/cosβ=100/cos14（4查取齿型系数由表10查得YFa1=2.724Yfa2=2.172（5查取应力校正系数由表10查得Ysa1=1.569；Ysa2=1.798（6计算[F]σσF2=380MPa[σF1]=339.29Mpa[σF2]=266MPa（7计算大、小齿轮的并以比较===0.01468大齿轮的数值大。）设计算≥mn=2.5．几何尺寸计算）计中心距z1，取z1=33a=255.07mma圆后取255mm）按整后的中心距修正螺旋角β=arcos=1355’50”）计大、小齿轮的分度圆直径=85.00mm=425mm）计齿轮宽度b=φdd1b=85mmB1=90mm）结设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于，又于500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。轴的设计计算拟定输入轴齿轮为右旋II：．初步确定轴的最小直径≥=34.2mm．求作用在齿轮上的受力Fr1=Ft=337Nβ=223NFt2=4494NFr2=1685NFa2=1115N传动比的分配按齿面强度相等的原则分配时，可按下列公式计算，或按图选取。i——总传动比；i

——高速级传动比；图1两级圆柱齿轮减速器传动比的分配φ、φ——高速级、低速级齿宽系数；σ、——高速级、低速级齿轮的接触疲劳极限；d、——高速级、低速级大齿轮分度圆直径。2i2ii一般取＝1.0～1.3＝1，减速器外形尺寸最小，两个大齿轮浸入油池深度相同。当＞1，高速级大齿轮不接触油面，可减少润滑油的搅动损失。如果减速器符合表的标准中心距系列时，按齿面接触强度相等，可用下式分配减速器的传动比：φ、φ——高速级、低速级齿宽系数a、a——高、低速级中心距(当a/a，时，传动比的分配可由图查得。图2两级减速器的传动比分配按两级等强度且各齿轮宽、径尺寸和最小分配传动比时，可按下式或图分配。图

两级齿轮等强度，且各齿轮宽、径尺寸和最小分配传动比3.4蜗蜗轮的设计计算对于双级蜗杆减速器，取传动比i1=i2,中心距（级传动a2(级传动（可根据标准系列选用于、M的化较敏感，如果取为设计变量，可能会造成优化的困难和结果的不准确。因而必须排除t、M作设计变量。取比较容易优化的参数蜗杆头数、蜗轮齿数、模数、蜗杆直径系数作为设计变量：（l）择材料及确定许用应力667323667323蜗杆用45钢蜗杆螺旋部表面淬火，齿面硬度45～55HRC蜗轮齿圈用铸锡青铜，模铸造，轮芯用铸铁HT150采用齿圈静配式结构。由表取轮材料的许用接触应力[]＝，许用弯曲应力[]＝40MPaHF（2选择蜗杆头数z和轮数1根椐传动比i＝16由表6-3，取z＝2z＝iz2×16＝。11（3按蜗轮齿面接触疲劳强度设计蜗杆转矩T＝×10P/9.55×=74609N.mm1l估取传动效率η＝0.82蜗杆转矩T＝ηT=××=N.mm2载荷平稳取KK=1.1K=1.0。那么荷系数K=KK=××1.0Avβvβ=由表查得[]＝150，[]＝。应力循环系数N=60j＝60×HF2××10×300×2.3×青铜与钢配对，材料的弹性系数=160E按式（）计算由表6-2，取m10，mmdmm)1蜗杆导程角蜗轮圆周速度蜗杆分度圆直径d1蜗轮分度圆直径dm=10×2传动中心距（3.5蜗的强度校核）验算蜗轮齿根弯曲疲劳强度按z＝32由表，得蜗轮齿形系数Y=2按式（）进行校核计算

m/sMPa<[]，安全F2）主要几何尺寸计算分度圆直径d=160mm12中心距模数=10

22222222蜗杆导程角齿顶圆直径齿根圆直径

齿距

分度圆上齿厚蜗轮最大外圆直径

mm取

蜗轮齿顶圆弧半径蜗轮齿宽

mm取

蜗轮齿宽角蜗杆螺旋部分长度L＝（0.1m＋35（磨削加长量）＝18723）热平衡计算滑动速度

m/s按v＝，由表，当量摩擦角＝1v由式（）计算传动效率

˝取油的允许温度[t]℃，环境空气温度t＝℃。按自通风条件取散热糸数0＝16W/(m·℃，式（）算所需的散热面积4）精度及齿面粗糙度选择由表按＝1.00m/s选精度为8级标记为8CGB1008988。2蜗杆齿面粗糙度≤al蜗轮齿面粗糙度≤a25）润滑油选择

d力速因子由图6-16查℃运动黏度，再由表6-12蜗轮蜗杆油3.6蜗与蜗轮轴的设计及强校核选择轴的材料，确定许用应力选用轴的材料为钢，调质处理

min/mRFRRRRFRRRσσs=360Mpa,[σ+1]bb=215Mpa,[0]bb=102Mpa,[-1]bb=60Mpa2按转强度估算轴的最小直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相连，从结构要求考虑，输出端轴径应最小。最小直径为d=383齿上作用力的计算齿轮所受转距为T=9.55*10P/n=294000N齿轮作用力圆周力Ft=2T/d=1960径向力Ft=729轴向力Ft=4174轴结构设计联轴器的选取HL3联器38*82GB5014—确定轴上零件的位置及固定方式齿轮靠轴环和和套筒实现轴向定位和固,平键和过盈配合实现周向固;两端轴承靠套筒实现轴向定,靠盈配合实现周向固;通过两端轴盖实现轴向定,连轴器靠轴肩，平键和过盈配合实现轴向定位周向固定。3）选取轴承型号

初选轴承型号为渗沟球轴承，代号6310轴承宽度为B=27cm安装尺寸D1=60mm，故轴环直径4)校轴的强度a.轴的计算A简图

T

R

RRDBCRt

Fa

Fr

Ftb.水平面、垂直面的受

力图

R

R

各力方向判断如下图r222r222支座反分析：（1跨距测得：L；LL4223（2平反力：R

BH

Ft970.269NL792

DH

Rt

2795.31825.031（3直反力：

FFa4L23

NR

BV

FRr

1027.6831024.26当量弯：（1平弯矩：M

H

Lmm2（2直面弯距：M

V

BV

L270.4172M

V

L423（3成弯矩：1

H22M(22M()

2

H43018.92当转矩T=300000N；当量弯矩：

得：M

e

22III

(0.6X

2M

200314.856NMN按扭合成应力校核轴的强度。由轴的结构简图及当量弯矩图可知截面C处当量弯矩最大，是轴的危险截面行校核时只校核轴上承受最大当量弯矩的截面的强度，则由[得轴的强度校核公式12-3e

eW

[]1其中：①因为轴的直径为的实心圆轴，故取d

[

②因为轴的材料为4钢、调质处理查[1]P330取轴的许用弯曲应力为：]=60Mpa

e

eW

e20.1

0.1

21.982MPa[3.7轴的选择及校核

1

]MPa①、根据轴承型号6310查[4]P383表8-23轴承基本额定动载荷为：22222222C=29500N；基本额定静载荷为CNor因为：F1

F

199.164Nr1

2BH

2BV

970.2693.423970.275r2

22DHDV

NF

199.164根据

F

的值查10-10,利差值法求得C

or

18000

or;X=0.56;Y=2.362②、

Fal

199.164

0.184[1]P298表10-10查得;Frl

970.275Y=2.362根据轴承受中等冲击查[1]P298表取轴承载荷系数为:f(XFY)1r1a970.275199.164)

f1.2F③、Fr2

e0.184[1]P298表10-10查得X=1;Y=0根据轴承受中等冲击查[1]P298表取轴承载荷系数为:1.2(10

f1.2f(XF2pr2

F)a2

2511.37④、因为是球轴承，取轴承寿命指数为

3n

Ⅲ

r/min

P由[1]P297承寿命公式：

h

106C)

(

)28.826

2511.37`h

L故轴承使用寿命足够、合格。3.8

锥齿轮的设计及校核大锥齿轮的齿数是40,小齿轮的齿数是25齿。分度圆锥角δ1=Z1/Z2=20/20=1即1=45o。量得大端齿顶圆直径为100mm.d顶m(Z1+2cosδ1)=100.24.确定模:顶1/z1+2cosδ1=64.4/21.4142=3.计算分度圆直径d分d分m*z1=3*20=60mm⑤计算锥距LL1=d1/2Sinδ1=60/1.4142=42.43mm齿顶角tg=h顶L=3/42.43=0.0707.(h顶m).顶4o2.齿顶圆锥角δ顶1=θ顶45+4°′=49′⑧齿顶高:h顶m=3齿高=h顶+根=6.6

齿根高h根1.2m=3.6齿宽B=15.5(测量)3.9箱结构尺寸及计算材料为：HT200。加工方式如下：加工工艺路线：铸造毛坯→时效→油漆→划线→粗精加工基准面→粗、精加工各平面→粗半精加工各主要加工孔→精加工主要孔→粗精加工各次要孔→加工各紧固孔、油孔等→去毛刺→清洗→检验减速的润滑和密封①、润滑：齿轮采用浸油润滑。参考[1]P245当齿轮圆周速v12/时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高三分之一齿轮半径大齿轮的齿顶到油底面的距离≥。参考[。轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体11积的~32

，采用稠度较小润滑脂。齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用润滑油。②、密封：防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。查[表，高低速轴密封圈为：唇形密封圈（FB型）GB/T9877.1-1998。减速器的附件包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺。减速器标准件明细表序

名称及型号

材料

数量

基本尺寸

标准代号号01

轴承6310454d×D×B＝30×60×16

GB/T276-199402

螺母M16HT20001

大径为16螺

GB/T6171-200003

矩为1.5键C10×55452b×h×l＝10×8×55

GB/T1096-200304

螺母M10HT2000

6

大径为10

GB/T6170-2000

螺栓M10×100带副唇唇形密封

HT2000橡胶

61

D=10X100d×D×b＝40

GB/T5785GB/T9877.1-1988

圈(大)带副唇唇形密封圈(小)键10×22

×60×8橡胶1d×D×b＝30×47×7451d×h×l＝10

GB/T9877.1-1988GB/T1096-200309

×8×22螺钉M6×16454D=6,l=16GB/T819.2结

论齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式它的主要优点是①瞬时传动比恒定工作平稳传动准确可靠传递空间任意两轴之间的运动和动力；②适用的功率和速度范围广；③传动效率高η=0.92-0.98；④工作可靠、使用寿命长；⑤外轮廓尺寸小、结构紧凑。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用在现代机械中应用极为广泛。在21世纪成套机械装备中,齿轮仍然是机械传动的基本部件CNC机床和工艺技术的发展,推动了机械传动结构的飞速发展传动系统设计中的电子控制、液压传动、齿轮、带链的混合传动,将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉,将成为新型传动产品发展的重要趋势.....目前国内通用的JZQ系列二级减速器，两级承载能力之差为15%～40%。通过优化设计，两级承载能力之差可控制在5%下，在材质不变的情况下，承载能力可提高10%～20%，有的可提高30%