高架燈提升裝置設(shè)計(jì)報(bào)告

1、高架燈提升裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)廣州大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化特色專(zhuān)業(yè)設(shè) 計(jì) 報(bào) 告設(shè)計(jì)項(xiàng)目：高架燈提升裝置班級(jí)：機(jī)械091設(shè)計(jì)小組名稱(chēng)：第五組設(shè)計(jì)小組組員：序號(hào)姓名學(xué)號(hào)分工備注1陳兆濤0915020027設(shè)計(jì)人姓名：陳兆濤提交日期：2012.6.7廣州大學(xué)機(jī)電工程系目錄一. 設(shè)計(jì)任務(wù)3二.設(shè)計(jì)過(guò)程31.傳動(dòng)方案的確定32.電動(dòng)機(jī)的選擇43.傳動(dòng)比的計(jì)算及分配54.動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算55.蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算66.蝸桿副上作用力的計(jì)算107.蝸桿軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算118.低速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算189.密封和潤(rùn)滑2610.箱體設(shè)計(jì)27箱座高度271.箱體結(jié)構(gòu)參數(shù):2811.減速器附件的設(shè)計(jì)30窺視孔及視孔蓋30通氣

2、器30油標(biāo)尺31放油孔與螺塞31啟蓋螺釘32定位銷(xiāo)32吊裝置3212.蝸桿軸配合公差的設(shè)計(jì)3313.蝸輪軸配合公差的設(shè)計(jì)34三.心得體會(huì)35四.參考文獻(xiàn)36一. 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)題目：高架燈提升裝置設(shè)計(jì)要求：工作時(shí)安全可靠，當(dāng)提升動(dòng)力突然消失，裝置能自動(dòng)制動(dòng)，并且能夠手動(dòng)，電動(dòng)兩用，安裝調(diào)整方便，結(jié)構(gòu)緊湊，造價(jià)低。手動(dòng)手搖力不大于150200N，手搖轉(zhuǎn)速不大于60r/min，手搖輪半徑不大于400mm；工作條件：間歇工作，載荷平穩(wěn)，半開(kāi)式。生產(chǎn)批量：10臺(tái)高架燈提升裝置簡(jiǎn)圖選用參數(shù)提升力/N容繩量/m安裝尺寸/(mmmm)提升速度/(m/s)1000183002500.075工作條件：間歇工作，載

3、荷平穩(wěn)，半開(kāi)式二.設(shè)計(jì)過(guò)程1.傳動(dòng)方案的確定考慮到工作拉力與傳動(dòng)速度都比較小，選擇單級(jí)蝸桿減速器，所設(shè)計(jì)蝸桿速度估計(jì)小于10m/s，因此采用蝸桿下置式， 單級(jí)蝸桿減速器的傳動(dòng)裝置方案如圖：高架燈提升裝置運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖1電動(dòng)機(jī) 2聯(lián)軸器 3蝸輪蝸桿減速器 4滾珠軸承 5卷筒2.電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求選用Y系列一般用途三相異步電動(dòng)機(jī)2.選擇電動(dòng)機(jī)的功率提升機(jī)構(gòu)所需功率：Pw=Fv1000=10000.0751000=0.075kW=75W查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-7，取自鎖蝸桿傳動(dòng)效率蝸=0.45，聯(lián)軸器效率聯(lián)=0.99，卷筒效率卷

4、=0.96，滾珠軸承效率滾承=0.99。得電動(dòng)機(jī)所需要的功率為：查現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五卷表25-1-33，可選取的電動(dòng)機(jī)功率Ped=370W，轉(zhuǎn)速范圍為890r/min與2800r/min。Pw=75WPd=194WPed=370W3.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定選用卷筒直徑定為100mm。卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為： nw=60*1000*vD=60*1000*0.0753.14*100=14.3r/min由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-8可知單級(jí)開(kāi)始蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比范圍為i=1582；所用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為：考慮到機(jī)構(gòu)需要的輸出轉(zhuǎn)速比較小，以及從成本和結(jié)構(gòu)尺寸考慮，這里選用轉(zhuǎn)速為890r/min的電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y2-801

5、-6，效率為62%。輸出有效功率為P有效=37062%=229.4W205.4Wnw=14.3r/minP有效=229.4W電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y2-801-6轉(zhuǎn)速890r/min3.傳動(dòng)比的計(jì)算及分配傳動(dòng)比的計(jì)算及分配計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.總傳動(dòng)比總傳動(dòng)比 i=nmnw=89014=62.2i=62.24.動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.各軸轉(zhuǎn)速n0=890r/minn1=n0=890r/minn2=n1i蝸=89062.2=14.3r/minnw=n2=14.3r/minn0=890r/minn1=890r/minn2=14.3r/minnw=14.3r/m

6、in2.各軸功率P1=P0聯(lián)=227WP2=P1軸承蝸=101WPw=P2軸承聯(lián)=99WP0=229.4WP1=227WP2=101WPw=99W3.各軸轉(zhuǎn)矩T0=9550P0n0=2.2kNmT1=9550P1n1=2.4kNmT2=9550P2n2=67kNmTw=9550Pwnw=66kNmT0=2.2kNmT1=2.4kNmT2=67kNmTw=66kNm各軸傳動(dòng)比、功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速分布表蝸桿蝸輪卷筒功率/W22710199轉(zhuǎn)速(r/min)89014.314.3傳動(dòng)比62.2轉(zhuǎn)矩/Nmm2.2067665.蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1. .選擇蝸桿傳動(dòng)

7、類(lèi)型、熱處理方式和公差等級(jí)根據(jù)GB/T 100851988推薦采用ZI蝸桿和ZK蝸桿兩種，考慮到ZI蝸桿有專(zhuān)用的機(jī)床磨削，所以采用漸開(kāi)線(xiàn)(ZI)蝸桿?？紤]到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度不太高，希望采用的材料效率相對(duì)高些，由于蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)要求自鎖，所以耐磨性也要相對(duì)好些，蝸桿選用45鋼，表面淬火處理，硬度為45-50HRC，蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯采用灰鑄鐵HT100制造?？紤]到高架燈提升裝置屬于每天工作時(shí)間不長(zhǎng)的一般動(dòng)力傳動(dòng)。按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表10-37選用的精度等級(jí)為8級(jí)蝸桿45鋼表面淬火處理，硬度45-50HR

8、C蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1金屬模鑄造8級(jí)精度2.確定蝸桿頭數(shù)和蝸桿齒數(shù)i = 62.2，由表11-1 選擇z1=1，z2=iz1=62.2，取z2=62。z1=1z2=623.初步計(jì)算傳動(dòng)主要尺寸因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由式（11-12），傳動(dòng)中心距a3KT2ZEZH21）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2=67Nmm2）確定載荷系數(shù)K。因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)K=1；由表11-5選取使用系數(shù)KA=1；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.05；則K=KAKKv=1.053）確定彈性影響

9、系數(shù)ZE。因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE=160MPa12。4）確定接觸系數(shù)Z先假設(shè)蝸桿分度園直徑dd1和傳動(dòng)中心距a的比值d1a=0.4，從圖11-18中可以查得Z=2.74。5）確定許用接觸應(yīng)力H根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度 45HRC，可以從表11-7中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力H=268MPa。應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)N=60jn2Lh=601148000=6.72106壽命系數(shù)KHN=81076.72106=1.0509H=KHNH=281MPa6）計(jì)算中心距a31.055.381041602742812=51.6mmK=1.

10、05a51.6mm4初步選擇蝸桿基本參數(shù)及蝸輪基本參數(shù)取中心距a =100 mm，因i=62.2，故從表11-2中取模數(shù)m=2.5mm，蝸桿分度園直徑d1=45mm，這時(shí)d1a=0.45，從圖11-18中可查得接觸系數(shù)Z=2.67，因?yàn)閆Z，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。原設(shè)計(jì)合理，計(jì)算數(shù)值可用a =100 mmm=2.5mmd1=45mm5.蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸1）蝸桿直徑系數(shù)q= 18，分度圓導(dǎo)程角=31328” ；蝸桿軸向齒厚sa=3.92mm。2）蝸輪蝸輪齒數(shù)：z2=62，變位系數(shù)：x2=0。驗(yàn)算傳動(dòng)比i=z2z1=62 ，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為62-62.262=0.32%是允許的蝸輪分

11、度圓直徑 d2=mz2=155mm，q= 18=31328”sa=3.92mmd2=155mm6.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度F=1.53KT2d1d2mYFa2YF當(dāng)量齒數(shù)zv2=z2cos3=62.3根據(jù)x2=0，zv2=62.3，從圖11-19中查得齒形系數(shù)YFa2=2.31。螺旋角系數(shù)Y=1-140=0.9768許用彎曲應(yīng)力F=FKFN從表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力F=56MPa壽命系數(shù)KFN=91066.72106=0.8092F=0.809256=45.3167MPaF=11.184MPaF抗彎強(qiáng)度足夠抗彎強(qiáng)度足夠7.驗(yàn)算蝸輪圓周速度v2、相對(duì)滑動(dòng)速度v

12、s、以及傳動(dòng)總效率1）蝸輪圓周速度v2=d2n2601000=0.1161ms3m/s與初選相符合，Kv=1.0合適2）相對(duì)滑動(dòng)速度vsvs=d1n1601000cos=2.14m/s選用材料略顯昂貴，但考慮到機(jī)構(gòu)的用途與重要性，仍可以選擇。3）驗(yàn)算傳動(dòng)效率從表11-18中查得fv=0.046，v=235，=0.950.96tantan+v=0.930.94大于原估計(jì)值因此不用重算Kv=1.0合適效率大于原估計(jì)值，滿(mǎn)足要求8.計(jì)算蝸桿傳動(dòng)其他幾何尺寸1）蝸桿齒頂圓直徑da1=2ha*m+d1=50mm齒根圓直徑df1=d1-2ha*m-2c=38.5mm根據(jù)表11-4，蝸桿螺旋部分長(zhǎng)度為b11

13、1+0.06z2m=36.8mm取b1=65mm蝸桿的軸向齒距Pa=m=7.85mm蝸桿的螺旋線(xiàn)導(dǎo)程 Px=z1Pa=7.85mm蝸桿齒高 h1=ha1+hf1=12(da1-df1)=5.75mm2)蝸輪蝸輪的喉圓直徑da2=z2+2ha*m=160mm齒根圓直徑df2=d2-2ha*m-2c=148.75mm頂圓直徑de2da2+2m=160+2*2.5=165mm。取de2=163.5mm齒寬b2=2m(0.5+q+1)=24.3mm齒寬角 =2arcsinb2d1=6520蝸輪咽喉母圓直徑 rg2= a-12da2=20mm輪緣寬度 B0.75da1=120mm，取B=36mmda1=

14、50mmdf1=38.5mmb1=65mmPa=7.85mmPx=7.85mmda2=160mmdf2=148.75mmde2=163.5mmb2=24.3mm=6520h1=5.75mmrg2=20mmB=36mm9.精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定?？紤]到高架燈提升裝置屬于每天工作時(shí)間不長(zhǎng)的一般動(dòng)力傳動(dòng)。按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表10-37選用的精度等級(jí)為8級(jí)。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表10-50 選擇粗糙度Ra的推薦值，蝸桿齒面Ra=1.6，頂圓Ra=1.6，蝸輪齒面Ra=1.6，頂圓Ra=3.2。蝸桿蝸輪和齒坯尺寸及形狀公差等級(jí)由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表10-49得孔軸齒頂圓直徑尺寸公差I(lǐng)T

15、7IT6IT8形狀公差I(lǐng)T6IT5IT11注：精度等級(jí)為8。蝸桿蝸輪和齒坯基準(zhǔn)面的徑向與端面跳動(dòng)公差等級(jí)為IT10。蝸桿齒面Ra=1.6頂圓Ra=1.6蝸輪齒面Ra=1.6頂圓Ra=3.2蝸桿蝸輪和齒坯基準(zhǔn)面的徑向與端面跳動(dòng)公差等級(jí)為IT1010.熱平衡計(jì)算取油溫t0=70，周?chē)諝鉁囟萾a=20，通風(fēng)良好，取d=13W/(m2)，則散熱面積為A=1000P1(1-)d(t0-ta)=0.02m2A=0.02m2蝸桿副幾何尺寸名稱(chēng)代號(hào)尺寸/mm蝸桿頭數(shù)q18分度圓導(dǎo)程角31328”蝸桿軸向齒厚sa3.92蝸桿齒頂圓da150蝸桿齒根圓df138.5蝸桿分度圓d145蝸桿螺旋部分長(zhǎng)度b165蝸桿

16、軸向齒距Pa7.85蝸桿螺旋線(xiàn)導(dǎo)程Px7.85蝸桿齒高h(yuǎn)15.75蝸輪喉圓直徑da2160中心距a100蝸輪分度圓直徑d2155蝸輪頂圓直徑de2163.5蝸輪齒根圓直徑df2148.75蝸輪咽喉母圓直徑 rg220蝸輪齒寬b224.3輪緣寬度B366.蝸桿副上作用力的計(jì)算蝸桿副上作用力的計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.已知條件高速軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=2.18Nm，轉(zhuǎn)速n1=890r/min，蝸桿分度圓直徑d1=45mm，低速軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=53.8Nm，蝸輪分度圓直徑d2=155mm。2.蝸桿上的作用力1）圓周力 Ft1=2T1d1=96.9N，其方向與力作用點(diǎn)圓周速度方向相反。2）軸向力

17、 Fa1=Ft2=2T2d2=2391N，與蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。3）徑向力 Fr1=Fa1tann=870.3N，其方向由力的作用點(diǎn)指向輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)中心Ft1=96.9NFa1=2391NFr1=870.3N3.蝸輪上的作用力蝸輪上的軸向力、圓周力、徑向力分別于蝸輪上相應(yīng)的圓周力、軸向力、徑向力大小相等，方向相反。7.蝸桿軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算蝸桿軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.已知條件蝸桿軸傳遞的功率P1=203.3W，轉(zhuǎn)速n1=890r/min，傳遞轉(zhuǎn)矩T1=2.18Nm，蝸桿分度圓直徑為45mm，df1=38.5mm，寬度b1=50mm。2.軸的材料和熱處理因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及

18、尺寸無(wú)特殊要求，查表15-1，選用常用的材料45鋼，考慮到蝸桿，蝸輪有相對(duì)滑動(dòng)，因此蝸桿采用表面淬火處理。45鋼，表面淬火處理3.初算軸徑初步確定蝸桿軸外伸段的直徑。因蝸桿軸外伸段上安裝聯(lián)軸器，所以軸徑可按下式求得蝸桿軸承受扭矩為主，彎矩較小，由表15-3取A0=110，則dA03P1n1=11030.203890=6.72mm軸與聯(lián)軸器連接，軸上有一個(gè)鍵槽，軸的直徑d7.057.19mm圓整，暫定外伸直徑dmin=8mmdmin=8mm4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）軸承部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蝸桿的速度v1=d1n1601000=2.09m/s減速器采用蝸輪在上蝸桿在下的結(jié)構(gòu)，為方便蝸輪軸安裝及調(diào)整，采用沿蝸輪軸線(xiàn)水

19、平剖分的箱體結(jié)構(gòu)，由于箱體的安裝尺寸較小，可知蝸桿軸不長(zhǎng)，故軸承采用兩端固定方式，可按軸上零件的安裝順序從dmin處開(kāi)始設(shè)計(jì)。軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想圖如下圖所示。2）軸段的設(shè)計(jì)軸端上安裝聯(lián)軸器，此段設(shè)計(jì)應(yīng)與聯(lián)軸器設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化小。取KA=1.5，則聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩：Tca=KAT0=1.52.18=3.27Nm為補(bǔ)償聯(lián)軸器所連接兩軸的安裝誤差、隔離振動(dòng)，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-7，LX1型聯(lián)軸器符合要求：公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為250Nm，許用轉(zhuǎn)速為8500r/min，軸孔范圍為1224mm。結(jié)合伸出段直徑，取聯(lián)軸器轂孔直徑為20mm，轂孔長(zhǎng)度38mm，J型軸孔，A型鍵，

20、聯(lián)軸器從動(dòng)端代號(hào)為L(zhǎng)X1 JA2038，相應(yīng)軸端的直徑d1=20mm，左端用軸端擋圈定位，擋圈直徑D=28mm，為保證擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不是壓在軸的端面上，其長(zhǎng)度略小于轂孔長(zhǎng)度，取L1=36mm。3)軸段的直徑 考慮到聯(lián)軸器的軸向固定及密封圈的尺寸，聯(lián)軸器用軸肩定位，軸肩高度為h=0.070.1d1=1.42mm軸段的軸徑d2=d1+21.42=21.422mm。其最終由密封圈確定，該處軸的圓周速度小于3m/s，可選用氈圈油封。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-12，初定為d2=25mm的氈圈，由于軸段的長(zhǎng)度L2涉及到軸承端蓋與軸承的設(shè)計(jì)，所以稍后再確定。4)軸段與軸段的設(shè)計(jì)軸段和軸段上安裝軸承

21、，考慮蝸桿受徑向力、切向力和軸向力不大，所以選用角接觸球軸承。軸段上安裝軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承的安裝，又符合軸承內(nèi)徑系列。現(xiàn)暫取軸承為7206AC，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-6查得軸承內(nèi)徑d=30mm，外徑D=62mm，寬度B=16mm，內(nèi)圈定位軸肩直徑da=36mm，外圈定位軸肩Da=49mm，故d3=30mm。蝸桿軸承采用油潤(rùn)滑，軸承靠近箱體內(nèi)壁的端面距箱體內(nèi)壁距離取3=5mm。通常一根軸上的兩個(gè)軸承型號(hào)相同，則d7=30mm。為了蝸桿上軸承很好地潤(rùn)滑，通常油面高度高出軸承座孔底邊7mm，蝸桿浸油深度應(yīng)為0.751h14.315.75mm，蝸桿齒頂圓到軸承座孔底邊的距離為（D-da1）

22、/2=2.5mm，油面浸入蝸桿約0.78個(gè)齒高，因此不需要甩油環(huán)潤(rùn)滑蝸桿，則軸段及軸段的長(zhǎng)度可取為L(zhǎng)7=L3=B=16mm。5）軸段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)軸段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)L2除與軸上的零件有關(guān)外，還與軸承座的寬度以及軸承端蓋等零件尺寸有關(guān)。取軸承座與蝸輪外圓之間的的距離=10mm，這樣可以確定軸承座內(nèi)伸部分端面的位置和箱體內(nèi)壁的位置。由前面計(jì)算得知下箱座壁厚取=10mm，由中心距尺寸100200mm，可確定軸承旁連接的螺栓直徑M8，箱體凸緣連接螺栓直徑M10、地腳螺栓直徑M12，軸承端蓋連接螺栓直徑M8。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-6取螺栓M820.。由表8-30可計(jì)算軸承端蓋厚e=1.2d端螺=1.28=

23、9.6mm，取e=10mm。端蓋與軸承座間的調(diào)整墊片厚度為t=2mm。為方便不拆卸聯(lián)軸器的條件下，可以裝拆軸承端蓋連接螺栓，并使輪轂外徑與端蓋螺栓的拆裝不發(fā)生干涉，故取聯(lián)軸器輪轂端面與端蓋外端面的距離為K1=15mm。軸承座外伸凸臺(tái)高t=2mm，測(cè)出軸承座長(zhǎng)為L(zhǎng)=40mm，則有L2=K1+e+t+L-3-L3=49mm6)軸段和軸段的設(shè)計(jì)該軸段直徑可取軸承定位軸肩的直徑，則d4=d6=36mm，軸段與軸段的長(zhǎng)度可由蝸輪外圓直徑，蝸輪齒頂外緣與內(nèi)壁距離1=10mm，和蝸桿寬b1=65mm以及壁厚、凸臺(tái)高、軸承座長(zhǎng)等確定。L4=L6=de22+1+t-L+3-b12=36.25mm圓整，取L4=L

24、6=37mm。7）蝸桿軸段的設(shè)計(jì)軸段即為蝸桿段長(zhǎng)L5=b1=65mm，分度圓直徑為45mm，齒根園直徑df1=38.5mm，齒頂圓直徑da1=50mm。8）軸上力作用點(diǎn)間距軸承反力的作用點(diǎn)距軸承外圈大斷面的距離為6.5mm，則可得到軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間距如圖l1=382+L2+L3+6.5=87.5mml2=l3=6.5+L4+L52=76mm9)畫(huà)出軸的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)尺寸如圖d1=20mmL1=36mm擋圈直徑D=28mm，d2=25mm暫取軸承為7206ACd3=30mmd7=30mmL7=L3=16mmL2=49mmd4=d6=36mmL4=L6=37mmL5=65mml1=87.5mml2=

25、76mml3=76mm5.鍵連接的設(shè)計(jì)聯(lián)軸器與軸段采用A型普通平鍵連接，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-1，選擇鍵的型號(hào)為 GB/T1096 鍵6625。6.軸的受力分析已知條件 Ft1=96.9N，F(xiàn)a1=2391N，F(xiàn)r1=870.3N1）畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖2）支撐反力 在水平面上為RAH=RBH=Ft1l3l2+l3=48.4N在垂直面上為RAV=Fr1l3+Fa1d1/2l2+l3=789NRBV=Fr1-RAV=81.2N軸承A的總支撐反力為RA=RAH2+RAV2=790.4N軸承B的總支撐反力為RB=RBH2+RBV2=94.5N3）畫(huà)彎矩圖在水平面上，蝸桿受力點(diǎn)截面為M1H=RAHl2

26、=3678.4Nmm在垂直平面上，蝸桿受力點(diǎn)截面左側(cè)為M1V=RAVl2=59964Nmm蝸桿受力點(diǎn)截面右側(cè)為M1V=RBVl3=6171.2Nmm合成彎矩，蝸桿受力點(diǎn)截面左側(cè)為M1=M1H2+M1V2=60077Nmm蝸桿受力點(diǎn)截面右側(cè)為M1右=M1H2+M1V2=7184.3Nmm4）畫(huà)出轉(zhuǎn)矩圖T1=2180NmRAH=48.4NRBH=48.4NRAV=789NRBV=81.2NRA=790.4NRB=94.5NM1H=3678.4NmmM1V=59964NmmM1V=6171.2NmmM1=60077NmmM1右=7184.3Nmm7.校核軸的強(qiáng)度由彎矩圖可知，蝸桿受力點(diǎn)截面左側(cè)為危險(xiǎn)

27、截面，其抗彎截面系數(shù)為W=df1332=5602.5mm3抗扭截面系數(shù)為WT=d3316=5301mm3最大彎曲應(yīng)力為1=M1W=10.72MPa扭剪應(yīng)力為=T1WT=0.39MPa按扭轉(zhuǎn)合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故折合系數(shù)=0.6當(dāng)量應(yīng)力為e=12+42=10.73MPa表15-1 45鋼調(diào)質(zhì)處理后抗拉強(qiáng)度為640MPa，許用彎曲應(yīng)力為60MPa，由于e60MPa，故抗彎強(qiáng)度滿(mǎn)足要求抗彎強(qiáng)度滿(mǎn)足要求8.蝸桿軸的撓度校核蝸桿當(dāng)量軸徑dv=dilil=41.4mmdi，li分別為兩軸承力作用點(diǎn)間各軸段直徑和長(zhǎng)度，l為兩軸承力作用點(diǎn)間的跨距轉(zhuǎn)動(dòng)慣量l=dv464

28、=1.44105mm4對(duì)于淬火鋼最大撓度=0004m=0.01mm，取彈性模量E=2.1105MPa，則蝸桿重點(diǎn)撓度=Ft12+Fr12l348EI=0.0021mm0.01mm故撓度滿(mǎn)足要求撓度滿(mǎn)足要求9.校核鍵連接的強(qiáng)度聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力為P=4T1d1hl=1.29MPa查表得鋼的許用應(yīng)力為P=125150MPa，PFd2則兩軸承的軸向力分別Fa1=Fae-Fd2=2326.7NFa2=Fd2=64.3N因?yàn)镕a1RA=2326.7790.4=2.940.68，則軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為Pr1=0.41RA+0.87Fa1=2348.3N因?yàn)镕a2RB=64.394.5=0.68040

29、.68，則軸承2的當(dāng)量動(dòng)載荷為Pr2=0.41RB+0.87Fa2=94.7N2）校核軸承壽命軸承在100下工作，查表13-4，取fT=1.0，查表13-6，取載荷系數(shù)fP=1.2。則軸承1的壽命為L(zhǎng)h=10660n1ftCfPP=8910.9h8000h軸承壽命足夠軸承壽命足夠8.低速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算低速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1.已知條件低速軸傳遞的功率P2=80.5W，轉(zhuǎn)速n2=14.3r/min，傳遞扭矩T2=53.8Nm，蝸輪分度圓直徑d2=155mm，蝸輪寬度b2=24.3mm。2.選擇軸的材料和熱處理因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及尺寸無(wú)特殊要求，故由表15-1，選擇常

30、用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理45鋼，調(diào)質(zhì)處理3.初算軸徑初步確定低速軸外伸段直徑，外伸段上安裝聯(lián)軸器，由表15-3取A0=110，則dA03P2n2=11030.080514.3=19.57mm軸與聯(lián)軸器連接，軸與蝸輪連接，軸上有兩個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)增大7%10%，則d20.921.5mm圓整，暫定外伸直徑dmin=22mmdmin=22mm4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低速軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想圖如下所示1）軸段的設(shè)計(jì)軸端上安裝聯(lián)軸器，此段設(shè)計(jì)應(yīng)與聯(lián)軸器設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化小。取KA=1.5，則聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩：Tca=KAT2=1.553.8=80.3Nm為補(bǔ)償聯(lián)軸器所連接兩軸的安裝誤差、隔離振動(dòng)，選用彈性柱

31、銷(xiāo)聯(lián)軸器，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-7，LX2型聯(lián)軸器符合要求：公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為560Nm，許用轉(zhuǎn)速為6300r/min，軸孔范圍為2035mm。結(jié)合伸出段直徑，取聯(lián)軸器轂孔直徑為30mm，轂孔長(zhǎng)度60mm，J型軸孔，A型鍵，聯(lián)軸器從動(dòng)端代號(hào)為L(zhǎng)X2 JA3060，相應(yīng)軸端的直徑d1=30mm，左端用軸端擋圈定位，擋圈直徑D=38mm，為保證擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不是壓在軸的端面上，其長(zhǎng)度略小于轂孔長(zhǎng)度，取L1=58mm。2）軸段的直徑 考慮到聯(lián)軸器的軸向固定及密封圈的尺寸，聯(lián)軸器用軸肩定位，軸肩高度為h=0.070.1d1=2.13mm軸段的軸徑d2=d1+22.13=34.136mm。其最終由

32、密封圈確定，該處軸的圓周速度小于3m/s，可選用氈圈油封。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-12，初定為d2=35mm的氈圈，由于軸段的長(zhǎng)度L2涉及到軸承端蓋與軸承的設(shè)計(jì)，所以稍后再確定。3）軸段與軸段的軸徑設(shè)計(jì)軸段和軸段上安裝軸承，考慮蝸輪軸向力的存在，所以選用圓錐滾子軸承。軸段上安裝軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承的安裝，又符合軸承內(nèi)徑系列?，F(xiàn)暫取軸承為30208，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-7查得軸承內(nèi)徑d=40mm，外徑D=80mm，寬度B=18mm，內(nèi)圈定位軸肩直徑da=47mm，外圈定位軸肩Da=6973mm，軸承反力作用點(diǎn)距軸承外圈大端面的距離a=20mm，故d3=40mm。由于蝸輪的圓周速度

33、小于2m/s，故軸承采用脂潤(rùn)滑，需要擋油環(huán)，為補(bǔ)償箱體的鑄造誤差和安裝擋油環(huán)，軸承靠近箱體內(nèi)壁的端面距離取3=10mm，通常一根軸上的兩個(gè)軸承型號(hào)相同，則d3=d6=40mm。4)軸段的設(shè)計(jì)軸段上安裝蝸輪，為便于蝸輪的安裝，d4應(yīng)略大于d3，可初定d4=50mm，蝸輪輪轂的寬度范圍為1.21.8d4=6090mm，取其輪轂寬度H=60mm，其右端采用軸肩定位，左端采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X輪端面，軸段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂略短，取L4=58mm。5)軸段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)取蝸輪輪轂到內(nèi)壁距離2=15mm，則L3=B+3+2+H-L4=45mm6)軸段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)軸段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)L2除與軸上的零件有關(guān)外，還

34、與軸承座的寬度以及軸承端蓋等零件尺寸有關(guān)。軸承端蓋連接螺栓同高速軸，M820，其安裝圓周大于聯(lián)軸器輪轂外徑，為使輪轂外徑不與端蓋螺栓拆裝發(fā)生干涉，故聯(lián)軸器輪轂端面與端蓋的距離為K1=13mm，下箱座壁厚取=10mm，軸承旁連接的螺栓直徑M8，剖分面凸緣尺寸c1=20mm，c2=16mm。軸承座厚度為L(zhǎng)=+c1+c2+58mm=5154mm則取L=52mm，軸承端蓋凸緣厚e=10mm，端蓋與軸承座間的調(diào)整墊片厚度為t=2mm，則L2=K1+e+t+L-3-B=47mm7)軸段設(shè)計(jì)該軸段為蝸輪提供定位，定位軸肩高度為h=0.070.1d5=3.855.5mm，取h=5mm，則d5=60mm，去軸段

35、的長(zhǎng)度為L(zhǎng)5=10mm。8）軸段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為保證擋油環(huán)、軸承相對(duì)蝸輪中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，則L6=L3-L5=35mm低速軸的結(jié)構(gòu)與尺寸如圖所示9)軸上力作用點(diǎn)間距l(xiāng)1=602+L2+L3+L4-H-2-3-T-a=92.15mml2=l3=T-a+2+3+H2=57.85mmd1=30mmL1=58mmd2=35mmd3=40mmd6=40mmd4=50mmL4=58mmL3=45mmL2=47mmd5=60mmL5=10mmL6=35mml1=92.15mml2=l3=57.85mm5.鍵連接設(shè)計(jì)聯(lián)軸器與軸段及蝸輪與軸段之間采用A型普通平鍵連接，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-1，選擇鍵的型號(hào)為 GB/

36、T1096 鍵10850和型號(hào)為 GB/T1096 鍵14950。6.軸的受力分析已知條件 Fr2=96.9N，F(xiàn)a1=2391N，F(xiàn)t2=870.3N1）畫(huà)受力簡(jiǎn)圖2）支撐反力在水平面上為RAH=RBH=-Ft22=-1195.5N負(fù)號(hào)表示與圖示方向相反在垂直面上RAV=-Fr2l3+Fa2d2/2l2+l3=-370.2NRBV=-Fr2-RAV=-500.1N軸承A的總支撐反力為RA=RAH2+RAV2=1251.5N軸承B的總支撐反力為RB=RBH2+RBV2=1295.9N3）畫(huà)彎矩圖在水平面上，蝸輪受力點(diǎn)截面M2H=RAHl2=-69160Nmm在垂直面上，蝸輪受力點(diǎn)截面左側(cè)為M2

37、V=RAVl2=-21416Nmm蝸輪受力點(diǎn)截面右側(cè)為M2V=RBVl3=-28931Nmm合成彎矩，蝸輪所在軸剖面左側(cè)為M2=M2H2+M2V2=72400Nmm蝸輪所在軸剖面右側(cè)為M2=M2H2+M2V2=74967Nmm彎矩圖如下： T2=53800NmmFr2=96.9NFa1=2391NFt2=870.3NRAH=RBH=-1195.5NRAV=-370.2NRBV=-500.1NRA=1251.5NRB=1295.9NM2H=-69160NmmM2V=-21416NmmM2V=-28931NmmM2=72400NmmM2=74967Nmm7.校核軸的強(qiáng)度由彎矩圖可知，蝸桿處軸剖面彎

38、矩最大，且作用扭矩，故此剖面為危險(xiǎn)截面。其抗彎截面系數(shù)為W=d4364-btd4-t22d4=4611mm3抗扭截面系數(shù)為WT=d4316-btd4-t22d4=23019mm3最大彎曲應(yīng)力為b=MW=16.69MPa扭剪應(yīng)力為=T2WT=2.33MPa按扭轉(zhuǎn)合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故折合系數(shù)=0.6當(dāng)量應(yīng)力為e=b2+42=16.9MPa表15-1 45鋼調(diào)質(zhì)處理后抗拉強(qiáng)度為640MPa，許用彎曲應(yīng)力為60MPa，由于e60MPa，故抗彎強(qiáng)度滿(mǎn)足要求抗彎強(qiáng)度滿(mǎn)足要求8.低速軸的撓度校核蝸輪當(dāng)量軸徑dv=dilil=57.47mmdi，li分別為兩軸承力作

39、用點(diǎn)間各軸段直徑和長(zhǎng)度，l為兩軸承力作用點(diǎn)間的跨距轉(zhuǎn)動(dòng)慣量l=dv464=5.35105mm4對(duì)于淬火鋼最大撓度=0004m=0.01mm，取彈性模量E=2.1105MPa，則蝸桿重點(diǎn)撓度=Ft22+Fr22l348EI=0.00073mm0.01mm故撓度滿(mǎn)足要求撓度滿(mǎn)足要求9.校核鍵的連接強(qiáng)度聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力為P1=4T2d1hl=17.9MPa蝸輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為P2=4T2d4hl=9.56MPa查表得鋼的許用應(yīng)力為P=125150MPa，P1P ，P2Fd1則兩軸承的軸向力分別Fa1=Fae+Fd2=501.5NFa2=Fd2=404.6N2）當(dāng)量動(dòng)載荷因?yàn)镕a1RA=5

40、01.51251=0.400.37，則軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為Pr1=0.4RA+1.6Fa1=1302.8N因?yàn)镕a2RB=404.61295=0.31Pr2，故只需要校核軸承1，P=Pr1，軸承在100下工作，查表13-4，取fT=1.0，查表13-6，取載荷系數(shù)fP=1.2。則軸承1的壽命為L(zhǎng)h=10660n2ftCfPP=2.67108h8000h軸承壽命足夠軸承壽命足夠蝸桿軸參數(shù)名稱(chēng)代號(hào)尺寸（mm）軸段直徑d120軸段長(zhǎng)度L136軸段直徑d225軸段長(zhǎng)度L249軸段直徑d330軸段長(zhǎng)度L316軸段直徑d436軸段長(zhǎng)度L437軸段直徑d550軸段長(zhǎng)度L565軸段直徑d636軸段長(zhǎng)度L637

41、軸段直徑d730軸段長(zhǎng)度L716名稱(chēng)代號(hào)尺寸（mm）軸段直徑d130軸段長(zhǎng)度L158軸段直徑d235軸段長(zhǎng)度L247軸段直徑d340軸段長(zhǎng)度L345軸段直徑d450軸段長(zhǎng)度L458軸段直徑d560軸段長(zhǎng)度L510軸段直徑d640軸段直徑d7359.密封和潤(rùn)滑計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果密封和潤(rùn)滑由于本設(shè)計(jì)蝸桿減速器用的是鋼蝸桿配青銅蝸輪，參考文獻(xiàn)1表11-20，選擇CKE320型號(hào)用油，對(duì)于蝸桿的給油方式，根據(jù)蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度以及載荷類(lèi)型選擇，本設(shè)計(jì)的蝸桿減速器蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度為v=2.09m/s，且采用的是閉式傳動(dòng)，傳動(dòng)載荷較小，根據(jù)文獻(xiàn)1表11-21蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑油粘度推薦值及給油方式，

42、按滑動(dòng)速度Vs選擇：Vs=2.5m/s可選用680蝸輪蝸桿油。關(guān)于蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑油量，由于采用的是閉式蝸桿傳動(dòng)，攪油損耗不是太大，且采用的是蝸桿下置式的傳動(dòng)，所以浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個(gè)齒高，油面高度約為浸入蝸桿螺紋的牙高，但一般不應(yīng)超過(guò)支承蝸桿的滾動(dòng)軸承的最低滾珠中心，以免增加功耗。蝸輪的潤(rùn)滑主要憑借蝸桿的帶油作用來(lái)進(jìn)行潤(rùn)滑。對(duì)于軸承的潤(rùn)滑，下置式蝸桿的軸承常浸在油中潤(rùn)滑。同時(shí)下置式蝸桿的圓周速度即使大于2m/s，但因蝸桿的位置太低、且與蝸輪軸線(xiàn)成空間垂直交錯(cuò)，飛濺的油難以進(jìn)入蝸輪軸軸承室，此時(shí)采用刮板潤(rùn)滑。對(duì)于軸承的密封設(shè)計(jì)采用了軸承端蓋還在其中加入了密封圈。蝸桿軸承端一邊用悶端蓋，一邊用密

43、封圈。蝸輪軸軸承一邊用悶端蓋，一邊用氈圈。氈圈式密封簡(jiǎn)單、低廉，但對(duì)軸頸接觸面的摩擦較嚴(yán)重，主要用于脂潤(rùn)滑以及密封處軸頸圓周速度較低（一般不超過(guò)4m/s-5m/s）的油潤(rùn)滑，整個(gè)箱體是密封的。選用680蝸輪蝸桿油軸承的潤(rùn)滑采用刮板潤(rùn)滑軸承的密封采用了軸承端蓋還在其中加入了密封圈主要用于脂潤(rùn)滑10.箱體設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算及說(shuō)明計(jì)算結(jié)果箱座高度H的最小值為122mm,考慮到蝸桿是下置式,蝸桿的分度圓直徑是45mm,最終取H=182mm齒高為：則齒輪浸油深度不宜太深，傳動(dòng)件的浸油深度不應(yīng)超過(guò)其分度圓半徑的1/3，且齒輪浸油深度大于10mm的要求。取因?yàn)辇X頂?shù)接偷酌娴母叨葹椋?050，總的油深箱體內(nèi)儲(chǔ)油

44、寬度大約為 84mm箱體內(nèi)儲(chǔ)油長(zhǎng)度大約為 184mm則儲(chǔ)藏的油量單級(jí)減速器每傳遞1kw的功率所需的油量：儲(chǔ)油量符合要求。H=182mm儲(chǔ)油量符合要求1.箱體結(jié)構(gòu)參數(shù):名稱(chēng)符號(hào)蝸輪蝸桿減速器尺寸選用中心距a100箱座壁厚10箱蓋壁厚10箱蓋凸緣厚度15箱座凸緣厚度15箱座底凸緣厚度25地腳螺釘直徑M12地腳螺釘數(shù)目4地腳螺栓通孔直徑13.5地腳螺栓沉頭座直徑26地角凸緣尺寸（扳手空間）1816軸承旁連接螺栓直徑軸承旁連接螺栓通孔直徑11軸承旁連接螺栓沉頭座直徑22剖分面凸緣上螺栓凸臺(tái)尺寸（扳手空間）1614蓋與座連接螺栓直徑M8上下箱連接螺栓通孔直徑9上下箱連接螺栓沉頭座直徑18箱緣尺寸（扳手空

45、間）1412上下箱連接螺栓間距232軸承端蓋螺釘直徑M10檢查孔蓋螺釘直徑M6定位銷(xiāo)直徑減速器中心高182軸承旁凸臺(tái)半徑14凸臺(tái)高度40外箱壁至軸承座端面距離44蝸輪頂圓與內(nèi)壁的距離12蝸輪輪轂端面與內(nèi)壁距離12箱蓋、箱座肋厚軸承端蓋外徑120,92軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離13011.減速器附件的設(shè)計(jì)窺視孔及視孔蓋圖8 表8直徑孔數(shù)907560207055306445通氣器由已知選型號(hào)外型安裝圖： 圖9查參考文獻(xiàn)2表4-5可得：表916318364516616184025.422622油標(biāo)尺由條件可選M16型的。安裝圖：圖10表10d1d2d3habcDD1M1641262810642016放油孔與

46、螺塞放油孔應(yīng)設(shè)在油池的最低處，平時(shí)用羅塞堵住，采用圓柱螺塞時(shí)，箱座上裝置處應(yīng)設(shè)凸臺(tái)，并加封油墊片。放油孔不能高于油池底面，以免排不干凈。如下圖示： 放油孔的位置圖11外六角螺塞、封油墊圈圖12啟蓋螺釘啟蓋螺釘直徑與箱體凸緣連接螺栓直徑相同，螺紋長(zhǎng)度應(yīng)大于箱蓋凸緣厚度；螺釘端部制成圓柱形或半圓形，以避免損傷剖分面或端部螺紋。取長(zhǎng)度L=30mm定位銷(xiāo)選圓錐銷(xiāo)B5x30，吊裝置為便于拆卸和搬運(yùn)減速器，應(yīng)在箱體上設(shè)置起吊裝置，綜合考慮選擇吊耳。查參考文獻(xiàn)2表4-14得吊耳外形尺寸如下表：表12=10=40=20=52=8=10為箱蓋厚度吊環(huán)螺釘?shù)耐庑螆D如下：圖1412.蝸桿軸配合公差的設(shè)計(jì)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),得知0級(jí)7206AC角接觸球軸承規(guī)格：內(nèi)徑為,外徑為。（1