哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)蝸桿減速器設(shè)計(jì)說明書

1、哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)目錄一、選擇電機(jī)2二、計(jì)算傳動裝置的傳動比3三、 計(jì)算傳動裝置各軸的運(yùn)動參數(shù)與動力參數(shù)3四、傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4五、 熱平衡計(jì)算7六、機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸7七、蝸輪與蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算8八、 蝸桿軸的設(shè)計(jì)15九、減速器的潤滑及密封條件的選擇16十、減速器的附件設(shè)計(jì)17一、選擇電機(jī)1、選擇電機(jī)類型按工作要求和工作條件選擇YB系列三相鼠籠型異步電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)為全封閉式自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V。2.選擇電機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為: 從電動機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為; 式中：-聯(lián)軸器的傳動效率；-軸承的傳動效率；-蝸輪的傳動效率；-卷筒的傳動效率。由表9.1可知，則，所以電動機(jī)所

2、需的工作功率為 2、確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速工作機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速為 由于蝸輪的齒數(shù)為2880，故選則蝸桿的頭數(shù)Z1=2。所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選的范圍為 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為500r/min，1000r/min和1500r/min。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機(jī)。根據(jù)電動機(jī)的類型、容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選定電動機(jī)的型號為Y112M-6，其主要性能如表1.1所示，電動機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸如表1.2所示。 表1.1Y112M-6型電動機(jī)的主要性能電動機(jī)型號額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)Y112M-62.294

3、02.02.0表1.2電動機(jī)的主要外形和安裝尺寸（單位mm）中心高H外形尺寸L1（AC/2+AD）HD底腳安裝尺寸AB底腳螺栓直徑K軸伸尺寸DE鍵連接部分尺寸FGD112400（115+90）26519014012286087二、計(jì)算傳動裝置的傳動比 總傳動比 3、 計(jì)算傳動裝置各軸的運(yùn)動參數(shù)與動力參數(shù)1、各軸的轉(zhuǎn)速軸 軸 卷筒軸 2、各軸的輸入功率軸 軸 卷筒軸 3、各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Td為 所以：軸 軸 卷筒軸 將上述計(jì)算結(jié)果匯總于表1.3，以備查用。表1.3傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/()轉(zhuǎn)速n/(r/min)電機(jī)軸1.9742.01104940軸1.9

4、541.99104940軸1.4512.7810550卷筒軸1.4222.7210550四、傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1蝸輪蝸桿的材料選擇 由于輸入功率不太大，轉(zhuǎn)速也不是很高，蝸桿材料選用45鋼，整體調(diào)質(zhì)，表面淬火，齒面硬度220250HBW。對于蝸輪材料，初估蝸桿副的滑動速度vs6m/s，故選擇蝸輪的材料為鋁青銅。2、 按疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)模數(shù) 根據(jù)公式 式中：z2蝸輪的齒數(shù)； T蝸輪的轉(zhuǎn)矩； zE為彈性系數(shù)； d1蝸桿分度圓直徑； 材料金恩許用接觸應(yīng)力； K載荷系數(shù)。根據(jù)減速器的工作環(huán)境及載荷情況，參考文獻(xiàn)1表7.4查的使用系數(shù)KA=1.0；假設(shè)蝸輪圓周速度v23m/s,則動載系數(shù)Kv=1.0；因?yàn)楣ぷ?/p>

5、平穩(wěn)，故取齒向載荷分布系數(shù)K=1.0，所以 K=KAKKv=1.01.01.0=1.0由于蝸輪的齒數(shù)在2880之間，且考慮到減速器的尺寸，選取蝸桿頭數(shù)z1=2，則蝸輪齒數(shù)z2=z1i=218.8=37.6，取為38，故此時(shí)，即傳動比符合要求。查表得彈性模量ZE=；材料基本許用接觸應(yīng)力。帶入公式中得查參考文獻(xiàn)1表7.1，選取模數(shù)m=5mm，蝸桿分度圓d1=63mm。3、 驗(yàn)算蝸輪圓周速度v2，相對滑動速度vs及傳動效率 顯然v23m/s,與原假設(shè)相符，即K取值合適。由，得，所以 顯然vs6m/s，與原假設(shè)相符，取Kv值合理。由vs=3.13m/s，查參考文獻(xiàn)1表7.7，利用插值法得當(dāng)量摩擦角=2

6、35，所以 與原來初值取值相符。4、 計(jì)算蝸輪蝸桿的主要幾何尺寸中心距，取，則變位系數(shù)。其他尺寸總匯于表1.4 表1.4名稱符號計(jì)算公式和數(shù)據(jù)（單位mm）蝸干數(shù)據(jù)蝸輪數(shù)據(jù)齒頂高h(yuǎn)a58.5齒根高h(yuǎn)f 6 2.5全齒高h(yuǎn) 1111分度圓直徑63190齒頂圓直徑73207齒根圓直徑 51185蝸桿分度圓導(dǎo)程角9.02蝸輪分度圓螺旋角9.02節(jié)圓直徑 70190傳動中心距130蝸桿軸向齒距 15.7蝸桿螺旋線倒程ps31.4蝸桿螺旋部分長度74，取90蝸輪外圓直徑210蝸輪齒寬b250齒根圓弧半徑R137.5齒頂圓弧半徑R226.5齒寬角sin(/2)b2/(da1-0.5m)90.345、 熱平衡

7、計(jì)算所需散熱面積 該設(shè)計(jì)的減速器工作環(huán)境是清潔，取油溫t=80，周圍空氣溫度t0=20，通風(fēng)條件良好，取散熱系數(shù)，傳動效率為=0.78.則 機(jī)體外表面的面積 機(jī)體表面凸緣面積 與理論散熱面積相比 即箱體與凸緣面積滿足散熱需求。六、機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸 蝸輪的圓周速度v2=0.497m/s，由參考文獻(xiàn)2可知，選用精度等級為9級，該傳動平穩(wěn)，選用的側(cè)隙種類為c，即傳動9c GB/T 100891988。 蝸桿的圓周速度v1=3.1m/s,查表選用精度等級為8級，該傳動平穩(wěn)，選用的側(cè)隙種類為c，即傳動8c GB/T 10089-1988. 根據(jù)傳動中心距a可以確定鑄鐵蝸桿減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算表如下：名

8、稱符號計(jì)算公式數(shù)據(jù)（單位mm）機(jī)座壁厚10機(jī)蓋壁厚10機(jī)座凸緣厚度15機(jī)蓋凸緣厚度12機(jī)座底凸緣厚度25地腳螺釘直徑16地腳螺釘數(shù)目4軸承旁連接螺栓直徑12機(jī)蓋與機(jī)座螺栓直徑10連接螺栓d2的間距150200軸承端蓋螺釘直徑8窺視孔蓋螺釘直徑6定位銷直徑8df、d1、d2至外機(jī)壁距離見表5.15df、d2至凸緣距離見表5.15軸承旁凸臺半徑外機(jī)壁至軸承座端面距離45內(nèi)機(jī)壁至軸承座端面距離55蝸輪外圓與內(nèi)機(jī)壁距離15蝸輪輪轂與內(nèi)機(jī)壁距離15軸承端蓋凸緣厚度10 表1.5連接螺栓扳手空間c1，c2值和沉頭座直徑表螺栓直徑M8M10M12M16M20M24M301316182226344011141

9、620242834沉頭座直徑20242632404860七、蝸輪與蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 軸的材料選擇 因傳遞功率不大，并對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，考慮到經(jīng)濟(jì)性選用常用材料45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。2. 初算軸徑及聯(lián)軸器的確定2.1、蝸輪軸最小軸頸與聯(lián)軸器的確定對于蝸輪軸 故蝸輪軸最小軸頸dmin=1.0333.8=34.8m。蝸輪軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 由計(jì)算轉(zhuǎn)矩與電動機(jī)軸尺寸，選擇聯(lián)軸器的型號為GY6。3、蝸輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 軸承部件的結(jié)構(gòu)形式：蝸桿減速器的中心距a=130，通過查表選擇減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小，故軸承的固定方式可采用兩端固定方式。因此，所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如圖1所

10、示。然后可按轉(zhuǎn)軸軸上零件的順序，從dmin處開始設(shè)計(jì)。（2） 聯(lián)軸器及軸段1的設(shè)計(jì)：dmin就是軸段1的直徑，又考慮到軸段1上安裝聯(lián)軸器，因此，軸段1的設(shè)計(jì)和聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。由于聯(lián)軸器的一端連接工作機(jī)一端連接軸，其轉(zhuǎn)速比較低，傳遞轉(zhuǎn)矩比較大。采用凸緣剛性聯(lián)軸器。聯(lián)軸器所在軸段比聯(lián)軸器長度短12mm，故取L1=80mm ，d1=38mm。（3） 密封圈與軸段2的設(shè)計(jì)：考慮到聯(lián)軸器右端的固定和密封圈的標(biāo)準(zhǔn)，取軸段d2=48mm，軸段2的長度根據(jù)箱體的壁厚、軸承凸臺的厚度、軸承端蓋的厚度以及聯(lián)軸器類型確定:L2=52mm，密封圈為毛氈油封密封圈FZ/T92010-1991中直徑是內(nèi)圈直徑為47

11、mm,外圈直徑為60mm的。（4） 軸段3與軸段6：考慮到蝸桿減速器有軸向力，軸承類型選用圓錐滾子軸承，軸段3上安裝軸承，要使軸承便于安裝又符合軸承內(nèi)徑系列，暫取軸承型號為30210，由參考文獻(xiàn)2表12.4知，其內(nèi)徑d=50mm，外徑D=90mm，寬度B=20mm，故取d3=d6=50 mm，考慮到安裝擋油板時(shí)的長度與套筒的長度，L3=45mm，軸段6除了安裝軸承外還有有加工倒角，故L6=35mm。 （5） 蝸輪與軸段4：軸段4上安裝蝸輪，為了方便安裝蝸輪d4應(yīng)該略大于d3，取d4=56mm，按照蝸輪的設(shè)計(jì)，蝸輪的輪轂寬為（1.51.9）d5，取輪轂寬為90mm，則軸段5的長度略小于蝸輪輪轂寬

12、度，取L5=88mm （6）軸肩5的設(shè)計(jì)：軸段6上安裝與軸段3成對的甩油環(huán)，考慮到軸承受力的對稱性軸肩5的長度L5=7mm（7）鍵連接：聯(lián)軸器及蝸輪的軸向連接均采用普通平鍵連接，分別為鍵1070 GB/T 1096-1990及鍵1670 GB/T 1096-1990. 圖一 4、蝸輪軸的受力分析軸向力：向心力：切向力：受力圖如圖二所示 圖二在水平面上 在垂直平面上 故軸承上的總支承反力 軸承上的總支承反力 故在水平面上，A-A剖面左側(cè)： A-A剖面右側(cè)： 在豎直平面上： 由于L2與L3十分接近，故將豎直面上的MAV1與MAV2相等。故合成彎矩，A-A剖面左側(cè)： A-A剖面右側(cè)： 5校核蝸輪軸的

13、強(qiáng)度 A-A剖面左側(cè)因彎矩大、有轉(zhuǎn)矩，還有鍵引起的應(yīng)力集中，故A-A剖面右側(cè)為危險(xiǎn)截面。由附表10.1，抗彎剖面模量 抗扭剖面模量 彎曲應(yīng)力 扭剪應(yīng)力 對于調(diào)質(zhì)處理的45鋼，查得，查得材料的等效系數(shù)，。鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，查得絕對尺寸系數(shù)，查得。 軸磨削加工時(shí)的表面質(zhì)量系數(shù)查得。故安全系數(shù) 查得許用安全系數(shù)，顯然，故A-A剖面安全。6、校核鍵連接的強(qiáng)度 聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力 式中：d鍵連接處直徑； T2傳遞的轉(zhuǎn)矩； h鍵的高度； l鍵連接的計(jì)算長度。 取鍵、軸、聯(lián)軸器的材料都為鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得，顯然，故強(qiáng)度足夠。 齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力 取鍵、軸、齒輪的材料都為鋼，得。顯然，故強(qiáng)度

14、足夠。7、校核蝸輪軸軸承壽命 由參考文獻(xiàn)2表12.4查的圓錐滾子軸承30210計(jì)算系數(shù)Y=1.4，e=0.42，則圓錐滾子軸承30210內(nèi)部軸向力為 圖三的方向如圖所示，與A同向，則 顯然，因此軸有右移趨勢，但由軸承部件的結(jié)構(gòu)圖分析可知軸承將保持平衡，故兩軸承的軸向分力分別為 比餃兩軸承的受力，故只需校核軸承。 因?yàn)?所以X=0.4,Y=1.4。則軸承的計(jì)算當(dāng)量動載荷 當(dāng)軸承在以下工作，查參考文獻(xiàn)1表10.10得。由減速器的工作情況，查表10.11得載荷系數(shù)。故軸承的壽命 已知減速器使用4年，二班制工作，則預(yù)期壽命 顯然遠(yuǎn)大于，故軸承壽命很充裕。7. 蝸輪設(shè)計(jì)計(jì)算 蝸輪的分度圓直徑d=190m

15、m，為了節(jié)約比較貴重的青銅材料，故蝸輪的結(jié)構(gòu)采用裝配式，按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖號11設(shè)計(jì)蝸輪結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)如下表所示符號計(jì)算公式數(shù)據(jù)(單位mm)d390l90a10b10R137.5R226.5d2190da2200d46l1 25e3d5158n38、 蝸桿軸的設(shè)計(jì)1、 材料的選擇因傳遞功率不大，并對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，考慮到經(jīng)濟(jì)性選用常用材料45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。2、 最小軸頸與聯(lián)軸器的確定對于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，查參考文獻(xiàn)1表9.4得C=106118，考慮到軸端的彎矩和轉(zhuǎn)矩的大小，故取C=110，則對于蝸桿軸 該段軸上有一鍵槽，將計(jì)算值加大3%，及dmin=14.46mm。為了減

16、小啟動轉(zhuǎn)矩，聯(lián)軸器應(yīng)具有較小的轉(zhuǎn)動慣量和良好的減震性能，因此選用彈性聯(lián)軸器，聯(lián)軸器一端連接電動機(jī)，一端連接蝸桿軸。蝸桿軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 式中：T聯(lián)軸器傳動的名義轉(zhuǎn)矩； K工作情況系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1得：工作機(jī)為帶式運(yùn)輸機(jī)時(shí)K=1.251.5，該設(shè)計(jì)取K=1.5。由計(jì)算轉(zhuǎn)矩與電動機(jī)軸尺寸，選擇聯(lián)軸器的型號為LH2。3、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）軸承部件的結(jié)構(gòu)形式：蝸桿減速器的中心距a=130，通過查表選擇減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小，故軸承的固定方式可采用兩端固定方式。因此，所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如圖3所示。然后可按轉(zhuǎn)軸軸上零件的順序，從dmin處開始設(shè)計(jì)。 （2）聯(lián)軸器及軸段1的設(shè)計(jì)：dmi

17、n就是軸段1的直徑，又考慮到軸段1上安裝聯(lián)軸器，因此，軸段1的設(shè)計(jì)和聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。由于聯(lián)軸器的一端連接電動機(jī)機(jī)一端連接軸，其轉(zhuǎn)速比較高，傳遞轉(zhuǎn)矩比較小。采用彈性聯(lián)軸器。聯(lián)軸器所在軸段比聯(lián)軸器長度短12mm，故取L1=60mm ，d1=28mm。 （3）密封圈與軸段2的設(shè)計(jì)：考慮到聯(lián)軸器右端的固定和密封圈的標(biāo)準(zhǔn)，取軸段d2=38mm，軸段2的長度根據(jù)箱體的壁厚、軸承凸臺的厚度、軸承端蓋的厚度以及聯(lián)軸器類型確定:L2=53mm，密封圈為唇形密封圈GB/T 13871.112007中直徑是內(nèi)圈直徑為38mm,外圈直徑為58mm標(biāo)準(zhǔn)。（4）軸段3與軸段6：考慮到蝸桿減速器有軸向力，軸承類型選用

18、圓錐滾子軸承，軸段3上安裝軸承，要使軸承便于安裝又符合軸承內(nèi)徑系列，暫取軸承型號為30209，由參考文獻(xiàn)2表12.4知，其內(nèi)徑d=45mm，外徑D=85mm，寬度B=19mm，故取d3=d6=45mm，考慮到安裝擋油板時(shí)的長度，L3=29mm，軸段6除了安裝軸承外還有有加工倒角，故L6=32mm。 （5）軸肩5、7的設(shè)計(jì)：軸段3上安裝與軸段6成對的擋油板，考慮到軸承受力的對稱性軸肩5、6的長度L5=5mm，d5=d6=60mm。 （6）軸段4：由于車制蝸桿，需要兩端留出退刀槽，兩端都為35mm，直徑d4=51mm。螺旋長度為90mm，考慮到倒角，取L4=172mm（7） 鍵連接：聯(lián)軸器采用普通平鍵連接，為鍵853 GB/T 1096-1990 圖三九、減速器的潤滑及密封條件的選擇1、蝸輪蝸桿潤滑 嚙合條件采用油潤滑，采用L-CKE220蝸輪蝸桿油，狀油深度6070mm。2、 軸承潤滑軸承采用脂潤滑，填充量不超過軸承空間的1/3，每隔半年更換潤滑脂。3、蝸輪蝸桿的密封 蝸桿軸承透蓋采用唇型密封圈密封，防止油液濺出；蝸輪軸承透蓋采用毛氈密封。十、減速器的附件設(shè)計(jì)1、窺視孔和窺視孔蓋得設(shè)計(jì) 窺視孔的作用是方便人手伸入機(jī)箱內(nèi)手動調(diào)節(jié)蝸輪的輪齒嚙合，因此窺視孔蓋的大小應(yīng)該能伸入手的大小