《機械設(shè)計基礎(chǔ)》蝸輪蝸桿減速器

1、1012型慢動卷揚機傳動系統(tǒng)長安大學(xué)機械設(shè)計基礎(chǔ)課 程 設(shè) 計 說 明 書學(xué) 院： 汽車學(xué)院專 業(yè)： 汽車服務(wù)工程班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師：長安大學(xué)工程機械學(xué)院目 錄1、 設(shè)計目的2 二、電動機選擇3三、傳動零件的設(shè)計及計算6（一）齒輪的設(shè)計計算6 1高速級蝸輪蝸桿傳動的設(shè)計計算 6 2低速級齒輪傳動的設(shè)計計算 10（二）減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 12（三）軸的設(shè)計計算 13 1 高速軸設(shè)計計算及校核 132中間軸設(shè)計計算 183低速軸設(shè)計計算20四、其他附件的選擇22五、密封與潤滑 23六、設(shè)計總結(jié) 24七、參考文獻 26一、設(shè)計目的：（1）通過課程設(shè)計使學(xué)生綜合運用機械設(shè)

2、計基礎(chǔ)課程及有關(guān)先修課程的知識，起到鞏固深化，融會貫通及擴展有關(guān)機械設(shè)計方面知識的運用，樹立正確的設(shè)計思想；（2）通過課程設(shè)計的實踐，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力，使學(xué)生掌握機械零件，機械傳動裝置或簡單機械的一般設(shè)計方法和步驟。（3）通過課程設(shè)計，學(xué)習(xí)運用標準，規(guī)范，手冊，圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)學(xué)生機械設(shè)計的基本技能。1、 設(shè)計方案：設(shè)計1012型慢動卷揚機傳動系統(tǒng)。一、原始數(shù)據(jù)：序 號項 目單 位1102型1最大牽引力pn500002卷筒直徑d4003卷筒寬度b8404卷筒轉(zhuǎn)速nrpm6.355鋼絲繩最大速度vm/min9.96開式齒輪傳動比i5.2357鋼絲繩直徑d248定

3、位尺寸a3709工作條件載荷較平穩(wěn)10使用壽命兩班制，8年注：最大牽引力中已考慮過載二運動簡圖說明慢動卷揚機用于慢速提升重物，在建筑工地和工廠有普遍應(yīng)用。圖示為1011型、1012型慢動卷揚機機構(gòu)運動簡圖。其運動傳遞關(guān)系是：電動機1通過聯(lián)軸器2（帶有制動器），普通蝸桿（圓柱）減速機4，以及開式齒輪傳動5驅(qū)動卷筒6，繞在卷筒上的鋼絲繩再通過滑輪和吊鉤即可提升或牽引重物。電磁制動器3用于慢動卷揚機停車制動。;. 圖（一）二、電動機的選擇1.選擇電動機類型 按工作要求和工作條件選用y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，電源額定電壓為380v。 2.選擇電動機容量 初步確定傳動系統(tǒng)總體方案如圖1所示

4、。蝸桿圓柱齒輪減速器。傳動裝置的總效率a0.9920.800.9920.970.980.73；上式中=0.99為軸承的效率（一對），=0.80為蝸輪的效率，=0.99為彈性聯(lián)軸器的效率，=0.97為齒輪的效率，0.98為卷揚機卷筒效率。3. 確定電動機轉(zhuǎn)速工作機所需的功率為pw=8.25kw卷揚機所需工作功率為：=11.30 kw;卷揚機卷筒的轉(zhuǎn)速為：7.88 r/min所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為：=（880）5.2356.35=（330.013300.1）r/min上式中是蝸輪蝸桿的傳動比，是開式齒輪傳動比因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率ped略大于pd即可，由y系列技術(shù)數(shù)據(jù)選電動機的額定功率為1

5、8.5kw即y160l-2型電動機表1yr200l1-4 型電動機的主要性能電動機型號額定功率/kw電流/a（380v）滿載轉(zhuǎn)速/（r/min）y160l-218.535.529303.03.0表2 yr200l1-4電動機的安裝尺寸型號haa/2bcdeky160l-2372541272541084211019二.傳動裝置的總傳動比和傳動比分配（1）總傳動比 371.8 （2）分配傳動比 由于，且5.235蝸輪蝸桿的傳動比為：71.02（1）各軸轉(zhuǎn)速 軸（蝸桿軸） r/min 軸（渦輪軸） 33.24r/min 軸（卷筒軸） r/min（2）各軸輸入功率軸 p018.50.9918.315k

6、w 軸 18.3150.814.652kw軸 14.6520.990.9714.070kw 鋼絲繩 =14.0700.990.98=13.651kw（3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩 =120.60nm軸 119.39nm 軸 4209.58 nm 軸 21160.39 nm表3 蝸桿圓柱齒輪傳動裝置的運動和動力參數(shù)軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩t/（ nm ）轉(zhuǎn)速n/（rmin-1）傳動比效率電機軸18.5120.60146510.99軸18.315119.39146544.0700.80軸14.6524209.5833.245.2350.97軸14.07021160.396.35三、傳動零件的設(shè)計

7、1.選擇蝸桿傳動類型根據(jù)gb/t100851988推薦，采用漸開線蝸桿（zi）2.齒輪材料，熱處理及精度蝸桿：45鋼淬火，螺旋齒面要求淬火，淬火后硬度為4555hrc蝸輪：鑄錫磷青銅zcusn10pl,金屬模制造，齒芯用灰鑄鐵ht100 3.按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度，傳動中心距 (1) 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩t按z=1, 估取效率渦輪=0.8，則4209.260 nm（2）確定載荷系數(shù)k取載荷分布不均系數(shù)k =1，選取選用系數(shù)k=1，取動載系數(shù)k=1.05，則k= kk k=1.05（3）確定彈性影響系數(shù)z=15

8、0mpa（4)確定彈性系數(shù)設(shè)蝸桿分度圓直徑d和傳動中心距a的比值d/a=0.35，因此=2.9(5)確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸輪材料為zcnsn10pl，金屬模制造，蝸桿螺旋齒面硬度45hrc，查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268mpa 兩班制。八年所以l=26280h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n=60j nl=60126280=5.2410壽命系數(shù)=0.8130則，=0.8130268=217.9mpa（6）計算中心距=260.19 mm取中心距a280mm,i=44.070因此，取m=10，蝸桿分度圓直徑d=90mm。這時d/a=0.32， 查圖1211可查得接觸系數(shù)=3.0因為, 因此，以上計算結(jié)果可用4.蝸桿

9、與蝸輪的主要參數(shù)及尺寸（1） 蝸桿：軸向齒距p=m=3.141610=31.416；直徑系數(shù)q=d/m=9；齒頂圓直徑d= d+2m=90+2110=110；齒根圓直徑= d2m(h+)=90210(1+0.2)=66 查簡明機械零件設(shè)計手冊表11-23得分度圓導(dǎo)程角=123144；蝸桿軸向齒厚s=m/2=15.708。(2) 蝸輪：查簡明零件機械設(shè)計手冊表11-24得蝸輪齒數(shù)z=48;變位系數(shù)x=-0.5;驗算傳動比i= z/z=48/1=48,傳動比誤差（4844.070）/44.070=8.91%,是允許的。蝸輪分度圓直徑d=mz=1048=480蝸輪喉圓直徑 d= d+2h=480+2

10、10(10.5)=490蝸輪齒根圓直徑 = d2h=480210(10.5+0.2)=466蝸輪咽喉母圓半徑 r=a d/2=280490/2=355.校核齒根彎曲疲勞強度當(dāng)量齒數(shù)z= z/(cos)=48/(cos123144）49.18根據(jù)x=-0.5, z=49.18 ,因此，=2.42許用彎曲應(yīng)力=由zcusn10pl制造的蝸輪的基本許用應(yīng)力=56mpa壽命系數(shù)0.667=560.66737.352mpa=20mpa由于1.214齒輪端面與內(nèi)機壁距離12機蓋肋厚8.5機座肋厚m8.5軸承端蓋外徑97，170，185軸承端蓋凸緣厚度e12，15軸承旁連接螺栓距離s179，197 表5 連

11、接螺栓扳手空間、值和沉頭直徑表 螺栓直徑m8m10m12m16m20m24m301316182226344011141620242834沉頭座直徑20242632404860（三）、軸的設(shè)計計算一、i軸的設(shè)計計算1. 軸i上的功率=18.315kw, 轉(zhuǎn)速=1465r/min,轉(zhuǎn)矩=119.39nm，軸ii上的轉(zhuǎn)距4209.58 nm2.求作用在蝸桿蝸輪上的力已知蝸桿的分度圓直徑d=90mm蝸輪分度圓直徑480 蝸輪蝸桿的壓力角取標準值為而3初步確定軸的最小直徑，取=115，于是得26.69計算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩，取=1.9226.841nm選用jm15膜片聯(lián)軸器，其許用轉(zhuǎn)矩為 nm。許用轉(zhuǎn)速 半聯(lián)

12、軸器的孔徑30，故取=30,半聯(lián)軸器軸孔長度l60（1）擬定軸上零件的裝配方案如圖所示的裝配方案（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸=30mm 軸段右端需制定一軸肩，軸肩高度h=2.5mm, 35mm左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑=40mm,半聯(lián)軸器與軸配合的孔長度=60mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器而不壓在軸的端面上，故段的長度略短一些，現(xiàn)取=61mm2）初步選擇滾動軸承，因軸承同時承受徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，并根據(jù)35mm,選取32308，其尺寸，故63,軸肩高度h=3mm,因此=463）取蝸桿軸軸段直徑

13、,蝸桿齒寬=115,經(jīng)磨削后115+35=150,即1504）軸承端蓋的總寬度為25mm，由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑要求，取端蓋的外端面于半聯(lián)軸器左端面間的距離15mm，故=40mm5）為保證蝸桿與蝸輪嚙合，取=75至此已初步確定軸的各段直徑和長度。蝸桿軸的總長度524 減速器殼的長度a=420（3）軸上零件的周向定位為了保證半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵按直徑查表查得平鍵截面，長為，半聯(lián)軸器與軸的配合為；滾動軸承的配合是由過盈配合來保證的（4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2取軸端倒角145。各軸肩處的圓角半徑取r1。5. 軸的強度計算（1）

14、求兩軸承受到的徑向載荷和將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個平面力系：則令兩軸承之間的距離為l。則：l。=380mm垂直面的支座反力=413.47 n，=224.93 n水平面的支座反力1326.55 n在支座上產(chǎn)生的反力為：1389.5n1345.5n（2） 求兩軸承的計算軸向力和對于圓錐滾子軸承，按表14-37，軸承的派生軸向力,其中，是對應(yīng)表中，其值由軸承手冊查出。手冊上查的32308的基本額定載荷c=115kn, =148kn。因此可得：1389.5n1345.5 n則=1389.5n=1389.5+1745.0=3134.5n（3） 驗算軸承壽命因為，所以按軸承1的的受力

15、大小驗算1.8668h26280h 故所選選軸承滿足壽命要求。首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，應(yīng)從手冊中查取a值。對于32308型圓錐滾子軸承由手冊中查得a=23.3mm。因此，根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及彎矩和扭矩圖中載荷垂直面v水平面h支反力f1389.5n,=1345.5n1326.55n彎矩m264.005 n 255.3645 n 252.045 n 總彎矩365.000 n 358.800n 扭矩t=119.39nm6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面）的強度。根據(jù)式（

16、15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，卷揚機頻繁正反轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按對稱循環(huán)應(yīng)變。應(yīng)取，軸的計算應(yīng)力為，348.03 nm已知選用軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表14-1查得表14-3查得=60mpa。38.71mm考慮到鍵槽對軸的消弱，將d值加大百分之五。故d=1.0538.71=40.65mm遠小于蝸桿的分度圓直徑mm故是很安全的二、ii軸的設(shè)計計算1.軸ii上的功率，轉(zhuǎn)速 ，轉(zhuǎn)矩4209.58nm軸iii上的功率，轉(zhuǎn)速 ，轉(zhuǎn)矩21160.39 nm2.求作用在齒輪上的力蝸輪：小齒輪：已知大齒輪的分度圓直徑84050381.88n3.初步確定用45軸的最小直徑，取=1154軸的機構(gòu)設(shè)計1）擬定軸上零件

17、的裝配方案如圖所示的裝配方案2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （1）初步選擇滾動軸承，因軸承同時承受徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，參照工作要求并根據(jù)=90mm,選取7318b，其尺寸故 =90,（2）取安裝齒輪處的軸段直徑=95mm,齒輪的又端與軸承之間采用套筒定位，加擋油環(huán)，為了使套筒可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，蝸輪寬度，取其寬度為67，故取=63mm,小齒輪=128。 3）為了保證蝸輪蝸桿的嚙合，取蝸輪端面到內(nèi)機壁的距離；小齒輪到箱體的距離30 蝸輪齒面到箱體的慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離,取=10mm，已知滾動軸承寬度，

18、則=b+(6763)=127 mm, =t+(6763)=97 mm至此已初步確定軸的各段直徑和長度。箱體的寬度b=287mm 高度h=540mm（4）軸上零件的周向定位按由表查得平鍵截面，長為，按由表查得平鍵截面，長為，同時為了保證齒輪和軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動軸承的配合是由過盈配合來保證的（5）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2取軸端倒角245。各軸肩處的圓角半徑取r2。三、iii軸的設(shè)計計算軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=640mpa,=275mpa,=155mpa1、軸iii（卷筒軸）上的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩21160.39 nm2、求作用在齒輪

19、上的力已知大齒輪的分度圓直徑840距離 考3初步確定軸的最小直徑，取c=1124軸的機構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案如圖所示的裝配方案（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）初步選擇滾動軸承。因軸承同時承受徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，根據(jù)=146,選取7030ac軸承，其尺寸故=1502）取安裝大齒輪處的軸段直徑=155mm,卷筒的左端與軸承之間采用套筒定位，加擋油環(huán)，為了使套筒可靠的壓緊卷3于卷筒寬度，其寬度為836，故取=836mm, 軸承端蓋的總寬度為57mm，軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑要求，取端蓋的外端面于大齒輪左端面間的

20、距離30mm，故=215mm 卷筒軸左端長度87mm至此已初步確定軸的各段直徑和長度。卷筒軸總長度+=1138mm4）軸上零件的周向定位為了保證大齒輪與軸的連接，按由表查得平鍵截面，長為，同時為了保證齒輪和軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動軸承的配合是由過盈配合來保證的5）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2取軸端倒角245。各軸肩處的圓角半徑取r2。四、其他附件的選擇1視孔蓋 選用a=140mm的視孔蓋。2通氣器選用簡易通氣器m201.53油面指示器根據(jù)指導(dǎo)書表14.13，選用桿式油標m204油塞筒，此軸段應(yīng)略短根據(jù)指導(dǎo)書表14.14，選用m201.5型油塞和墊片5起吊裝

21、置 根據(jù)指導(dǎo)書，箱蓋選用吊耳d=16mm6定位銷 根據(jù)指導(dǎo)書表11.30，選用銷gb/t 117-2000 a8357起蓋螺釘選用螺釘m1230五、密封與潤滑1齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于高速級蝸桿浸油深度3050mm，取深h=32mm。根據(jù)指導(dǎo)書表16-1，選用全損耗系統(tǒng)用油 l-an22。2滾動軸承的潤滑選用脂潤滑。根據(jù)表16-4 ，選用滾動軸承脂zgn69-2。密封方法的選取由于凸緣式軸承端蓋易于調(diào)整軸向游隙，軸的軸承兩端采用凸緣式端蓋。6、 設(shè)計總結(jié)伴隨著知識經(jīng)濟和信息時代的到來，知識的更新越來越快，社會對人才的培養(yǎng)規(guī)格的要求也正在發(fā)生著巨大的變化。經(jīng)過半個月的時間，我的機械設(shè)計基礎(chǔ)課

22、程設(shè)計終于完成了。雖然很忙碌很疲勞，但感覺收獲還是蠻大的。每天的專注和辛勞，喚回了我對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程的重新認識，對慢動卷揚機傳動系統(tǒng)的深刻理解，和一種對于設(shè)計制圖工作的熱情和認真態(tài)度，我的細心再次發(fā)揮了優(yōu)勢，不敢說這次設(shè)計一定能得優(yōu)秀，但是看著圖紙上每一個細節(jié)，我覺得沒有枉費這兩周以來的心血。在這次設(shè)計中，進一步培養(yǎng)了結(jié)構(gòu)設(shè)計的獨立能力，樹立正確的設(shè)計思想，掌握常用的機械零件，機械傳動裝置和簡單機械設(shè)計的方法和步驟。在老師的諄諄教導(dǎo)和同學(xué)的熱情幫助下，我找到了信心。正像老師所說，機械設(shè)計基礎(chǔ)的課程設(shè)計沒有那么簡單，雖然很多困難我已經(jīng)一個個都克服了，但是難免有疏忽和遺漏，完美總是那么可望而不可即的，不在同一個地方跌倒兩次才是最重要的。抱著這個心理，我一步步走過來了，最終完成我的設(shè)計任務(wù)。通過這次的設(shè)計，我認識到一些問題是我們以后必須注意的。第一，設(shè)計過程決非只是計算過程，當(dāng)然計算是很重要，但只是為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一個基礎(chǔ)，而零件、部件、和機器的最后尺寸和形狀，通常都是由結(jié)構(gòu)設(shè)計取定的，計算所得的數(shù)字，最后往往會被結(jié)構(gòu)設(shè)計所修改。結(jié)構(gòu)設(shè)計在設(shè)計工作中一般占較大的比重。第二，我們不能死套教材，教材中給出的