機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）單級(jí)蝸輪蝸桿減速器

1、濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目 單級(jí)蝸輪蝸桿減速器 系別 機(jī)電工程系 專(zhuān)業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班級(jí) 機(jī)電0908 姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師日期 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：蝸桿減速器及相關(guān)傳動(dòng)設(shè)計(jì)要求：減速器在常溫下連續(xù)工作、單向運(yùn)動(dòng)；空載起動(dòng)，工作時(shí)有中等沖擊；工作速度v的允許誤差為+5%；單班制（每班工作8h），要求減速器設(shè)計(jì)壽命8年，大修期為3年，小批量生產(chǎn)；三相交流電源的電壓為380/220v設(shè)錨鏈最大有效拉力為f(n) f=2500n，錨鏈工作速度為v(m/s) v=0.7m/s,錨鏈滾筒直徑為d(mm)，d=300mm設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：第一周：選擇題目以及查閱資料，為畢業(yè)設(shè)

2、計(jì)做準(zhǔn)備。第二周：查閱資料了解蝸輪蝸桿減速器。第三周：做設(shè)計(jì)書(shū)，按照老師要求，做好封皮、目錄、摘要以及感謝。第四周：做目錄一三的內(nèi)容第五周：做目錄四六的內(nèi)容第六周：做目錄七九的內(nèi)容第七周：做目錄十十一的內(nèi)容第八周：繪制裝配圖 指導(dǎo)教師（簽名）： i摘要減速器是用于電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置。本減速器屬單級(jí)蝸桿減速器（電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器減速器聯(lián)軸器滾筒），本人是在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下完成的。該課程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：任務(wù)設(shè)計(jì)書(shū)，參數(shù)選擇，傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)，電動(dòng)機(jī)的選擇，運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算，蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)，蝸桿、蝸輪的基本尺寸設(shè)計(jì)，蝸輪軸的尺寸設(shè)計(jì)與校核，減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減速器其他零件的選擇，減速器的

3、潤(rùn)滑等。設(shè)計(jì)參數(shù)的確定和方案的選擇通過(guò)查詢有關(guān)資料所得。蝸輪蝸桿減速器的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及輔助制造（cad/cam）技術(shù)是當(dāng)今設(shè)計(jì)以及制造領(lǐng)域廣泛采用的先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)本課題的研究，將進(jìn)一步深入地對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行深入地了解和學(xué)習(xí)。本文主要介紹一級(jí)蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)過(guò)程及其相關(guān)零、部件的cad圖形。關(guān)鍵詞：減速器，設(shè)計(jì) ，繪圖ii目錄目錄iii一 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇4二 運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的計(jì)算52.1電動(dòng)機(jī)的選擇52.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算62.3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列于下表6三 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算73.1蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算73.2 計(jì)算蝸桿傳動(dòng)等其他幾何尺寸8四 蝸桿

4、副上作用力的計(jì)算104.1 設(shè)計(jì)參數(shù)104.2 蝸桿上的作用力104.3 蝸輪上的作用力10五 減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸115.1 箱體的尺寸116、蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算156.1 軸的詳細(xì)計(jì)算156.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15七 鍵連接的設(shè)計(jì)19八 軸、滾動(dòng)軸承及鍵連接校核計(jì)算208.1 軸的強(qiáng)度校核208.2校核軸的強(qiáng)度218.3蝸桿軸的撓度校核218.4校核鍵連接強(qiáng)度22九 低速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算239.1 軸的詳細(xì)設(shè)計(jì)239.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23十 鍵連接的設(shè)計(jì)27十一 潤(rùn)滑油的選擇28十二 附件設(shè)計(jì)29十三 減速器附件的選擇31致謝33參考文獻(xiàn)3434一 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇錨鏈輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)1通

5、過(guò)聯(lián)軸器2將動(dòng)力傳入單級(jí)蝸桿減速器3，再通過(guò)聯(lián)軸器4，將動(dòng)力傳至輸送錨機(jī)滾筒5，帶動(dòng)錨鏈6工作。二 運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的計(jì)算2.1電動(dòng)機(jī)的選擇2.1.1 按工作要求和條件選用y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2.1.2 傳動(dòng)滾筒所需功率pw =fv/(1000w)=25000.7/（10000.96）=1.82kw錨鏈工作速度v的允許誤差為+5%，所以傳動(dòng)功率的范圍為pw =pw +0.05 pw=（1.7291.911）kw2.1.3 傳動(dòng)裝置效率雙頭蝸桿傳動(dòng)效率 蝸=0.78 滾動(dòng)軸承效率（每對(duì)） 軸=0.99聯(lián)軸器效率 聯(lián)=0.99 傳動(dòng)滾筒效率 w=0.96所以：=軸3聯(lián)2w 蝸 =0.9930.992

6、0.960.78 =0.712電動(dòng)機(jī)所需功率： pd= pw/ =1.82/0.712=2.453kw 滾筒工作轉(zhuǎn)速： 601000 =601000 =44.59r/min蝸桿頭數(shù)為2的傳動(dòng)比i的范圍為14100，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：nd=inw(1427)44.59=（624.261203.95）r/min根據(jù)計(jì)算出的電動(dòng)機(jī)容量和轉(zhuǎn)速，查得所需的電動(dòng)機(jī)y系列三相異步電動(dòng)機(jī)相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比的比較情況如下表所示： 方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率ped kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min總傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1y132m-8375071015.922y132s-63100096021.533y100l

7、2-431500143032.07綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量和減速器的傳動(dòng)比，可見(jiàn)第2方案比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)機(jī)型號(hào)為y132s-6其主要性能如下表: 位：mm中心高h(yuǎn)外形尺寸l（ac/2ad）hd底角安裝尺寸ab地腳螺栓孔直徑k軸身尺寸de裝鍵部位尺寸fgd1324753453152161401238801033382.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1）各軸的轉(zhuǎn)速n0=960 r/minn1=n0=960 r/minn2= n1/i=960/21.53=44.59 r/minnw=n2=44.59 r/min2)各軸的輸入功率 p1 =pd聯(lián)=2.4530.99=2.428k

8、wp2 =p1軸蝸=2.4280.990.78=1.875kwpw =p2軸聯(lián)=1.8750.990.99=1.838kw3） 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 t0 =9550pd/n0=95502.453 /960=24.400nmt1 =9550p1/n1=95502.428 /960=24.157nmt2 =9550p2 /n2=95501.875/44.59=401.618nmtw=9550pw/nw=95501.838 /44.59=393.623nmn0=960 r/minn1=960 r/minn2=44.59r/minnw=44.59r/minp1 =2.428kwp2 =1.875kwpw

9、=1.838kwt0 =24.400nmt1 =24.157nmt2=401.618nmtw =393.623nm2.3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列于下表參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸軸軸滾筒軸轉(zhuǎn)速n（r/min）輸入功率p/kw輸入轉(zhuǎn)矩t(nm)9602.43524.4009602.42824.15744.591.875401.61844.591.838393.623傳動(dòng)比50三 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.1 選擇材料蝸桿：45鋼，表面淬火45-55hrc；蝸輪：10-3鋁青銅zcual10fe3，金屬模鑄造，假設(shè)相對(duì)滑動(dòng)速度vs6m/s3.1.2 確定許用應(yīng)力許用接觸應(yīng)力 h=120mp

10、a許用彎曲應(yīng)力 f=90mpa3.1.3 參數(shù)的選擇蝸桿頭數(shù) z1=2蝸輪齒數(shù) z2=iz1=21.532=43.06 則z2取44使用系數(shù) ka=1.1綜合彈性系數(shù) ze=160接觸系數(shù)z 取d1/a=0.4 由圖12-11得，z =2.83.1.4 確定中心距a取整：a=185mm若取m=8,d1=80mm 則d2=mz2=448=352mm則中心距a為3.1.5 驗(yàn)算蝸輪圓周速度v2、相對(duì)滑動(dòng)速度、及傳動(dòng)總效率1）蝸輪圓周速度v22）導(dǎo)程角 由3）相對(duì)滑動(dòng)速度vs 與初選值相符，選用材料合適4）傳動(dòng)總效率 當(dāng)量摩擦角 原估計(jì)效率0.712與總效率相差較大，需要重新驗(yàn)算3.1.6 復(fù)核 所

11、以原設(shè)計(jì)合理3.1.7 驗(yàn)算蝸輪抗彎強(qiáng)度蝸輪齒根抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算公式為其中當(dāng)量齒數(shù)所以強(qiáng)度足夠3.2 計(jì)算蝸桿傳動(dòng)等其他幾何尺寸3.2.1 蝸桿相關(guān)幾何尺寸分度圓直徑 齒頂高 全齒高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 蝸桿螺旋部分長(zhǎng)度(因?yàn)楫?dāng)m41.03+41.03（0.030.05）=42.2643.08mm,故取dmin=43mm9.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9.2.1 各軸段的設(shè)計(jì)1）軸段的設(shè)計(jì)因?yàn)樵摱屋S上安裝聯(lián)軸器，故此段設(shè)計(jì)與聯(lián)軸器同步設(shè)計(jì)。為了補(bǔ)償誤差，故采用彈性聯(lián)軸器，工作情況系數(shù)ka為2.3所以聯(lián)軸器取型號(hào)為gb/t 5014-2003中的lx3型聯(lián)軸器符合要求，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為1250nm,許用轉(zhuǎn)速為4750

12、r/min（鋼），軸孔直徑范圍為4048mm，轂孔直徑取48mm，軸孔長(zhǎng)度取84mm，j型軸孔，a型鍵，聯(lián)軸器主動(dòng)端代號(hào)為lx3 3860 gb/t 5014-2003。則相應(yīng)的軸段直徑為d1=48mm，軸段長(zhǎng)度略小于輪轂直徑，故取l1=82mm2）軸段的直徑軸肩高度為故，軸段的直徑為該處選用密封氈圈油封，使用的氈圈類(lèi)型為 55 jb/zq4606-1997,則d2=55mm3)軸段及軸段的設(shè)計(jì)因?yàn)檩S段及軸段上安裝軸承，考慮其受力情況，所以選用圓錐滾子軸承，軸段上安裝軸承，現(xiàn)取軸承為30212， 軸承內(nèi)徑d=60mm，外徑d=110mm,寬b=22mm，t=23.75，內(nèi)圈定位軸肩直徑da=6

13、9mm，外圈定位軸肩直徑da=96101mm，a21m，故取d3=60mm。軸承采用脂潤(rùn)滑，需要設(shè)計(jì)擋油環(huán)，軸承靠近箱體內(nèi)壁的端面距箱體內(nèi)壁距離取3=10mm。故d3=d6=60mm，4)軸段的設(shè)計(jì)軸段上安裝蝸輪，為方便蝸輪的安裝，d4應(yīng)該略大于d3，可定d4=65mm,蝸輪輪轂的寬度范圍為（1.21.8）d4=78117mm,取其輪轂寬度h=80mm，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)該比輪轂略短，故取l4=78mm5)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=（22+10+15+80-78）=49mm6）軸段的

14、長(zhǎng)度設(shè)計(jì)因?yàn)檩S段的長(zhǎng)度除與軸上的零件有關(guān)外，還與軸承座寬度及軸承端蓋等零件的尺寸有關(guān)。軸承端蓋連接螺栓直徑為m8，取螺栓gb/t5782 m835,故軸承端蓋厚e=1.2d端螺=1.28mm=9.6mm，取e=10mm。調(diào)整墊片厚度t=2mm，聯(lián)軸器輪轂端面與端蓋外端面的距離k1=15mm。軸承座外伸凸臺(tái)高t=5mm，軸承座厚度為l=+c1+c2+(58)=6770mm。則：取l=68mml2=k1+e+t+l-3-b=15+10+2+68-10-22=63 mm7)軸段的設(shè)計(jì)該軸段為蝸輪提供定位，定位軸肩的高度為h=(0.070.1)d4=3.855.5mm取h=5mm,則d5=75mm,取

15、軸段的長(zhǎng)度l5=10mm8)軸段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)保證擋油環(huán)、軸承相對(duì)蝸輪中心線對(duì)稱(chēng)，則l6=l3-l5-2mm=(49-10-2)=37mm9)軸上力作用點(diǎn)間距軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的距離為 10）低速軸的設(shè)計(jì)尺寸 單位：mm488255636049657875106049十 鍵連接的設(shè)計(jì)聯(lián)軸器與軸段間采用a型普通平鍵連接，鍵的類(lèi)型為gb/t 1096 鍵 12832和鍵1610十一 潤(rùn)滑油的選擇減速器內(nèi)部的傳動(dòng)零件和軸承都需要有良好的潤(rùn)滑，這樣不僅可以減小摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，還可以防止銹蝕、降低噪聲。減速器采用蝸桿下置式，所以蝸桿采用浸油潤(rùn)滑，蝸桿浸油深度h大于等于1個(gè)螺牙高，但不高于蝸桿軸軸承最

16、低滾動(dòng)中心。蝸桿軸承采用全損耗系統(tǒng)用油l-an150潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。蝸輪軸承采用zl-1鋰基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。十二 附件設(shè)計(jì)經(jīng)箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以及標(biāo)準(zhǔn)鍵、軸承、密封圈、擋油盤(pán)、聯(lián)軸器、定位銷(xiāo)的組合設(shè)計(jì)，經(jīng)校核確定以下零件： 鍵的類(lèi)型： 單位：mm安裝位置類(lèi)型b（h9）h（h11）l9（h14）蝸桿軸、聯(lián)軸器以及電動(dòng)機(jī)聯(lián)接處gb/t 1096 鍵 10810832蝸輪與蝸輪軸聯(lián)接處gb/t 1096 鍵 12812832蝸輪軸、聯(lián)軸器及傳動(dòng)滾筒聯(lián)接處gb/t 1096鍵1610161032圓錐滾動(dòng)軸承 ： 單位：mm安裝位置軸承型號(hào)外 形 尺 寸ddtbc蝸 桿gb/t297-1994（30214

17、）7012526.252421蝸輪軸gb/t297-94302126011023.752219密封圈（jb/zq 4606-1986）： 單位：mm安裝位置類(lèi)型軸徑d基本外徑d基本寬度蝸桿b6574865748蝸輪軸b5574855748彈簧墊圈（gb93-87）： 單位：mm安裝位置類(lèi)型內(nèi)徑d寬度（厚度）材料為65mn，表面氧化的標(biāo)準(zhǔn)彈簧墊圈軸承旁連接螺栓gb93-87-16164上下箱聯(lián)接螺栓gb93-87-12123擋油環(huán)： 單位：mm安裝位置外徑厚度邊緣厚度材料蝸桿129129q235定位銷(xiāo)為gb117-86 銷(xiāo)838 材料為45鋼十三 減速器附件的選擇視孔蓋（q235）： 單位mma

18、a1a2b1bb2d4hr150190170410380394m 628起吊裝置： 單位mm箱蓋吊耳dr eb24242424箱座吊耳bhhb4233.626.910.524起重螺栓 : 單位mmddlsd1cd2hm1635622716328422226通氣器: 單位mmdd1d2d3d 4dabsm181.5m331.583164012722chh1d1rkef1640825.440622軸承蓋（ht150） 單位mm安 裝位 置d3dd0d0d2ee1md4d5d6b1d1蝸桿1013011155180121335.5120125127880蝸輪軸101401116519012132013013513710100油標(biāo)尺 單位mmdd1d2d3habcdd1m1641663512852622油塞（工業(yè)用革）: 單位mmddellasd1hm11.52619.62312317172致謝在學(xué)校學(xué)習(xí)期間,本人得到許多人的支持與幫助,衷心感謝菅毅老師在我完成設(shè)計(jì)期間給予的熱情關(guān)心和悉心指導(dǎo).菅毅老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度和謙遜的性格，務(wù)實(shí)高效的工作作風(fēng)使我受益匪淺。我還要借此機(jī)會(huì)向在大學(xué)生活中給予了我?guī)椭椭笇?dǎo)的所有老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來(lái)的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知