蝸輪蝸桿減速器課程設(shè)計(jì)

1、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)一、選擇電動(dòng)機(jī)1.選擇電動(dòng)機(jī)類型按工作要求選用Y系列三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，電壓為380V.2.選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為Pw= Fv1000 = 1.634kW查表得：一個(gè)聯(lián)軸器的效率1：0.99一對(duì)圓錐滾子軸承的效率2：0.98（使用兩對(duì)）渦輪蝸桿的效率3：0.72V帶傳動(dòng)的效率4：0.96一對(duì)深溝球軸承的效率5：0.99滾筒的效率6：0.96 = 0.618從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為P= Pw = 2.644kW3.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速渦輪蝸桿的傳動(dòng)比范圍為：5-80V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍為：2-4總的傳動(dòng)比范圍為：10-320工作機(jī)轉(zhuǎn)速為nW=60 x 1000

2、vd = 18 r/min所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的可選值為nd =(10-320)nW = 180-5800 r/min查表15.1選電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112M-4，參數(shù)如下電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速（r/min）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y112M-4414402.22.2二、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比i并分配傳動(dòng)比1.總傳動(dòng)比i i= nmnW = 802.分配傳動(dòng)比渦輪蝸桿傳動(dòng)比為40選擇V帶傳動(dòng)傳動(dòng)比為2三、計(jì)算傳動(dòng)轉(zhuǎn)置各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)1.各軸轉(zhuǎn)速軸n=nm = 1440 r/min軸n= ni = 36 r/min 軸n = ni = 18 r/min2.各軸的輸出功率軸P

3、=Pd1 = 2.61756kW軸P= P23 = 1.846950kW 軸（滾筒）P = P42 = 1.737611kW3.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩Td為Td = 9.55 x 106Pdnm = 0.175 x 105Nmm故軸T= Td1 = 0.173595x 105 Nmm 軸T = T23 i= 4.899549 x 105Nmm 軸 T = T24i = 9.21991 x 105Nmm軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比效率電機(jī)軸2.64402.6175601.846954.8995493640軸1.735959.2189

4、91182傳動(dòng)件設(shè)計(jì)一、蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1.選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)GB/T 10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）2.選擇材料考慮蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望；效率高些，耐磨性好些，故蝸桿齒面要求淬火，硬度為45-55HRC。渦輪用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，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。3.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)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。m2d1KT2(480Z2H)2（1）確定作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩T2（2）確定載荷系數(shù)K因工作載荷教穩(wěn)定，故取載荷分布不均

5、系數(shù)K = 1；由表11-5選取使用系數(shù)KA = 1.15；由于轉(zhuǎn)速大于3 m/s，沖擊不大，可取動(dòng)載荷系數(shù)Kv = 1.15；則K= KAKKv = 1.32（3）確定彈性影響系數(shù)因選用的是鑄錫磷青銅渦輪和鋼蝸桿相配，故 = 160MPa1/2（4）確定渦輪齒數(shù)z2z2 = z1i12 = 80（取整）（5）確定許用接觸應(yīng)力H根據(jù)渦輪材料為ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，從表11-7中查得渦輪的基本許用應(yīng)力H = 268MPa。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N = 60jn2Lh = 132451200壽命系數(shù)KHN = 8107N = 0.724007則H= KHNH=194.0

6、3（6）計(jì)算m2d1值m2d1 618.44.蝸桿渦輪的主要參數(shù)與幾何尺寸（1）中心距a=d1+d22 180mm（2）蝸桿蝸桿齒距 pa = 12.57mm直徑系數(shù) q = 10mm齒頂圓直徑 da1 = 48mm齒根圓直徑 df1 = 30.4mm分度圓導(dǎo)程角 11.31蝸桿軸向齒厚 sa = 6.28mm（3）渦輪渦輪分度圓直徑 d2 = 320mm渦輪喉圓直徑 da2 =328mm渦輪齒根圓直徑 df2 = 310.4mm渦輪咽喉半徑 rg2 = 16mm5.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度F=1.53KT2d1d2mYFa2YF當(dāng)量齒數(shù)zv2=z2cos3 = 84.85根據(jù)zv2 = 64.3

7、 , 從圖11-17中可得齒形系數(shù)YFa2 = 2.24螺旋機(jī)系數(shù) =1- 140 = 0.9192許用彎曲應(yīng)力 F=F KFN從表11-8中查得ZCuSn0P1制造的渦輪的基本許用彎曲應(yīng)力F = 56MPa。壽命系數(shù) KFN = 0.581369 F = 32.56 F = 19.32彎曲強(qiáng)度是滿足的。6.驗(yàn)算效率= （0.95-0.96）tanytan(+v) = 0.85已知 = v = arctan fvfv與相對(duì)滑動(dòng)速度vs有關(guān)。vs=d1n160x1000cos = 3.074m/s從表11-18中用插值法差得v = 1.2895;代入式中得= 0.85，大于原估計(jì)值，因此不用重算

8、。7.精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定8.熱平衡核算9.繪制工程圖10.主要設(shè)計(jì)結(jié)論鏈輪的設(shè)計(jì)1.選擇鏈輪齒數(shù)選取消鏈輪齒數(shù)z1= 17 大鏈輪齒數(shù)z2=i*z1= 342.確定計(jì)算功率有課本表9-6查得工作系數(shù)kA= 1,由圖9-13查得主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)kz = 1.22， 單排鏈，則計(jì)算功率為 pca= kA*kz*P =2.25kW選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距根據(jù)pca= 2.25kW，n1= 36r/min和pca pc，查圖9-11，可選20A-1。查表9-1，鏈條節(jié)距為p = 31.75mm4.計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距a0=(3050)p = 952.5-1587.5mm,取a0=1200

9、。相應(yīng)鏈長節(jié)數(shù)為 Lp0=2a0p+z1+z22+(z2-z12)2pa0 = 101.28取鏈長節(jié)數(shù)Lp= 102查表9-8，采用線性插值，計(jì)算得到中心距計(jì)算系數(shù)f1=0.24937，則鏈傳動(dòng)的最大中心距為 amax=f1p2Lp-(z1+z2)= 1211 計(jì)算鏈速v，確定潤滑方式v=n1*z1*p60*1000=0.32385 m/s由v=0.32385和鏈號(hào)，查圖9-14可知應(yīng)采用滴油潤滑。 計(jì)算壓軸力Fp有效圓周力為：Fe=1000pv =5703.1N鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)kFP=1.15，則壓軸力為FPkFPFe=6558.57N 主要設(shè)計(jì)結(jié)論鏈條型號(hào)20A-1；鏈輪齒數(shù)z1

10、=17，z2=34；鏈節(jié)數(shù)Lp=102，中心距a=1210mm。減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)一、確定各類傳動(dòng)零件的主要尺寸（2）蝸桿蝸桿齒距 pa = 25.13mm直徑系數(shù) q = 10mm齒頂圓直徑 da1 = 96mm齒根圓直徑 df1 = 63.6mm分度圓導(dǎo)程角 5.71蝸桿軸向齒厚 sa = 12.56637mmb1 = 108B = 60（3）渦輪渦輪分度圓直徑 d2 = 320mm渦輪喉圓直徑 da2 =336mm渦輪齒根圓直徑 df2 = 300mm渦輪咽喉半徑 rg2 = 32mm二、查去安裝尺寸400x265 軸徑28三、選定聯(lián)軸器的類型選擇LT5四、初定各軸最小直徑dA03Pn

11、45鋼A0 = 115d 12.77mm取d五、確定滾動(dòng)軸承類型選圓錐滾子軸承蝸桿使用30310 渦輪使用30210六、初步確定軸的階梯段七、確定滾動(dòng)軸承的潤滑方式和密封方式，軸承端蓋密封八、確定軸承端蓋的結(jié)構(gòu)形式凸緣式軸承端蓋九、確定減速器機(jī)體的結(jié)構(gòu)方案剖分式輸出軸的設(shè)計(jì)選擇軸的材料及熱處理考慮到變速器為普通中用途中小功率減速傳動(dòng)裝置，軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩，其傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸無特殊要求，故選擇常用的45鋼，調(diào)質(zhì)處理。初算軸的最小直徑已知軸的輸入功率為2.644W，轉(zhuǎn)速為1440 r/min，A值在106118所以輸出軸的最小直徑：A = 118 dA03Pn = 14.45mm

12、但是，由于軸上有1個(gè)鍵槽，計(jì)入鍵槽的影響：D1min = 14.8(1 + 7%) = 15.836mm已知輸出軸的輸入功率為1.84695kW，轉(zhuǎn)速為36r/min，則輸出軸的最小直徑： D2 43.85mm由于該直徑處有1個(gè)鍵槽，故D2min = 46.92mm6.1.4軸承的選擇及校核1) 初選輸入軸的軸承型號(hào)據(jù)已知工作條件和輸入軸的軸頸，初選軸承型號(hào)為圓錐滾子軸承32308（一對(duì)），其尺寸：D=90mm,d=40mm,B=33mm，a = 23.4mm?；绢~定動(dòng)載荷 C=115.7kN計(jì)算系數(shù) e=0.35軸向載荷系數(shù) Y=1.7據(jù)已知工作條件和輸出軸的軸頸，初選軸承型號(hào)為圓錐滾子軸

13、承30212（一對(duì)），其尺寸：D=100mm,d=60mm,B=22mm, a = 22.4mm.基本額定動(dòng)載荷 C=103kN計(jì)算系數(shù) e=0.4軸向載荷系數(shù) Y=1.52) 計(jì)算蝸桿軸的受力蝸桿軸的切向力，軸向力和徑向力蝸桿軸：Ft1 = 2T1 / d1 = 510.57N = -Fa2蝸輪軸： Ft2 = 2T2 / d2 = 3888.53N = -Fa1Fr2 = Ft2 tan= 1415N3) 計(jì)算軸承內(nèi)部軸向力單個(gè)軸承承受的徑向力為Fr1 = Fr1/ 2 = 707.5N軸承的內(nèi)部軸向力：Fd1 = Fr1 / 2Y = 208N4) 計(jì)算軸承的軸向載荷軸承2的軸向載荷 由

14、已知得,Fd1與Fa1方向相同，其和為 Fd1 + Fa1 = 208 + 3888.53 = 4096N（軸承2為“壓緊”端），所以FA2 = 4096N軸承1的軸向載荷 FA1 = 208N（軸承1為“放松”端）5) 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷軸承1的載荷系數(shù) 根據(jù)FA1/Fr1 = 0.815 e,X1 = 0.4, Y1 = 1.7軸承2的載荷系數(shù) 根據(jù)FA2/Fr2 = 5.79 e,X1 = 0.4, Y1 = 1.7軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷 P1 = 763.92軸承2的當(dāng)量動(dòng)載荷 P2 = 8695.44N 所以軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷取、中較大者，所以P = 8695.44N6) 計(jì)算軸承實(shí)際壽命溫度

15、系數(shù) 載荷系數(shù) fp = 1.2壽命指數(shù) 滾子軸承 軸承實(shí)際壽命 = 64564軸承預(yù)期壽命 132388h結(jié)論 由于 軸承32308滿足要求6.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.2.1蝸桿軸的結(jié)構(gòu)造型如下：6.2.3蝸桿軸的軸向尺寸的確定聯(lián)軸段取；軸肩段取；與軸承配合的軸段長度，查軸承寬度為18mm；左軸承到蝸桿齒寬；蝸桿齒寬 即，?。晃仐U齒寬右面到右軸承間的軸環(huán)與左面相同??；與右軸承配合的軸段長度，查軸承寬度為18mm；軸的總長為320mm。6.2.4蝸輪軸的結(jié)構(gòu)造型如下：輸出軸的彎矩和轉(zhuǎn)矩6.2.5蝸輪軸的軸上零件的定位、固定和裝配單級(jí)減速器中，可將蝸輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，蝸輪左面由軸

16、肩定位，右面用套筒軸固定，軸向固定靠平鍵和過渡配合。兩軸承分別一軸肩和套筒定位，軸向則采用過渡配合或過盈配合固定。聯(lián)軸器以軸肩軸向定位，右面用軸端擋圈軸向固定，鍵聯(lián)接作軸向固定。軸做成階梯形，左軸承從左面裝入，蝸輪、套筒、右軸承和聯(lián)軸器依次從右面裝到軸上。6.2.6蝸輪軸的徑向尺寸的確定從左軸承段與軸承的內(nèi)徑相配合，為便與軸承的安裝取，選定軸承型號(hào)為30214開始逐漸選取軸段直徑，起固定作用，定位軸肩高度，該直徑處安裝密封氈圈，標(biāo)準(zhǔn)直徑，應(yīng)取；與蝸輪孔徑相配合，取蝸輪的內(nèi)徑，按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，?。?與軸承的內(nèi)徑配合，與相同，故?。宦?lián)軸段；起定位作用，定位軸肩高度故取；6.2.7蝸輪軸的軸向尺寸的確定 左面與軸承配合的軸段長度，查軸承寬度為；左軸承到蝸輪齒寬間的套筒??；蝸輪齒寬，故?。晃佪嘄X寬右面到右軸承間的軸環(huán)與左面相同??；與右軸承配合的軸段長度，查軸承寬度為24mm；右軸肩段，聯(lián)軸段，故軸的總長為280mm。6.2.8蝸輪的強(qiáng)度校核已知蝸輪的切向力 蝸輪的徑向力 蝸輪軸向力 求水平面支反力： 水平面彎矩： 垂直面支反力，由,即 ，得 在鉛垂方向上，由，即,得 垂直面彎