蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)與分析論文終稿.

1、2014 屆機(jī)械工程及自動化專業(yè)畢業(yè)生論文 （設(shè)計(jì)）課題名稱：蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)與分析學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：江南大學(xué)2013年 10月1江南大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）姓名校外學(xué)習(xí)中心學(xué)號證件號批次層次專升本專 業(yè)機(jī)械工程及自動化指導(dǎo)教師課題名稱蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)與分析（終稿）指導(dǎo)教師評語終稿成績：指導(dǎo)教師簽名：年月日2摘要課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程重要的綜合性與實(shí)踐性相結(jié)合的教學(xué) 環(huán)節(jié)，基本目的在于綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他選修課程的知識， 分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)問題， 進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)的知識， 同時通過 實(shí)踐，增強(qiáng)創(chuàng)新意思和競爭意識，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。 通過課程設(shè)計(jì)， 繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，

2、 規(guī)范，設(shè)計(jì)手冊等相關(guān)資料， 進(jìn)行全面的機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能訓(xùn)練。蝸輪蝸桿減速器是在當(dāng)代社會有這舉足輕重的地位， 應(yīng)用范圍極 其廣泛，因此， 減速器的高質(zhì)量設(shè)計(jì)，可以體現(xiàn)出當(dāng)代大學(xué)生對社會 環(huán)境的適應(yīng)及挑戰(zhàn)， 從整體設(shè)計(jì)到裝配圖和零件圖的繪制， 都可以讓 參與設(shè)計(jì)的同學(xué)深深領(lǐng)悟到機(jī)器在如今社會的重要作用。關(guān)鍵詞： 一級蝸桿、蝸輪、減速器3目錄第一章、緒論. 4第二章、傳動裝置總體設(shè)計(jì) .71、 傳動機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì) . 72、 電動機(jī)的選擇 . 83、 確定傳動裝置的傳動比及其分配 . 104、 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) .10第三章、傳動零件的設(shè)計(jì) . 121、 減速器傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 . 122、

3、 驗(yàn)算效率 . 153、 蝸桿傳動熱平衡計(jì)算 . 164、 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 . 18第四章、軸及軸承裝置設(shè)計(jì).201、 蝸桿軸的設(shè)計(jì) . 202、 蝸輪軸的設(shè)計(jì) .243、 滾動軸承的選擇 . 284、 鍵連接的選擇 . 295、 蝸輪軸的加工工藝過程 . 31第五章、機(jī)座箱體結(jié)構(gòu)尺寸及附件.341、 箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 . 342、 減速器的附件 . 353、 箱體加工工藝過程 . 36第六章、蝸桿減速器的潤滑.381、 蝸桿的潤滑 . 382、 滾動軸承的潤滑 . 383、 減速器的密封 . 38第七章、蝸輪蝸桿減速器常見問題及原因分析 .391、 常見問題及其原因 .392、 蝸輪蝸桿

4、減速器解決方法 . 40第八、設(shè)計(jì)體會 . 42附圖：裝配圖 零件圖參考文獻(xiàn)4感謝詞蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)與分析第一章、緒論1、選題的背景及意義計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及輔助制造（ CAD/CA）M 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)。 本次設(shè)計(jì)是蝸輪蝸桿減速器， 通過對蝸 輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)與分析， 將進(jìn)一步深入地對這一技術(shù)進(jìn)行深入地 了解和學(xué)習(xí)。蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)屬于機(jī)械設(shè)計(jì)中的傳動設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)主要針對 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動展開。 為了達(dá)到要求的運(yùn)動精度和傳動效率， 必須要 求系統(tǒng)具有一定的傳動精度并且各傳動元件之間滿足一定的關(guān)系， 以 實(shí)現(xiàn)每個零部件的協(xié)調(diào)動作。此外，通過對蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)與

5、分析， 可以進(jìn)一步提高我 對機(jī)械傳動設(shè)計(jì) （ 包括電機(jī)的選擇、傳動比的選擇，材料的選擇，材 料熱處理的選擇、設(shè)計(jì)計(jì)算、機(jī)械制圖等方面 ） 的能力，同時也增加 加我設(shè)計(jì)計(jì)算和編寫技術(shù)文件等的基本技能。 2、該題目國內(nèi)外的相關(guān)研究動態(tài)1）國內(nèi)相關(guān)動態(tài)國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動、 蝸桿傳動為主， 但普遍存在著功率 與重量比小，或者傳動比大而機(jī)械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì) 和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)， 特別是大型的減速器問題更突出， 使用 壽命不長。國內(nèi)使用的大型減速器（ 500kw 以上），多從國外（如丹 5麥、德國等）進(jìn)口，花去不少的外匯。60 年代開始生產(chǎn)的少齒差傳動、擺線針輪傳動、諧波傳動等減

6、速器具有傳動比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)。但受其傳動的理論 的限制，不能傳遞過大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此，沒能從根本 上解決傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些 基本要求。90 年代初期，國內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動 齒輪傳動的減速器，它可實(shí)現(xiàn)較大的傳動比，傳遞載荷的能力也大。 它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡單，效率亦高。由于 該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率 / 體積（或重量）比值仍小。且 其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。2）國外相關(guān)動態(tài) 齒輪減速器在各行各業(yè)

7、中十分廣泛地使用著， 是一種不可缺少的 機(jī)械傳動裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動比 大而機(jī)械效率過低的問題。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于 領(lǐng)先地位， 特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢， 減速器工作可靠性 好，使用壽命長。 但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量 問題，也未解決好。當(dāng)今的減速器是向著大功率、 大傳動比、小體積、 高機(jī)械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。 因此，除了不斷改進(jìn)材料品 質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動原理和傳動結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新， 平動齒輪傳動原理的出現(xiàn)就是一例。 減速器與電動機(jī)的連體結(jié)構(gòu)， 也 6是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功

8、率型號的產(chǎn)品。目前，超小型的減速器的研究成果尚不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機(jī) 器人等領(lǐng)域中， 微型發(fā)動機(jī)已基本研制成功， 美國和荷蘭近期研制的 分子發(fā)動機(jī)的尺寸在納米級范圍， 如能輔以納米級的減速器， 則應(yīng)用 前景遠(yuǎn)大。7第二章、傳動裝置總體設(shè)計(jì)1、傳動機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)根據(jù)要求設(shè)計(jì)單級蝸桿減速器，傳動路線為：減速電機(jī)減速器一一擦窗機(jī)回轉(zhuǎn)支承。（如圖右圖所示）根據(jù)工作情況、傳動途徑及安裝要求可知，所以該蝸桿減速器采用立軸式見（如圖下圖所示），米用此布置結(jié)構(gòu)時，密封要求很高，由于蝸桿與蝸輪的中心高度一樣， 嚙合處的冷卻和潤滑均較好。蝸輪及蝸輪軸利用平鍵作軸向固定。蝸桿及蝸輪軸均采用圓錐滾子軸承，承受徑向

9、載荷和軸向載荷的復(fù) 合作用，為防止軸外伸段箱內(nèi)潤滑油漏失以及外界灰塵，異物侵入 箱內(nèi)，在軸承蓋中裝有密封元件。該減速器的結(jié)構(gòu)包括電動機(jī)、蝸輪蝸桿傳動裝置、蝸輪軸、箱體、滾動軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標(biāo)準(zhǔn)件等。1r圖2總傳動比：i=36 Z i=1 Z 2=368已知擦窗機(jī)臂長 8.2m,回轉(zhuǎn)支承規(guī)格選為011.45.1250,查表得回 轉(zhuǎn)支承模數(shù)m=12,回轉(zhuǎn)支承齒數(shù)ZB=118為了確定傳動方案先確定擦窗機(jī)吊臂回轉(zhuǎn)角速度：3 1=55 / min,根據(jù)回轉(zhuǎn)支承規(guī)格可以確定蝸輪蝸桿上用于驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承的小齒輪模數(shù)m=12,角速度 3 2=360 / min。根據(jù)公式可得用于驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承的

10、小齒輪齒數(shù)乙二Z3/(3 2/ 3 1)= 18.02所以取Z4=182、選擇電動機(jī)(1) 選擇電動機(jī)的類型按已知工作要求和條件選用R系列SEW減速電動機(jī)，電壓380V。(2) 選擇電動機(jī)的功率電動機(jī)所需的功率Pd= FW/式中Pd 擦窗機(jī)要求的電動機(jī)輸出功率，單位為Kvy9n 電動機(jī)至擦窗機(jī)之間傳動裝置的總效率；PW 擦窗機(jī)所需輸入功率，單位為 KW擦窗機(jī)回轉(zhuǎn)所需的功率 Pw=Fv/1000 渦=900X 0.13/1000 X0.55=0.21kW預(yù)估計(jì)蝸輪蝸桿效率渦=0.55電動機(jī)所需的功率Fd= FW /=軸蝸軸潤=0.99 X 0.55 X0.99 X 0.98 0.528Fd =0

11、.21/0.528=0.4 kw查表，根據(jù)傳動比選取減速電動機(jī)的額定功率Pcd =0.75kw。(3)選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù) i 1=118/18=6.6 , 3 2=6.6 3 1=360 / min,進(jìn)而得到用于驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承的小齒輪轉(zhuǎn)速 n1=1r/min，而i=36所以有 n=i n 1=36X 仁36 r/min。符合工作功率需要的SEW減速電動機(jī)的初步選擇了RFDT80N4/BMP/HFRF47DT80N兩種，兩種SEW咸速電動機(jī)功率均 為0.75 kw，但RFDT80N4/BMP/H減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速 21r/min，傳動 比為i=64.21 , RF47DT80N4減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速 37

12、r/min，傳動比為10i=36.93根據(jù)兩種減速電動機(jī)轉(zhuǎn)速及傳動比進(jìn)行分析比較，進(jìn)而選擇的SEV誠速電動機(jī)為 RF47DT80N。將以上兩種減速電動機(jī)參數(shù)列于表 2-1SEW減速電動機(jī)型號表1電動機(jī)轉(zhuǎn)速及傳動比方案電動機(jī)型號額定功 率Ped kw轉(zhuǎn)速r/mi n傳動比1RF47DT80N40.753736.932RFDT80N4/BMP/HF 0.752164.213、確定傳動裝置的傳動比及其分配減速器總傳動比及其分配：減速器總傳動比 i=Z2/Z=36/仁36,i i=Z3/Z4=6.6,減速電機(jī)的傳動比為id=36.934、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)(1)各軸轉(zhuǎn)速減速電機(jī)轉(zhuǎn)速 n電=3

13、7r/min小齒輪軸轉(zhuǎn)速n 1=37/361 r/min蝸桿軸轉(zhuǎn)速n 2=37r/mi n蝸輪軸轉(zhuǎn)速n 3=n1=1 r/mi n11(2)各軸的輸入功率蝸桿軸 P 1= Fd 軸=0.4 x 0.99=0.396kW渦輪軸 P 2= Pj蝸軸潤=0.21kw(3)各軸的轉(zhuǎn)矩電機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩Td=9550巳 / n 電=9550X 0.4/37Nm=103.2Nm蝸桿軸輸入轉(zhuǎn)矩TI=9550 P1/ n 2=9550 x 0.396/37Nm =102.2Nm蝸輪軸輸入轉(zhuǎn)矩T2=9550 P2/ n 3=9550 x 0.21/1Nm =2005.5 Nm將以上算得的運(yùn)動和動力參數(shù)列于表2表2類

14、型功率P(kw)轉(zhuǎn)速 n(r/mi n)轉(zhuǎn)矩 T(N - m傳動比i效率n電動機(jī)軸0.437103.2蝸桿軸0.39637102.21蝸輪軸0.2112005.5360.52812ZEZP1際第三章、傳動零件的設(shè)計(jì)1、減速器傳動設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB/T 10085-1988的推存，采用漸開線蝸桿(ZI)。(2) 選擇材料蝸桿：根據(jù)庫存材料的情況，并考慮到蝸桿傳動傳遞的功率較大，但 速度較小，故蝸桿軸用 40Cr ;因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸 桿螺旋齒面要求調(diào)質(zhì)處理，硬度為 HB248-28&因工作要求強(qiáng)度高、耐磨等，所以蝸輪用鋁青銅ZCuAI10Fe3,采用金屬模鑄造

15、，為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而蝸輪 轂及渦輪軸用45號鋼制造。(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。由手冊知傳動中心距 定作用在渦輪上的轉(zhuǎn)距由前面可知12 =5157 Nm 確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) K =1；13導(dǎo)程角tan =四=0.1d1由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取使用系數(shù)KA =1.1由轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載荷系數(shù)KV=1.2;K=KRKA KV =1.32 定彈性影響系數(shù)ZE1因用鋁青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 ZE =160MPa2 確定接觸系數(shù)J假設(shè)蝸桿分度圓直徑d和傳

16、動中心距a的比值d/a =0.43,從而可查得 Z?=2.7 確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸輪材料為鋁青銅 ZCuAI10Fe3,金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬 度 HB248-286,可從手冊中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 厲=450MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60j n2Lh=60X 1X 1X 365x 24x 25=1.35 x 107 壽命系數(shù) KHN = 8 107 /(1.35*107) =0.98I則 0 1=KHN X 1=0.98 X 450MPa =441 計(jì)算中心距a 3 1.32 2005500： i160 2.7mm=137.4mmV 441 J取中心距a=138mm,i=36，完全滿

17、足要求，取模數(shù) m=6蝸桿分度圓直徑d仁60mm這時d1/a=0.43，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。6014a=di mz2260636 =138mm齒頂圓直徑dai齒根圓直徑dfi導(dǎo)程角=5 42 38右旋軸向齒距二arctanO. 1=5 42 38(4).確定傳動的主要數(shù)據(jù)m=6mm a =60mm zi=1, Z2=36中心距a蝸桿數(shù)據(jù)分度圓直徑did i=60mmd ai=di+2hai=(60+2 x 6)=72mmd fi=di - 2hf=602x 6(1+0.2)=45.6mmPa1 = n m=3.14x 6=18.84mm齒輪部分長度 b1 b1 m(11+0.06 x Z2)

18、=6 x (11+0.06 x 36)=78.96mm取 b1=92mm蝸輪數(shù)據(jù)分度圓直徑d2d2=mX Z2=6x 36=216mm15端面齒距蝸輪齒寬b2 d1 n2601000 cos6037二601000 cos 5.7=0.12m/st2二Pd = n m=3.14 x 6=18.84mmb2=0.75dai=0.75 x 72=54mm蝸輪咽喉母圓半徑 r g2=a-da2/2=138- 114=24mm2、驗(yàn)算傳動效率(1)滑動速度Vs(2)嚙合效率齒頂高h(yuǎn)齒根高h(yuǎn)a2= m=6mmf2= 1.2m=1.2 x 6=7.2mm喉圓直徑da2da2= m(Z2+2)=6 x (36

19、+2)=228mm齒根圓直徑df2d f2= m(Z2-2.4)=6 x (36-2.4)=201.6mm導(dǎo)程角=5 42 38 右旋齒寬角sin(a /2)=b 2/d 1=54/60=0.916由Vs=0.12 m/s查表得 當(dāng)量摩擦角p =4.2tantan ptan 5. 7tan 5. 74. 2=0.1/0.175=0.5717ti10001 - RkSA t1000 漢（1 0. 57 0.2120 x 0. 57893037.8C V(3)傳動效率=軸蝸軸潤=0.99 X 0.57 X 0.99 X 0.98=0.55蝸傳動效率 與預(yù)估計(jì)的蝸輪蝸桿效率0.55吻合，說明以上正確

20、,不需重新計(jì)算原選參數(shù)滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求3、蝸桿傳動熱平衡計(jì)算(1)估算散熱面積A(2)算油的工作溫度t室外溫t0 :通常取30散熱系數(shù)ks : Ks=20 W/（川）60-70 C油溫未超過限度，合格幾何尺寸計(jì)算結(jié)果列于下表:A= 0. 33 希.75二 0. 5798m218蝸桿幾何尺寸表3計(jì)算公式名稱代號蝸桿結(jié)果中心距aa=0.5m(q + 乙)a=138傳動比ii=36蝸桿分度圓柱的導(dǎo)程角V7 = arctan ZiqY=5 42 38蝸桿軸向壓力角x1標(biāo)準(zhǔn)值G Xi = 20齒數(shù)乙Zi = 1分度圓直徑did1 = m qdi =60齒頂圓直徑daldai =m(q +2)da

21、1 =72齒根圓直徑d fidfi =m(q _2.4)df1=45.6蝸桿螺紋部分長度biR K(11+0.06z2 mb1 =92蝸輪幾何尺寸表4計(jì)算公式名稱代號蝸輪結(jié)果中心距aa=m2(q + z2 )a=138傳動比ii=3619蝸輪端面標(biāo)準(zhǔn)值_：”2 = 20壓力角蝸輪分度圓柱螺旋角P P =y一 =5 42 38齒 數(shù)分度圓直徑Z2d2乙=iZiZ2 =36d2 二 m Z2d2=216齒頂圓直徑齒根圓直徑蝸輪最大da2 da2=m(Z2+2)df2 df2 = m(z2 2.4 )de2de2da2+1.5mda2 =228d f 2 =201.6de2 =240外圓直徑4、校核

22、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1.53KT2/ xz . r -F2 YFa2Yl - F 1ddm當(dāng)量齒數(shù)Zr23 二0 3 =36.18cosCOS5.70由 x2= +0.25,乙2=36.18，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可得齒形系數(shù) YFa2=2.55螺旋角系數(shù)丫5 7丫 =1-6=1-=0.9593H14001400許用彎曲應(yīng)力1匚F =1從手冊中查得由ZCuAI10Fe3制造的 蝸輪的基 本許用 彎曲應(yīng)力II-F 1=90 MPa20壽命系數(shù)lcF = KFN l；F i=0.908X 90MPa =81.7 MPa彎曲強(qiáng)度是滿足的KFN=0.90821第四章、軸及軸承裝置設(shè)計(jì)1、蝸輪軸的設(shè)計(jì)(1)選擇軸的

23、材料選取45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度熱處理 T235 ( HB220-250,強(qiáng)度極 限匚B=650 Mpa,由表查得其許用彎曲應(yīng)力；b=55Mpa查機(jī)械設(shè) 計(jì)基礎(chǔ)(表14-1、14-3)(2)初步估算軸的最小直徑取 C=11Q 得 dmin=110 x 3 0.21 =64.8mm* 37 / 36選 dmin=65(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸上零件的定位、固定和裝配單級減速器中，可將齒輪按排在箱體中央，相對兩軸承分布在齒 輪兩端，齒輪下面由軸肩定位，上面用頂套軸向固定，周向固定靠平 鍵和過渡配合。兩軸承分別以軸肩和頂套筒及軸承端蓋定位，周向則 采用過渡配合或過盈配合固定。鍵聯(lián)接作周向固定。軸做成階梯形

24、，下軸承從做從下面裝入，齒輪、套筒、上軸承和聯(lián)軸器依次上面裝到軸上。22確定軸各段直徑和長度I 段 di=65mmL i=54mmH段選32013型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為 65mm寬度為23mm故 H 段直徑 d2=65mm L=25mm皿段考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁、軸承端蓋與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離，則取頂套長為109mm故L3=109mm d3=65mmW段 d4=67mm,L=60mmV段 d5=73mm,L5=37mmW段 d6=65mm,L=25mm軸的結(jié)構(gòu)見圖3所示1n11- 】 _ 丄.?-4-一 r圖3蝸輪軸的結(jié)構(gòu)圖(4)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度列出軸上的功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩23軸向力

25、F廠匹=18569.4Nd2繪制軸的計(jì)算簡圖，如圖4 ( a)。 繪制水平面內(nèi)彎矩，如圖4 (b)。兩支承端的約束反力為FhA = FhB-Ft2-3406.7二-1703.35 N截面C處的彎矩為Mhc =FhA1730.35* 2305 一 196.3N m2 2 繪制垂直面內(nèi)彎矩圖，如圖4( c)兩支承端的約束反力為Fr2 Fa2d2340 -18569.4 216-=I-I 2212 230.5二 8870.6NFr2Fa2d2340 -18569.4 21621 一 22 230.5-8530.6 N截面C左側(cè)的彎矩為IM 八 FVA 盯 1022.3 N mP2 =0.21kW%

26、=仃 minT2 =2005.5N m求作用在蝸輪上的力圓周力2T1Ft 3406.7Nd1徑向力Fr Ft tan 二 340 N24由公式可得MrM rC.M2： T 20.1d3d -3,0.113 1566.3*10 0.1*270mm = 38.7mm1M VC2 - FVB- 983.2 N m2 繪制合成彎矩圖，如圖4 (d)。截面C左側(cè)的合成彎矩為MCi = jMhC2 +MVC12 = J(196.3)2 十(1022.2)2 =1041 N m截面C右側(cè)的合成彎矩為MC2 = Mh/ MVC2 - -196.3 -983.2= 1002.6N m 繪制扭矩圖，如圖4( e)

27、。蝸輪與回轉(zhuǎn)支撐之間的扭矩為T =95509550 0.21/1 Nm =2005.5 繪制當(dāng)量彎矩圖，如圖4 (f)。因?yàn)檩S為單向轉(zhuǎn)動，所以扭矩為脈動循環(huán)，折合系數(shù) :0.6，危 險截面C處的彎矩為Mrc =(Mc22 +(T $ =JoO2.62 +(0.6*2005.5 )2 =1566.2N m 計(jì)算危險截面C處滿足強(qiáng)度要求的軸徑而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖中，該軸最小直徑為dmin =65mm，故強(qiáng)度足夠 繪制軸的工作圖(見圖紙)。25a)(b)(c)(d)(e)(f)計(jì)算簡圖水平面內(nèi)彎矩垂直面內(nèi)彎矩圖合成彎矩圖扭矩圖當(dāng)量彎矩圖2、蝸桿軸的設(shè)計(jì)(1)選擇軸的材料選取45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度HB248

28、-286,強(qiáng)度極限二B=650 Mpa26屈服極限亠=360 Mpa，彎曲疲勞極限-d =300 Mpa，剪切疲勞極限j=155 Mpa對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力 bh=60 Mpa查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(表14-1、14-3 )(2)初步估算軸的最小直徑取 C=110 得 dmi心=110 x 3厝=24-3mm選 dmin二45mm(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求選取軸承處的軸徑d=45mm初選軸承型號為32011圓錐滾子軸承(GB/T297 94),采用蝸桿軸結(jié)構(gòu)，其 中，齒根圓直徑df1=45.6mm分度圓直徑d1=60mm齒頂圓直徑 da1 =72mm長度尺寸根據(jù)中間軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的

29、設(shè)計(jì)，校核的方法與蝸輪軸相類似，軸的結(jié)構(gòu)見圖 5所示：圖527FhA = FhB- Ft22-3406.721703.35 NF r1 . F td2 2lFr12蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。蝸輪采用裝配式（鉸制孔螺栓連 接）,青銅輪緣與45#剛輪芯配合用鉸制孔螺栓連接，并加臺肩和螺 釘固定，螺釘選6個（4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 繪制軸的計(jì)算簡圖，如圖6（a） 繪制水平面內(nèi)彎矩，如圖6 （b）兩支承端的約束反力為截面C處的彎矩為10.283M hC = FhA1703.35*241N m22 繪制垂直面內(nèi)彎矩圖，如圖6（ c）。兩支承端的約束反力為品二竺 18569.4 601798.5

30、N2l . 22 283截面C左側(cè)的彎矩為MVC1 =FVA302.6 N m2M VC2 = F/B254.5 N m2 繪制合成彎矩圖，如圖6（ d）34018569.4 60.22 28328截面C左側(cè)的合成彎矩為M ci =、M hC2 M VC12 =2411 亠 1302.6=386.8N m截面C右側(cè)的合成彎矩為M C2 = jMhC2 +MVC22 = J(241 “(254.5)2 = 350.5 N m 繪制扭矩圖，如圖6 (e)。蝸桿與回轉(zhuǎn)支撐之間的扭矩為T =9550 上=9550 0.396/37Nm =102.2Nm 繪制當(dāng)量彎矩圖，如圖6(f)(a)(c)(d)(

31、e)(f)29可得M rC3 355.8*10 3 0.1*270mm 二 23.60 mm因?yàn)檩S為單向轉(zhuǎn)動，所以扭矩為脈動循環(huán)，折合系數(shù) :0.6，危 險截面C處的彎矩為Mrc = JMC22 +(GT f =j350.52 +(0.6*102.2 f =355.8 N m 計(jì)算危險截面c處滿足強(qiáng)度要求的軸徑由公式而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖中，該軸的最小直徑為dmin =45mm，故強(qiáng)度足 繪制軸的工作圖(見圖紙)3、滾動軸承的選擇(1)蝸輪軸的軸承的選擇和計(jì)算按蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選用 32013( GB/T297 94)圓錐滾子 軸承，內(nèi)徑d=65mm外徑D=100mm,B=23mrt經(jīng)校核所選軸承能

32、滿足 使用壽命，合適。具體的校核過程略。(2)蝸桿軸的軸承的選擇和計(jì)算按蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選用32011與32013圓錐滾子軸承(GB/T297-94)，經(jīng)校核所選軸承能滿足使用壽命， 合適。具體的 校核過程略。304、鍵連接的選擇(1)電機(jī)與蝸桿聯(lián)接鍵鍵的選擇和參數(shù)選擇普通平鍵，圓頭。由機(jī)械設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊表4-1查得d=30mrfl寸。應(yīng)選用平鍵 A8X 50GB/T1096轉(zhuǎn)矩1.02 x 105Nmm鍵長L t = 50 mm接觸長度h = L)-b = 50 -81l1 = 42mm查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-10許用擠壓鍵連接鋼的許用擠壓應(yīng)力為rP = 46.26 MPa應(yīng)力G1校丘p

33、 = 120MPa fcr p核54T4漢1.02心0仆crp ，=46.26MPadhl30HX42故滿足要求(2)蝸輪鍵的選擇與校核鍵的選擇選擇普通平鍵，圓頭。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊表4-1查得31和參數(shù)d=67時。應(yīng)選用鍵A20 x：56GB/T1096轉(zhuǎn)矩52x10 N mm鍵長L = 56 mm接觸長度h =Li -b = 56-20=361l1 = 36mm許用擠壓應(yīng)力查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-10TP =27.64 MPabl校核鍵連接鋼的許用擠壓應(yīng)力為 tr IP故滿足Gp】 = 120MPa要求4T4匯2匯105rP = = - =27.64MPadhl 67 2 匯 36(3)

34、蝸輪軸鍵的選擇與校核選擇普通平鍵，圓頭。由機(jī)械鍵的選擇設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊表4-1查得和參數(shù)d=57時。應(yīng)選用鍵A16P0GB/T1096轉(zhuǎn)矩2O05N mm鍵長L1 = 80 mm接觸長度h =L _b=80_161l1 = 64mm32查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-10y P = 21.93 MPa許用擠壓應(yīng)力鍵連接鋼的許用擠壓應(yīng)力為 8取 8 1=10箱蓋上與安裝軸承的凸臺高b=67mm減速器固定機(jī)座厚b2=12mm上頂固定螺栓 df=20mm軸承端蓋螺栓直徑d1=12mm聯(lián)接箱蓋的螺栓d2=16mm上頂螺栓數(shù) n=636減速器固定機(jī)座筋板厚d3=10mm37軸承螺栓凸臺高h(yuǎn) =32mm?軸承端蓋外

35、徑蝸輪軸端蓋D22=150mm蝸桿軸端蓋D12=140mm?軸承端蓋凸緣厚度t=12mm減速器箱體具體詳細(xì)尺寸見附件圖紙，圖號： HZ36-m6-1001及HZ36-m6-10022、減速器的附件(1 )通氣器減速器工作時，箱體溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，對減速器各 接縫面的密封很不利，故常在箱蓋頂或檢查孔蓋上裝有通氣器 根據(jù) 箱體的情況選取材料為Q235的通氣塞，其尺寸如下表所示：mmdDD1SLlad1M12X 1.252219.617231234(2)螺塞為了換油及清洗箱體時排出油污，在箱體底部最低位置設(shè)有排油 孔,通常設(shè)置一個排油孔，平時用螺塞及封油圈堵住，根據(jù)箱體的情況 選取材料為

36、Q235的螺塞，其尺寸如下表所示：38mmdDD1SLlaDOHM12X 1.252219.61723123223（3）定位銷為了保證箱體軸承座孔的鏜制和裝配精度，需在箱蓋長度方向兩側(cè)各安裝一個圓錐定位銷油尺為了保證蝸輪蝸桿減速器中潤滑油的深度情況， 特在箱體上設(shè)置了帶刻度線的油尺，其尺寸如下：mmdDD1Shd3aLM12X 1.252219.617236121013、箱體加工工藝過程蝸輪蝸桿減速器的箱蓋和箱體，它們的加工工藝過程比較復(fù)雜， 先是箱蓋和箱體分別單獨(dú)進(jìn)行某些工序， 然后合在一起加工，最后分 開加工。箱蓋單獨(dú)先進(jìn)行的工序有：1） 箱蓋焊接，要求連續(xù)焊接，縫高 6mm2） 焊接后退

37、火處理；3） 鉆孔，攻絲完成上述工序后，即可進(jìn)行下列工序:391）箱蓋、箱體對準(zhǔn)合攏，加緊，鉆、鉸定位銷孔，敲入圓錐銷;2）鉆箱蓋和箱體的螺絲連接孔；3）分開箱殼，清除剖分面毛刺，清理切屑；4）合攏箱殼，敲入定位銷，擰緊連接螺栓；5）粗加工10000.054孔，應(yīng)留精加工余量；6）分開箱殼，清除剖分面毛刺，清理切屑；7）箱蓋、箱體分別進(jìn)行熱浸鋅；8）熱浸鋅后，分別去除鋅瘤，螺紋孔分別重新攻絲；9）熱浸鋅后，合攏箱殼，敲入定位銷，擰緊連接螺栓；10）精加工 10000.054 孔；11）分開箱殼，清除剖分面毛刺，清理切屑；40第六章、蝸桿減速器的潤滑1、蝸桿的潤滑減速器中蝸輪和軸承都需要良好的潤

38、滑， 起主要目的是減少摩擦 磨損和提高傳動效率，并起冷卻和散熱的作用。另外，潤滑油還可以 防止零件銹蝕和降低減速器的噪聲和振動等。根據(jù)蝸輪蝸桿減速器的形式、安裝方式、工作條件、滑動速度， 蝸輪蝸桿的潤滑方式采用油浴潤滑，潤滑油類型選擇 4403#合成齒輪 油，加注齒輪油的高度為油尺的零刻度處。2、滾動軸承的潤滑根據(jù)蝸桿減速器的形式， 滾動軸承的安裝位置， 部分滾動軸承可 以利用箱內(nèi)油池中的潤滑油直接浸浴軸承進(jìn)行潤滑， 單部分軸承是不 能采用油浴潤滑， 即不管能與不能采用油浴潤滑， 在蝸輪蝸桿減速器 裝配時，均在所以滾動軸承處涂填足夠的MB2鋰基脂，使得所有軸轉(zhuǎn)動靈活，平穩(wěn)。3、減速器的密封蝸輪

39、蝸桿減速器蓋板， 軸承蓋等均裝鋼紙墊片， 透蓋上裝密封圈。第七章、蝸輪蝸桿減速器常見問題及原因分析蝸輪蝸桿減速器（齒輪）是一種結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大，在一定條 件下具有自鎖功能的傳動機(jī)械。而且安裝方便、結(jié)構(gòu)合理，得到越來 41越廣泛的應(yīng)用。它是在渦輪蝸桿減速器輸入端加裝一個斜齒輪減速 器，構(gòu)成的多級減速器可獲得非常低的輸出速度。1、常見問題及其原因（1）減速器發(fā)熱和漏油為了提高效率， 蝸輪減速器一般均采用有色金屬做蝸輪， 蝸桿則 采用較硬的鋼材。由于是滑動摩擦傳動，運(yùn)行中會產(chǎn)生較多的熱量， 使減速機(jī)各零件和密封之間熱膨脹產(chǎn)生差異， 從而在各配合面形成間 隙，潤滑油液由于溫度的升高變稀，易造成泄漏。

40、造成這種情況的原 因主要有四點(diǎn)， 一是材質(zhì)的搭配不合理； 二是嚙合摩擦面表面的質(zhì)量 差；三是潤滑油添加量的選擇不正確；四是裝配質(zhì)量和使用環(huán)境差。（2） 蝸輪磨損蝸輪一般采用錫青銅，配對的蝸桿材料用 45 鋼淬硬至 HRC455，5 或40Cr淬硬HRC5055S經(jīng)蝸桿磨床磨削至粗糙度 Ra0.8卩m。減速器 正常運(yùn)行時磨損很慢，某些減速器可以使用 10年以上。如果磨損速 度較快，就要考慮選型是否正確，是否超負(fù)荷運(yùn)行，以及蝸輪蝸桿的 材質(zhì)、裝配質(zhì)量或使用環(huán)境等原因。3）傳動小斜齒輪磨損一般發(fā)生在立式安裝的減速器上， 主要與潤滑油的添加量和油品 種有關(guān)。立式安裝時， 很容易造成潤滑油量不足， 減速

41、器停止運(yùn)轉(zhuǎn)時， 42電機(jī)和減速器間傳動齒輪油流失， 齒輪得不到應(yīng)有的潤滑保護(hù)。 減速 器啟動時，齒輪由于得不到有效潤滑導(dǎo)致機(jī)械磨損甚至損壞。（4）蝸桿軸承損壞發(fā)生故障時， 即使減速箱密封良好， 還是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)減速器內(nèi)的齒 輪油被乳化，軸承生銹、腐蝕、損壞。這是因?yàn)闇p速器在運(yùn)行一段時 間后，齒輪油溫度升高又冷卻后產(chǎn)生的凝結(jié)水與水混合。當(dāng)然，也與 軸承質(zhì)量及裝配工藝密切相關(guān)。2、蝸輪蝸桿減速器解決方法（1）保證裝配質(zhì)量可購買或自制一些專用工具， 拆卸和安裝減速器部件時， 盡量避 免用錘子等其他工具敲擊；更換齒輪、蝸輪蝸桿時，盡量選用原廠配 件和成對更換；裝配輸出軸時，要注意公差配合；要使用防粘劑或紅

42、 丹油保護(hù)空心軸，防止磨損生銹或配合面積垢，維修時難拆卸。（2）潤滑油和添加劑的選用蝸齒減速器一般選用 4403#合成齒輪油，對重負(fù)荷、啟動頻繁、 使用環(huán)境較差的減速器， 可選用一些潤滑油添加劑， 使減速器在停止 運(yùn)轉(zhuǎn)時齒輪油依然附著在齒輪表面， 形成保護(hù)膜， 防止重負(fù)荷、低速、 高轉(zhuǎn)矩和啟動時金屬間的直接接觸。 添加劑中含有密封圈調(diào)節(jié)劑和抗 漏劑，使密封圈保持柔軟和彈性，有效減少潤滑油漏。43（3）減速器安裝位置的選擇位置允許的情況下，盡量不采用立式安裝。立式安裝時，潤滑油 的添加量要比水平安裝多很多，易造成減速器發(fā)熱和漏油。（4）建立潤滑維護(hù)制度可根據(jù)潤滑工作“五定”原則對減速器進(jìn)行維護(hù)， 做到每一臺減 速器都有責(zé)任人定期檢查，發(fā)現(xiàn)溫升明顯，超過 40 C或油溫超過 80C,油的質(zhì)量下降或油中發(fā)現(xiàn)較多的銅粉以及產(chǎn)生不