機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)單級蝸桿減速器（全套圖紙）

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書題目：單級蝸桿減速器班級：03級機(jī)械制造及自動(dòng)化2班全套cad圖紙，聯(lián)系153893706目錄前言課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 參數(shù)選擇-01二、 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)-01三、 電動(dòng)機(jī)的選擇-02四、 運(yùn)動(dòng)參數(shù)選擇-03五、 蝸輪渦桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)-04六、 蝸輪渦桿的基本尺寸設(shè)計(jì)-09七、 渦輪軸的尺寸設(shè)計(jì)和校核-11八、 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-17九、 減速器其他零件選擇-20十、 減速器附件的選擇-22十一、減速器的潤滑和密封-24十二、心得體會-24十三、參考資料-25附件：1、 蝸輪零件圖2、 蝸桿零件圖3、 蝸輪軸零件圖4、減速器裝配圖機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書前言課程設(shè)計(jì)是

2、考察學(xué)生全面在掌握基本理論知識的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)學(xué)院的教學(xué)環(huán)節(jié)，在2006年6月12日-2006年6月30日為期三周的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)。本次是設(shè)計(jì)一個(gè)蝸輪蝸桿減速器，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。本減速器屬單級蝸桿減速器（電機(jī)聯(lián)軸器減速器聯(lián)軸器帶式運(yùn)輸機(jī)），本人是在周知進(jìn)老師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的。該課程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：任務(wù)設(shè)計(jì)書，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，減速器的潤滑等和a0圖紙一張、a3圖紙三張。設(shè)計(jì)參數(shù)的確定和方案的選擇通過查詢有關(guān)資料

3、所得。并借助機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(軟件版)r2.0設(shè)計(jì)驗(yàn)算。該減速器的設(shè)計(jì)基本上符合生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，限于作者初學(xué)水平，錯(cuò)誤及不妥之處望老師批評指正。設(shè)計(jì)者： 2006年6月30日一、 參數(shù)選擇：總傳動(dòng)比：i=35 z1=1 z2=35卷筒直徑：d=350mm運(yùn)輸帶有效拉力：f=6000n運(yùn)輸帶速度：v=0.5m/s工作環(huán)境：三相交流電源 有粉塵 常溫連續(xù)工作二、 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)：根據(jù)要求設(shè)計(jì)單級蝸桿減速器，傳動(dòng)路線為：電機(jī)連軸器減速器連軸器帶式運(yùn)輸機(jī)。(如圖2.1所示) 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求可知，該蝸桿的圓周速度v45m/s，所以該蝸桿減速器采用蝸桿下置式見（如圖2.2所示），采用此布置結(jié)構(gòu)，由于蝸桿在蝸

4、輪的下邊，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。 圖2.1 該減速器的結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)裝置、蝸輪軸、箱體、滾動(dòng)軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標(biāo)準(zhǔn)件等。三、 電動(dòng)機(jī)的選擇：由于該生產(chǎn)單位采用三相交流電源，可考慮采用y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，啟動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。一般電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380v根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，該減速器卷筒直徑d=350mm。運(yùn)輸帶的有效拉力f=6000

5、n，帶速v=0.5m/s，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)工作，工作環(huán)境多塵，電源為三相交流電，電壓為380v。1、 按工作要求及工作條件選用三相異步電動(dòng)機(jī)，封閉扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380v，y系列2、 傳動(dòng)滾筒所需功率3、 傳動(dòng)裝置效率：（根據(jù)參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 第133-134頁表12-8得各級效率如下）其中：蝸桿傳動(dòng)效率1=0.70 攪油效率2=0.95 滾動(dòng)軸承效率（一對）3=0.98聯(lián)軸器效率c=0.99 傳動(dòng)滾筒效率cy=0.96所以： =1233c2cy =0.70.990.9830.9920.96 =0.633 電動(dòng)機(jī)所需功率： pr= pw/ =

6、3.0/0.633=4.7kw 傳動(dòng)滾筒工作轉(zhuǎn)速： nw601000v / 35027.9r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，根據(jù)參考文獻(xiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社 第339-340頁表附表15-1可查得所需的電動(dòng)機(jī)y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，查出有四種適用的電動(dòng)機(jī)型號，因此有四種傳動(dòng)比方案，如表3-1: 表3-1方案電動(dòng)機(jī)型號額定功率ped kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min額定轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1y132s1-25.5300029002.02y132s-45.5150014402.23y132m2-65.510009602.04y160m-85.57507202.0

7、綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和減速器的傳動(dòng)比，可見第3方案比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)機(jī)型號為y132m2-6其主要性能如下表3-2：表3-2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fgd132515（270/2210）315216178123880103338四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算：4.1蝸桿軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩p0 = pr=4.7kw n0=960r/mint0=9.55 p0 / n0=4.7103=46.7n .m4.2蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩p1 = p001 = 4.70.990.990.70.992 =3.19

8、kw n= = = 27.4 r/mint1= 9550 = 9550 = 1111.84nm4.3傳動(dòng)滾筒軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩p2 = p1ccy=3.190.990.99=3.13kwn2= = = 27.4 r/mint2= 9550 = 9550 = 1089.24nm運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表4-1： 表4-1類型功率p（kw）轉(zhuǎn)速n（r/min）轉(zhuǎn)矩t（nm）傳動(dòng)比i效率蝸桿軸4.796046.75 10.679蝸輪軸3.1927.41111.84 35傳動(dòng)滾筒軸3.1327.41089.24五、 蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì):本設(shè)計(jì)采用圓柱蝸輪蝸桿蝸桿的材料采用45鋼，表面硬度2

9、10hbs，蝸輪材料采用zcusn10p1,砂型鑄造。以下設(shè)計(jì)參數(shù)與公式除特殊說明外均以參考由機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年 第13章蝸桿傳動(dòng)為主要依據(jù)。具體如表51： 表51蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)表項(xiàng) 目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果中心距的計(jì)算蝸桿副的相對滑動(dòng)速度參考文獻(xiàn)5第37頁（23式）4m/svs7m/s當(dāng)量摩擦系數(shù)4m/svs51.7100mm又因軸上有鍵槽所以d6增大3%，則d6=67mm計(jì)算轉(zhuǎn)矩 tc=kt=k9550=1.595503.19/27.4=1667.76n.m51.7100mm又因軸上有鍵槽所以d6增大3%，則d6=67mmd6=67具體形狀尺寸見零件

10、圖3（蝸輪零件圖）7.2軸的校核7.2.1軸的受力分析圖 圖7.1x-y平面受力分析 圖7.2x-z平面受力圖： 圖7.3 水平面彎矩 1102123.75216079797119714000圖7.4 垂直面彎矩 436150.8圖7.5 合成彎矩 1184736.3 714000 681175.5 圖7.6當(dāng)量彎矩t與at tatt=1111840nmm at=655985.6nmm 圖7.77.2.2軸的校核計(jì)算如表5.1軸材料為45鋼， 表7.1計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)矩nmm圓周力=20707.6n=24707.6n徑向力=2745.3n軸向力=24707.6tan 20fr =89

11、92.8n計(jì)算支承反力=1136.2n=19345.5n垂直面反力=4496.4n水平面x-y受力圖圖7.2垂直面x-z受力圖7.3畫軸的彎矩圖水平面x-y彎矩圖 圖7.4垂直面x-z彎矩圖 圖7.5合成彎矩圖7.6軸受轉(zhuǎn)矩tt=1111840nmmt=1111840nmm許用應(yīng)力值表16.3，查得應(yīng)力校正系數(shù)aa=a=0.59當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量彎矩蝸輪段軸中間截面=947628.6nmm軸承段軸中間截面處=969381.2nmm947628.6nmm=969381.2nmm當(dāng)量彎矩圖圖7.7軸徑校核驗(yàn)算結(jié)果在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，設(shè)計(jì)合格軸的結(jié)果設(shè)計(jì)采用階梯狀，階梯之間有圓弧過度，減少應(yīng)力集中，具體尺寸

12、和要求見零件圖2（蝸輪中間軸）。7.3裝蝸輪處軸的鍵槽設(shè)計(jì)及鍵的選擇當(dāng)軸上裝有平鍵時(shí)，鍵的長度應(yīng)略小于零件軸的接觸長度，一般平鍵長度比輪轂長度短510mm，由參考文獻(xiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社的第305頁表10-1圓整，可知該處選擇鍵20110，高h(yuǎn)=14mm，軸上鍵槽深度為，輪轂上鍵槽深度為，軸上鍵槽寬度為輪轂上鍵槽深度為八、減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計(jì)算得，箱體的結(jié)構(gòu)尺寸如表8.1： 表8.1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸減速器箱體采用ht200鑄造，必須進(jìn)行去應(yīng)力

13、處理。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì) 算 公 式計(jì)算結(jié)果箱座壁厚度=0.04225+3=12mma為蝸輪蝸桿中心距取=12mm箱蓋壁厚度1=0.8512=10mm上下一致取1=12mm機(jī)座凸緣厚度bb=1.5=1.512=18mmb=18mm機(jī)蓋凸緣厚度b1b1=1.51=1.510=15mmb1=18mm機(jī)底凸緣厚度pp=2.5=2.512=30mmp=30mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳沉頭座直徑d0d0=48mmd0=48mm地腳螺釘數(shù)目n取n=4個(gè)取n=4底腳凸緣尺寸（扳手空間）l1=32mml1=32mml2=30mml2=30mm軸承旁連接螺栓直徑d

14、1d1= 16mmd1=16mm軸承旁連接螺栓通孔直徑d1d1=17.5d1=17.5剖分面凸緣尺寸（扳手空間）c1=30mmc1=30mmc2=40mmc2=40mm上下箱連接螺栓直徑d2d2 =16mmd2=16mm上下箱連接螺栓通孔直徑d2d2=17.5mmd2=17.5mm上下箱連接螺栓沉頭座直徑d0=26mmd0=26mm箱緣尺寸（扳手空間）c1=20mmc1=20mmc2=16mmc2=16mm軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目n,d3n=12 d3=10mmn=12d3=10mm檢查孔蓋螺釘直徑d4d4=0.4d=8mmd4=8mm圓錐定位銷直徑d5d5=7 mm d2=9mmd5=9mm減速

15、器中心高h(yuǎn)h=340mmh=340mm軸承旁凸臺半徑rr=c2=16mmr1=16mm軸承旁凸臺高度h由低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。取40mm軸承端蓋外徑d2d2=軸承孔直徑+(55.5) d3取d2=180mm箱體外壁至軸承座端面距離kk= c1+ c2+(810)=44mmk=54mm軸承旁連接螺栓的距離s以md1螺栓和md3螺釘互不干涉為準(zhǔn)盡量靠近一般取s=d2s=135mm蝸輪軸承座長度（箱體內(nèi)壁至軸承座外端面的距離）l1=k+=56mml1=56mm蝸輪外圓與箱體內(nèi)壁之間的距離=15mm取=15mm蝸輪端面與箱體內(nèi)壁之間的距離=12mm取=12mm機(jī)蓋、機(jī)座肋厚m1,m

16、m1=0.851=8.5mm, m=0.85=10mmm1=8.5mm, m=10mm以下尺寸以參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 王昆等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據(jù)蝸桿頂圓與箱座內(nèi)壁的距離=40mm軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離=4mm箱底的厚度20mm軸承蓋凸緣厚度e=1.2 d3=12mm箱蓋高度220mm箱蓋長度（不包括凸臺）440mm蝸桿中心線與箱底距離130mm箱座內(nèi)長度440mm裝蝸桿軸部分的長度540mm箱體寬度（不包括凸臺）176mm箱底座寬度304mm蝸桿軸承座孔外伸長度18mm九、減速器其他零件的選擇經(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

17、盤、聯(lián)軸器、定位銷的組合設(shè)計(jì)，經(jīng)校核確定以下零件：參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第132頁表2.8-7表9-1鍵參考文獻(xiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社的第305頁表10-1 單位：mm安裝位置類型b（h9）h（h11）l9（h14）蝸桿軸、聯(lián)軸器以及電動(dòng)機(jī)聯(lián)接處gb1096-90鍵107010870輪緣與輪芯軸聯(lián)接處gb1096-90鍵201102012110蝸輪軸、聯(lián)軸器及傳動(dòng)滾筒聯(lián)接處gb1096-90鍵2070201270表9-2圓錐滾動(dòng)軸承參考文獻(xiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙

18、江大學(xué)出版社的第313頁表12-1及第322頁表12-6和零件尺寸單位：mm安裝位置軸承型號外 形 尺 寸ddtbc蝸 桿gb297-847312（30312）6013033.53126蝸輪軸gb/t297-94302168014028.252622表9-3密封圈（gb9877.1-88）參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第127頁表2.7-8和零件尺寸 單位：mm安裝位置類型軸徑d蝸桿58x3。3555蝸輪軸58x3。3575表9-4彈簧墊圈（gb93-87）參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年

19、第99頁表2.4-25和零件尺寸安裝位置類型內(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gb93-87-16164為了保證軸承座孔的裝配精度，在分箱面凸緣兩端各安裝一個(gè)圓錐銷作定位用。兩圓錐銷應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)離，而且兩圓錐銷至箱體對稱線的距離不應(yīng)相等(特別是完全對稱的蝸桿減速器).。安裝位置不要妨礙裝拆凸緣上的聯(lián)接螺栓。定位銷直徑一般取凸緣聯(lián)接螺栓直徑的一半，長度應(yīng)大于分箱面凸緣的總厚度，圓錐銷的兩端都要伸出凸緣。所以定位銷為gb117-86 銷838 材料為45鋼十、減速器附件的選擇以下數(shù)據(jù)均以參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（修訂版） 鄂中

20、凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第130頁-第133頁表10-1視孔蓋（q235）單位mmaa1a。b1bb0d4h150190170150100125m 81.5表10-2吊耳單位mm箱蓋吊耳dr eb42424220箱座吊耳bhhb3619.29.6924表10-3通氣器減速器工作時(shí)溫度升高，使箱體內(nèi)空氣膨脹，為防止箱體部分面和軸的密封處漏油，必須使箱體內(nèi)熱空氣通過通氣器以使內(nèi)外氣壓保持平衡。單位mmdd1d2d3d 4dabsm181.5m331.583164012722chh1d1rkef1640825.440622表10-4軸承蓋（ht150）單位：mm安 裝位 置d3d

21、d 0d0d2ee1md4d5d6b1d1蝸桿1013011155180121335.5120125127880蝸輪軸101401116519012132013013513710100表10-5油標(biāo)尺單位mmd1d2d3habcdd1m1641663512852622表10-6油塞（工業(yè)用革） 單位mmddellasd1hm11.52619.62312317172十一、減速器的潤滑和密封潤滑對于滾動(dòng)軸承具有重要的意義，軸承中的潤滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減少接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等作用減速器內(nèi)部的傳動(dòng)零件和軸承都需要有良好的潤滑，這樣不僅可以減小摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，還

22、可以防止銹蝕、降低噪聲。本減速器采用蝸桿下置式，所以蝸桿采用浸油潤滑，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低滾動(dòng)中心。蝸輪軸承采用刮板潤滑。減速器的密封主要是軸承的密封，其次是結(jié)合面處（如箱體，軸承端蓋等）的密封。為了防止灰塵，水分，有害氣體和其他雜質(zhì)進(jìn)入軸承和減速器底部，同時(shí)也為了防止?jié)櫥瑒┑牧魇?。所有裝配地方都要加有密封圈。十二、心得體會 經(jīng)過三周的努力,我終于將機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)做完了.在這次作業(yè)過程中,我遇到了許多困難,一遍又一遍的計(jì)算,一次又一次的設(shè)計(jì)方案修改這都暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足.導(dǎo)致計(jì)算一邊又一邊的重復(fù)。至于畫裝配圖和零件圖,我很多圖是在計(jì)算機(jī)上畫的，由于對auto cad不是很熟悉，很多地方都要看書，幾乎又把a(bǔ)uto cad學(xué)了一遍.整個(gè)作業(yè)