蝸輪蝸桿的設計及其參數(shù)計算

1、7 蝸輪蝸桿的設計及其參數(shù)計算5.1 傳動參數(shù)蝸桿輸入功率p=5.3 kw，蝸桿轉(zhuǎn)速，蝸輪轉(zhuǎn)速，理論傳動比i=16.75，實際傳動比i=17，蝸桿頭數(shù)，蝸輪齒數(shù)為，蝸輪轉(zhuǎn)速5.2 蝸輪蝸桿材料及強度計算減速器的為閉式傳動，蝸桿選用材料45鋼經(jīng)表面淬火，齒面硬度 >45 hrc,蝸輪緣選用材料zcusn10pb1,砂型鑄造。蝸輪材料的許用接觸應力，由機械設計基礎表4-5可知,=180mpa.估取嚙合效率： 蝸輪軸轉(zhuǎn)矩： 載荷系數(shù)：載荷平穩(wěn)，蝸輪轉(zhuǎn)速不高，取k=1.1.計算值 = =模數(shù)及蝸桿分度圓直徑由機械設計基礎表4-1取標準值，分別為：模數(shù) m=8 mm蝸桿分度圓直徑 5.3 計算相對

2、滑動速度與傳動效率蝸桿導程角 蝸桿分度圓的圓周速度 相對活動速度 當量摩擦角 取驗算嚙合效率 （與初取值相近）。傳動總效率 （在表4-4所列范圍內(nèi)）。5.4 確定主要集合尺寸蝸輪分度圓直徑： 中心距 5.5 熱平衡計算環(huán)境溫度 取工作溫度 取傳熱系數(shù) 取需要的散熱面積 公式說明及結(jié)果名 稱5.6 蝸桿傳動的幾何尺寸計算齒 距 齒 頂 高 頂 隙 齒 根 高 齒 高 公式說明及結(jié)果名 稱蝸桿分度圓直徑蝸桿齒頂圓直徑 蝸桿齒根圓直徑蝸 桿 導 程 角蝸 桿 齒 寬 蝸輪分度圓直徑蝸輪 喉圓 直徑蝸輪齒根圓直徑蝸輪 外圓 直徑蝸輪咽喉母圓半徑蝸 輪 螺 旋 角蝸 輪 齒 寬中 心 距 所以 ，與蝸桿

3、螺旋線方向相同7 軸的設計計算及校核6.1 輸出軸的設計6.1.1選擇軸的材料及熱處理考慮到減速器為普通中用途中小功率減速傳動裝置，軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩，其傳遞的功率不大，對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。6.1.2初算軸的最小直徑已知軸的輸入功率為5.25kw，轉(zhuǎn)速為960 r/min.根據(jù)機械設計基礎表7-4可知，c值在106118間。所以輸出軸的最小直徑： 但是，由于軸上有1個鍵槽，計入鍵槽的影響：已知輸出軸的輸入功率為4.2kw，轉(zhuǎn)速為56.5r/min，則輸出軸的最小直徑： 由于軸上由2個鍵槽，故已知卷筒軸的輸入功率為4.03kw,轉(zhuǎn)速為56.5r/min，則卷

4、筒軸的最小直徑為6.1.3聯(lián)軸器的選擇1) 載荷計算已知蝸桿軸名義轉(zhuǎn)矩為由于蝸桿減速器的載荷較平穩(wěn)，按轉(zhuǎn)矩變化小考慮，取工作情況系數(shù)k=1.3。蝸桿軸計算轉(zhuǎn)矩： 已知蝸輪軸名義轉(zhuǎn)矩為; 卷筒軸計算轉(zhuǎn)矩為所以蝸輪軸計算轉(zhuǎn)矩：卷筒軸計算轉(zhuǎn)矩：2) 選擇聯(lián)軸器的型號查機械設計課程設計指導書表14.2可知，電動機軸的直徑，軸長；蝸桿軸直徑。查機械設計課程設計指導書表13.1可知，蝸桿軸的輸入端選用lh3型彈性柱銷聯(lián)軸器。聯(lián)軸器標記 lh3聯(lián)軸器gb/t 5014公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速 查機械設計課程設計指導書表13.1可知，蝸輪軸的輸出端選用lh4型彈性柱銷聯(lián)軸器。聯(lián)軸器標記 lh4聯(lián)軸器gb/t 501

5、4公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速 6.1.4軸承的選擇及校核1) 初選輸入軸的軸承型號據(jù)已知工作條件和輸入軸的軸頸，由機械設計基礎附表8-5初選軸承型號為圓錐滾子軸承30208（一對），其尺寸：d=80mm,d=40mm,b=18mm。據(jù)已知工作條件和輸出軸的軸頸，由機械設計基礎附表8-5初選軸承型號為圓錐滾子軸承30214（一對），其尺寸：d=125mm,d=70mm,b=24mm?；绢~定動載荷 c=63000n計算系數(shù) e=0.37軸向載荷系數(shù) y=1.62) 計算蝸桿軸的受力蝸桿軸的切向力，軸向力和徑向力蝸桿軸： 蝸輪軸： 3) 計算軸承內(nèi)部軸向力軸承的內(nèi)部軸向力：4) 計算軸承的軸向載荷軸承2的

6、軸向載荷 由已知得，與方向相同，其和為 （軸承2為“壓緊”端），所以軸承1的軸向載荷 （軸承1為“放松”端）5) 計算當量動載荷軸承1的載荷系數(shù) 根據(jù)，由表8-8可知軸承2的載荷系數(shù) 根據(jù)由表8-8可知軸承1的當量動載荷 軸承2的當量動載荷 所以軸承的當量動載荷取、中較大者，所以6) 計算軸承實際壽命溫度系數(shù) 由機械設計基礎表8-6可知載荷系數(shù) 由機械設計基礎表8-7可知壽命指數(shù) 滾子軸承 軸承實際壽命 軸承預期壽命 結(jié)論 由于 軸承30208滿足要求6.2 軸的結(jié)構設計6.2.1蝸桿軸的結(jié)構造型如下：6.2.2蝸桿軸的徑向尺寸的確定從聯(lián)軸段開始逐漸選取軸段直徑，起固定作用，定位軸肩高度，故

7、。該直徑處安裝密封氈圈，標準直徑，應?。慌c軸承的內(nèi)徑相配合，為便與軸承的安裝，取，選定軸承型號為30208，與蝸輪相配合，取蝸桿的齒根圓直徑，按標準直徑系列，??；與軸承的內(nèi)徑配合，與相同，故?。黄鸲ㄎ蛔饔?，定位軸肩高度故，取。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，取；蝸桿齒寬右面到右軸承間的軸環(huán)與左面相同?。慌c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、固定和裝配單級減速器中，可將蝸輪安排在箱體中央，

8、相對兩軸承對稱分布，蝸輪左面由軸肩定位，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，標準直徑，應取；與蝸輪孔徑相配合，取蝸輪的內(nèi)徑，按標準直徑系列，??； 與軸承的內(nèi)徑配合，與相同，故取；聯(lián)軸段；起定位作用，定位軸肩高度故

9、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?。晃佪嘄X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 垂直面彎矩 根據(jù)合成彎矩 得c截面左側(cè)彎矩 c截面右側(cè)彎矩 轉(zhuǎn)矩t 當量彎矩 由當量彎矩圖和軸的結(jié)構圖可知，c和d處都有可能是危險截面，應分別計算其當量彎矩，此處可將軸的鈕切應力視為脈動循環(huán)，取

10、，則c截面左側(cè)當量彎矩 c截面右側(cè)當量彎矩 所以c截面處當量彎矩在以上兩數(shù)值中取較大者，即d截面彎矩 d截面合成彎矩 d截面當量彎矩 求危險截面處軸的計算直徑 許用應力，軸的材料用45鋼，由機械設計基礎表7-1可知，c截面直徑計算 d截面直徑計算 經(jīng)與結(jié)構設計圖比較，c截面和d截面的計算直徑分別小于其結(jié)構設計確定的直徑，故軸的強度足夠。7 鍵連接設計計算7.1 蝸桿聯(lián)接鍵 鍵的選擇和參數(shù)選擇普通平鍵，圓頭。由機械設計課程設計指導書表11.27查得d=30mm時。應選用鍵 gb/t1096轉(zhuǎn) 矩鍵長接觸長度許用擠壓應力校 核查機械設計基礎表2-12鍵連接鋼的許用擠壓應力為故滿足要求7.2 蝸輪鍵

11、的選擇與校核鍵的選擇和參數(shù)選擇普通平鍵，圓頭。由機械設計課程設計指導書表11.27查得d=55時。應選用鍵 gb/t1096轉(zhuǎn) 矩鍵長接觸長度許用擠壓應力校 核查機械設計基礎表2-12鍵連接鋼的許用擠壓應力為故滿足要求7.3 蝸輪軸鍵的選擇與校核鍵的選擇和參數(shù)選擇普通平鍵，圓頭。由機械設計課程設計指導書表11.27查得d=55時。應選用鍵 gb/t1096轉(zhuǎn) 矩鍵長接觸長度許用擠壓應力校 核查機械設計基礎表2-12鍵連接鋼的許用擠壓應力為故滿足要求8 箱體的設計計算8.1 箱體的構形式和材料采用下置剖分式蝸桿減速器（由于v=5m/s）鑄造箱體，材料ht150。8.2 箱體主要結(jié)構尺寸和關系 名

12、稱 減速器型式及尺寸關系箱座壁厚 =11mm 箱蓋壁厚1 1=10mm箱座凸緣厚度b1，箱蓋凸緣厚度b，箱座底凸緣厚度b2 b=1.5=16mm b1=1.51=15mm b2=2.5=28mm地腳螺釘直徑及數(shù)目 df=19mm n=6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1=14mm箱蓋，箱座聯(lián)接螺栓直徑 d2=10mm 螺栓間距 150mm軸承端蓋螺釘直徑 d3=9mm 螺釘數(shù)目4檢查孔蓋螺釘直徑 d4=6mmdf，d1，d2至外壁距離 df，d2至凸緣邊緣距離 c1=26,20,16 c2=24,14軸承端蓋外徑 d1=80mm d2=125mm軸承旁聯(lián)接螺栓距離 s=140mm軸承旁凸臺半徑 r1=1

13、6mm軸承旁凸臺高度 根據(jù)軸承座外徑和扳手空間的要求由結(jié)構確定箱蓋，箱座筋厚 m1=9mm m2=9mm蝸輪外圓與箱內(nèi)壁間距離 12mm蝸輪輪轂端面與箱內(nèi)壁距離 10mm9 螺栓等相關標準的選擇本部分含螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇墊圈，墊片的選擇，具體內(nèi)容如下：9.1 螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇考慮到減速器的工作條件，后續(xù)箱體附件的結(jié)構，以及其他因素的影響選用螺栓gb5782-86 m10*35 數(shù)量為3個 m12*100 數(shù)量為6個螺母gb6170-86 m10 數(shù)量為2個 m10 數(shù)量為6個螺釘gb5782-86 , m6*20 數(shù)量為2個 m8*25 數(shù)量為24個 m6*16 數(shù)量為12個*（參考

14、裝配圖）m10*35m12*100m10m12m6*20m8*25m6*169.2 銷，墊圈墊片的選擇 選用銷gb117-86，b8*30， 數(shù)量為2個選用墊圈gb93-87 數(shù)量為8個選用止動墊片 1個選用石棉橡膠墊片 2個選用08f調(diào)整墊片 4個*（參考裝配圖）gb117-86b8*30gb93-87止動墊片石棉橡膠墊片08f調(diào)整墊片有關其他的標準件，常用件，專用件，詳見后續(xù)裝配圖10 減速器結(jié)構與潤滑的概要說明在以上設計選擇的基礎上，對該減速器的結(jié)構，減速器箱體的結(jié)構，軸承端蓋的結(jié)構尺寸，減速器的潤滑與密封，減速器的附件作一簡要的闡述。10.1 減速器的結(jié)構本課題所設計的減速器，其基本結(jié)

15、構設計是在參照裝配圖的基礎上完成的，該項減速器主要由傳動零件（蝸輪蝸桿），軸和軸承，聯(lián)結(jié)零件（鍵，銷，螺栓，螺母等）。箱體和附屬部件以及潤滑和密封裝置等組成。箱體為剖分式結(jié)構，由i箱體和箱蓋組成，其剖分面通過蝸輪傳動的軸線；箱蓋和箱座用螺栓聯(lián)成一體；采用圓錐銷用于精確定位以確保和箱座在加工軸承孔和裝配時的相互位置；起蓋螺釘便于揭開箱蓋；箱蓋頂部開有窺視孔用于檢查齒輪嚙合情況及潤滑情況用于加住潤滑油，窺視孔平時被封??；通氣器用來及時排放因發(fā)熱膨脹的空氣，以放高氣壓沖破隙縫的密封而致使漏油；副標尺用于檢查箱內(nèi)油面的高低；為了排除油液和清洗減速器內(nèi)腔，在箱體底部設有放汕螺塞；吊環(huán)螺栓用來提升箱體，而

16、整臺減速氣的提升得使用與箱座鑄成一體的吊鉤；減速氣用地腳螺栓固定在機架或地基上。（具體結(jié)構詳見裝配圖）10.2 減速箱體的結(jié)構該減速器箱體采用鑄造的剖分式結(jié)構形式具體結(jié)構詳見裝配圖10.3 速器的潤滑與密封蝸輪傳動部分采用潤滑油，潤滑油的粘度為118cst（100°c）查表10.6機械設計課程設計指導書 潤滑油118cst軸承部分采用脂潤滑，潤滑脂的牌號為zl-2查表10.7設計課程設計指導書 潤滑脂zl-210.4 減速器附件簡要說明該減速器的附件含窺視孔，窺視孔蓋，排油孔與油蓋，通氣空，油標，吊環(huán)螺釘，吊耳和吊鉤，起蓋螺釘，其結(jié)構及裝配詳見裝配圖。11 設計小結(jié)一級蝸桿減速器的設

17、計是一個較為復雜的過程，通過這次設計覺得自己受益匪淺。機械設計課程設計是機械設計課程的一個重要環(huán)節(jié)，它可以讓我們進一步鞏固和加深學生所學的理論知識，通過設計把機械設計及其他有關先修課程（如機械制圖、材料力學、工程材料等）中所獲得的理論知識在設計實踐中加以綜合運用，使理論知識和生產(chǎn)實踐密切的結(jié)合起來。而且，本次設計是我們學生首次進行完整綜合的機械設計，它讓我樹立了正確的設計思想，培養(yǎng)了我對機械工程設計的獨立工作能力；讓我具有了初步的機構選型與組合和確定傳動方案的能力；為我今后的設計工作打了良好的基礎。通過本次課程設計，還提高了我的計算和制圖能力；同時對減速器的結(jié)構和設計步驟有了一個大概的了解，對之前所學的專業(yè)知識作了一個很好的總結(jié)，設計中尚有很多不合理和不理解的地方，以待在今后的學習工作中來彌補。設計過程中我能夠比較熟悉地運用有關參考資料、計算圖表、手冊、圖集、規(guī)范；熟悉有關的國家標準和行業(yè)標準（如gb、jb等），獲得了一個工程技術人員在機械設計方面所必須具備的基本技能訓練。當一份比較象樣的課程設計完成的時候，我的內(nèi)心無法用文字來表達。幾天以來日日夜夜的計算與繪圖和在電腦前編輯排版說明書，讓我感