蝸桿減速器課程設(shè)計

1、機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)教師 日 期 參數(shù)選擇：總傳動比：I=35 Z1=1 Z2=35卷筒直徑：D=350mm運輸帶有效拉力：F=6000N運輸帶速度：V=0.5m/s工作環(huán)境：三相交流電源 有粉塵 常溫連續(xù)工作一、 傳動裝置總體設(shè)計：根據(jù)要求設(shè)計單級蝸桿減速器，傳動路線為：電機連軸器減速器連軸器帶式運輸機。(如圖2.1所示) 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計要求可知，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

2、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)包括電動機、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、以及其他標準件等。二、 電動機的選擇：由于該生產(chǎn)單位采用三相交流電源，可考慮采用Y系列三相異步電動機。三相異步電動機的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，啟動性能好等優(yōu)點。一般電動機的額定電壓為380V根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計要求，該減速器卷筒直徑D=350mm。運輸帶的有效拉力F=6000N，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380

3、V。1、 按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封閉扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V，Y系列2、 傳動滾筒所需功率3、 傳動裝置效率：（根據(jù)參考文獻機械設(shè)計課程設(shè)計 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社 第133-134頁表12-8得各級效率如下）其中：蝸桿傳動效率1=0.70 攪油效率2=0.95 滾動軸承效率（一對）3=0.98聯(lián)軸器效率c=0.99 傳動滾筒效率cy=0.96所以： =1233c2cy =0.7×0.99×0.983×0.992×0.96 =0.633 電動機所需功率： Pr= Pw/ =3.0/0.633=4.7KW 傳動滾筒工作轉(zhuǎn)速

4、： nw60×1000×v / ×35027.9r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，根據(jù)參考文獻機械零件設(shè)計課程設(shè)計 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社 第339-340頁表附表15-1可查得所需的電動機Y系列三相異步電動機技術(shù)數(shù)據(jù)，查出有四種適用的電動機型號，因此有四種傳動比方案，如表3-1: 表3-1方案電動機型號額定功率Ped kw電動機轉(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綜合考慮電動

5、機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和減速器的傳動比，可見第3方案比較適合。因此選定電動機機型號為Y132M2-6其主要性能如下表3-2：表3-2中心高H外形尺寸L×（AC/2AD）×HD底角安裝尺寸A×B地腳螺栓孔直徑K軸身尺寸D×E裝鍵部位尺寸F×G×D132515×（270/2210）×315216×1781238×8010×33×38四、運動參數(shù)計算：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=4.7&

6、#215;103=46.7N .m4.2蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P1 = P0·01 = 4.7×0.99×0.99×0.7×0.992 =3.19 kw n= = = 27.4 r/minT1= 9550 = 9550× = 1111.84N·m4.3傳動滾筒軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P2 = P1·c·cy=3.19×0.99×0.99=3.13kwn2= = = 27.4 r/minT2= 9550 = 9550× = 1089.24N·m運動和動力參數(shù)計算

7、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（N·m）傳動比i效率蝸桿軸4.796046.75 10.679蝸輪軸3.1927.41111.84 35傳動滾筒軸3.1327.41089.24五、蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計：蝸桿的材料采用45鋼，表面硬度>45HRC，蝸輪材料采用ZCuA110Fe3,砂型鑄造。以下設(shè)計參數(shù)與公式除特殊說明外均以參考由機械設(shè)計 第四版 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年 第13章蝸桿傳動為主要依據(jù)。具體如表31： 表51蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計表項 目計算內(nèi)容計算結(jié)果中心距的計算蝸桿副的相對滑動速度參考文獻5第37頁（23

8、式）4m/s<Vs<7m/s當量摩擦系數(shù)4m/s<Vs<7m/s由表13.6取最大值選值在圖13.11的i=35的線上，查得=0.45 =0.45 蝸輪轉(zhuǎn)矩使用系數(shù)按要求查表12.9轉(zhuǎn)速系數(shù)彈性系數(shù)根據(jù)蝸輪副材料查表13.2壽命系數(shù)接觸系數(shù)按圖13.12I線查出接觸疲勞極限查表13.2接觸疲勞最小安全系數(shù)自定中心距傳動基本尺寸蝸桿頭數(shù)Z1=1蝸輪齒數(shù)模數(shù) m=10蝸桿分度圓 直徑或蝸輪分度圓直徑 mm蝸桿導(dǎo)程角表13.5變位系數(shù)x=（225-220）/10=0.5x=0.5蝸桿齒頂圓 直徑 表13.5 mm蝸桿齒根圓 直徑 表13.5 mm蝸桿齒寬mm蝸輪齒根圓直徑mm

9、蝸輪齒頂圓直徑（吼圓直徑）mm蝸輪外徑mm蝸輪咽喉母圓半徑蝸輪齒寬B=82.5 B=82mmmm蝸桿圓周速度=4.52 m/s相對滑動速度m/s當量摩擦系數(shù)由表13.6查得輪齒彎曲疲勞強度驗算許用接觸應(yīng)力 最大接觸應(yīng)力合格齒根彎曲疲勞強度由表13.2查出彎曲疲勞最小安全系數(shù)自取許用彎曲疲勞應(yīng)力輪齒最大彎曲應(yīng)力合格蝸桿軸擾度驗算蝸桿軸慣性矩允許蝸桿擾度蝸桿軸擾度合格溫度計算傳動嚙合效率攪油效率自定軸承效率自定總效率散熱面積估算箱體工作溫度此處取=15w/（m²c）合格潤滑油粘度和潤滑方式潤滑油粘度根據(jù)m/s由表13.7選取潤滑方法由表13.7采用浸油潤滑六、蝸桿、蝸輪的基本尺寸設(shè)計6.

10、1蝸桿基本尺寸設(shè)計 根據(jù)電動機的功率P=5.5kw，滿載轉(zhuǎn)速為960r/min，電動機軸徑，軸伸長E=80mm軸上鍵槽為10x5。1、 初步估計蝸桿軸外伸段的直徑d=（0.810）=30.438mm2、 計算轉(zhuǎn)矩Tc=KT=K×9550×=1.5×9550×5.5/960=82.1N.M由Tc、d根據(jù)機械零件設(shè)計課程設(shè)計 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社第334頁表14-13可查得選用HL3號彈性柱銷聯(lián)軸器（38×83）。3、 確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm。4、 根據(jù)HL3號彈性柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)尺寸確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm的長

11、度為80mm。5、 由參考文獻機械零件設(shè)計課程設(shè)計 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社的第305頁表10-1可查得普通平鍵GB109690A型鍵10×70，蝸桿軸上的鍵槽寬mm，槽深為mm，聯(lián)軸器上槽深，鍵槽長L=70mm。6、 初步估計d=64mm。7、 由參考文獻機械零件設(shè)計課程設(shè)計 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社第189頁圖7-19，以及蝸桿上軸承、擋油盤，軸承蓋，密封圈等組合設(shè)計，蝸桿的尺寸如零件圖1（蝸桿零件圖）6.2蝸輪基本尺寸表（由參考文獻機械零件設(shè)計課程設(shè)計 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社第96頁表4-32及第190頁圖7-20及表51

12、蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計表可計算得） 表61蝸輪結(jié)構(gòu)及基本尺寸蝸輪采用裝配式結(jié)構(gòu)，用六角頭螺栓聯(lián)接（100mm）,輪芯選用灰鑄鐵 HT200 ，輪緣選用鑄錫青銅ZcuSn10P1+* 單位：mma=bCxB16012812362015282en1033538090º214390306七、蝸輪軸的尺寸設(shè)計與校核蝸輪軸的材料為45鋼并調(diào)質(zhì)，且蝸輪軸上裝有滾動軸承，蝸輪，軸套，密封圈、鍵，軸的大致結(jié)構(gòu)如圖7.1：圖7.1 蝸輪軸的基本尺寸結(jié)構(gòu)圖7.1 軸的直徑與長度的確定1.初步估算軸的最小直徑（外伸段的直徑） 經(jīng)計算D6>51.7>100mm又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=

13、67mm計算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT=K×9550×=1.5×9550×3.19/27.4=1667.76N.M<2000 N.M所以蝸輪軸與傳動滾筒之間選用HL5彈性柱銷聯(lián)軸器65×142，因此=65m m2.由參考文獻機械零件設(shè)計課程設(shè)計 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社的第305頁表10-1可查得普通平鍵GB109690A型鍵20×110，普通平鍵GB109690A型鍵20×70，聯(lián)軸器上鍵槽深度，蝸輪軸鍵槽深度，寬度為由參考文獻機械設(shè)計基礎(chǔ)（下冊） 張瑩 主編 機械工業(yè)出版社 1997年的第316頁321頁計

14、算得：如下表：圖中表注計算內(nèi)容計算結(jié)果L1（由參考文獻機械設(shè)計課程設(shè)計 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動軸承6216的基本結(jié)構(gòu)）L1=25L2自定L2=20L3根據(jù)蝸輪L3=128L4自定L4=25L5（由參考文獻機械設(shè)計課程設(shè)計 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動軸承6216的基本結(jié)構(gòu)）L5=25L6自定L6=40L7選用HL5彈性柱銷聯(lián)軸器65×142L7=80D1（由參考文獻機械設(shè)計課程設(shè)計 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動軸承6216的基本結(jié)構(gòu)）D1=80D2便于軸承的拆卸D2=84

15、D3根據(jù)蝸輪D3=100D4便于軸承的拆卸D4=84D5自定D5=72D6D6>51.7>100mm又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mmD6=677.2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 1102123.75216079797119圖7.4垂直面彎矩 714000 圖7.5 436150.8合成彎矩 1184736.3 714000 681175.5 圖7.6當量彎矩T與aTT=1111840NmmaT=655985.6Nmm圖7.77.2.2軸的校核計算如表5.1軸材料為45鋼， 表7.1計算

16、項目計算內(nèi)容計算結(jié)果轉(zhuǎn)矩Nmm圓周力=20707.6N=24707.6N徑向力=2745.3N軸向力=24707.6×tan 20ºFr =8992.8N計算支承反力=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當量彎矩圖當量彎矩蝸輪段軸中間截面=947628.6Nmm軸承段軸中間截面處=969381.2Nmm947

17、628.6Nmm=969381.2Nmm當量彎矩圖圖7.7軸徑校核驗算結(jié)果在設(shè)計范圍之內(nèi)，設(shè)計合格軸的結(jié)果設(shè)計采用階梯狀，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)計及鍵的選擇當軸上裝有平鍵時，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1表2.430圓整，可知該處選擇鍵2.5×110，高h=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)計參照參考文獻機械設(shè)計課程設(shè)計（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-

18、1可計算得，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，必須進行去應(yīng)力處理。設(shè)計內(nèi)容計 算 公 式計算結(jié)果箱座壁厚度=0.04×225+3=12mma為蝸輪蝸桿中心距取=12mm箱蓋壁厚度1=0.85×12=10mm取1=10mm機座凸緣厚度bb=1.5=1.5×12=18mmb=18mm機蓋凸緣厚度b1b1=1.51=1.5×10=15mmb1=18mm機蓋凸緣厚度PP=2.5=2.5×12=30mmP=30mm地腳螺釘直徑dØdØ=20mmdØ=20mm地腳螺釘直徑d

19、6;dØ=20mmdØ=20mm地腳沉頭座直徑D0D0=48mmD0=48mm地腳螺釘數(shù)目n取n=4個取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d1d1= 16mmd1=16mm軸承旁連接螺栓通孔直徑d1d1=17.5d1=17.5軸承旁連接螺栓沉頭座直徑D0D0=32mmD0=32mm剖分面凸緣尺寸（扳手空間）C1=24mmC1=24mmC2=20mmC2=20mm上下箱連接螺栓直徑d2d2 =12mmd2=12mm上下箱連接螺栓通孔直徑d2d2=13.5mmd2=13.5mm上下箱連接螺栓沉頭座直徑D0=2

20、6mmD0=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=4, d3=10mmn=4d3=10mm檢查孔蓋螺釘直徑d4d4=0.4d=8mmd4=8mm圓錐定位銷直徑d5d5= 0.8 d2=9mmd5=9mm減速器中心高HH=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。取50mm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

21、栓的距離S以Md1螺栓和Md3螺釘互不干涉為準盡量靠近一般取S=D2S=180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機蓋、機座肋厚m1,mm1=0.851=8.5mm, m=0.85=10mmm1=8.5mm, m=10mm以下尺寸以參考文獻機械設(shè)計、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 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

22、220mm箱蓋長度（不包括凸臺）440mm蝸桿中心線與箱底的距離115mm箱座的長度（不包括凸臺）444mm裝蝸桿軸部分的長度460mm箱體寬度（不包括凸臺）180mm箱底座寬度304mm蝸桿軸承座孔外伸長度8mm蝸桿軸承座長度81mm蝸桿軸承座內(nèi)端面與箱體內(nèi)壁距離61mm九、減速器其他零件的選擇經(jīng)箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以及標準鍵、軸承、密封圈、擋油盤、聯(lián)軸器、定位銷的組合設(shè)計，經(jīng)校核確定以下零件： 表9-1鍵 單位：mm安裝位置類型b（h9）h（h11）L9（h14）蝸桿軸、聯(lián)軸器以及電動機聯(lián)接處GB1096-90鍵10×7010870蝸輪與蝸輪軸聯(lián)接處GB1096-90鍵25&

23、#215;1102514110蝸輪軸、聯(lián)軸器及傳動滾筒聯(lián)接處GB1096-90鍵20×1102012110表9-2圓錐滾動軸承 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） 單位：mm安裝位置類型軸徑d基本外徑D基本寬度蝸桿B55×80×855808蝸輪軸B75×100×107510010表9-4彈簧墊圈（GB93-87） 安裝位置類型內(nèi)徑d寬度（厚度）材料為65M

24、n，表面氧化的標準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表9-5擋油盤參考文獻機械設(shè)計課程設(shè)計（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安裝位置外徑厚度邊緣厚度材料蝸桿129mm12mm9mmQ235 定位銷為GB117-86 銷8×38 材料為45鋼十、減速器附件的選擇以下數(shù)據(jù)均以參考文獻機械零件設(shè)計課程設(shè)計 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社的P106-P118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起重螺栓 單位mmdDLSd1Cd2hM1635622716328