渦輪蝸桿減速器,機(jī)械設(shè)計(jì)論文(完成)

1、 . . . 新鄉(xiāng)學(xué)院2012屆畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目：蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)姓 名學(xué) 號所在學(xué)院名稱機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè) 名 稱機(jī)械制造與自動化指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師職稱講師完成時(shí)間：2012年5月12日目 錄容摘要2關(guān)鍵詞.2Abstract.3Keywords.41電動機(jī)的選擇41.1電動機(jī)系列選擇41.2傳動參數(shù)計(jì)算41.3 傳動效率計(jì)算42運(yùn)動參數(shù)計(jì)算62.1蝸桿軸的運(yùn)動計(jì)算62.2 蝸輪的運(yùn)動計(jì)算63蝸輪、蝸桿的傳動計(jì)算74蝸輪、蝸桿的基本尺寸設(shè)計(jì)134.1 蝸桿的基本尺寸設(shè)計(jì).134.2 蝸輪基本尺寸表.135蝸桿軸的尺寸設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核145.1 軸的直徑與長度的確定145.2 軸的校核155

2、.3 蝸輪軸鍵槽的設(shè)計(jì)與鍵的選擇.176箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)177減速器其他零件的選擇208 減速器附件的選擇219減速器的潤滑22致23參考文獻(xiàn)24容摘要：減速器是用于電動機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動裝置。渦輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)是減速器設(shè)計(jì)中的主要一項(xiàng)，在各行各業(yè)的生產(chǎn)和建設(shè)中應(yīng)用十分廣泛，其應(yīng)用和發(fā)展前景也將會有進(jìn)一步提高。本次設(shè)計(jì)的主要容是完成對渦輪、蝸桿、箱體的主要性能參數(shù)和尺寸參數(shù)的計(jì)算與說明和主要采用材料的選擇。除此之外還包括了為達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速和扭矩所需要選用原動機(jī)也即電動機(jī)的選擇。這類問題可用于對傳動裝置的維護(hù)和改造，以滿足行業(yè)對人才的需求現(xiàn)狀，具有一定經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。這次所設(shè)計(jì)的減速

3、器的主要形式是軸伸法蘭式一級蝸輪蝸桿減速器。主要設(shè)計(jì)容有減速器各傳動元件的設(shè)計(jì)，主設(shè)計(jì)件包括蝸桿一個(gè)，渦輪一個(gè)，輸出軸一個(gè)。設(shè)計(jì)容還包括對傳動元件的結(jié)構(gòu)的擬定，其中包括根據(jù)一些原始數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)際條件和情況對減速器參數(shù)進(jìn)行擬定，再根據(jù)擬定參數(shù)，對傳動件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括各傳動件的定位，包括長度和直徑的計(jì)算，結(jié)構(gòu)支撐和扭矩，彎曲強(qiáng)度的計(jì)算，扭矩強(qiáng)度的計(jì)算，扭轉(zhuǎn)變形，疲勞強(qiáng)度的計(jì)算，減速器其他標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，減速器的潤滑等。校核包括對蝸輪蝸桿硬度和強(qiáng)度等的校核。關(guān)鍵詞：減速器 渦輪蝸桿 傳動 轉(zhuǎn)矩Abstract:Reducer is used for closed gear between the

4、motor and machine independent. Worm reducer design reducer design a wide range of applications in production and construction of all walks of life, its applications and prospects for development will also have to further improve. The main content of this design is to complete the calculation and des

5、cription of the main performance parameters of the turbine, worm, box and size parameters and the main choice of materials. The addition also includes the need to use the prime mover to achieve the target torque and torque that the choice of motor. Such problems can be used for maintenance and renov

6、ation of the gear, in order to meet the demand for talent within the industry status quo, with a certain economic and social benefits. The main form of this design reducer shaft flange type a worm gear reducer. The main design elements within the transmission components in the reducer design, main d

7、esign includes worm a turbine an output shaft one. The design also includes the formulation of the structure of the transmission components, including the actual conditions and circumstances based on the original data Reducer prepared according to formulation parameters on the transmission of the st

8、ructural design, including the positioning of the transmission including the calculation of the length and diameter, structural support and torque, the calculation of the bending strength, torque strength calculations, and to reverse the calculation of deformation, the fatigue strength of other stan

9、dard choice of the reducer reducer lubrication. Checking, including checking on worm hardness and strength.Keywords:ReducerWormDriveTorque1 電動機(jī)的選擇由于實(shí)際生產(chǎn)過程中常采用三相交流電源，可考慮采用Y系列三相異步電動機(jī)。三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，啟動性能好等優(yōu)點(diǎn)。一般電動機(jī)的額定電壓為380V。根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，該減速器輸出轉(zhuǎn)速：，輸出扭矩：。1.1電動機(jī)系列選擇電機(jī)系列的選擇：按工作要求與工作條件選用三相異步電動機(jī)，封閉扇

10、冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V，Y系列。1.2運(yùn)動參數(shù)計(jì)算減速器輸入輸出轉(zhuǎn)速，和輸入輸出轉(zhuǎn)矩與傳動比i的關(guān)系 , 1.3傳動裝置效率其中傳動裝置中各部件傳動效率：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 所以：=1232c =0.7×0.95×0.982×0.99×=0.659則減速器輸入轉(zhuǎn)速和輸入轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： 即得根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速，以與設(shè)計(jì)應(yīng)追尋的節(jié)約安全的原則可選Y系列電動機(jī)方案與電動機(jī)性能與技術(shù)參數(shù)如表1-1 ：表1-1備選電動機(jī)技術(shù)參數(shù)方案電動機(jī)型號額定功率Pe kw電動機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min額

11、定轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y180M-422300029402.02Y200L2-62210009701.83Y180L-422150014702.04Y225M-8227507401.8綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價(jià)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(jī)機(jī)型號為Y180L-4其主要性能如下表1-2：表1-2 Y1180L-4電動機(jī)幾何與性能參數(shù)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×D180710×（360/2285）×

12、;430279×2791548x11014×42.5×482 運(yùn)動參數(shù)計(jì)算2.1蝸桿軸的運(yùn)動計(jì)算蝸桿軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P0 = Pr=22kw n0=1500r/minT0=9550 P0/ n0=9550*2.5/960=1.4N .m2.2蝸桿軸的運(yùn)動計(jì)算蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P1 = P0·01= 22×0.99×0.99×0.7×0.992 =1.48kwn= n0/i= = 30 r/min得：i=50 則，運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表2-1：表2-1傳動軸技術(shù)參數(shù)類型功率P（kw）轉(zhuǎn)速n

13、（r/min）轉(zhuǎn)矩T（N·m）傳動比i效率蝸桿軸2215001.4 500.633蝸輪軸1.4850480503 蝸輪、蝸桿的傳動計(jì)算蝸桿的材料采用45鋼，表面硬度>45HRC，蝸輪材料采用ZCuA110Fe3,砂型鑄造。以下設(shè)計(jì)參數(shù)與公式除特殊說明外均以參考為主要依據(jù)。 表31蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計(jì)表項(xiàng)目計(jì)算容計(jì)算結(jié)果蝸桿副的相對滑動速度4m/s<Vs<7m/s當(dāng)量摩擦系數(shù)4m/s<Vs<7m/s選值 i=50的線上，有=0.45 =0.45 蝸輪轉(zhuǎn)矩使用系數(shù)轉(zhuǎn)速系數(shù)彈性系數(shù) 根據(jù)蝸輪副材料，壽命系數(shù)接觸系數(shù)由于計(jì)算有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)/a=0.45,渦輪基本許用

14、應(yīng)力根據(jù)渦輪材料和金屬硬度，得接觸疲勞最小安全系數(shù)其中：為渦輪齒根應(yīng)力系數(shù)，由為渦輪齒根最大應(yīng)力系數(shù)，和公式=中心距傳動基本尺寸蝸桿頭數(shù) 根據(jù)要求的傳動比和效率選擇,配合中心距要求，可選蝸輪齒數(shù)模數(shù)根據(jù)中心距尺寸，Z2=50 a=125mmZ2=50 m=6.3蝸桿分度圓 直徑根據(jù)中心距尺寸，蝸輪分度圓直徑蝸桿導(dǎo)程角根據(jù)中心距尺寸，變位系數(shù)根據(jù)中心距尺寸，x=-0.6587x=-0.6587蝸桿齒頂圓 直徑 mm蝸桿齒根圓 直徑 mm蝸桿齒寬根據(jù)蝸桿頭數(shù)和變位系數(shù)和蝸桿齒寬計(jì)算公式，mm蝸輪齒根圓直徑mm蝸輪齒頂圓徑（喉圓直徑）mm蝸輪外徑mm蝸輪咽喉母圓半徑蝸輪齒寬B=54.81 B=55m

15、mmm蝸桿圓周速度=3.16m/s相對滑動速度m/s當(dāng)量摩擦系數(shù)輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算許用接觸應(yīng)力最大接觸應(yīng)力合格齒根彎曲疲勞強(qiáng)度彎曲疲勞最小安全系數(shù)結(jié)合設(shè)計(jì)需求選擇許用彎曲疲勞應(yīng)力輪齒最大彎曲應(yīng)力合格蝸桿軸擾度驗(yàn)算蝸桿軸慣性矩允許蝸桿擾度蝸桿軸擾度合格溫度計(jì)算傳動嚙合效率攪油效率根據(jù)要求自定軸承效率根據(jù)要求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由m/s公式，得給油方法結(jié)合減速器運(yùn)作原理和本著節(jié)約的目的可采用油池潤滑4 蝸輪、蝸桿的基本尺寸設(shè)計(jì)4.1蝸桿基本尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)電動機(jī)的功率P=22kw，滿載轉(zhuǎn)速為1500r/min，電動

16、機(jī)軸徑，軸伸長E=80mm軸上鍵槽為10x4。1、 初步估計(jì)蝸桿軸外伸段的直徑d=（0.81.0）=30.438mm2、 計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc=KT=K×9550×=1.15×9550×5.5/960=62.9N.M由Tc、d可選用HL3號彈性柱銷聯(lián)軸器（38×80）。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的長度為80mm。5、 可選用普通平鍵GB109690A型鍵10×63，蝸桿軸上的鍵槽寬mm，槽深為mm，聯(lián)軸器上槽深，鍵槽長L=63mm。6、 初步估計(jì)d=60mm。

17、4.2蝸輪基本尺寸表 對于傳動件結(jié)構(gòu)的選擇，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。 表41蝸輪結(jié)構(gòu)與基本尺寸 單位：mma=bCxB98708231310255en1032518990º1122021565 蝸輪軸的尺寸設(shè)計(jì)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。5.1 軸的直徑與長度的確定1 .計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT=K×9550×=1.15×9550×1.68/30.96=595.94N.M<2000 N.M所以蝸輪

18、軸與傳動滾筒之間選用HL5彈性柱銷聯(lián)軸器32×60，因此=32m m2.鍵GB109679A型鍵12×8，普通平鍵GB109679A型鍵14×9，聯(lián)軸器上鍵槽深度，蝸輪軸鍵槽深度，寬度為5.2軸的校核5.2.1軸的受力分析圖圖5.1軸的受力分析X-Y平面受力分析圖圖5.2 X-Y平面受力分析X-Z平面受力圖：圖5.3 X-Z平面受力合成彎矩則軸的彎矩圖： 592368.15 35700 340587.75 圖5.4軸的彎矩蝸桿軸當(dāng)量彎矩圖：T=518217NmmaT=327992.8Nmm圖5.5 蝸桿軸當(dāng)量彎矩軸的結(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

19、集中，具體尺寸和要求見零件圖。軸的校核計(jì)算如表5-1:表5-1軸的校核計(jì)算表計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算容計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)矩Nmm圓周力=12955.4N=12955.4N徑向力=1438.9N軸向力=12955.4×tan 20ºFr =4715.4N計(jì)算支承反力=563.4N=972.75N垂直面反力=2357.7N水平面X-Y受力圖圖5.2垂直面X-Z受力圖5.3畫軸的彎矩圖合成彎矩圖5.4軸受轉(zhuǎn)矩TT=518217NmmT=518217Nmm許用應(yīng)力值應(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=437814Nmm軸承段軸中間截面處=484690.6Nmm437814

20、Nmm=484690.6Nmm當(dāng)量彎矩圖圖5.5軸徑校核驗(yàn)算結(jié)果在設(shè)計(jì)圍之，設(shè)計(jì)合格 軸材料為45鋼，5.3蝸輪軸的鍵槽設(shè)計(jì)與鍵的選擇當(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，圓整，可知該處選擇鍵2.5×65，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6 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)箱體的結(jié)構(gòu)尺寸如表6.1：表6-1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)容計(jì) 算 公 式計(jì)算結(jié)果箱座壁厚度=0.04×125+3=8mma為蝸輪蝸桿中心距取=8mm箱蓋壁厚度1=0.85×8=6.8mm取1=6.8mm機(jī)座凸緣厚度bb=

21、1.5=1.5×8=12mmb=12mm機(jī)蓋凸緣厚度b1b1=1.51=1.5×6.8=10.5mmb1=10.5mm機(jī)蓋凸緣厚度PP=2.5=2.5×8=20mmP=20mm地腳螺釘直徑dØdØ=18mm地腳沉頭座直徑D0D0=36mmD0=36mm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=30mmL1=30mmL2=26mmL2=26mm軸承旁連接螺栓直徑d1d1= 13.5mmd1=14mm軸承旁連接螺栓通孔直徑d1d1=15.5d1=15.5軸承旁連接螺栓沉頭座直徑D0D0=30mmD0=30mm剖分面凸緣尺寸（扳手

22、空間）C1=18mmC1=18mmC2=30mmC2=30mm上下箱連接螺栓直徑d2d2 =9mmd2=9mm上下箱連接螺栓通孔直徑d2d2=10.5mmd2=10.5mm上下箱連接螺栓沉頭座直徑D0=20mmD0=20mm箱緣尺寸（扳手空間）C1=16mmC1=16mmC2=14mmC2=14mm軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目n,d3n=4, d3=7.2mmn=4d3=7.2mm檢查孔蓋螺釘直徑d4d4=0.4d=8mmd4=8mm圓錐定位銷直徑d5d5= 0.8 d2=8mmd5=8mm減速器中心高HH=225mmH=225mm軸承旁凸臺半徑RR=C2=15mmR1=15mm軸承旁凸臺高度h由低速

23、級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。取50mm軸承端蓋外徑D2D2=軸承孔直徑+(55.5) d3取D2=120mm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=120蝸輪軸承座長度（箱體壁至軸承座外端面的距離）L1=K+=56mmL1=56mm蝸輪外圓與箱體壁之間的距離=15mm取=15mm蝸輪端面與箱體壁之間的距離=12mm取=12mm機(jī)蓋、機(jī)座肋厚m1,mm1=0.851=5.78mm, m=0.85=10mmm1=5.78mm, m=7mm 減速器箱體采用HT200鑄造

24、，必須進(jìn)行去應(yīng)力處理以表6-1為依據(jù)計(jì)算，箱體幾何尺寸如表6-2：表6-2 箱體的幾何尺寸蝸桿頂圓與箱座壁的距離 =43mm軸承端面至箱體壁的距離=4mm箱底的厚度20mm軸承蓋凸緣厚度e=1.2 d3=12mm箱蓋高度116mm箱蓋長度（不包括凸臺）308mm蝸桿中心線與箱底的距離110mm箱座的長度308mm裝蝸桿軸部分的長度413mm箱體寬度（不包括凸臺）206mm箱底座寬度199mm蝸桿軸承座孔外伸長度10mm蝸桿軸承座長度65mm蝸桿軸承座端面與箱體壁距離5mm 定位銷為GB117-86 銷8×38 材料為45鋼7 減速器其他零件的選擇經(jīng)箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以與標(biāo)準(zhǔn)鍵、

25、軸承、密封圈、擋油盤、聯(lián)軸器、定位銷的組合設(shè)計(jì)，經(jīng)校核確定以下零件： 表7-1鍵 單位：mm安裝位置類型b（h9）h（h11）L9（h14）蝸桿軸、聯(lián)軸器以與電動機(jī)聯(lián)接處GB1096-90鍵10×5010850蝸輪與蝸輪軸聯(lián)接處GB1096-90鍵18×56181156蝸輪軸、聯(lián)軸器與傳動滾筒聯(lián)接處GB1096-90鍵20×50201250 表7-2圓錐滾動軸承 單位：mm安裝位置軸承型號外 形 尺 寸dDB蝸 桿35094585233209458519蝸輪軸35084080233208408018表7-3密封圈（GB9877.1-88） 單位：mm安裝位置類型軸

26、徑d基本外徑D基本寬度蝸桿B40×85×440854蝸輪軸B61×100×1040808 表7-4彈簧墊圈（GB93-87） 安裝位置類型徑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GB93-87-12123 表7-5擋油盤 單位：mm安裝位置外徑厚度邊緣厚度材料蝸桿129129Q2358 減速器附件的選擇減速器其他附件的選用情況如下列表： 表8-1視孔蓋（Q235） 單位mmL1L2b1b2蓋厚Rd直徑孔數(shù)907570554574表8-2吊耳 單位mm箱蓋吊耳C3C4RbR1r3240401568箱座吊耳KHhbH1302412520按結(jié)構(gòu)決定表8-3通氣器 單位mmDd1DasD1M24×1.573442427.7表8-4軸承蓋（HT150） 單位mm安 裝位 置d3Dd 0D0D2ee1mD4D5D6b1d1螺釘數(shù)n蝸桿88591051259.612257581837444蝸輪軸88091001209.61220707678101004表8-5油標(biāo)尺 單位mmd1d2d3habcDD1M1641663512852622表8-6油塞（工業(yè)用革） 單位mmdDD1d