蝸輪蝸桿柱齒輪二級減速器

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書蝸輪蝸桿二級減速器設(shè)計(jì)任務(wù)書1、 設(shè)計(jì)題目：減速器2、 設(shè)計(jì)背景：a、 題目簡述：b、 使用狀況：室內(nèi)工作，需要5臺；動力源為三相交流電380/220V，電機(jī)單向轉(zhuǎn)動，載荷較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速誤差4%；使用期限為10年，每年工作300天，每天工作16小時；檢修期為三年大修。c、 生產(chǎn)狀況：小批量生產(chǎn)，中等規(guī)模機(jī)械廠，可加工7、8級精度齒輪、蝸輪。3、 設(shè)計(jì)參數(shù)：推桿行程200mm；電機(jī)所需功率3.4kW；推桿工作周期2.7s。4、 設(shè)計(jì)任務(wù)：a、 設(shè)計(jì)總體傳動方案，畫總體機(jī)構(gòu)簡圖，完成總體方案論證報告。b、 設(shè)計(jì)主要傳動裝置，完成主要傳動裝置的裝配圖（A0）。c、 設(shè)計(jì)主要零件，

2、完成兩張零件工作圖（A3）。d、 編寫設(shè)計(jì)說明書。二、 傳動方案的擬定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，該傳動方案的設(shè)計(jì)分成減速器和工作機(jī)兩部分：1、 減速器采用蝸輪-齒輪二級減速器，以實(shí)現(xiàn)在滿足較大傳動比的同時擁有較高的效率，和比較緊湊的結(jié)構(gòu)，同時封閉的結(jié)構(gòu)有利于在粉塵較大的環(huán)境下工作。蝸桿傳動布置在高速級，有利于嚙合處油膜的形成，齒輪傳動布置在低速級，可適當(dāng)降低制造精度，降低成本。圖2.12、 工作機(jī)采用如下圖所示六桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)工作原理：原動件1由減速器輸出軸3驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，同時帶動桿2，桿2通過鉸接處牽動桿3從而帶動桿4，進(jìn)而推動滑塊完成往復(fù)運(yùn)動。且六桿機(jī)構(gòu)的急回特性可以使滑塊以較高的效率完成送料任務(wù)。圖2.

3、2三、 電動機(jī)的選擇1、 類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇：按工作條件和要求，選用一般用途的Y系列三相異步臥式電動機(jī)，封閉結(jié)構(gòu)。2、 已知電動機(jī)所需功率。推桿工作周期T=2.7s3、 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速工作機(jī)轉(zhuǎn)速；齒輪傳動比范圍；蝸桿傳動比范圍電動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍在相關(guān)手冊中查閱符合這一轉(zhuǎn)速范圍的電機(jī)，綜合考慮總傳動比，結(jié)構(gòu)尺寸及成本，選擇堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩較大的Y11-2M-4型電機(jī)。 結(jié)論：電動機(jī)型號定為Y11-2M-4，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min額定功率kW155014404.0四、 傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)1、 計(jì)算總傳動比： 2、 分配減速器的各級傳動比：在蝸桿傳動比范圍內(nèi)取，

4、故齒輪傳動比，符合齒輪傳動比的推薦值范圍3、 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)a、 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速電機(jī)軸：1軸：2軸：3軸：b、 計(jì)算各軸輸入功率3軸：2軸：1軸：=4.42/0.99=4.465KWc、 計(jì)算各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩1軸：2軸：3軸：將運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表：軸名功率P / kW轉(zhuǎn)矩T /N·m轉(zhuǎn)速nr/min傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸3.429.61144010.991軸4.4229.311440200.7922軸3.5464.27723.240.973軸3.41459.422.22五、 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、 齒輪設(shè)計(jì)斜齒輪嚙合好，且可以抵

5、銷一部分蝸桿軸向力，降低軸承軸向負(fù)荷，故選用斜齒輪，批量較小，小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為229HB286HB，平均取240HB。計(jì)算步驟如下：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果（1）初步計(jì)算轉(zhuǎn)矩齒寬系數(shù)由表9.3-11查取接觸疲勞極限由圖9.3-22b初步計(jì)算需用接觸應(yīng)力值由表B1，估計(jì)取， 動載荷系數(shù)初步計(jì)算小齒輪直徑取初步齒寬（2）校核計(jì)算圓周速度精度等級由表9.3-1選擇8級精度=齒數(shù)、模數(shù)和螺旋角取一般與應(yīng)取為互質(zhì)數(shù)取，傳動比誤差為2.47%=385.28mm由表9.3-4取使用系數(shù)由表9.3-6原動機(jī)均勻平穩(wěn)，工作機(jī)

6、有中等沖擊動載系數(shù)由圖9.3-6齒間載荷分配系數(shù)先求由表9.3-7，非硬齒面斜齒輪，精度等級8級齒向載荷分布系數(shù)區(qū)域系數(shù)由圖.3-17查出彈性系數(shù)由表9.3-11查出重合度系數(shù)由表9.3-5由于無變位，端面嚙合角螺旋角系數(shù)許用接觸應(yīng)力由表9.3-14取最小安全系數(shù)總工作時間應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （單向運(yùn)轉(zhuǎn)?。┙佑|壽命系數(shù)由圖9.3-23查出齒面工作硬化系數(shù)接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)由表9.3-15安調(diào)質(zhì)鋼查潤滑油膜影響系數(shù)取為驗(yàn)算合格（3）確定主要傳動尺寸中心距取整螺旋角切向模數(shù)分度圓直徑齒寬（4）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒形系數(shù)由圖9.3-19,查得應(yīng)力修正系數(shù)由圖9.3-20查得螺旋角系數(shù)由圖9.3-21查取齒

7、向載荷分布系數(shù)由圖9.3-9查取許用彎曲應(yīng)力試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限由表9.3-14查最小安全系數(shù)由圖9.3-26確定尺寸系數(shù)由圖9.3-25確定彎曲壽命系數(shù)另外取驗(yàn)算合格（5）小結(jié)：齒輪主要傳動尺寸列表模數(shù) 4.0mm壓力角螺旋角分度圓直徑齒頂高4.0齒根高5.0齒頂間隙1.0齒根圓直徑中 心 距250齒 寬齒頂圓直徑2、 蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)蝸桿采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，表面硬度大于45HRC，蝸輪采用ZcuSn10P1沙型鑄造，計(jì)算步驟如下：計(jì)算項(xiàng)目計(jì) 算 內(nèi) 容計(jì) 算 結(jié) 果（1）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒數(shù)由表9.4-4取,載荷系數(shù)由于載荷平穩(wěn)傳動效率由表9.4-8估取蝸輪轉(zhuǎn)矩蝸輪材料許用接觸應(yīng)力由

8、表9.4-10滑動速度影響系數(shù)由圖9.4-7初估滑動速度，浸油潤滑，由圖9.4-9可查出應(yīng)力循環(huán)次數(shù)壽命系數(shù)由圖9.4-10查出蝸輪許用接觸應(yīng)力模數(shù)直徑系數(shù)分度圓直徑由查表9.4-3 確定基本傳動尺寸蝸輪分度圓直徑蝸桿導(dǎo)程角蝸輪齒寬蝸桿圓周速度相對滑動速度當(dāng)量摩擦角由表9.4-7 * 當(dāng)量摩擦系數(shù)（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核驗(yàn)算彈性系數(shù)由表9.4-12使用系數(shù)原動機(jī)為電動機(jī)，工作平穩(wěn)，由表9.4-13動載荷系數(shù)載荷分布系數(shù)載荷平穩(wěn)接觸應(yīng)力合格（3）按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度校核驗(yàn)算材料許用彎曲應(yīng)力一側(cè)受載，由表9.4-10查出壽命系數(shù)由圖9.4-10查出許用彎曲應(yīng)力蝸輪當(dāng)量齒數(shù)：蝸輪的齒形系數(shù)蝸輪無變

9、位,變位系數(shù)X=0，由圖9.3-19導(dǎo)程角系數(shù)蝸輪彎曲應(yīng)力合格（4）按蝸桿軸撓度校核驗(yàn)算圓周力徑向力蝸桿兩支撐間距離危險截面慣性矩許用最大撓度蝸桿軸撓度合格（5）蝸桿傳動熱平衡計(jì)算嚙合效率攪油率自定軸承率自定總效率導(dǎo)熱率中等通風(fēng)環(huán)境工作環(huán)境溫度一般情況傳動中心距散熱面積潤滑油工作溫度合格3、蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果材料的選擇材料選擇45號鋼，調(diào)質(zhì)處理材料系數(shù)查表16.2有 C=112估算軸徑蝸桿受轉(zhuǎn)矩 圓周力徑向力軸向力蝸桿受力圖見圖5.3（c）垂直面反力水平面反力垂直面受力圖見圖5.3（d）水平面受力圖見圖5.3（f）垂直面彎矩圖見圖5.3（e）水平面彎矩圖見圖5.3（g）合成彎

10、矩圖見圖5.3（h）轉(zhuǎn)矩圖見圖5.3（i）應(yīng)力校正系數(shù)用插入法由表16.3中求得 ，當(dāng)量彎矩圖見圖5.3（j）校核軸徑最大彎矩處合格圖5.34、高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果材料的選擇考慮到相互摩擦作用，材料選擇與齒輪相同，為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，材料系數(shù)查表16.2有 C=106估算軸徑所受轉(zhuǎn)矩齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力蝸輪圓周力蝸輪徑向力蝸輪軸向力軸受力圖見圖5.4（b）垂直面反力水平面反力垂直面受力圖見圖5.4（d）水平面受力圖見圖5.4（f）垂直面彎矩圖見圖5.4（e）水平面彎矩圖見圖5.4（g）合成彎矩圖見圖5.4（h）轉(zhuǎn)矩圖見圖5.4（i）應(yīng)力校正系數(shù)用插入法由表16.3中

11、求得 ，當(dāng)量彎矩圖見圖5.3（j）校核軸徑最大彎矩處設(shè)計(jì)時彈鍵的削弱合格圖5.45、低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果材料的選擇考慮到相互摩擦作用，材料選擇與齒輪相同，為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，材料系數(shù)查表16.2有 C=112估算軸徑所受轉(zhuǎn)矩齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力軸受力圖見圖5.5（b）垂直面反力水平面反力垂直面受力圖見圖5.5（c）水平面受力圖見圖5.5（e）垂直面彎矩圖見圖5.5（d）水平面彎矩圖見圖5.5（f）合成彎矩圖見圖5.5（g）轉(zhuǎn)矩圖見圖5.5（h）應(yīng)力校正系數(shù)用插入法由表16.3中求得 ，當(dāng)量彎矩圖見圖5.3（j）校核軸徑最大彎矩處設(shè)計(jì)時彈鍵的削弱合格圖5.5六、滾動軸

12、承的選擇和計(jì)算1、 蝸桿軸承的選擇蝸桿軸采用一端固定一端游動的支撐方案，固定端采用兩個角接觸球軸承，以承受蝸桿軸向力，按軸徑初選7211AC；游動端采用一個深溝球軸承，只承受徑向力，按軸徑初選6202。如下圖示：圖6.1 下面進(jìn)行校核：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查手冊7211AC軸承主要性能參數(shù)如下：；查手冊6202軸承主要性能參數(shù)如下：；軸承受力情況；X、Y值由表18.7查得沖擊載荷系數(shù)由表18.8查得當(dāng)量動載荷軸承壽命（球軸承）<48000h壽命合格、查表18.12， 當(dāng)量靜載荷兩式中取大值安全系數(shù)正常使用球軸承,查表計(jì)算額定靜載荷；靜載合格載荷系數(shù)；,查圖載荷分布系數(shù)

13、；，查圖18.20許用轉(zhuǎn)速大于工作轉(zhuǎn)速1440r/min結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。2、 高速軸軸承的選擇該軸為工作于普通溫度下的短軸，故支點(diǎn)采用兩端單向固定的方式，所受軸向力比較小，選用一對深溝球軸承，按軸徑初選6212。下面進(jìn)行校核：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查手冊6212軸承主要性能參數(shù)如下：；軸承受力情況； 校核軸承2 即可X、Y值由表18.7，沖擊載荷系數(shù)由表18.8查得當(dāng)量動載荷軸承壽命（球軸承）>48000h，壽命合格、查表18.12，當(dāng)量靜載荷兩式中取大值安全系數(shù)正常使用球軸承,查表計(jì)算額定靜載荷；靜載合格載荷系數(shù)查圖載荷分布系數(shù)查圖1

14、8.20許用轉(zhuǎn)速大于工作轉(zhuǎn)速72r/min結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。3、低速軸軸承的選擇該軸為工作于普通溫度下的短軸，故支點(diǎn)采用兩端單向固定的方式，所受軸向力比較小，選用一對深溝球軸承，按軸徑初選6207。下面進(jìn)行校核：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查手冊6207軸承主要性能參數(shù)如下：軸承受力情況； 校核軸承2 即可X、Y值由表18.7，沖擊載荷系數(shù)由表18.8查得當(dāng)量動載荷軸承壽命（球軸承）>48000h，壽命合格、查表18.12，當(dāng)量靜載荷兩式中取大值安全系數(shù)正常使用球軸承,查表計(jì)算額定靜載荷；靜載合格載荷系數(shù)查圖載荷分布系數(shù)查圖18.20許用轉(zhuǎn)速大

15、于工作轉(zhuǎn)速22.22r/min結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。七、鍵和聯(lián)軸器的選擇1、鍵的選擇和校核鍵的選擇主要考慮所傳遞的扭矩的大小，軸上零件是否需要沿軸向移動，零件的對中要求等等。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì) 算 結(jié) 果（1）蝸桿軸鍵的選擇與校核鍵的選擇和參數(shù)與聯(lián)軸器相聯(lián)接，為靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。由手冊查得d=32mm時，應(yīng)選用鍵 GB1096-79轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度許用擠壓應(yīng)力校 核查表可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為=（125-150）MPa故滿足要求（2）高速軸鍵的選擇和校核鍵的選擇和參數(shù)靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭，由手冊查得d=60mm時，同時考慮到同一跟軸上盡量選用相同公

16、稱尺寸的鍵，故應(yīng)選用鍵，鍵 GB1096-79轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度許用擠壓應(yīng)力校 核查表可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為=（125-150）MPa故滿足要求（3）低速軸鍵的選擇和校核鍵的選擇和參數(shù)靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭由手冊查得d=60/76mm時，同時考慮到同一根軸盡量選用相同公稱尺寸的鍵，故兩鍵應(yīng)分別選用鍵，鍵 GB1096-79轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度 許用擠壓應(yīng)力校 核查表可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為=（125-150）MPa故滿足要求2、聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的尺寸（型號）可根據(jù)配合處軸徑d及計(jì)算扭矩進(jìn)行選擇，選擇時應(yīng)滿足強(qiáng)度條件：式中：K為載荷系數(shù)；T為聯(lián)軸器傳遞的工作扭矩（即軸的扭矩）；為公稱扭距，

17、它決定于聯(lián)軸器的型號。查手冊有：對于載荷系數(shù)可選擇扭矩變化較小的情況，工作機(jī)類型為中間軸，傳動軸，照明用發(fā)電機(jī)等，故取K=1.3。根據(jù)工作情況可選擇凸緣聯(lián)軸器，查手冊有當(dāng)軸徑 d=60mm，應(yīng)選擇型號為YLD12，公稱扭矩為。校核：。八、減速器機(jī)體各部分結(jié)構(gòu)尺寸名稱符號減速器型式及尺寸 機(jī)匣壁厚考慮鑄造工藝，壁厚取機(jī)座底凸緣厚度 取地腳螺釘直徑 取地腳螺釘數(shù)目取軸承端蓋螺釘直徑 取窺視孔蓋螺釘直徑 取定位銷直徑取蝸輪外圓與內(nèi)機(jī)壁距離1> 取1=齒輪輪轂端面與內(nèi)機(jī)壁距離2> 取2=軸承端蓋外徑 取軸承端蓋凸緣厚度 取九、潤滑和密封形式的選擇1、齒輪、蝸桿及蝸輪的潤滑在減速器中，蝸桿相

18、對滑動速度V=6.15m/s，由表13.7，采用浸油潤滑，選用蝸輪蝸桿油（摘自），用于蝸桿蝸輪傳動的潤滑，代號為。浸油深度一般要求浸沒蝸桿螺紋高度，但不高于蝸桿軸承最低一個滾動體中心高。2、滾動軸承的潤滑蝸桿軸承浸泡于油液中，故采用由潤滑，另外兩對軸承處的零件輪緣線速度均小于，所以應(yīng)考慮使用油脂潤滑，但應(yīng)對軸承處值進(jìn)行計(jì)算。值小于時宜用油脂潤滑；否則應(yīng)設(shè)計(jì)輔助潤滑裝置。兩對軸承處值分別為：，均小于，所以可以選擇油脂潤滑。采用脂潤滑軸承的時候，為避免稀油稀釋油脂，需用擋油板將軸承與箱體內(nèi)部隔開。在選用潤滑脂的牌號時，根據(jù)手冊查得常用油脂的主要性質(zhì)和用途。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的減速器為室內(nèi)工作，環(huán)境一般，不是很惡劣，所以6212和6214軸承選用通用鋰基潤滑脂（），它適用于寬溫度范圍內(nèi)各種機(jī)械設(shè)備的軸承，選用牌號為的潤滑脂。3、密封形式的選擇為防止機(jī)體內(nèi)潤滑劑外泄和外部雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)體內(nèi)部影響機(jī)體工作，在構(gòu)成機(jī)體的各零件間，如機(jī)蓋與機(jī)座間、及外伸軸的輸出、輸入軸與軸承蓋間，需設(shè)置不同形式的密封裝置。對于無相對運(yùn)動的結(jié)合面，常用密封膠、耐油橡膠墊圈等；對于旋轉(zhuǎn)零件如外伸軸的密封，則需根據(jù)其不同的運(yùn)動速度和密封要求考慮不同的密封件和結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中由于密封界面的相對速度不是很大，采用接觸式密封，輸入軸與軸承蓋間V <3m/s，采用粗羊毛氈封油圈，輸出軸與軸承蓋間也為V <3m/s，故