蝸輪蝸桿減速器課程設(shè)計(jì)(含圖紙)

1、蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)摘 要通過(guò)對(duì)減速器的簡(jiǎn)單了解，開(kāi)始學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)齒輪減速器，嘗試設(shè)計(jì)增強(qiáng)感性認(rèn)知和對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力，及進(jìn)一步鞏固已學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，以求把理論和實(shí)踐結(jié)合一起，為以后的工作和更好的學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)。學(xué)習(xí)如何進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，了解機(jī)械傳動(dòng)裝置的原理及參數(shù)搭配。學(xué)習(xí)運(yùn)用多種工具，比如CAD等，直觀的呈現(xiàn)在平面圖上。通過(guò)對(duì)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)，對(duì)齒輪減速器有個(gè)簡(jiǎn)單的了解與認(rèn)知。齒輪減速器是機(jī)械傳動(dòng)裝置中不可缺少的一部分。機(jī)械傳動(dòng)裝置在不斷的使用過(guò)程中，會(huì)不同程度的磨損，因此要經(jīng)常對(duì)機(jī)械予以維護(hù)和保養(yǎng)，延長(zhǎng)其使用壽命，高效化的運(yùn)行，提高生產(chǎn)的效率，降低生產(chǎn)的成本

2、，獲得最大的使用效率。關(guān)鍵詞：機(jī)械傳動(dòng)裝置、齒輪減速器、設(shè)計(jì)原理與參數(shù)配置InthispaperThroughthesimpleunderstandingofthespeedreducer,startedlearningdesignofgearreducer,attempttodesignenhancetheperceptualcognitionandabilitytoadapttosociety,andfurtherconsolidatethelearnedtheoryknowledge,toimprovetheintegrateduseofknowledgediscoveryandsolv

3、eproblems,inordertocombinetheoryandpracticetogether,forthelaterworkandbetterlearningexperience. Learnhowtodomechanicaldesign,tounderstandtheprincipleofmechanicaltransmissiondeviceandparametercollocation.Studyusingavarietyoftools,suchasCAD,intuitivepresentonthefloorplan.Throughthedesignofcylindricalg

4、earreducer,gearreducerisasimpleunderstandingandcognition.Gearreducerisanindispensablepartofinmechanicaltransmissiondevice.Mechanicaltransmissiondeviceinuseprocess,willbedifferentdegreeofwearandtear,sooftentomechanicalmaintenanceandmaintenance,prolongtheservicelifeandhighlyeffectiveoperation,improvep

5、roductionefficiency,reducethecostofproduction,achievemaximumefficiency. Keywords:mechanicaltransmissiongear,gearreducer,thedesignprincipleandparameterconfiguration目 錄摘要IIn this paperII1電機(jī)選擇12選擇傳動(dòng)比22.1總傳動(dòng)比22.2減速裝置的傳動(dòng)比分配23各軸的參數(shù)23.1各軸的轉(zhuǎn)速23.2各軸的輸入功率33.3各軸的輸出功率33.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩33.5各軸的輸出轉(zhuǎn)矩33.6各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)表44.蝸輪蝸桿的選擇

6、44.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類(lèi)型44.2選擇材料44.3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)44.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸64.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度74.6驗(yàn)算效率74.7精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定85圓柱齒輪的設(shè)計(jì)85.1材料選擇85.2按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)85.3計(jì)算95.4按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)105.5取幾何尺寸計(jì)算116 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算126.1蝸桿軸12 6.1.1按扭矩初算軸徑12 6.1.2蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)126.2蝸輪軸13 6.2.1輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算13 6.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)146.3蝸桿軸的校核15 6.3.1求軸上的載荷15 6.3.2精度校核軸的疲勞強(qiáng)度176.

7、4蝸輪軸的強(qiáng)度校核20 6.4.1精度校核軸的疲勞強(qiáng)度22 6.4.2精度校核軸的疲勞強(qiáng)度227.滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算257.1蝸桿軸上的軸承的選擇和壽命計(jì)算257.2蝸桿軸上軸承的選擇計(jì)算278.鍵連接的選擇及校核計(jì)算308.1輸入軸與電動(dòng)機(jī)軸采用平鍵連接308.2輸出軸與聯(lián)軸器連接采用平鍵連接308.3輸出軸與蝸輪連接用平鍵連接319聯(lián)軸器的選擇計(jì)算319.1與電機(jī)輸出軸的配合的聯(lián)軸器319.2與二級(jí)齒輪降速齒輪軸配合的聯(lián)軸器3210.潤(rùn)滑和密封說(shuō)明3210.1潤(rùn)滑說(shuō)明3210.2密封說(shuō)明3311拆裝和調(diào)整的說(shuō)明3312減速箱體的附件說(shuō)明3313.設(shè)計(jì)小結(jié)3314參考文獻(xiàn)34IV1電機(jī)

8、選擇工作機(jī)所需輸入功率所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率傳遞裝置總效率式中：蝸桿的傳動(dòng)效率0.75：每對(duì)軸承的傳動(dòng)效率0.98：直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)效率0.97：聯(lián)軸器的效率0.99：卷筒的傳動(dòng)效率0.96所以 故選電動(dòng)機(jī)的額定功率為4kw符合這一要求的同步轉(zhuǎn)速有750r/min , 1000r/min , 1500r/min電機(jī)容量的選擇比較：電動(dòng)機(jī)的比較方案型號(hào)額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速/r/min滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速/r/min重量?jī)r(jià)格1Y160M-84750720重高2Y132M-641000960中中3Y112M-4415001440輕低考慮電機(jī)和動(dòng)傳動(dòng)裝置的尺寸 重量及成本，可見(jiàn)第二種方案較合理，因此選擇型號(hào)為：

9、Y132M-6D的電動(dòng)機(jī)。 2選擇傳動(dòng)比2.1總傳動(dòng)比 2.2減速裝置的傳動(dòng)比分配 所以 3各軸的參數(shù)將傳動(dòng)裝置各軸從高速到低速依次定為I軸 II軸 III軸 IV軸 ：、 、 、 、 依次為電動(dòng)機(jī)與I軸 I軸與II軸 II軸與III軸 III軸與V軸的傳動(dòng)效率 則：3.1各軸的轉(zhuǎn)速 3.2各軸的輸入功率 軸 軸 軸 軸 3.3各軸的輸出功率 軸 軸 軸 軸 3.4各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī) 軸 軸 軸 軸 3.5各軸的輸出轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī) 軸 軸 軸 軸 3.6各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)表各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)表軸號(hào)功率轉(zhuǎn)矩(Nm)轉(zhuǎn)速(r/min)傳動(dòng)i效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸43.557835.39796010.99

10、1軸3.52333.457935.038834.338096031.08752軸2.58892.2571800.620784.599730.88060.73513軸2.51172.4615776.754761.218530.88060.97024卷軸2.38762.33982953.532894.4577.720.95064.蝸輪蝸桿的選擇 4.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類(lèi)型根據(jù)GB/T100851998 選擇ZI4.2選擇材料蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC.蝸輪用ZCuSn10P1,金屬模制造。為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造4.3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)

11、行設(shè)（1）根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由文獻(xiàn)1P254式（11-12）， 傳動(dòng)中心距由 前面的設(shè)計(jì)知作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2，按Z=1,估取，則：（2）確定載荷系數(shù)K因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數(shù)；由文獻(xiàn)1P253表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動(dòng)載系；則（3）確定彈性影響系數(shù)因選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故，有（4）確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 和中心距的比值，從文獻(xiàn)1P253圖11-18中可查到（5）確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺

12、旋齒面硬度45HRC，可從文獻(xiàn)1P254表11-7中查蝸輪的基本許用應(yīng)力應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù)則 （6）計(jì)算中心距: 取a=160mm，由 i=30，則從文獻(xiàn)1P245表11-2中查取，模數(shù)m=8蝸桿分度圓直徑從圖中11-18中可查，由于，即以上算法有效。4.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸（1）蝸桿軸向尺距 = 25.133mm直徑系數(shù)q= =10齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度圓導(dǎo)程角 蝸桿軸向齒厚蝸桿的法向齒厚（2）蝸輪 蝸輪齒數(shù), 變位系數(shù) 驗(yàn)算傳動(dòng)比，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為：，在誤差允許值內(nèi)。蝸輪分度圓直徑喉圓直徑齒根圓直徑咽喉母圓半徑4.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度當(dāng)量齒數(shù) 根據(jù) 從圖11-9中可

13、查得齒形系數(shù)Y=2.55螺旋角系數(shù)：許用彎曲應(yīng)力：從文獻(xiàn)1P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力=56MPa壽命系數(shù) 可以得到：S=1.5故該軸在截面右側(cè)強(qiáng)度也是足夠的。本設(shè)計(jì)因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此軸的設(shè)計(jì)即告結(jié)束。7.滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命：。7.1蝸桿軸上的軸承的選擇和壽命計(jì)算（1）軸承的選擇采用角接觸球軸承，根據(jù)軸直徑d=45mm，選擇角接觸球軸承的型號(hào)為7209C，主要參數(shù)如下：基本額定靜載荷基本額定動(dòng)載荷極限轉(zhuǎn)速（2）壽命計(jì)算因蝸桿軸所受的軸向力向左，所以只有最左邊的角接觸球軸承受軸向

14、力該軸承所受的徑向力約為對(duì)于70000型軸承，按文獻(xiàn)1P322表13-7軸承派生軸向力，其中為文獻(xiàn)1P321表13-5中的判斷系數(shù)，其值由的大小來(lái)確定，查文獻(xiàn)1P321表13-5得角接觸球軸承判斷系數(shù) 所以當(dāng)量動(dòng)載荷深溝球軸承所受的徑向力約為當(dāng)量動(dòng)載荷所以，應(yīng)用核算軸承的壽命因?yàn)槭乔蜉S承，所以取指數(shù)軸承計(jì)算壽命減速器設(shè)計(jì)壽命所以滿(mǎn)足壽命要求。7.2蝸桿軸上軸承的選擇計(jì)算（1）軸承的選擇選擇使用深溝球軸承，根據(jù)軸直徑d=65mm，選用角接觸球軸承的型號(hào)為7213C。主要參數(shù)如下： 基本額定靜載荷基本額定動(dòng)載荷極限轉(zhuǎn)速 （2）壽命計(jì)算對(duì)于70000C型軸承，按文獻(xiàn)1P322表13-7軸承派生軸向力

15、，其中為文獻(xiàn)1P321表13-5中的判斷系數(shù)，其值由的大小來(lái)確定，但現(xiàn)軸承軸向力未知，故先初取，因此可估算：按文獻(xiàn)1P322式（13-11）得由文獻(xiàn)1P321表13-5進(jìn)行插值計(jì)算，得，。再計(jì)算： 兩次計(jì)算的值相差不大，因此可以確定，。（3）軸承當(dāng)量動(dòng)載荷、因?yàn)?由文獻(xiàn)1P321表13-5分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為對(duì)軸承1 對(duì)軸承2 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按文獻(xiàn)1P319表13-6，取。則：軸承計(jì)算壽命 減速器設(shè)計(jì)壽命 所以滿(mǎn)足壽命要求。（3）靜載荷計(jì)算查機(jī)械零件手冊(cè)可知，角接觸球軸承當(dāng)量靜載荷因載荷穩(wěn)定，無(wú)沖擊，所以取靜強(qiáng)度安全系數(shù)所以滿(mǎn)足強(qiáng)度條件（4）極限工

16、作轉(zhuǎn)速計(jì)算以上所選各軸承的極限轉(zhuǎn)速都成立，所以他們的極限工作轉(zhuǎn)速一定滿(mǎn)足要求。8.鍵連接的選擇及校核計(jì)算8.1輸入軸與電動(dòng)機(jī)軸采用平鍵連接根據(jù)軸徑，查文獻(xiàn)2P123可選用A型平鍵，得：，即：鍵870GB/T1096-2003鍵、軸和聯(lián)軸器的材料都是鋼，由文獻(xiàn)1P106表6-2查的許用應(yīng)力 ，取其平均值。鍵的工作長(zhǎng)度：鍵與聯(lián)軸器接觸高度。由文獻(xiàn)1P106式（6-1）得： 所以此鍵強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。8.2輸出軸與聯(lián)軸器連接采用平鍵連接根據(jù)軸徑，查文獻(xiàn)2 P123可選用A型平鍵，得：，即：鍵2070GB/T1096-2003鍵、軸和聯(lián)軸器的材料都是鋼，由文獻(xiàn)1P106表6-2查的許用應(yīng)力 ，取其平均

17、值。鍵的工作長(zhǎng)度：鍵與聯(lián)軸器接觸高度。由文獻(xiàn)1P106式（6-1）得： 所以此鍵強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。8.3輸出軸與蝸輪連接用平鍵連接根據(jù)軸徑，查文獻(xiàn)1P123可選用A型平鍵，得：，即：鍵1670GB/T1096-2003鍵、軸和聯(lián)軸器的材料都是鋼，由文獻(xiàn)1P106表6-2查的許用應(yīng)力 ，取其平均值。鍵的工作長(zhǎng)度：鍵與聯(lián)軸器接觸高度。由文獻(xiàn)1P106式（6-1）得： 所以此鍵強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。9聯(lián)軸器的選擇計(jì)算9.1與電機(jī)輸出軸的配合的聯(lián)軸器（1）計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)距查文獻(xiàn)1P351表14-1得小轉(zhuǎn)距、電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)機(jī)情況下?。?）型號(hào)選擇根據(jù)前面的計(jì)算，電機(jī)輸出軸，選擇彈性聯(lián)軸器TL6型。主要參數(shù)

18、如下：公稱(chēng)扭距（滿(mǎn)足要求）許用轉(zhuǎn)速 ，因此此聯(lián)軸器符合要求。軸孔直徑軸孔長(zhǎng)度9.2與二級(jí)齒輪降速齒輪軸配合的聯(lián)軸器（1）計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)距查文獻(xiàn)1P351表14-1得小轉(zhuǎn)距、電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)機(jī)情況下?。?）型號(hào)選擇根據(jù)前面的計(jì)算，蝸輪輸出軸，選擇彈性銷(xiāo)柱聯(lián)軸器HL4型。主要參數(shù)如下：公稱(chēng)扭距 許用轉(zhuǎn)速 ，因此此聯(lián)軸器符合要求。軸孔直徑軸孔長(zhǎng)度10.潤(rùn)滑和密封說(shuō)明10.1潤(rùn)滑說(shuō)明因?yàn)槭窍轮檬轿仐U減速器，且其傳動(dòng)的圓周速度，故蝸桿采用浸油潤(rùn)滑，取浸油深度h=12mm；潤(rùn)滑油使用50號(hào)機(jī)械潤(rùn)滑油。軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，因?yàn)檩S承轉(zhuǎn)速v1500r /min，所以選擇潤(rùn)滑脂的填入量為軸承空隙體積的1/2。10

19、.2密封說(shuō)明在試運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，所有聯(lián)接面及軸伸密封處都不允許漏油。剖分面允許涂以密封膠或水玻璃，不允許使用任何碘片。軸伸處密封應(yīng)涂上潤(rùn)滑脂。11拆裝和調(diào)整的說(shuō)明在安裝調(diào)整滾動(dòng)軸承時(shí)，必須保證一定的軸向游隙，因?yàn)橛蜗洞笮⒂绊戄S承的正常工作。在安裝齒輪或蝸桿蝸輪后，必須保證需要的側(cè)隙及齒面接觸斑點(diǎn)，側(cè)隙和接觸斑點(diǎn)是由傳動(dòng)精度確定的，可查手冊(cè)。當(dāng)傳動(dòng)側(cè)隙及接觸斑點(diǎn)不符合精度要求時(shí)，可以對(duì)齒面進(jìn)行刮研、跑合或調(diào)整傳動(dòng)件的嚙合位置。也可調(diào)整蝸輪軸墊片，使蝸桿軸心線通過(guò)蝸輪中間平面。12減速箱體的附件說(shuō)明機(jī)座和箱體等零件工作能力的主要指標(biāo)是剛度，箱體的一些結(jié)構(gòu)尺寸，如壁厚、凸緣寬度、肋板厚度等，對(duì)機(jī)座和箱

20、體的工作能力、材料消耗、質(zhì)量和成本，均有重大影響。但是由于其形狀的不規(guī)則和應(yīng)力分布的復(fù)雜性，未能進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的分析計(jì)算，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式大概計(jì)算出尺寸，加上一個(gè)安全系數(shù)也可以保證箱體的剛度和強(qiáng)度。箱體的大小是根據(jù)內(nèi)部傳動(dòng)件的尺寸大小及考慮散熱、潤(rùn)滑等因素后確定的。13.設(shè)計(jì)小結(jié) 早在大一的時(shí)候我就看著學(xué)長(zhǎng)每天也是這么忙的在做課程設(shè)計(jì)，當(dāng)時(shí)我就很不理解，我們專(zhuān)業(yè)有這么忙嗎？現(xiàn)在我才知道了，原來(lái)我們專(zhuān)業(yè)是很有意思，能夠讓人學(xué)到很多知識(shí)。轉(zhuǎn)眼間，我就大三了，拿到任務(wù)書(shū)時(shí)我是非常的興奮，當(dāng)時(shí)心里就想一定要把課程設(shè)計(jì)做好。主要分為四個(gè)階段:第一階段，設(shè)計(jì)計(jì)算階段。在這一階段中在老師的開(kāi)題講座中，我

21、明白了我們本課程設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)什么，那一階段該干些什么。在設(shè)計(jì)計(jì)算階段中，我遇到了最大的一個(gè)問(wèn)題就是蝸輪的傳動(dòng)比分配不合理。在這問(wèn)題直接導(dǎo)致了我重新分配傳動(dòng)比，再次對(duì)減速器的各個(gè)零件的設(shè)計(jì)及選用。第二階段，減速器裝配圖草圖繪制階段。在這一階段我們主要要根據(jù)我們之前的計(jì)算實(shí)現(xiàn)在圖紙上，要確定箱體的大小，以及各個(gè)零件該安裝在箱體的那個(gè)位置上。在老師的幫助下，我也參考了書(shū)籍資料，最終毫不費(fèi)力的把草圖繪制出來(lái)了。第三階段，用CAD繪制裝配圖和零件圖。由于前兩個(gè)階段我做的比較仔細(xì)所以各個(gè)零件的尺寸我很快的就繪制了出來(lái)，但是由于工程制圖的很多相關(guān)知識(shí)的遺忘，在繪制標(biāo)準(zhǔn)件和減速器附件時(shí)不是很順利，要不停的去看書(shū)和查尺寸。但是經(jīng)過(guò)我廢寢忘食的繪制，最后這個(gè)難關(guān)也被我攻克了。第四階段，減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的書(shū)寫(xiě)。在這一階段中，由于個(gè)零件圖和裝配圖，與我最初的設(shè)計(jì)計(jì)算有一些出入，所以很多數(shù)據(jù)又進(jìn)行了再計(jì)算。但是當(dāng)我把說(shuō)明書(shū)在word中體現(xiàn)出來(lái)后，文章的排版是一個(gè)很繁瑣而又復(fù)雜的難