蝸桿減速器課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)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(yùn)輸帶有效拉力：F=6000N運(yùn)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(jì)：根據(jù)要求設(shè)計(jì)單級蝸桿減速器，傳動路線為：電機(jī)連軸器減速器連軸器帶式運(yùn)輸機(jī)。(如圖2.1所示) 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)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(jī)、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(biāo)準(zhǔn)件等。二、 電動機(jī)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(jī)。三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，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，該減速器卷筒直徑D=350mm。運(yùn)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(jī)，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(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)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 =0.70.990.9830.9920.96 =0.633 電動機(jī)所需功率： Pr= Pw/ =3.0/0.633=4.7KW 傳動滾筒工作轉(zhuǎn)速： nw601000v / 35027.9r/m

4、in根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，根據(jù)參考文獻(xiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 毛振揚(yáng) 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(jī)Y系列三相異步電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，查出有四種適用的電動機(jī)型號，因此有四種傳動比方案，如表3-1: 表3-1方案電動機(jī)型號額定功率Ped kw電動機(jī)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綜合考慮電動機(jī)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(jī)

5、機(jī)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AB地腳螺栓孔直徑K軸身尺寸DE裝鍵部位尺寸FGD132515（270/2210）315216178123880103338四、運(yùn)動參數(shù)計(jì)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=4.7103=46.7N .m4.2蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P1 = P001 = 4.70.990.990.70.992 =3.19 kw n= = = 27.4 r/minT1= 9550 = 9550 = 1111.84Nm4

6、.3傳動滾筒軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P2 = P1ccy=3.190.990.99=3.13kwn2= = = 27.4 r/minT2= 9550 = 9550 = 1089.24Nm運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算結(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（Nm）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(jì)：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由機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版 邱宣懷主

7、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(jì)表項(xiàng) 目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果中心距的計(jì)算蝸桿副的相對滑動速度參考文獻(xiàn)5第37頁（23式）4m/sVs7m/s當(dāng)量摩擦系數(shù)4m/sVs51.7100mm又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT=K9550=1.595503.19/27.4=1667.76N.M51.7100mm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 1102123.75

8、216079797119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(dāng)量彎矩T與aTT=1111840NmmaT=655985.6Nmm圖7.77.2.2軸的校核計(jì)算如表5.1軸材料為45鋼， 表7.1計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)矩Nmm圓周力=20707.6N=24707.6N徑向力=2745.3N軸向力=24707.6tan 20Fr =8992.8N計(jì)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

9、.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(dāng)量彎矩圖當(dāng)量彎矩蝸輪段軸中間截面=947628.6Nmm軸承段軸中間截面處=969381.2Nmm947628.6Nmm=969381.2Nmm當(dāng)量彎矩圖圖7.7軸徑校核驗(yàn)算結(jié)果在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，設(shè)計(jì)合格軸的結(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(jì)及鍵的選擇當(dāng)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(xiàn)1

10、表2.430圓整，可知該處選擇鍵2.5110，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八、減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（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1.5-1可計(jì)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(jìn)行去應(yīng)力處理。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì) 算 公 式計(jì)算結(jié)果箱座壁厚度=0.04225+3=12mma為蝸輪蝸桿中心距取=12mm箱蓋壁厚度1=0.8512=10mm取1=10mm機(jī)座凸緣厚度bb=1.5=1.512=18mmb=18mm機(jī)蓋凸緣厚度b1b1=1

11、.51=1.510=15mmb1=18mm機(jī)蓋凸緣厚度PP=2.5=2.512=30mmP=30mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=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d2

12、d2 =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=26mmD0=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(zhǔn)。取50mm軸承端蓋外徑D2D2=軸承孔直徑+(

13、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=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(jī)蓋、機(jī)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(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 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

14、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(biāo)準(zhǔn)鍵、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9-1鍵 單位：mm安裝位置類型b（h9）h（h11）L9（h14）

15、蝸桿軸、聯(lián)軸器以及電動機(jī)聯(lián)接處GB1096-90鍵107010870蝸輪與蝸輪軸聯(lián)接處GB1096-90鍵251102514110蝸輪軸、聯(lián)軸器及傳動滾筒聯(lián)接處GB1096-90鍵201102012110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B5580855808蝸輪軸B75100107510010表9-4彈簧墊圈（GB93-87） 安

16、裝位置類型內(nèi)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9-5擋油盤參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（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838 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(xiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 毛振揚(yáng) 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。B1BB0d4h1501901701501001

17、25M 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mmdDLSd1Cd2hM1635622716328422226表10-4通氣器 單位mmDd1d2d3d 4DabsM181.5M331.583164012722Chh1D1Rkef1640825.440622表10-5軸承蓋（HT150） 單位mm安 裝位 置d3Dd 0D0D2ee1mD4D5D6b1d1蝸桿1013011155180121335.5120125127880蝸輪軸101401116519012132013013513710100表10-

18、6油標(biāo)尺 單位mmd1d2d3habcDD1M1641663512852622表10-7油塞（工業(yè)用革） 單位mmdDeLlasd1HM11.52619.62312317172十一、減速器的潤滑減速器內(nèi)部的傳動零件和軸承都需要有良好的潤滑，這樣不僅可以減小摩擦損失，提高傳動效率，還可以防止銹蝕、降低噪聲。本減速器采用蝸桿下置式，所以蝸桿采用浸油潤滑，蝸桿浸油深度h大于等于1個螺牙高，但不高于蝸桿軸軸承最低滾動中心。蝸輪軸承采用刮板潤滑。蝸桿軸承采用脂潤滑，為防止箱內(nèi)的潤滑油進(jìn)入軸承而使?jié)櫥♂尪髯撸Ｔ谳S承內(nèi)側(cè)加擋油盤。1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1