環(huán)面蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)正文.doc

無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第一章 調(diào)研報(bào)告 減速器的作用減速器在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類，二者的設(shè)計(jì)、制造和使用特點(diǎn)各不相同。7080年代，世界減速器技術(shù)有了很大發(fā)展。通用減速器體現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：（1）高水平、高性能。（2）積木式組合設(shè)計(jì)?；緟?shù)采取優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊、零件通用性和互換性強(qiáng)、系列容易擴(kuò)充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。（3）形式多樣化、變型設(shè)計(jì)多。擺脫了傳統(tǒng)的單一底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動(dòng)支承底座、電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴(kuò)大使用范圍。促進(jìn)減速器水平提高的主要因素有：（1）硬齒面技術(shù)的發(fā)展和完善，如大型磨齒技術(shù)、滲碳淬火工藝、齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法、修形技術(shù)、變形及三、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、齒根強(qiáng)化及其元化過渡、新結(jié)構(gòu)等。（2）用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，材料和熱處理質(zhì)量控制水平高。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理。（4）加工精度提高到ISO5-6級(jí)。（5）軸承質(zhì)量和壽命提高。（6）潤(rùn)滑油質(zhì)量提高。 齒輪減速器的特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)近十萬千瓦，圓周速率可達(dá)200m/s。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)主要有：1 效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)效率最高。如一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99。2 結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般比較小。3 工作可靠，壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理，使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作可靠，壽命可長(zhǎng)達(dá)一，二十年，這也是其它機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。4 傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)能廣泛應(yīng)用，也是因?yàn)榫哂羞@一特點(diǎn)。但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格昂貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過大的場(chǎng)合。 蝸桿減速器的特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種機(jī)構(gòu)，兩軸交錯(cuò)的夾角可為任意值，常用的為90度，這種傳動(dòng)由于具有下述特點(diǎn)，故應(yīng)用頗為廣泛。1 當(dāng)使用單頭蝸桿時(shí)，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過了一個(gè)齒距，因而能實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比。在動(dòng)力傳動(dòng)中，一般傳動(dòng)比I=5-80;在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)中，傳動(dòng)比可達(dá)300；若只傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá)1000。由于傳動(dòng)比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。2 在桿蝸傳動(dòng)中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時(shí)嚙合的齒對(duì)又較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。3 當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)更具有自鎖性。4 蝸桿傳動(dòng)與螺旋齒輪傳動(dòng)相似，在嚙合處有相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)速度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的磨擦和磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此磨損較大，效率低；當(dāng)蝸桿傳動(dòng)具有自鎖性時(shí)，效率僅為0.4左右。同時(shí)由于摩擦與磨損嚴(yán)重，常需耗用有色金屬制造蝸輪，以便與鋼制的蝸桿配對(duì)組合成減磨性良好的滑動(dòng)摩擦劑。根據(jù)蝸桿分度曲面的形狀，蝸桿傳動(dòng)可以分成三大類：圓柱蝸桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)、錐蝸桿傳動(dòng)。蝸桿分度曲面是圓環(huán)內(nèi)表面的一部分，蝸桿軸線平面內(nèi)理論齒廓為直線的蝸桿傳動(dòng)稱為直廓環(huán)面蝸桿傳動(dòng)，俗稱“球面蝸輪傳動(dòng)”。它始于1921年的美國(guó)造船業(yè)，其代表產(chǎn)品是美國(guó)CONE DRIVE，50年代起在我國(guó)得到推廣應(yīng)用。與普通圓柱蝸桿傳動(dòng)相比，這種蝸桿同時(shí)包容齒數(shù)多，雙線接觸線形成油膜條件好，兩齒面接觸線誘導(dǎo)法曲率半徑大。因此，承載能力是相同中心矩普通蝸桿的1.53倍（小值適應(yīng)于小中心矩，大值適應(yīng)于大中心矩）。在傳遞同樣功率時(shí)，中心矩可縮小20%-40%。由于性能優(yōu)良，美國(guó)、日本、俄羅斯等國(guó)都將這種傳動(dòng)作為動(dòng)力傳動(dòng)中的主要形式之一廣泛使用。美國(guó)生產(chǎn)產(chǎn)品系列中心矩為151320；速比為5343000；最高傳動(dòng)效率可達(dá)97%。我國(guó)經(jīng)過40年的研究和發(fā)展，目前這種蝸桿的生產(chǎn)品種也十分可觀，最大中心矩可達(dá)到1200；最少齒數(shù)比為5；蝸桿頭數(shù)達(dá)6；最高傳動(dòng)效率可達(dá)94%。這種蝸桿傳動(dòng)分為“原始型”和“修整型”兩種?！霸夹汀敝崩h(huán)面蝸桿的螺旋齒面的形成為：一條與成形圓相切、位于蝸桿軸線平面內(nèi)的直線，在繞成形圓的圓心作等角速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，又與成形圓一起圍繞蝸桿的軸線作等角速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這條直線在空間形成的軌跡曲面，就是直廓環(huán)面蝸桿的齒面。由于蝸桿齒面的發(fā)生線是直線刀刃，蝸桿螺旋面是直線刀刃形成的不可展直紋面而不是由包絡(luò)產(chǎn)生的，難以實(shí)現(xiàn)磨削，這種蝸桿制造鋼筋工藝比較復(fù)雜，不易獲得高精度的傳動(dòng)，這是直廓環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)?！靶拚汀敝崩h(huán)面蝸桿螺旋面的形成，基本上與“原始型”相同，不同之處在于加工時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的修形曲線，將加工參數(shù)加以改變。一般常用的有：變位異速修形和變速比修形兩種工藝方法。變位異速修形方法就是在加工蝸桿時(shí)，刀具位置及固定傳動(dòng)比不同于蝸桿副工作時(shí)的位置及速比。變速比修形方法則是加工時(shí)瞬時(shí)傳動(dòng)比按一定規(guī)律變化。用修形加工方法加工的蝸桿與由修形滾刀加工成的蝸輪組成“修整型”直廓環(huán)面蝸桿傳動(dòng)，消除了蝸輪齒面中部棱線接觸，不僅改善了裝配條件，減少了誤差敏感性，更重要的是：與“原始型”蝸桿傳動(dòng)比較，接觸區(qū)擴(kuò)大，形成油膜條件好，包容齒數(shù)間載荷有平均作用，因而其承載能力、嚙合性能和傳動(dòng)效率均較“原始型”高。準(zhǔn)平行嚙合線二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿是河南省焦作市科林齒輪有限公司的一項(xiàng)科研成果。蝸輪滾刀是可鏟背可磨削的，蝸輪齒面沒有脊線，運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生干涉。工裝和理論相吻合。和同類蝸桿相比，它還具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1 瞬時(shí)接觸線和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度方向夾角穩(wěn)定，且接近90度。2 蝸輪齒面是用鏟背滾刀制造加工而成，因此蝸輪齒面接觸面大、質(zhì)量穩(wěn)定。3 同時(shí)參加嚙合的蝸輪齒數(shù)多，一般可達(dá)為蝸桿齒數(shù)）。4 蝸輪齒面無脊線，傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生干涉。因此這種蝸桿傳動(dòng)承載功率大，動(dòng)壓油涵穩(wěn)定傳動(dòng)、噪聲低、平衡溫度低等特征。由以上分析可以看出，雖然普通齒輪減速器具有效率高，工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是不具備設(shè)計(jì)條件中重點(diǎn)要求的自鎖性，所以不能選用；而準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器，它具有普通環(huán)面蝸桿減速器所不具備的很多優(yōu)點(diǎn)。第一章 選定設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求并結(jié)合以上分析，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器。具體設(shè)計(jì)方案是：選用的電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速是940r/min，由凸緣聯(lián)軸器將電動(dòng)機(jī)軸和準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器的輸入軸相聯(lián)接，經(jīng)過減速器的減速，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速降為18.8r/min，再有凸緣聯(lián)軸器將減速器的輸出軸與滾筒軸聯(lián)接，將減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速傳給滾筒，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)繞在其上面的鋼絲繩旋轉(zhuǎn)，由鋼絲繩提起具有一定質(zhì)量的燈具。1電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 蝸輪蝸桿減速器 4 聯(lián)軸器 5 滾筒圖2-1減速器第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇2.1 初選電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式 電動(dòng)機(jī)是專門工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)工作機(jī)的工作特性、電源種類(交流或直流)、工作條件(環(huán)境溫度、空間位置等)、載荷大小和性質(zhì)(變化性質(zhì)、過載情況等)、起動(dòng)性能和起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)的頻繁程度等條件來選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、容量(功率)和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄中選出其具體型號(hào)和尺寸。 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因?yàn)榇?，無特殊要求時(shí)均應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相異步交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。根據(jù) 不同防護(hù)要求，電動(dòng)機(jī)有開啟式、防護(hù)式、封閉自扇冷式和防爆式等不同的結(jié)構(gòu)型式。 Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式電動(dòng)機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，因此廣泛應(yīng)用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械上，如金屬切削機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)、風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)等。對(duì)于經(jīng)常起動(dòng)，制動(dòng)正反轉(zhuǎn)的機(jī)械，如起重、提升設(shè)備，要求電動(dòng)機(jī)具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大過載能力，應(yīng)選用冶金及起重用三相異步電動(dòng)機(jī)Yz型(籠型)或YzR型(繞線型)。 電動(dòng)機(jī)的容量(功率)選擇的是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量選得過小，不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因超載而過早損壞；而容量選得過大，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力又不能充分利用，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不滿載運(yùn)行，其效率和功率因數(shù)較低，增加電能消耗而造成能源的浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)的容量主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件來決定。 由以上的選擇經(jīng)驗(yàn)和要求，我選用：三相交流電 Y系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)。2.2 電動(dòng)機(jī)的容量2.2.1 確定減速器所需的功率 由滾筒圓周力和滾筒速度v,得其中： （N）m提升重量，m=450kg， N s帶入數(shù)據(jù)得 = KW KW 2.2.2確定傳動(dòng)裝置效率傳動(dòng)裝置的效率由以下的要求：(1) 軸承效率均指一對(duì)軸承而言。 (2) 同類型的幾對(duì)運(yùn)動(dòng)副或傳動(dòng)副都要考慮其效率，不要漏掉。 (3) 蝸桿傳動(dòng)的效率與蝸桿頭數(shù)z1有關(guān)，應(yīng)先初選頭數(shù)后，然后估計(jì)效率。此外，蝸桿傳動(dòng)的效率中已包括了蝸桿軸上一對(duì)軸承的效率，因此在總效率的計(jì)算中蝸桿軸上軸承效率不再計(jì)入。各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率為：法蘭效率： 設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)與減速器相連的法蘭，相當(dāng)于一個(gè)凸緣聯(lián)軸器一級(jí)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)效率: 一對(duì)滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率：凸緣聯(lián)軸器效率： 從電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主動(dòng)軸之間的總效率故傳動(dòng)裝置總效率：， 電動(dòng)機(jī)的輸出功率考慮傳動(dòng)裝置的功率損耗，電動(dòng)機(jī)輸出功率則， KW 2.2.3電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)根據(jù)計(jì)算的功率可選定電動(dòng)機(jī)額定功率，取同步轉(zhuǎn)速1000，6級(jí)由簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用Y100L6三相異步電動(dòng)機(jī)，其主要參數(shù)如下電動(dòng)機(jī)額定功率：=1.5kw； 電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速：=940 電 流 ： I=5.6A 電動(dòng)機(jī)外形和安裝尺寸為： D=28mm E=60mm H=100mm A=160mm B=140mm C=63mm K=12mm AB=205mm AD=180mm AC=105mm HD=245mm AA=40mm BB=176mm 第三章 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 3.1 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 3.1.1各軸功率計(jì)算=KW =KW 3.1.2各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算n940， nn940/50=18.8 3.1.3各軸輸入扭矩的計(jì)算 表3-1參數(shù)列表：軸 名功率Kw轉(zhuǎn)速扭矩蝸桿軸1.4794014.93蝸輪軸0.9718.8492.74第四章 減速器部件的選擇計(jì)算4.1 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1 選擇蝸桿、蝸輪材料1.選擇蝸桿傳動(dòng)的類型采用準(zhǔn)平行環(huán)面蝸桿傳動(dòng).2.選擇蝸桿、蝸輪材料，確定許用應(yīng)力考慮蝸桿傳動(dòng)中，傳遞的功率不大，速度只是中等，根據(jù)機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表52，蝸桿選用40Cr，因希望效率高些，耐磨性好故蝸桿螺旋齒面要求：調(diào)質(zhì)HB265285.蝸輪選用鑄錫磷青銅ZQSn10-1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用錫磷青銅制造，輪芯用灰鑄鐵HT100制造由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表53查得蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力 =190 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表55查得蝸輪材料的許用彎曲應(yīng)力=44 4.1.2 確定蝸桿頭數(shù)Z及蝸輪齒數(shù)Z由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表56，選取Z1 則ZZi15050故取Z50 4.1.3 驗(yàn)算滾筒的速度實(shí)際傳動(dòng)比 i50/1 工作機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速 n940/50=18.8鋼絲繩的提升速度 = m/s速度誤差 0.785%，合適4.1.4 確定蝸桿蝸輪中心距a 1.確定蝸桿的計(jì)算功率 式中 K使用