機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)31河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院二級蝸桿錐齒輪減速器設(shè)計(jì)

河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 題目：二級蝸桿 錐齒輪減速器設(shè)計(jì) 摘 要 機(jī)械傳動已經(jīng)伴隨人們走過了幾千年的歷史，無論是在生活還是生產(chǎn)方面，它都為人類的發(fā)展進(jìn)程作出了巨大的貢獻(xiàn)。如今，隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使機(jī)械傳動也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。機(jī)械傳動系統(tǒng)在高速、高效、節(jié)能、環(huán)保以及小型化等方面有了明顯的改進(jìn)?，F(xiàn)在，單純的機(jī)械或電氣傳動似乎更多地加入了流體技術(shù)、智能控制技術(shù)部分，機(jī)械、電子、傳感器技術(shù)、軟件的合成已成為一種重要的趨 勢。 社會生活的各個(gè)角落，無不在享受著新技術(shù)發(fā)展所帶來的便利，微電子技術(shù)的發(fā)展，推進(jìn)了各種機(jī)械加工設(shè)備的功能與加工水平，推動著技術(shù)的進(jìn) 步。同時(shí)，高科技越發(fā)達(dá)，相對的對機(jī)械行業(yè)的需求就越大。比如現(xiàn)在 我 國對減速機(jī)的需求增長速度就很快， 剛進(jìn)入中國的時(shí)候年銷售量還不到 100萬美元，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了 600 700萬美元。所以說機(jī)械行業(yè)包括其他基礎(chǔ)行業(yè)還是相當(dāng)重要的，而 我 國減速機(jī)制造企業(yè)更應(yīng)該跟上時(shí)代，多元化地發(fā)展。目前國際上最先進(jìn)的各種減速機(jī)加工及檢測設(shè)備，包括各種滾齒機(jī)、磨齒機(jī)、熱處理爐、齒輪檢測中心、三坐標(biāo) 測量儀等，均不同程度地使用了微電子技術(shù)和信息技術(shù)。國外的機(jī)械傳動行業(yè)隨著微電子技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展也在進(jìn)行著與之相應(yīng)的多元化的改變。而我國的基礎(chǔ)行業(yè)包括減速機(jī)行業(yè)則相對還很落后 ,基本上處于先進(jìn)國家上世 70、 80年代的水平。 機(jī)械設(shè)備包括減速機(jī)的高速、高效和高精度主要取決于機(jī)械加工工藝，當(dāng)然也有技術(shù)的原因。對于傳統(tǒng)的機(jī)械加工行業(yè)來說，影響產(chǎn)品質(zhì)量和性能的因素一個(gè)是材料，另一個(gè)則是加工工藝，包括熱處理工藝。國外的企業(yè)就很注意對這兩方面的研究和投入，因此做出的產(chǎn)品質(zhì)量高、性能好。同樣的一張圖紙，國外和國內(nèi) 的廠家加工出來的產(chǎn)品就有很大的不同；同樣的熱處理設(shè)備，國內(nèi)的生產(chǎn)出來的產(chǎn)品同國外的相比就會出現(xiàn)很大的差距。這里還應(yīng)注重加工設(shè)備的更新，現(xiàn)在國內(nèi)很多減速機(jī)制造企業(yè)所用的最好的設(shè)備也是國外 80年代的，它在國內(nèi)似乎還是很先進(jìn)的，那是因?yàn)樗€有很大的市場，但它并不是最先進(jìn)的。 優(yōu)化人與環(huán)境的概念在現(xiàn)代的生產(chǎn)生活中越發(fā)受到重視，在工業(yè)領(lǐng)域，節(jié)能、低噪聲、環(huán)保也是機(jī)械制造的發(fā)展趨勢，機(jī)械傳動行業(yè)應(yīng)如何在材質(zhì)的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等諸多方面去突破以滿足這些要求。效率低自然容易產(chǎn)生熱量，耗費(fèi)能源。而產(chǎn)品的大型化，則會對 傳動效率產(chǎn)生很大的影響，同時(shí)，材料的費(fèi)用，包裝的費(fèi)用也會隨之上升，增加成本。因此，而要改善這一切，必須在加工精度、機(jī)械加工和熱處理上有所改進(jìn)。機(jī)械傳動系統(tǒng)正日益基于標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的元件和系統(tǒng)，如何提高機(jī)械傳動部件的標(biāo)轉(zhuǎn)化、提高配套件的互換性的同時(shí)，滿足不同客戶的具體要求以迫在眉睫。 關(guān)鍵詞： 圓錐 -圓柱、減速比、聯(lián)軸器 參考文獻(xiàn) 1 周明衡，減速器選用手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2002年 6月第一版 2 成大先，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2002.1（第四版） 3 唐保寧、高學(xué)滿， 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡明手冊 同濟(jì)大學(xué)出版社 1993.7 4 孫寶鈞，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2004.4 5 機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊編委會編，機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 2003.5 6 劉朝儒，彭福蔭，高治一，機(jī)械制圖（第四版）高等教育出版社 2001 年 8月第四版； 7 Jon R.mancuso， Couplings and joints Marcel Dekker INC 1986 目 錄 摘 要 . II 一 緒論 .1 二 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .2 三 設(shè)計(jì) 計(jì)算過程及說明 .3 1 選擇電動機(jī) .3 2 確定總傳動比及其分配 .13 3 確定傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) .14 4 蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 .15 5 蝸輪的強(qiáng)度校核 .22 6 蝸桿 和 蝸輪 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 .25 7 軸承的選擇及校核 41 8 錐齒輪的設(shè)計(jì) 及校 核 .45 9 箱體結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算 .47 10 減速器的潤滑和密封 .48 11 減速器的附件 .51 12 減速器的安裝維護(hù)和使用 .54 四 結(jié)論 .25 五 參考文獻(xiàn) .26 緒 論 齒輪傳動是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種傳動形式。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：瞬時(shí)傳動比恒定、工作平穩(wěn)、傳動準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動和動力；適用的功率和速度范圍廣；傳動效率高， =0.92-0.98；工作可靠、使用壽命長；外輪廓尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊。由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速器 ,用于原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)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。 國內(nèi)的減速器多以齒輪 傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機(jī)械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。 當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。減速器與電動機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號的產(chǎn)品。近 十幾年來 ,由于近代計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展， CAD/CAM 技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，使得機(jī)械加工精度，加工效率大大提高，從而推動了機(jī)械傳動產(chǎn)品的多樣化，整機(jī)配套的模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化，以及造型設(shè)計(jì)藝術(shù)化，使產(chǎn)品更加精致，美觀化。 在 21 世紀(jì)成套機(jī)械裝備中 ,齒輪仍然是機(jī)械傳動的基本部件。 CNC 機(jī)床和工藝技術(shù)的發(fā)展 ,推動了機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電子控制、液壓傳動、齒輪、帶鏈的混合傳動 ,將成為變速箱設(shè)計(jì)中優(yōu)化傳動組合的方向。在傳動設(shè)計(jì)中的學(xué)科交叉 ,將成為新型傳動產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢 . 二 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 、軸：主要功用是直接支承回轉(zhuǎn)零件，以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動并傳遞動力。高速軸和中速軸都屬于齒輪軸；低速軸為轉(zhuǎn)軸、 屬階梯軸。 、軸承：用來支承軸或軸上回轉(zhuǎn)零件、保持軸的旋轉(zhuǎn)精度、減小磨擦和磨損。高、中速軸的為 GB/T276 1994溝球軸承 6206；低速軸為 GB/T276 1994深溝球軸承 6208。 、齒輪：用來傳遞任意軸間的運(yùn)動和動力，在此起傳動及減速作用，其中齒輪 1和齒輪 3 屬于齒輪軸，為主動輪，齒數(shù)分別為 z1 =11； z3=14。齒輪 2 得齒輪 4 為從動輪，齒數(shù)分別為 z2 =88； z4 =85。都為斜齒圓柱齒輪。 、聯(lián)軸器：主要用于聯(lián)接兩軸，使他們一起轉(zhuǎn)動以傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。 （ 2）、附件： 、窺視孔：窺視孔用于檢查傳動零件的嚙合、潤滑及輪齒損壞情況，并兼作注油孔，可向減速器箱體內(nèi)注入潤滑油。 、通氣器：使箱體內(nèi)受熱膨脹的氣體自由排出，以保持箱體內(nèi)外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件處向外滲漏。 、定位銷： 對由箱蓋和箱座通過聯(lián)接而組成的剖分式箱體，為保證其各部分在加工及裝配時(shí)能夠保持精確位置，特別是為保證箱體軸承座孔的加工精度及安裝精度。 、啟箱螺釘：由于裝配減速器時(shí)在箱體剖分面上涂有密封用的水玻璃或密封膠，因而在拆卸時(shí)往往因膠結(jié)緊密難于開蓋，旋動啟箱螺釘可將箱蓋頂起。 、放油孔及放油螺塞：為排放減速器箱體內(nèi)污油和便于清洗箱體內(nèi)部，在箱座油池的最低處設(shè)置放油孔，箱體內(nèi)底面做成斜面，向放油孔方向傾斜 1 2 使油易于流出 。 三 設(shè)計(jì)計(jì)算過程及說明 3 1 選擇電動機(jī) ： 1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 因?yàn)楸緜鲃拥墓ぷ鳡顩r是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式 Y（ IP44）系列的電動機(jī)。 2電動機(jī)容量的選擇 1） 工作機(jī)所需功率 Pw Pw 3.4kW 2） 電動機(jī)的輸出功率 Pd Pw/ 0.904 Pd 3.76kW 3電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 nd（ i1 ?i2 in） nw 初選為同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min 的電動機(jī) 4電動機(jī)型號的確定 由表 20 1 查出電動機(jī)型號為 Y132M1-6,其額定功率為 4kW，滿載轉(zhuǎn)速 960r/min?；痉项}目所需的要求 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 傳動裝置的總傳動比及其分配 3.2 確定總傳動比及其分配 1計(jì)算總傳動比 由電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速 nw 可確定傳動裝置應(yīng)有的總傳動比為： i nm/nw nw 38.4 i 25.14 2合理分配各級傳動比 由于減速箱是同軸式布置，所以 i1 i2。 因?yàn)?i 25.14，取 i 25， i1=i2=5 速度偏差為 0.5%支座反力分析： （ 1）、定跨距測得： 681 L ； 792 L ； 423 L（ 2）、水平反力： NLL LFR tBH 269.9704279 423.2795323 NRFR BHtDH 031.1825269.9703.2795 （ 3）、垂直反力： 32422LLdFLFRarDV N26.10244279264.214328.39879683.1027 NRFR DVrBV 423.326.1024683.1027 當(dāng)量彎矩： （ 1）、水平彎矩： mmNLRM BHH 251.7665179269.9702 （ 2）、垂直面彎距： FtFaFr mmNLRM BVV 417.27079423.321 mmNLRM DVV 92.4 3 0 1 84226.102432 （ 3）、合成彎矩： 2 121 VH MMM 728.7 6 6 5 1417.270251.7 6 6 5 1 22 2 222 VH MMM 905.8 7 8 9 792.4 3 0 1 8251.7 6 6 5 1 22 當(dāng)轉(zhuǎn)矩 T=300000N mm ；取 6.0 得： 當(dāng)量彎矩： 222 )(2 I I Ie TMM mmNX856.2 0 0 3 1 4)3 0 0 0 0 06.0(905.8 7 8 9 7 22 mmNMM e 728.7665111 按扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。由軸的結(jié)構(gòu)簡圖及當(dāng)量彎矩圖可知截面 C 處當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。進(jìn)行校核時(shí)，只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的截面的強(qiáng)度，則由 1P339 得軸的強(qiáng)度校核公式 12-3 1 WM ee其中： 因?yàn)檩S的直徑為 d=45mm 的實(shí)心圓軸，故取 31.0 dW 因?yàn)檩S的材料為 45# 鋼、調(diào)質(zhì)處理 查 1P330 取軸的 許用彎曲應(yīng)力為： 1 =60Mpa WM ee2 321.0 dM e M P aM P a 60982.21451.0856.2 0 0 3 1 4133.7 軸承的選擇及校核 、根據(jù)軸承型號 6310查 4P383表 8-23取軸承基本額定動載荷為：C=29500N；基本額定靜載荷為： NCor 18000因?yàn)椋?NFFF aaa 164.1992328.398221 221 BVBHr RRF N275.970423.3269.970 22 222 DVDHr RRF N8 0 8.2 0 9 226.1 0 2 40 3 1.1 8 2 5 22 011.01 8 0 0 0164.1991 oraCF 根據(jù)oraCF1 的值查 1P298 表 10-10,利用差值法求得e=0.184 ; X=0.56 ; Y=2.362 、 184.02053.0275.970164.199 eFFrlal 由 1P298表 10-10查得 X=0.56 ; Y=2.362 根據(jù)軸承受中等沖擊查 1P298 表 10-9 取軸承載荷系數(shù)為 : 2.1pf )( 111 arp FYFXfP 535.1216)164.199362.2275.97056.0(2.1 、 184.00952.0808.2092164.19922 eFFra 由 1P298表 10-10查得 X=1 ; Y=0 根據(jù)軸承受中等沖擊查 1P298 表 10-9 取軸承載荷系數(shù)為 : 2.1pf)( 222 arp FYFXfP 37.2511)164.1990808.20921(2.1 、因?yàn)槭乔蜉S承，取軸承壽命指數(shù)為： 3 m in/826.28 rnn 2PP 由 1P297 軸承壽命公式 10-2a 得： )(10 6PChL h = h695.937126)37.251129500(826.286010 36 hLh 4 6 0 8 08163 6 0 hh LL 故軸承使用壽命足夠、合格。 3.8 錐齒輪的設(shè)計(jì) 及校核 大錐齒輪的齒數(shù) 是 40,小錐齒輪的齒數(shù) 是 25 齒。分度圓錐角 tg 1=Z1/Z2=20/20=1 即 1=45o。 量得大端齒頂圓直徑為： 100mm.d頂 =m(Z1+2cos 1)=100.24. 確定模數(shù) :m=d 頂 1/z1+2cos 1=64.4/21.4142=3. 計(jì)算分度圓直徑 d分 : d分 =m*z1=3*20=60mm 計(jì)算錐距 L L1=d1/2Sin1=60/1.4142=42.43mm 齒頂角 tg =h 頂 /L=3/42.43=0.0707.(h頂 =m).頂 =4o2 . 齒頂圓錐角頂 1= 1+頂 =45 +4 2 =49 2 齒頂高 :h 頂 =m=3 齒根高 h根 =1.2m=3.6 齒高 =h 頂 +h 根 =6.6 齒寬 B=15.5(測量 ) 3.9 箱體結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算 材料為： HT200。加工方式如下： 加工工藝路線：鑄造毛坯時(shí)效油漆劃線粗精加工基準(zhǔn)面粗、精加工各平面粗、半精加 工各主要加工孔精加工主要孔粗、精加工各次要孔加工各緊固孔、油孔等去毛刺清洗檢驗(yàn) 3.10 減速器的潤滑和密封 、潤滑： 齒輪采用浸油潤滑。參考 1P245。當(dāng)齒輪圓周速度 smv /12 時(shí)，圓柱齒輪浸入油的深度約一個(gè)齒高，三分之一齒輪半徑，大齒輪的齒頂?shù)接偷酌娴木嚯x3060mm。參考 1P310。軸承潤滑采用潤滑脂，潤滑脂的加入量為軸承空隙體積的2131，采用稠度較小 潤滑脂。 齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用 L-AN15 潤滑油。 、密封： 防止外界的灰塵、水分等侵入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑穆┦?。?4P383 表 10-37，高低速軸密封圈為：唇形密封圈（ FB 型） GB/T9877.1-1998。 3.11 減速器的附件 包括窺視孔及窺視孔蓋、通氣器、軸承蓋、定位銷、啟箱螺釘、油標(biāo)、放油孔及放油螺。 減速器標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表 序號 名稱及型號 材料 數(shù)量 基本尺寸 標(biāo)準(zhǔn)代號 01 軸承 6310 45 4 d D B 30 60 16 GB/T276-1994 02 螺母 M16 HT2000 1 大徑為 16螺矩為 1.5 GB/T6171-2000 03 鍵 C10 55 45 2 b h l 10 8 55 GB/T1096-2003 04 螺母 M10 HT2000 6 大徑為 10 GB/T6170-2000 05 螺栓 M10 100 HT2000 6 D=10X100 GB/T5785 06 帶副唇唇形密封圈 (大 ) 橡膠 1 d D b 40 60 8 GB/T9877.1-1988 07 帶副唇唇形密封圈 (小 ) 橡膠 1 d D b 30 47 7 GB/T9877.1-1988 08 鍵 10 22 45 1 d h l 10 8 22 GB/T1096-2003 09 螺釘 M6 16 45 4 D=6, l=16 GB/T819.2 結(jié) 論 齒輪傳動是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種傳動形式。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：瞬時(shí)傳動比恒定、工作平穩(wěn)、傳動準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動和動力；適用的功率和速度范圍廣；傳動效率高， =0.92-0.98；工作可靠、使用 壽命長；外輪廓尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊。由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速器 ,用于原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)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。 在 21世紀(jì)成套機(jī)械裝備中 ,齒輪仍然是機(jī)械傳動的基本部件。 CNC 機(jī)床和工藝技術(shù)的發(fā)展 ,推動了機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展。在傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電子控制、液壓傳動、齒輪、帶鏈的混合傳動 ,將成為變速箱設(shè)計(jì)中優(yōu)化傳動組合的方向。在傳動設(shè)計(jì)中的學(xué)科交叉 ,將成為新型傳動產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢 . 目前國內(nèi)通用的 JZQ系列二級減速器，兩級承載能力之差為 15% 40%。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，兩級承載能力之差可控制在 5%以下，在材質(zhì)不變的情 況下，承載能力可提高 10% 20%，有的可提高 30%以上，同時(shí)保證中心距最小。以 JZQ500減速器 (u=10.35)為例，原設(shè)計(jì)高速級 u1=2.3,mn1=4, 1=8 634 ,Z1=30,Z2=69;低速級 u11=4.5,mn11=6, 11=8 6 34 ,Z3=18, Z4=81。兩級承載能力相差 40%，承載能力只有 23.5kN。經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，參數(shù)變更如下：高速級 u1=3.06,mn1=6, 1=12.74 , Z1=16, Z2=49,變位系數(shù)x1=0.39,x2=-0.37;低速級 u11=3.38,mn11=10, 11=14.74 , Z3=13,Z4=44, 變位系數(shù) x1=0.10,x2=0.44。兩級承載能力相差 4%,實(shí)際承載能力為 30.8kN,比原來提高 31%,同時(shí)保持了最小中心距。 當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機(jī)械效率以及使用 壽命長的方向發(fā)展。減速器與電動機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式。 由于近代計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)控