單蝸桿齒輪減速器設(shè)計方案說明書

1、目錄 一、設(shè)計要求 2 二、傳動系統(tǒng)方案設(shè)計 2 三、傳動系統(tǒng)的總體設(shè)計 3 四、減速器傳動零件的設(shè)計計 五、減速器軸及軸承裝置的設(shè)計 六、箱體的設(shè)計計算 16 七、減速器其他零件及附件的選擇 18 八、減速器的潤滑 21 九、設(shè)計小結(jié) 21 十、參考文獻(xiàn) 22 、設(shè)計要求 （1）設(shè)計任務(wù) 設(shè)計帶式輸送機(jī)傳動系統(tǒng)。要求傳動系統(tǒng)中含有單級蝸桿減速器 （2）傳動系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡圖 380/220V 的三 減速器 3）原始數(shù)據(jù) 輸送帶有效拉力 F=2400 N 輸送帶工作速度v=0.9 m/s 輸送機(jī)滾筒直徑d=335 mm 減速器設(shè)計壽命為5年。 （4）工作條件 兩班制，常溫下連續(xù)工作；空載起動，工作載

2、荷平穩(wěn)；電壓為 相交流電源。 二、傳動系統(tǒng)方案設(shè)計 根據(jù)要求設(shè)計單級蝸桿減速器，傳動路線為: 連軸器帶式運(yùn)輸機(jī)。（如右圖所示 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計要求可知，該蝸桿的圓周速 度VW 4-5m/s，所以該蝸桿減速器采用蝸 桿下置式見 如右圖所示），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。 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)

3、件 三、傳動系統(tǒng)的總體設(shè)計 1 ）電動機(jī)的選擇 由于該生產(chǎn)單位采用三相交流電源，可考慮采用丫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。一般電動機(jī)的額定電壓為 380V。 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計要求，該減速器卷筒直徑D=335mm運(yùn)輸帶的有效拉力 F=2400N帶速V=0.9m/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380V。 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, 丫系列 2、傳動滾筒所需功率 3、傳動裝置效率： 由電動機(jī)至工作機(jī)之間的總效率： 其中、分別為聯(lián)軸器，軸承，窩桿，

4、齒輪，鏈和卷筒 的傳動效率。 查表可知： 聯(lián)軸器效率：ZJ =0.99滾動滾子軸承效率 一對）：=0.98 窩桿傳動效率：E =0.75傳動滾筒效率：=0.96 所以: - 電動機(jī)所需功率：P r= Pw/ n =2.16/0.646=3.34 KW 傳動滾筒工作轉(zhuǎn)速：n = 60 x 1000 x V/ x 335= 51.3 r/min 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，根據(jù)課本表 3-2和續(xù)表3-2可查得所需的電動機(jī)丫系列 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，如下表： 萬案 電動機(jī)型號 額定功率 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 1 Y122

5、M-2 4.0 3000 2890 2.2 2 Y112M-4 4.0 1500 1440 2.2 3 Y132M1-6 4.0 1000 960 2.0 4 Y160M1-8 4.0 750 720 2.0 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2方案比較適合。因此選定電動機(jī)機(jī)型號為 丫112M-4其主要性能如下表2： 中心 高H 外形尺寸 LX VAC/2+ AD X HD 底角安 裝尺寸 AX B 地腳螺栓孔 直徑K 軸身尺 寸 DX E 裝鍵部位 尺寸 FX GX D 112 400 X 傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)計算 1. 蝸桿軸的功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 P 0

6、 = P r X 0.99 X 0.98=3.24kw n 0=1440 r/mi n T 0=9550 Po/n 0=21.5 N .m 2. 蝸輪軸的功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 P 1 = P 0 n 01 = 3.24 X 0.75 X 0.98=2.32 kw | r/min T 1= 9550P1/n 1 = 431.5 N m 3. 傳動滾筒軸的功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 P 2 = P i n 12=2.32 X 0.99 X 0.98=2.25 kw r/min T2= 9550P2/n 2 = 419.0 N m 運(yùn)動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理于表3: 表3 參數(shù) 電動機(jī) 蝸桿 蝸輪 滾筒 轉(zhuǎn)速r/

7、min 1440 1440 51.3 51.3 功率P/kw 3.34 3.24 2.32 2.25 轉(zhuǎn)矩N.m 22.2 21.5 431.5 419.0 傳動比i 28.1 效率 0.970.720.97 四、減速器傳動零件的設(shè)計計算 蝸輪蝸桿的傳動設(shè)計： 蝸桿選40Gr,表面淬火45-55HRC蝸輪邊緣選擇ZCuSn10P1金屬模鑄造。 以下設(shè)計參數(shù)與公式除特殊說明外均以蝸桿傳動為主要依 據(jù)， 具體如表4： 表4 計算工程 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1.選擇材料 2 確定許用應(yīng)力 蝸桿選40Gr,表面淬火45-55HRC 蝸輪邊緣選擇ZCuSn10P1金屬模鑄造。 查P204表9-8得許用接觸

8、應(yīng)力力為： 查P205表9-10得許用彎曲應(yīng)力為： 40Gr ZCuSn10P1 L1 確定接觸應(yīng)力循環(huán)次 數(shù)：因 匚一 1 許用接觸應(yīng)力回 由 P204 式 9-21: 1 1 1 3 確定彎曲應(yīng)力循環(huán)次 數(shù)：回 1 X II 許用彎曲應(yīng)力g 由 P205 式 9-22: 一 1 a 3.確定蝸桿頭數(shù)兇 及蝸輪齒數(shù)日 剛=1 查P195表9-3，得回=1;所以回=31 查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計教材表 4-5得： 耳=1。同=31。 E =31 中心距 a=160, m=8,兇=80 K=1.1 3.按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè) 計 估取載荷系數(shù)K 因載荷平穩(wěn)，取K=1.1 EHJ 初步估計蝸桿傳動總 效率 確

9、定蝸輪的輸出轉(zhuǎn)矩 1 y 1 確定模數(shù)及蝸桿直徑 由P203頁9-18得: 綜合分析：中心距 a=160, m=8,=80 確定蝸桿傳動基本參 數(shù) m=8, I =80, _ =-0.5 4. 計算蝸桿傳動各尺 寸參數(shù) =5度42分38秒 cos 勺=0.995 蝸輪當(dāng)量齒數(shù) 5.校核蝸輪齒的彎曲 強(qiáng)度 蝸輪齒形系數(shù)匕 法得：.=1.39 按P204表9-7，由內(nèi)插 M =5 度 42 分 38 秒 cos 呂=0.995 由，所以 小于， 所以蝸輪齒彎曲強(qiáng)度足夠。 卜1 =1.39 6.蝸桿傳動熱平衡計 算 估算蝸桿傳動箱體的 散熱面積A 計算蝸桿圓周運(yùn)動速 度兇 計算相對滑動 速度目 當(dāng)量

10、摩擦角J 嚙合效率B 傳動總效率兇 油溫計算 將箱體簡化為長方體，箱體高為3a,箱體 寬為2a,箱體厚為a, a為蝸桿傳動中心 距。一般箱體底部與機(jī)座接觸，計算箱體 散熱面積不包括底部面積。 故： - 1 =*-= 由P200表9-5，根據(jù)插入法可查得： 勺=1度17分 1 取| 由P206公式9-25， 取室溫，則油溫： 1 - ri 兇 蝸桿傳動為主要依 據(jù)， 具體如下表： 計算工程 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1.軸的材料的 考慮到減速器為普通中用途中小功率減 45鋼，正火處 選擇，確定許 速傳動裝置，軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩，所以 理 用應(yīng)力 選用45號鋼，正火處理； (T b+=600MP (T

11、 b+=600MPa (T b-=55MPa a(T b- 2.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng) 度，初步估計 軸的最小直徑 d1 =55MPa 軸伸安裝聯(lián)軸器，考慮補(bǔ)償軸的可能位移， 選用無彈性元件的聯(lián)軸器，查P469表18- 1: 工作情況系數(shù)K=1.5。 計算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT=1.5X 431.5 =647.25N.M 查95版汝元功、唐照民主編機(jī)械設(shè)計手 冊：P498表13-10，蝸輪軸與傳動滾筒之 Tc=647.25N.M 3.軸承和鍵 間選用HL4彈性柱銷聯(lián)軸器40X112,軸孔 直徑為40，軸孔長度為112. 因此1 采用角接觸球軸承，并采用凸緣式軸承蓋， 實現(xiàn)軸承系兩端單向固定。 從軸段d仁40mn開

12、始逐漸選取軸段直徑，d2 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè) 起固定作用，定位軸肩高度可在 計 0.070.1）d 范圍 內(nèi)，故 40X 1+2 X 0.07) =45.6mm,該 寸的確定 直徑處安裝密封氈圈，標(biāo)準(zhǔn)直徑。應(yīng)取 d仁 40mm d2=45mm； d3與軸承的內(nèi)徑相配合，為便 與軸承的安裝，取 d3=50mm,軸承選用角 接觸球軸承，7010C。d5與蝸輪孔徑相配 合。按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，取 d5=60mm； d4由 d2=45mm h=0.070.1 )d=0.07 0.1 ) d，取 d3=50mm d4=54mm d4=54mm d6起軸向固定作用，取 d6=66。d8與軸承 d5=60mm 配合

13、，取d8=d3=50mm d7起軸向固定軸承 d6=66mm 作用，取d7=54。 d7=54mm d8=50mm 2）、軸向尺 由課程設(shè)計課本： 寸的確定 1所 以 取 L仁 50mm 經(jīng)調(diào)整設(shè)計如下： L2=33mm L仁50mm L2=38mm L3=18mm L3=47mm L4=43mm L5=76mm L6=20mm L4=90mm L7=26mm L8=17mm L5=20mm L6=40mm 5.軸的強(qiáng)度校 兩軸承的中心的跨度為 L跨=186mm軸的總 長為L總=288mm 蝸輪的分度圓直徑d=248mm 核 轉(zhuǎn)矩 T=431.5N m 1）計算蝸輪 蝸輪的切向力： 受力 Ft

14、=2T/d=2 X 431.5/0.248=3479.8N 蝸輪的徑向力： Fr=Ft X tan a /cos B =3479.8 X tan20 /cos5 4238 Ft=3479.8N =1272.9 N 蝸輪軸向力： Fr=1272.9 N 2）計算支 Fa=FtX tan B 承反力 =3479.8 X tan5 4238 =347.8 N Fa=347.8N 水平平面 3）彎矩 垂直平面 Fv仁 水平平面彎矩： Fv1= 1939.9N 垂直平面彎矩: 合成彎矩: 4) 矩 當(dāng)量彎 單向運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán) a=0.6 aT=0.6 X 431.5=258.9M m 截面 5 ）

15、分別校 核 Mea=Mel=aT=258.9M m Mea=258.9M m 考慮到鍵：所以 d仁105%X 36.1=37.91mm d5=105%X 37.1=38.96mm=實際直徑分別為 40mn和53mm強(qiáng)度足夠。 應(yīng)為選用A型平鍵聯(lián)接，根據(jù)軸徑 d=53, 由 GB1095-79，查鍵寬 b=16mm 鍵高 h=10mm因為輪轂的長度為78mm故取標(biāo) 結(jié)論：強(qiáng)度足 夠 準(zhǔn)鍵長70mm 將l=L-b=70-16=54mm, k=0.4h=0.4 x 10=4mm （T p,所以擠壓強(qiáng)度足夠。 結(jié)論：合格 2）蝸輪軸軸承的選取 計算工程 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1. 計算軸向載 荷 1）計

16、算蝸輪 的受力情況 2. 選軸承類型 S1 Fr仁F r2=636.5 N Fa=347.8N 圓錐滾子軸承 Fx=53.7 N X=0.40,Y=1.49 衡判斷 (3)軸向載荷 Fa仁 Fa+S2=561.4N Fa2=S2=213.6N Fa 1= 561.4N Fa2=213.6N 3.計算當(dāng)量動 載荷 (1) 沖擊載荷 系數(shù) (2) 當(dāng)量動載 荷 查機(jī)械設(shè)計課本P440,表17-8 , fp=1.2 Pr仁(X1Fr1+Y1Fa1fp=1309.3N Pr2=(X2Fr2+Y2Fa2fp=687.4N Pr1=1309.3N Pr2=687.4N 4.選擇軸承 (1) 預(yù)期壽命 (2

17、) 所需Cr 值 所以取: 軸承型號： 7210E 3)選軸承 查唐照民主編機(jī)械設(shè)計手冊， P429, 表 11-14，取 7210E, Cr=72.2kN，符合條 件。 3)蝸桿軸的設(shè)計 以下設(shè)計參數(shù)與公式除特殊說明外均以蝸桿傳動為主要依 據(jù)， 具體如下表: 計算工程 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1.軸的材料的 選擇，確定許 用應(yīng)力 考慮到減速器為普通中用途中小功率 減速傳動裝置，軸主要傳遞轉(zhuǎn)矩。所以選 用45號鋼，正火處理；(T b+=600MPa (T b-=55MPa 45鋼，正火處 理 (T b+=600MPa (T b-=55MPa 2.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng) 度，初步估計 軸的最小直徑 de=(0.8

18、-1.2dm,由 dm=28mm, 所以取de=30mm 3.聯(lián)軸器的選 擇 查P469表18-1 :工作情況系數(shù) K=1.5。 計算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT=1.5X 21.5 K=1.5 4.軸承和鍵 =32.25N.M 查95版汝元功、唐照民主編機(jī)械設(shè)計 手冊：P493表13-8，蝸輪軸與傳動滾 筒之間選用TL6彈性套柱銷聯(lián)軸器 40 X 112,軸孔直徑為40,軸孔長度為112. 因此丨ASZ | 右端裝一對向心角接觸軸承，左端米用一 對圓錐滾子軸承，實現(xiàn)軸承系兩端固定。 Tc=32.25N.M 從軸段d仁40mn開始逐漸選取軸段直徑； d仁 40mm 5.軸的結(jié)構(gòu)設(shè) d2起軸向固定作用，查氈

19、圈標(biāo)準(zhǔn)直徑系 計 列，取d2=45mm d3與圓螺母配合，查圓 d2=45mm (1徑向尺寸 螺母直徑系列，取為50mm d3=50mm 的確定 d4與深溝球軸承配合，查課程設(shè)計課本 212 頁附表 E-2,選用 6012， 軸承尺寸： 軸承的選取 d=60,D=95,b=18。 d=60,D=95,b=1 所以d4=60。 8 d6與蝸輪孔徑相配合，取d6=70mm； d5起固定作用，定位軸肩高度可在 d4=60 0.070.1) d6范圍內(nèi)，故取 d5=76mm d5=66mm d8與兩個圓錐滾子軸承配合，查課程設(shè)計 d6=70mm 課本224頁附表E-4;選用7011E，其中 d7=65

20、mm d=55,D=100;所以 d8=55。 d8=55m d7起軸向定位，所以取 d7=65mm d9與圓螺母配合，取 d9=50mm. (2軸向尺寸的 由課程設(shè)計課本： 曰 確定 1 1， 貝 ygj， I 1 則長度設(shè)計尺寸設(shè)計如下： E 1 K 1；1 K 1； * |；1 * H ； ；， , 1 II 設(shè)計蝸桿軸總長度為GJ 。 4）蝸桿軸軸承的校核 計算工程 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1.計算載荷 1）計算徑向 蝸桿的切向力： 受力情況 Ft=347.8N 蝸桿軸向力： Fa=3479.8N 蝸桿的徑向力： Fr=1272.9 N 左端選深溝球軸承，右端選 對向心角接 觸球軸承。 L

21、J J 1 一 1 Fr1=391.4N 1 Fr2=1632.9 N 國,1 El 1 1 2）計算軸向 查課程設(shè)計課本， Cr=31.5kN。 載荷 C0r=24.2kN 2.深溝球軸承 校核 fp=1.2 所以：由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課本 P440,表 17- fp=469.7N X仁1。丫仁0 軸承的壽命 3.圓錐滾子軸 承校核 1）動載荷系 數(shù) 軸承的壽 命 1 =-= 1h 所以符合條件。 查課程設(shè)計課本，Cr=90.8kN。C0r=115kN fp=1.2 Fa2/2C0r=0.053,所以 e=0.42, Fa2/Fr2=2.1e,所以 X2=0.40,Y2=1.49 查機(jī)械設(shè)計課本P

22、440,表17-8， Pr2=(X2Fr2+Y2Fa2fp=7005.7N 1 x 1h 所以符合條件。 符合條件 軸承型號： 6012 fp=1.2 X2=0.40,Y2=1. 49 Pr2=7005.7N 符合條件 軸承型號： 7211E 六、箱體的設(shè)計計算 1）箱體的結(jié)構(gòu)形式和材料 采用下置剖分式蝸桿減速器，鑄造箱體，材料 HT150 2）鑄鐵箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸和關(guān)系 依據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，設(shè)計如下表： 名稱 符號 蝸桿減速器結(jié)構(gòu)尺寸 箱座壁厚 0 10 箱蓋壁厚 a 10 箱座凸緣厚度 15 箱蓋凸緣厚度 0 15 箱座底凸緣厚度 3 25 地腳螺栓直徑 20 地腳螺栓數(shù)目 a 4 地

23、腳 螺 栓 螺栓直徑 3 M20 螺栓通孔直徑 0 M24 螺栓沉頭座直徑 0 M40 地腳凸緣尺寸 B 32 30 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 M16 軸 承 旁 螺 栓 螺栓直徑 a M16 螺栓通孔直徑 a M17.5 沉頭座直徑 a M32 剖分面凸緣尺寸 h 24 a 20 上下箱聯(lián)接螺栓直徑 3 M12 上 下 箱 螺 栓 螺栓直徑 3 M12 螺栓通孔直徑 0 M13.5 沉頭座直徑 M24 剖分面凸緣尺寸 呂 24 a 20 定位銷孔直徑 Is M10 軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目 n=4, d 3=10 n=4 d 3=M8 檢查孔蓋螺釘直徑d4 cL=0.4d d4=8mm 軸承旁聯(lián)接螺栓

24、距離 130 軸承旁凸臺半徑 20 軸承旁凸臺高度 3 50 箱體外壁至軸承座 兇 45 蝸輪軸承座長度 箱體內(nèi)壁 至軸承座外端面距離) L仁K+3 L1=55mm 蝸輪外圓與箱體內(nèi)壁之間 的距離 耳 取兇=12mm 蝸輪端面與箱體內(nèi)壁之間 的距離 取回=10mm 機(jī)蓋、機(jī)座肋厚m,m m=0.85 3 i m=0.858 m=12.8mm, m=8.5mm 七、減速器其他零件及附件的選擇 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，經(jīng)校核確定以下零件： 鍵單位：mm 安裝位置 類型 bh9) hh11) L9h14) 蝸桿軸、聯(lián)軸器以及 電動機(jī)聯(lián)接

25、處 GB1096-79 10 8 50 蝸輪與蝸輪軸聯(lián)接處 GB1096-79 12 8 120 蝸輪軸、聯(lián)軸器及傳 動滾筒聯(lián)接處 GB1096-79 16 10 36 密封圈VFJ145-79)單位：mm 安裝位置 類型 軸徑d 基本外徑D 基本寬度 蝸桿 B44X 57 X 6 44 57 6 蝸輪軸 B44X 57 X 6 44 57 6 圓螺母單位mm 螺紋規(guī)格 DX P dk d1 m n t C C1 M50X 1.5 72 61 12 8 4 1.5 0.5 彈簧墊圈VGB93-87單位mm 安裝位置 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

26、連接 螺栓 GB93-87-16 16 4 上下箱聯(lián)接 螺栓 GB93-87-12 12 3 查唐照民主編的機(jī)械設(shè)計手冊 P402頁得: 定位銷為GB117-86銷10X 40 材料為45鋼 視孔蓋Q235單位mm A A1 A。 B1 B B0 d4 h 150 190 170 150 100 125 M 8 1.5 蝸桿氈圈單位mm 蝸輪軸J型骨架式橡膠油封 單位mm 軸徑 d d1 D b1 b2 d0 45 44 57 5 7.1 46 套杯單位mm D0 Dc D D1 S1 S2 e4 m 152 128 100 82 9 8 9 82 軸徑d D H 45 62 12 A型通氣器

27、單位mm D d1 d2 d3 D h a b C h1 R D1 S K e M18X 1.5 M33X 1.5 8 3 40 40 12 7 16 18 40 25.4 22 8 2 凸緣式軸承蓋HT150單位mm 安裝 位置 d3 D dO DO D2 e e1 m D4 蝸桿 8 100 9 120 140 9.6 10 30 85 蝸輪 軸 8 90 9 110 130 9.6 10 15 76 油標(biāo)尺單位mm D d1 d2 d3 h a b c D D1 M20 6 20 8 42 15 10 6 32 26 螺塞及圭寸油墊單位mm d D0 L l a D S D1 d1 H M16X 1,5 26 23 12 3 19.6 17 16 17 2 吊耳 A型鑄造鉤形吊耳 材料:ZG270500.HT200 標(biāo)記示例： A型6號鑄造鉤形吊耳學(xué) 鑄造鉤形吊耳A6 JB/ZQ46291997 每個鑄鐵吊耳的 允許起重量/t h/mm l1/mm s/mm r1/mm r2/mm r3/mm r4/mm r5/mm 0.3 35 20 16 6 4 30 16 8 吊鉤 b H h r B 18 28 14