渦輪蝸桿裝配說(shuō)明書(shū)講解

1、目錄設(shè)計(jì)裝料機(jī)的傳動(dòng)裝置 1.第一章 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì) 2.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 2.1.2 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配 3.1.3 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 3.第二章 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.2.1 蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.2.2 螺桿副上作用力的計(jì)算 7.2.3 箱體內(nèi)壁 8.第三章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 9.3.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 9.3.2 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.6總 結(jié) 2.0.設(shè)計(jì)裝料機(jī)的傳動(dòng)裝置工作條件與技術(shù)要求：1、該傳動(dòng)裝置用于熱處理車(chē)間裝料機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)中。2、裝料機(jī)工作定時(shí)停車(chē)， 單向回轉(zhuǎn)， 傳動(dòng)裝置使用期限不低于 20000 小時(shí)3、載荷穩(wěn)定，環(huán)境溫度 40，輸送機(jī)允許速度誤差為

2、4%。4、裝料機(jī)主軸功率 p=3.25KW，裝料機(jī)主軸轉(zhuǎn)速 V=9.0r/min二 設(shè)計(jì)工作量：1、減速器裝配圖一張（ A0 或 A1 ）2、裝配圖草圖一張3、零件圖兩張（渦輪和渦桿）4、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，主要內(nèi)容：輸入軸齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算，輸入軸的軸承選 型計(jì)算，輸入軸的校核計(jì)算，輸出軸的軸承選型。第一章 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇1、選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型：根據(jù)用途選用 Y 系列三相異步電 動(dòng)機(jī)。2、選擇電動(dòng)機(jī)功率：查減速器設(shè)計(jì)實(shí)例精解表 2-1，軸承效率 軸承 =0.98， 蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率 蝸 =0.8，聯(lián)軸器效率 聯(lián) =0.99，得電動(dòng)機(jī)所 需工作功率為P0 Pw3Pw3.325kw

3、4.40KW0 聯(lián) 軸3 承 蝸 聯(lián) 0.99 0.983 0.8 0.99由減速器設(shè)計(jì)實(shí)例精解表 8-2，可選取電動(dòng)機(jī)的額定 功率 Ped =5.5KW3、電動(dòng)機(jī)的選擇假定選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132M2-6，電動(dòng)機(jī)額定功率Ped =5.5KW，同步轉(zhuǎn)速 n=1000r/min ，滿載轉(zhuǎn)速 n m =960r/min 。由表 2-2可知單級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)比范圍為 i蝸 10 40，現(xiàn) 暫取i蝸 30，n=nm 960r/min 32r /mini蝸 30由鏈的線速度 v w n D ，得輸送鏈鏈輪的分度圓直 ww 60 1000徑為vw 60 1000 9 1000徑為 D w mm 89.6m

4、mn 32對(duì)鏈輪分度圓直徑進(jìn)行取整 D=100mm 則鏈的實(shí)際轉(zhuǎn)度為：vw 60 1000 9 r/minnw w 3 r/min 28.66 r/minw D 100 10 3(vw 0.15m/ s )Pw =3.25KWP0 4.40kwPed =5.5KWnm =960r/minD=100mmnw =28.66r/min vw 0.15m/ s1.2 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配如下： 總傳動(dòng)比 ii nm 960 33.5 nw 28.66 滿足要求。1.3 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算如下： 1、各軸轉(zhuǎn)速n0 960r /minn1 n0

5、960r /minn1 960n2 r /min 28.66r / min2 i 33.5nw n2 =28.66r/min 2、各軸功率P1 P0 0 1 P0 聯(lián) 4.4 0.99KW 4.36KWP2 P1 1 2 P1 軸承 蝸 4.36 0.98 0.8KW 3.42KWPw P2 2 w P2 軸承 聯(lián) 3.42 0.98 0.99 KW 3.32KW 3、各軸轉(zhuǎn)矩P4.40T0 9550 0 9550 N m 43.77N mn0960P14.36T1 9550 1 9550 N m 43.37N mn1960P3.42T2 9550 2 9550N m 1139.6N mn22

6、8.66Pw3.32Tw 9550 w 9550N m 1106.3N mnw28.66i=33.5r/minn0 =960r/min n1 =960r/min n 2 =28.66r/min nw =28.66r/minp1 =4.36KWp2 =3.42KWp3 =3.32KWT0 =43.77 N mT1 =43.37 N mT2 =1139.6 N mTw =1106.3 N m3第二章 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算 蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算如下： 1、選擇材料、熱處理方式和公差等級(jí) 考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度不太高有相對(duì)滑動(dòng) 速度，蝸桿選用 45 鋼，表面淬火處理， HR

7、C=4550。設(shè)相對(duì) 滑動(dòng)速度 vs6m/s，故蝸輪選用鑄鋁鐵青銅 ZCuAl10Fe3，選用 8 級(jí)精度。2、確定蝸桿頭數(shù)和蝸桿齒數(shù)由表 10-5選取 z1=2，則 z2=i z1=33.52=673、初步計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸 因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè) 計(jì)，則有m2d1 9KT2( ZE )2z2 H 、蝸輪傳遞轉(zhuǎn)矩 T2 =1139600N mm 、載荷系數(shù) K KA KvK 。由表 10-6 查得工作情況系數(shù)KA =1.0 ；設(shè)蝸輪圓周速度 v2 3m/s，取動(dòng)載荷系數(shù) Kv =1.0 ；因工作載荷平穩(wěn)，故取齒向載荷分布系數(shù) K =1.0， 則 K K AK v K

8、 =1.0 1.0 1.0=1.0 、許用接觸應(yīng)力 H KNH 0H。由表 10-7 查取基本許用接 觸應(yīng)力 0H =180MP，a 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為N=60an2Lh=601.028.6620000=3.4410 7 故壽命系數(shù)為107107K NHN 3.44 107 0.86、彈性系數(shù) ZE=160 MPa ，則模數(shù) m和螺桿分度圓直徑 d1蝸桿選用 45 鋼， 表面淬火處理 蝸輪 ZCuAl10Fe3 金 屬模鑄造 8 級(jí)精 度 z1=2 z2 =674m2d1 9KT2( ZE )2 9 1.0 1139600 ( 160 )2mm3 1 2 z2 H 67 1533 =2495.38

9、 mm 3由表 10-8 選取 m=6.3mm，d1=63mm,則 23m2d1 2500.47mm3 4、計(jì)算傳動(dòng)尺寸 、蝸輪分度圓直徑為d2 mz2 6.3 67 422.1mm 、傳動(dòng)中心距為11 a(d1 d2) (60 422.1)mm 241.05mm225、驗(yàn)算蝸輪圓周速度 v2 、相對(duì)滑動(dòng)速度 vs及傳動(dòng)總效率 、蝸輪圓周速度 v2d2n2422.1 28.66v22 2 m/ s 0.63m/s 3m/s2 60 100060 1000與初選相符合 ，取 K v =1.0 合適。、導(dǎo)程角 由 tan =mz1 /d 1 =6.3 2/63=0.2 ，得 =11.31 、相對(duì)滑

10、動(dòng)速度 vsd1n163 960vs1 1 3.23m/ s 6m/ss 60 1000 cos60 1000 cos11.31與初選值相符，選用材料合適 、傳動(dòng)總效率 由查表 10-9 得當(dāng)量摩擦角 、 2 30、，則 tan(0.95 0.96) tan 、 0.773 0.781 tan(、)原估計(jì)效率 0.8 與總效率相差較大，需要重新較大，需要重 新計(jì)算 m2d16 、復(fù)核 m2d1m2d1 9KT2( ZE )2 2495.38 0.78 mm3 =2433.00mm3 1 2 z2 H 0.8m=6.3mmd1 =63mmd2 422.1mma 241.05mmv2 0.63m/

11、 sKv =1.0選用材料合適原設(shè)計(jì)合理57 、驗(yàn)算齒根抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算公式為1.53KT 2FYFa2YFd1d2m、K、T2、m和 d1、d2同前、齒形系數(shù) YFa2 。當(dāng)量齒數(shù) zv2 z2 / cos3 11.31 71.06 ,由圖10-2 查得 YFa2 =2.5、螺旋角系數(shù) Y11.31Y 1 1 11.31 0.92140 140、許用彎應(yīng)力由表 10-10 查得 OF =90MPa，壽命系數(shù)為106106YN1010 7 0.68NN3.44 107F YNOF0.68 90MPa 61.2MPa則抗彎強(qiáng)度為1.53KT 2 1.53 1.0 1139600F2 YFa 2Yr2

12、.4 0.92MPaF d1d2m Fa2 r 63 422.1 6.3=22.98MPa200m，m可確定軸承旁連 接螺栓直徑 M12、箱體凸緣連接螺栓直徑 M10、地腳螺栓直徑 M16，軸承端蓋連接螺栓直徑 M8，由表 8-29 取螺栓 GB/T5781 M820。由表 8-30 可計(jì)算軸承端蓋厚 e=1.2d端蓋 =12mm ，取 e=12mm 。端蓋與軸承座間的調(diào)整墊片厚度為 t =3mm 。為方 便不拆缷聯(lián)軸器的條件下，可以裝拆軸承端蓋連接螺栓，并使 輪轂外徑與端蓋螺栓的拆裝不干涉，故取聯(lián)軸器輪轂端面與端 蓋外端面的距離為 K 1 =15mm 。軸承座外伸凸臺(tái)高 t =3mm， 測(cè)出

13、軸承座長(zhǎng)為 L =52mm ，則有L 2 K 1 e t L、 3 L3= （15+12+3+52-8-23 ）mm=51mm（ 6）軸段和的設(shè)計(jì)該軸段直徑可取軸承定位軸肩的直徑，可取 d4 =d6=52mm，軸段和的長(zhǎng)度可由蝸輪外 圓直徑、 蝸輪齒頂外緣 與內(nèi)壁 距離 為 1 =15mm和螺桿 寬 b1 =110mm，及壁厚、凸臺(tái)高、軸承座長(zhǎng)等確定，即d7 =45mmL 7 =L3 =B=23mmL 2 56mm11L 4 L6 de2 1 t L 3 b122416.43 15 12 3 52 8 110) mmL 4 L 6 140mm=139.215mm圓整，取 L4 L 6 140m

14、m7）螺桿軸段的設(shè)計(jì)軸段即為螺桿段長(zhǎng)，1 =101.1mml 3 =l2 =T-a+L 4 +L5 =24.75mm-20.1mm+140mm11+0mm22 =199.65mm3 =199.65mmL 5=b1=110mm，分度圓直徑為 63mm，齒根圓直徑 df 1 =47.88mm8）軸上力作用點(diǎn)間距軸承反力的作用點(diǎn)距離軸承外圈大端面距離 a=20.1mm，則可得軸的支承點(diǎn)及受力點(diǎn)的距離為60mml1+L2 +a=30mm+51mm+20.1mm=101.1mm=199.65mmx =2 1+b1=217mm+80mm=114mm5、鍵連接聯(lián)軸器與軸段間采用 A 型普通平鍵連接，由表 8

15、-31 得鍵的型號(hào)為鍵 108 GB/T 1096-1990 。6、軸的受力分析、畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖 軸的受力簡(jiǎn)圖如圖3-1 所示。12AH = R BHFt1l3l2 l31376.83 199.65199.65 199.65N 688.42N在垂直平面上為R AV =-Fr1l3 Fa1d1/2 1965.32 199.65 1965.32 63/2 N l2 l3199.65 199.65=1137.70NRBV =Fr1-R AV =1965.32N-1137.70N=827.62N 軸承 A 的總支承反力為2 2 2 2R A = R2AH R2AV688.422 1137.702N 1

16、329.77N軸承 B 的總支承反力為R B = R2BH R2BV688.422 827.622 N 1076.51N、彎矩計(jì)算在水平面上，螺桿受力點(diǎn)截面為M 1H =RAH l 2 =688.42199.65 N mm =137443.05 N mm 在垂直平面上，螺桿受力點(diǎn)截面左側(cè)為M 1V =RAV l2 =1137.70199.65 N mm =227141.8 N mm 螺桿受力點(diǎn)右側(cè)為M 1V =RBV l 3 =827.62 199. 65 N mm =165234.3 N mm 合成彎矩，螺桿受力點(diǎn)截面左側(cè)為M1= M12H M 12V137443.052 227141.82

17、 N mm=265488.21 N mm 螺桿受力點(diǎn)截面右側(cè)為M1右= M 12H M1、V2137443.052 165234.32 N mm=214925.49 N mm、畫(huà)彎矩圖 彎矩圖如圖 3-2 、3-3 和 3-4 所示13RAH 688.42NRBH 688.42NRAV =1137.70NRBV =827.62NRA =1329.77NRB =1076.51NM 1H =137443.05N mmM 1V =227141.8N mmM 1V 、 =165234.3N mmM 1 =26548.21N mmM 1右 =214925.49N mm45 鋼，調(diào)質(zhì)處理147 、校核軸的

18、強(qiáng)度 由彎矩圖可知，蝸桿受力點(diǎn)截面左側(cè)為危險(xiǎn)截面 其抗彎截面系數(shù)為33df147.88 3 3W= f1 mm3 10776.12mm332 32 抗扭截面系數(shù)為 d33403 3 3W T = 3mm3 21552.24mm3T 16 16 最大彎曲應(yīng)力為M 1 265488.211= 1 MPa 24.64MPa1 W 10776.12扭剪應(yīng)力為T(mén)143370 MPa 2.01MPaWT 21552.24按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸， 轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù) a=0.6, 則當(dāng)量應(yīng)力為e12 4(a )2 24.642 4 (0.6 2.01)2 MPa 24.

19、76MPa由表 8-26 查得 45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強(qiáng)度極限 B =650MP，a 由表 8-32 用插值法查得軸的許用彎曲應(yīng)力 1b =60MPa。e 1b ，強(qiáng)度足夠。8 、校核鍵連接的強(qiáng)度 帶輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為p 4T14 43370 MPa =12.39MPap d1hl 35 10 (50 10) 取鍵、軸及聯(lián)軸器的材料都為鋼，由表 8-33 查得p 125 150MPa ，p 443.26N 則兩軸承的軸向力分別為Fa1 S2 A =1688.61NFa2 S2 =358.84N因?yàn)?Fa1 1688.61 1.27 e 0.4，則軸承 2 的當(dāng)量動(dòng)載荷為RA 1329.77Pr

20、1 0.4RA YFa1 0.4 1329.77N 1.5 1688.61N 3064.82N 因?yàn)?Fa2 358.84 0.33 e 0.4，則軸承 2 的當(dāng)量動(dòng)載荷為RB 1076.51Pr 2 RB 1076.51N、軸承壽命 因 Pr1 Pr2 ，故只需校核軸承 1，P=Pr1。 軸承在 100以下工作，由表 8-34 查得 fT 1 。對(duì)于減速器， 由表 8-35 查得載荷系數(shù) fp 1.2 。由軸承 1 的壽命為106 fTC 3 106 1 67800 130Lh ( T )3()3 h 10344073hh 60n1 f pP60 960 1.2 3064.82減速器預(yù)期壽命

21、為L(zhǎng)、h 20000hL h Lh ，故軸承壽命足夠。3.2 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算如下：1、已知條件低速軸傳遞的功率 P2 =3.42KW，轉(zhuǎn)速 n2 =28.66r/min ，傳遞 轉(zhuǎn)距 T2 =1139600N mm ，齒輪 2 分度圓直徑 d2 =422.1mm,齒 輪寬度 b2 =55mm162、選擇軸的材料45 鋼，調(diào)質(zhì)處理dmin =61mm因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故由表 8-26 選用常用的材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。3、初算軸徑取 C=120，低速軸外伸段的直徑可接下式求得33d c p 120 3.42 mm=59.04mmn 28.66軸與

22、聯(lián)軸器連接，有一個(gè)鍵槽，應(yīng)增大軸徑 3% 5% ，則 d 59.04 59.0(4 0.03 0.05) 60.81 61.99mm 圓整 dmin =61mm4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 )、軸段設(shè)計(jì) 軸段上安裝聯(lián)軸器，此段設(shè)計(jì)應(yīng)與聯(lián) 軸器的選擇設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。為補(bǔ)償聯(lián)軸器所連接兩軸的安裝誤 差、隔離振動(dòng)，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。由表 8-37，取 KA =1.5 ， 則計(jì)算轉(zhuǎn)矩 TC=KAT2=1.51139600N mm =1709400N mm 由表 8-38 查得 GB/T5014-2003中 LX4 型聯(lián)軸器符合要求：公 稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為 2500N m ，許用轉(zhuǎn)速 3870r/min, 軸孔范圍為 40 6

23、3mm 。結(jié)合伸出段直徑，取聯(lián)軸器轂孔直徑為 61mm軸, 孔長(zhǎng)度 107mm，J 型軸孔，A 型鍵，聯(lián)軸器主動(dòng)端代號(hào) LX4 61107 GB/T 5014-2003 ，相應(yīng)的軸段的直徑 d1=61mm，其長(zhǎng)度略小 于轂孔寬度，取 L1 =100mm2) 軸段軸徑設(shè)計(jì) 在確定軸段的軸徑時(shí)，應(yīng)考慮聯(lián)軸器的 軸向固定及密封圈的尺寸，聯(lián)軸器用軸肩定位，軸肩高度為 h=(0.070.1)d1 (0.07 0.1) 61mm 4.27 6.1mm。軸段 的軸徑 d2 d1 2h 69.54 73.2mm，最終由密封圈確定。該 處軸的圓周速度小于 3m/s，可選用氈圈油封。查表 8-27 ，選 取氈圈

24、70ZQ 4606-1997,則 d2 70mm。3 )軸段和的設(shè)計(jì) 軸段和上安裝軸承，考慮到蝸輪 軸向力的存在，因此選用圓錐滾子軸承，軸段和直徑應(yīng)既17便于軸承安裝， 又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。 現(xiàn)暫取軸承為 30216， 經(jīng)過(guò)軸承內(nèi)徑 d=80mm外, 徑 D=140m，m寬度 B=26mm，T=28.25mm, 內(nèi)圈定位軸肩直徑 d a =90mm，外圈定位凸肩內(nèi)徑 Da =125mm軸, 承反力作用點(diǎn)距軸承外圈大端面的距離 a=28.1mm,故 d3 =80mm， 通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同型號(hào)，則 d6 =d 3 =80mm。 4 ）軸段的設(shè)計(jì) 軸段上安裝蝸輪，為便于蝸輪的安裝， d

25、4必須略大于 d 3 ，可初定 d 4 =85mm蝸, 輪 2輪轂的寬度范圍為 （1.2-1.5 ）d4 =102-127.5mm,取其輪轂寬度 H=105m，m其右端 采用軸肩定位，左端采用套筒固定。為使套筒端面能夠頂?shù)烬X 輪端面，軸段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂略短 ,故取 L 4 =100mm。 5）軸段 的長(zhǎng)度設(shè)計(jì) 取蝸輪輪轂到內(nèi)壁距離 2 =18mm，則 L3 B 3 2 H L 4 （26 18 12 105 100）mm 61mm6）軸段的長(zhǎng)度計(jì)算 軸段的長(zhǎng)度除與軸上零件有關(guān) 外，還與軸承座寬度及軸承端蓋等零件有關(guān)。軸承端蓋連接螺 栓同高速軸為 GB/T5781 M820 ，其安裝圓周大于聯(lián)軸器

26、輪轂 外徑，為使輪轂外徑不與端蓋螺栓的拆裝發(fā)生干涉，故取聯(lián)軸 器輪轂端面與端蓋外端面的距離取 K=15mm，下箱座壁厚同前 =12mm，軸承旁連接螺栓同前 M12，由表 4-1 可查，部分面凸 緣尺寸（扳手空間） c1 =25mm,c2 =20mm,軸承座的厚度為 L、c1 c2 （58） 12mm 25mm 20mm （58）mm（62 65） mm 則取 L、=64mm，軸承端蓋凸緣厚同前 e=12mm；前端與軸承座間 的調(diào)整墊片厚度同前 t =3mm，則 L 2 K 1 e t L、 3 B （15 12 3 64 12 26）mm 56mm 7）軸段的設(shè)計(jì) 該軸段為蝸輪提供定位作用，定

27、位軸肩的 高度為 h=（0.070.1）d5 3.5 5mm，取 h=5mm則, d 5 =95mm， 齒輪端面距離箱體內(nèi)壁距離為3 1 （b1 b2）/2 15mm （110 55） / 2mm 42.5mm , 取 軸d1 =61mmL1 =100mmd2 70mmd6 =d3 =80mmd4 =85mmL4 =100mm。L3 61mm18段的長(zhǎng)度為 L 5 12mm8 )軸段長(zhǎng)度設(shè)計(jì) 為保證擋油環(huán)、軸承相對(duì)蝸輪中心 線對(duì)稱(chēng)，則L6 L 3 L 5 3mm 61mm -12mm- 3mm 46mm 圓整，取 L6=46mm9 )軸上力作用點(diǎn)間距離 軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的距離為l1 60 L2 L 3 L 4 H 2 3 (T a)2= ( 30+56+61+100-105-18-12-28.25+28.1)mm =111.85mmH 105l2 l3 T a 2 3 H (28.25 28.1 18 12 105) mm 22=82.65mm5 、鍵連接聯(lián)軸器與軸段及蝸輪與軸段間采用 A 型普通平鍵連接， 查表 8-31 可得其型號(hào)分別為鍵 1811 GB/T 1096-1990 和鍵 2214