二級(jí)蝸桿——錐齒輪減速器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、二級(jí)蝸桿錐齒輪減速器畢業(yè)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(jí)蝸桿錐齒輪減速器設(shè)計(jì)摘 要機(jī)械傳動(dòng)已經(jīng)伴隨人們走過(guò)了幾千年的歷史無(wú)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(dòng)也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段機(jī)械傳動(dòng)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)現(xiàn)在單純的機(jī)械或電氣傳動(dòng)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(shì)社會(huì)生活的各個(gè)角落無(wú)不在享受著新技術(shù)發(fā)展所帶來(lái)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(dòng)著技術(shù)的進(jìn)步同時(shí)高科技越發(fā)達(dá)相對(duì)的對(duì)機(jī)械行業(yè)的需求就越大比如

2、現(xiàn)在國(guó)對(duì)減速機(jī)的需求增長(zhǎng)速度就很快剛進(jìn)入中國(guó)的時(shí)候年銷售量還不到100萬(wàn)美元現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了600700萬(wàn)美元所以說(shuō)機(jī)械行業(yè)包括其他基礎(chǔ)行業(yè)還是相當(dāng)重要的而國(guó)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(guó)際上最先進(jìn)的各種減速機(jī)加工及檢測(cè)設(shè)備包括各種滾齒機(jī)磨齒機(jī)熱處理爐齒輪檢測(cè)中心三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等均不同程度地使用了微電子技術(shù)和信息技術(shù)國(guó)外的機(jī)械傳動(dòng)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(guó)的基礎(chǔ)行業(yè)包括減速機(jī)行業(yè)則相對(duì)還很落后基本上處于先進(jìn)國(guó)家上世7080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?qū)τ趥鹘y(tǒng)的機(jī)械加工行業(yè)來(lái)說(shuō)影響產(chǎn)

3、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(guó)外的企業(yè)就很注意對(duì)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(guó)外和國(guó)內(nèi)的廠家加工出來(lái)的產(chǎn)品就有很大的不同同樣的熱處理設(shè)備國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品同國(guó)外的相比就會(huì)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(guó)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(guó)外80年代的它在國(guó)內(nèi)似乎還是很先進(jìn)的那是因?yàn)樗€有很大的市場(chǎng)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(shì)機(jī)械傳動(dòng)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)

4、品的大型化則會(huì)對(duì)傳動(dòng)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(huì)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(dòng)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(dòng)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(cè) 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(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 20021第四版3 唐保寧高學(xué)滿機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè) 同濟(jì)大學(xué)出版社 199374 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 200445 機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)編委會(huì)編機(jī)械工程標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

5、出版社 200356 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 RmancusoCouplings and joints Marcel Dekker INC 1986一 緒論1二 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2三 設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明31 選擇電動(dòng)機(jī)3 確定總傳動(dòng)比及其分配13確定傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)14 蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算15 蝸輪的強(qiáng)度校核22 蝸桿蝸輪軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核25 軸承的選擇及校核41錐齒輪的設(shè)計(jì)及校核459 箱體結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算47 減速器的潤(rùn)滑和密封48 減速器的附件51 減速器的安裝維護(hù)和使用54 參考文獻(xiàn)軸承用來(lái)支承軸或軸上回轉(zhuǎn)零件保持軸的旋轉(zhuǎn)精度減小

6、磨擦和磨損高中速軸的為GBT2761994溝球軸承6206低速軸為GBT2761994深溝球軸承6208齒輪用來(lái)傳遞任意軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力在此起傳動(dòng)及減速作用其中齒輪1和齒輪3屬于齒輪軸為主動(dòng)輪齒數(shù)分別為z 11z 14齒輪2得齒輪4為從動(dòng)輪齒數(shù)分別為z 88z 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(dòng)以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩2附件窺視孔窺視孔用于檢查傳動(dòng)零件的嚙合潤(rùn)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(rùn)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(duì)由箱蓋和箱座通過(guò)聯(lián)接而組成的剖分式箱體為保證其各部分在加工及裝

7、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(kāi)蓋旋動(dòng)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12使油易于流出三 設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明選擇電動(dòng)機(jī)確定總傳動(dòng)比及其分配3確定傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)v 068ms3 計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb dd1t 1×6785mm 6785mmmnt 339h 225mnt 225×339mm 763mmbh 6785763 8894

8、計(jì)算縱向重合度 0318×1×tan14 1595 計(jì)算載荷系數(shù)K 已知載荷平穩(wěn)所以取KA 1根據(jù)v 068ms7級(jí)精度由圖108查得動(dòng)載系數(shù)KV 111由表104查的KH的計(jì)算公式和直齒輪的相同故 KH 112018 106×1 1×1 023×10 6785 142由表1013查得KF 136由表103查得KH KH 14故載荷系數(shù) K KAKVKHKH 1×103×14×142 2056 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑由式1010a得 d1 mm 736mm7 計(jì)算模數(shù)mn mn mm 3743按齒根彎

9、曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式 1017 mn 1 確定計(jì)算參數(shù)1 計(jì)算載荷系數(shù)K KAKVKFKF 1×103×14×136 1962 根據(jù)縱向重合度 0318dz1tan 159從圖1028查得螺旋角影響系數(shù) Y0883 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)z1 z1cos 20cos 14 2189 z2 z2cos 100cos 14 109474 查取齒型系數(shù)由表105查得YFa1 2724Yfa2 21725 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表105查得Ysa1 1569Ysa2 17986 計(jì)算FF1 500MpaF2 380MPaKFN1 095KFN2 098F1 33929MpaF2 266MPa

10、7 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 00126 001468 大齒輪的數(shù)值大2 設(shè)計(jì)計(jì)算mn 24mn 254幾何尺寸計(jì)算1 計(jì)算中心距z1 329取z1 33z2 165a 25507mma圓整后取255mm2 按圓整后的中心距修正螺旋角 arcos 13 55503 計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑d1 8500mmd2 425mm4 計(jì)算齒輪寬度 b dd1b 85mmB1 90mmB2 85mm5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例因齒輪齒頂圓直徑大于160mm而又小于500mm故以選用腹板式為宜其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖軸的設(shè)計(jì)計(jì)算擬定輸入軸齒輪為右旋II軸1初步確定軸的最小直徑d 342mm2求作用在齒輪

11、上的受力Ft1 899NFr1 Ft 337NFa1 Fttan 223NFt2 4494NFr2 1685NFa2 1115N6 傳動(dòng)比的分配 1按齒面強(qiáng)度相等的原則分配時(shí)可按下列公式計(jì)算或按圖1選取 i總傳動(dòng)比 i1高速級(jí)傳動(dòng)比 圖1兩級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的分配 d1d2高速級(jí)低速級(jí)齒寬系數(shù) hlim1hlim2高速級(jí)低速級(jí)齒輪的接觸疲勞極限 d2id2ii高速級(jí)低速級(jí)大齒輪分度圓直徑 一般取c1013c1時(shí)減速器外形尺寸最小兩個(gè)大齒輪浸入油池深度相同當(dāng)c1時(shí)高速級(jí)大齒輪不接觸油面可減少潤(rùn)滑油的攪動(dòng)損失 如果減速器符合表的標(biāo)準(zhǔn)中心距系列時(shí)按齒面接觸強(qiáng)度相等可用下式分配減速器的傳動(dòng)比 d1

12、d2高速級(jí)低速級(jí)齒寬系數(shù) a1a2高低速級(jí)中心距 mm 當(dāng)a1a2 14k 1時(shí)傳動(dòng)比的分配可由圖2查得 圖2 兩級(jí)減速器的傳動(dòng)比分配 2按兩級(jí)等強(qiáng)度且各齒輪寬徑尺寸和bd2最小分配傳動(dòng)比時(shí)可按下式或圖3分配 圖3 兩級(jí)齒輪等強(qiáng)度且各齒輪寬徑尺寸和最小分配傳動(dòng)比 蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算l選擇材料及確定許用應(yīng)力蝸桿用45鋼蝸桿螺旋部分表面淬火齒面硬度4555HRC蝸輪齒圈用鑄錫青銅ZCuSn10Pb1砂模鑄造輪芯用鑄鐵 HT150采用齒圈靜配式結(jié)構(gòu)由表6-7取蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力 H134 MPa許用彎曲應(yīng)力 F40 MPa2選擇蝸桿頭數(shù) z1 和蝸輪齒數(shù) z2 根椐傳動(dòng)比 i16由表6-3取 z

13、12z2i z1 2×16323按蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)蝸桿轉(zhuǎn)矩 T1955×106 Pl n1 955×106×75960 74609 Nmm估取傳動(dòng)效率 082蝸桿轉(zhuǎn)矩 T2i T1 16×082×74609 978870 Nmm載荷平穩(wěn)取 KA 10Kv 11K 10那么載荷系數(shù) K KA Kv K 10×11×10 11由表6-7 查得 H150 MPaF 40 MPa應(yīng)力循環(huán)系數(shù) N 60 j n2 Lh60×1×60×10×300×8 23×

14、107MPa MPa青銅與鋼配對(duì)材料的彈性系數(shù) ZE 160 按式6-14計(jì)算mm3由表6-2取 m10 mmd1 160 mm m2d1 16000 mm3 蝸桿導(dǎo)程角 蝸輪圓周速度 ms蝸桿分度圓直徑 d1 160 mm蝸輪分度圓直徑 d2 m z1 10×32 320 mm傳動(dòng)中心距 35蝸輪的強(qiáng)度校核按 z232由表6-28得蝸輪齒形系數(shù) YFa2 2437按式6-15進(jìn)行校核計(jì)算MPa F 282 MPa安全2主要幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑 d1 160 mmd2 320 mm中心距 mm模數(shù) m 10 mm蝸桿導(dǎo)程角 齒頂圓直徑 mmmm齒根圓直徑 mm mm齒距 mm分度圓

15、上齒厚 mm蝸輪最大外圓直徑 mm取 mm蝸輪齒頂圓弧半徑 mm蝸輪齒寬 mm取 mm蝸輪齒寬角 蝸桿螺旋部分長(zhǎng)度 L12 01 z2m35磨削加長(zhǎng)量187 mm3熱平衡計(jì)算滑動(dòng)速度 ms按 vs81 ms由表6-10得當(dāng)量摩擦角 v1°0139由式6-19計(jì)算傳動(dòng)效率 取油的允許溫度 t80環(huán)境空氣溫度 t020 按自然通風(fēng)條件取散熱糸數(shù) Kd16W m2· 按式12-17計(jì)算所需的散熱面積 m24精度及齒面粗糙度選擇由表6-1按 v2100 ms 選精度為 8 級(jí)標(biāo)記為 8CGB1008988蝸桿齒面粗糙度 Ral 32 m蝸輪齒面粗糙度 Ra2 32 m5潤(rùn)滑油選擇

16、力-速度因子 N minm2由圖6-16查得40運(yùn)動(dòng)黏度 260 mm2s再由表6-12選 G-N320w 蝸輪蝸桿油36蝸桿軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核b 65Mpa s 360 Mpa 1bb 215 Mpa 0bb 102Mpa -1bb 60Mpa2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑 單級(jí)齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸輸出端與聯(lián)軸器相連從結(jié)構(gòu)要求考慮輸出端軸徑應(yīng)最小最小直徑為 d 383 齒輪上作用力的計(jì)算齒輪所受轉(zhuǎn)距為 T 95510Pn 294000N齒輪作用力圓周力 Ft 2Td 1960 徑向力 Ft 729軸向力 Ft 4174軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 聯(lián)軸器的選取 HL3聯(lián)軸器 3882 GB501485

17、2 確定軸上零件的位置及固定方式 齒輪靠軸環(huán)和和套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位和固定靠平鍵和過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定兩端軸承靠套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位靠過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定軸通過(guò)兩端軸蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位連軸器靠軸肩各力方向判斷如下圖 支座反力分析1定跨距測(cè)得2水平反力3垂直反力 當(dāng)量彎矩1水平彎矩2垂直面彎距3合成彎矩當(dāng)轉(zhuǎn)矩T 300000N取得當(dāng)量彎矩按扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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其中因?yàn)檩S的直徑為d 45mm的實(shí)心圓軸故取因?yàn)檩S的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理查1P330取軸的許用彎曲

18、應(yīng)力為 60Mpa37軸承的選擇及校核因?yàn)?根據(jù)的值查1P298表10-10利用差值法求得e 0184 X 056 Y 2362由1P298表10-10查得X 056 Y 2362 根據(jù)軸承受中等沖擊查1P298表10-9取軸承載荷系數(shù)為由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)為因?yàn)槭乔蜉S承取軸承壽命指數(shù)為由1P297軸承壽命公式10-2a得 故軸承使用壽命足夠合格38錐齒輪的設(shè)計(jì)及校核L1 d12Sin1 6014142 4243mm齒頂角tg h頂L 34243 00707 h頂 m 頂 4o2齒頂圓錐角頂1 1頂 45°

19、4°2 49°2齒頂高h(yuǎn)頂 m 3 齒根高h(yuǎn)根 12m 36 齒高 h頂h根 66 齒寬B 155 測(cè)量 39箱體結(jié)構(gòu)尺寸及計(jì)算減速器的潤(rùn)滑和密封時(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(rùn)滑采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂的加入量為軸承空隙體積的采用稠度較小潤(rùn)滑脂齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便利考慮到該裝置用于小型設(shè)備選用L-AN15潤(rùn)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┦Р?P383表10-37高低速軸密封圈為唇形密封圈FB型GBT98771-1998311減速器的附件GBT276-199402螺母M16HT2

20、0001大徑為16螺矩為15GBT6171-200003鍵C10×55452b×h×l10×8×55GBT1096-200304螺母M10HT20006大徑為10GBT6170-200005螺栓M10×100HT20006D 10X100GBT578506帶副唇唇形密封圈 大 橡膠1d×D×b40×60×8GBT98771-198807帶副唇唇形密封圈 小 橡膠1d×D×b30×47×7GBT98771-198808鍵10×22451d×

21、;h×l10×8×22GBT1096-200309螺釘M6×16454D 6 l 16GBT8192結(jié) 論齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種傳動(dòng)形式它的主要優(yōu)點(diǎn)是瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定工作平穩(wěn)傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠可傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力適用的功率和速度范圍廣傳動(dòng)效率高 092-098工作可靠使用壽命長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)的基本部件CNC機(jī)床和工藝技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電子

22、控制液壓傳動(dòng)齒輪帶鏈的混合傳動(dòng)將成為變速箱設(shè)計(jì)中優(yōu)化傳動(dòng)組合的方向在傳動(dòng)設(shè)計(jì)中的學(xué)科交叉將成為新型傳動(dòng)產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)通用的JZQ系列二級(jí)減速器兩級(jí)承載能力之差為1540通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)兩級(jí)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1020有的可提高30以上同時(shí)保證中心距最小以JZQ500減速器 u 1035 為例原設(shè)計(jì)高速級(jí)u1 23mn1 41 8°634Z1 30Z2 69低速級(jí)u11 45mn11 611 8°634Z3 18 Z4 81兩級(jí)承載能力相差40承載能力只有235kN經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后參數(shù)變更如下高速級(jí)u1 306mn1 61 1274° Z1 16 Z2 49變位系數(shù)x1 039x2 -037低速級(jí)u11 338mn11 1011 1474° Z3 13Z4 44 變位系數(shù)x1 010x2 044兩級(jí)承載能力相差4實(shí)際承載能力為308kN比原來(lái)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(dòng)比小體積高機(jī)械效率以及使用壽命