一級(jí)蝸桿減速器

1、目錄前言2一、初定傳動(dòng)方案3二、電動(dòng)機(jī)的選擇42.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型42.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量42.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速5三、繪制各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)63.1傳分配動(dòng)比63.2運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算6四 、設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿84.1蝸桿蝸輪參數(shù)設(shè)計(jì)8 4.2 校核蝸輪蝸桿彎曲疲勞強(qiáng)度 . 4.3蝸桿的剛度計(jì)算94.4 蝸桿傳動(dòng)熱平衡計(jì)算 4.5 繪制蝸輪蝸桿基本尺寸表8 五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算125.1 高速軸(蝸桿軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算125.2 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算13六、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算16 6.1 蝸桿軸定固聯(lián)軸器鍵 16 6.2 蝸輪定固聯(lián)軸器鍵 16 6.3 定固蝸輪鍵 16 七、軸承的選擇及計(jì)算177

2、.1 高速軸上軸承的選擇及校核177.2 高速軸上軸承的選擇及校核17八、聯(lián)軸器的選擇198.1、電動(dòng)機(jī)與高速軸之間的聯(lián)軸器198.2、低速軸與卷筒之間的聯(lián)軸器19九、減速器箱體尺寸及結(jié)構(gòu)的確定209.1 箱體尺寸的設(shè)計(jì)209.2 箱體各部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)21十、參考文獻(xiàn)23前言課程設(shè)計(jì)能培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐技能，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)的基本方法。本人此次設(shè)計(jì)的是一級(jí)蝸桿減速器裝置，適用于帶式運(yùn)輸機(jī)。在袁逸萍老師的指導(dǎo)下，由本人獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)：根據(jù)所給數(shù)據(jù)，任意選擇一組參數(shù)，從而由所選參數(shù)設(shè)計(jì)整個(gè)傳動(dòng)裝置，其中包括電動(dòng)機(jī)的選擇，運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算，蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)，蝸桿、蝸輪的基

3、本尺寸設(shè)計(jì)，蝸輪蝸桿軸的尺寸設(shè)計(jì)與校核，減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減速器其他零件的選擇，最后完成減速器裝配圖一長(zhǎng)，零件工作圖兩張，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。此次設(shè)計(jì)所選參數(shù)；運(yùn)輸滾筒直徑：D=420mm運(yùn)輸帶有效拉力：F=2400N運(yùn)輸帶工作速度：V=1.1m/s工作條件：三相交流電源，兩班制工作，單向、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，工作中有輕微振動(dòng)。運(yùn)輸帶速度允許速度誤差為±5%使用期限：工作期限為十年，檢修期間隔為三年。生產(chǎn)批量及加工條件：小批量生產(chǎn)。傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖如右圖：一、初定傳動(dòng)方案根據(jù)要求設(shè)計(jì)單級(jí)蝸桿減速器，傳動(dòng)路線(xiàn)為：電機(jī)連軸器減速器連軸器帶式運(yùn)輸機(jī) 。當(dāng)蝸桿的圓周速度V>4m/s時(shí)蝸桿選擇上置式，

4、選擇上置式需要給箱體增加整體潤(rùn)滑裝置，箱體底部蝸輪需要安裝刮油板，及時(shí)除去蝸輪輪緣的污垢，有利于裝置傳動(dòng)，散熱增加，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(rùn)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(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)裝置、蝸輪軸、箱體、滾動(dòng)軸承、檢查孔與定位銷(xiāo)等附件、以及其他標(biāo)準(zhǔn)件等。整體構(gòu)造如下圖：二、電動(dòng)機(jī)的選擇2.1 、選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型根據(jù)工作要求選用Y系列封閉扇冷式三相異步電動(dòng)機(jī)，電源電壓為380V。三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，啟動(dòng)性能好等

5、優(yōu)點(diǎn)。2.2 、選擇電動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)所需工作功率為： 工作機(jī)所需功率： 傳動(dòng)裝置的總效率為 聯(lián)軸器效率=0.99，滾動(dòng)軸承效率（一對(duì)）=0.98，閉式蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率=0.85，傳動(dòng)滾動(dòng)效率4=0.96為代入得：電動(dòng)機(jī)所需功率為： =因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率略大于即可。由Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為4kW。2.3 、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滾筒軸工作轉(zhuǎn)速一般一級(jí)蝸輪蝸桿減速器傳動(dòng)比 為1040，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可選范圍為：= 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min、1000 r/min、1500r/min，現(xiàn)將這量種方案進(jìn)行比較。有相關(guān)資料查得的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及計(jì)算出的總傳動(dòng)比列于表1

6、。表2-1 額定功率為4KW時(shí)電動(dòng)機(jī)選擇對(duì)總體方案的影響方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)同步轉(zhuǎn)速/滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)質(zhì)量（kg）價(jià)格/元傳動(dòng)比1Y160M1-8750/720899812.8i2Y132S-61000/9607814400.5i3Y112M-41500/1440769801.5i方案3電動(dòng)機(jī)質(zhì)量較小，價(jià)格相對(duì)便宜，傳動(dòng)比適中，所以選擇Y112-M4.三、計(jì)算傳動(dòng)裝置以及動(dòng)力參數(shù)3.1、分配傳動(dòng)比：總傳動(dòng)比 ：=28.78減速器的傳動(dòng)比，即一級(jí)蝸桿傳動(dòng)比i：i=28.783.2、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算3.1蝸桿軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P1= P0·1=3.42kw =1440r/m

7、inT1=9550=22.68N .m3.2蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P2 = P1·23 = 2.85kWn2= =50.03r/minT2= 9550= 555.48N·m3.3傳動(dòng)滾筒軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P3 = P2·2·1=2.77kW= = 50.03 r/minT3= 9550 = 538.30N·m運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表3-1： 表3-1各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T（N·m）轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比i效率輸入輸出輸入輸出 電動(dòng)機(jī)軸 蝸桿軸蝸輪軸傳動(dòng)滾筒軸3.42 2.852.773.52

8、3.392.822.7422.68555.48538.30 23.3422.45549.93532.921440144050.0350.03128.7810.970.8330.97四 、設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿4.1蝸桿蝸輪參數(shù)設(shè)計(jì)（1）選擇材料并確定其許用應(yīng)力蝸桿用40鋼，表面淬火，硬度為4555HRC;蝸輪用鑄錫青銅ZCuSn10P1砂輪鑄造許用接觸應(yīng)力，查表12-2得=200MPa許用彎曲應(yīng)力，查表12-6得 =50MPa（2）選擇蝸桿頭數(shù)Z,并估計(jì)傳動(dòng)效率由 i=27查表12-2，取Z1=2,則Z2=i Z1=58;由Z1=2查表12-8，估計(jì)=0.8;（3）確定蝸桿轉(zhuǎn)矩（4）確定使用系數(shù)，綜合彈

9、性系數(shù)取=1.2，取=150（鋼配錫青銅）（5）確定接觸系數(shù)假定,由圖12-11得=2.65（6）計(jì)算中心距a（7）確定模數(shù)m,蝸輪齒數(shù),蝸桿直徑系數(shù)q,蝸桿導(dǎo)程角，中心距a等參數(shù) 由式12-10得 現(xiàn)取, , ,則,導(dǎo)程角 。4.2校核蝸輪蝸桿彎曲強(qiáng)度（1）蝸輪齒形系數(shù)由當(dāng)量齒數(shù) 62查圖11-8得，=2.3(2)蝸輪齒根彎曲應(yīng)力=Mpa<=50Mpa彎曲強(qiáng)度足夠4.3蝸桿的剛度校核圓周力=2T1/d1=222.68/0.05=907.2N蝸桿軸向力=2T2/d2蝸桿徑向力=tan°=1394.33N 蝸桿材料彈性模量 E=2.06105MPa 蝸桿危險(xiǎn)截面慣性矩 I=306

10、787.11mm 蝸桿支點(diǎn)跨距l(xiāng)=0.9d2=261mm許用撓度 Y=d1/1000=0.05mm由切向力和徑向力產(chǎn)生的撓度分別為=5.3210-3mm=合成總撓度為=8.3210-3mm<Y剛度足夠。4.4蝸桿熱平衡的計(jì)算 在閉式傳動(dòng)中，熱量通過(guò)箱殼散逸，要求箱內(nèi)油溫和周?chē)諝鉁囟戎畈怀^(guò)溫差許用值t: t=1000P1(1-h)/atA t=6070 所代入數(shù)據(jù)：P1=3.42KW,h=0.85,at=16W/() 散熱面積A=0.47264 t=1000×3.42×0.15/(16×0.47245)=67.86t溫差高于許用值，需采用冷卻措施，為箱體

11、增加循環(huán)油冷卻裝置。4.5 繪制蝸輪蝸桿基本尺寸表 圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸 名稱(chēng) 計(jì)算公式 蝸桿 蝸輪分度圓直徑 d1=mq=50 d2=mz2=290齒頂高 ha=m=5 ha=m=5齒根高 hf=1.2m=6 hf=1.2m=6齒頂圓直徑 da1=m(q+2)=60 da2=m(z2+2)=300齒根圓直徑 df1=m(q-2.4)=38 df2=m(z2-2.4)=278徑向間隙 c=0.20m=1中心距 a=0.5m(q+z2)=170五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 高速軸(蝸桿軸)的設(shè)計(jì)計(jì)算 高速軸用45Cr，表面淬火處理。=3040MPa p=3.42kW C=118107 取C=1151

12、1 先按扭轉(zhuǎn)計(jì)算軸的最小直徑=15.34mm即軸的最小直徑dmin=20mm。12再由當(dāng)量彎矩校核軸的直徑。 蝸桿作用在軸上的力為：圓周力： Ft=907.2N 徑向力： Fr=3830.89N軸向力： Fa=1394.33N 求軸上各力大?。篖=304mm,K=83mm （1）垂直面的支承反力 （2）水平面的支承反力（3） F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 （4）繪垂直面的彎矩圖（5）繪水平面的彎矩圖 F力產(chǎn)生的彎矩圖： a-a截面產(chǎn)生的彎矩：（6）求合成彎矩 （7）求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 （8）求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩從圖可知a截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為： 取 （9）計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑軸的材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)處

13、理，查表得，許用彎曲應(yīng)力，則 所取高速軸蝸桿所在軸徑齒根圓直徑為35mm>34.61,強(qiáng)度符合。5.2 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算下圖中L=172mm,K=181mm,d=290mm。圖中a點(diǎn)為齒輪沿軸長(zhǎng)方向的中點(diǎn)。蝸輪作用在軸上的力為：圓周力： Ft=3830.89N 徑向力： Fr=1394.33N軸向力： Fa=907.2N（1）垂直面的支承反力 （2）水平面的支承反力（3） F力支點(diǎn)產(chǎn)生的反力： （3）繪垂直面的彎矩圖（4）繪水平面的彎矩圖 （5） 求F產(chǎn)生的彎矩 a-a截面彎矩： （6） 求合成彎矩： （6）求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 （7）求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩從圖可知a截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：

14、取 （8）計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑軸的材料為45鋼，正火處理，查表得，許用彎曲應(yīng)力，則 考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將d 值加大5%，故d=1.05x56.34mm=59.165<60mm經(jīng)校核得知該軸的設(shè)計(jì)是合理的。六、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算鍵均采用45鋼，查得鍵的許用擠壓應(yīng)力為。6.1蝸桿定固聯(lián)軸器鍵 選擇鍵的寬度b=8mm，高度h=7mm，長(zhǎng)度L=56mm。 已知軸的直徑d=28mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩T=22.68N·m。=140Mpa校核： ， 安全。6.2蝸輪定固聯(lián)軸器鍵 選擇鍵的寬度b=14mm，高度h=9mm，長(zhǎng)度L=100mm。 已知軸的直徑d=45mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩T=555

15、.48N·m。=140Mpa校核： ， 安全。6.3定固蝸輪鍵 選擇鍵的寬度b=18mm，高度h=11mm，長(zhǎng)度L=63mm。 已知軸的直徑d=60mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩T=555.48N·m。=140Mpa校核： ， 安全。七、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算7.1 高速軸上軸承的選擇及校核因軸的直徑為90mm，故選用圓錐滾子球軸承30210，其中 =73.2KN, （1） 軸承上的軸向力和徑向力以及外加軸力： 軸承壓緊端：·軸承放松端：查表得：計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷查表得 32307軸承的徑向基本額定動(dòng)載荷，故所選30210軸承適用。7.2 高速軸上軸承的選擇及校核因軸的

16、直徑為55mm，預(yù)先選擇軸承30211軸承上的軸向力和徑向力以及外加軸力：軸承壓緊端：軸承放松端：P=2432.51NCr=所以額定動(dòng)載荷滿(mǎn)足要求，選擇軸承30211適用。八、聯(lián)軸器的選擇8.1、電動(dòng)機(jī)與高速軸之間的聯(lián)軸器已知高速軸的輸入功率為P=3.52W，轉(zhuǎn)速n=1440r/min,因工作輕微振動(dòng)，選用彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。高速軸轉(zhuǎn)矩為T(mén)=22.58N·m，查表得，故計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩及電動(dòng)機(jī)軸直徑和減速器輸入軸的直徑查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器LT4，材料為鋼時(shí)，許用轉(zhuǎn)速為5700r/min，允許的軸孔直徑為28或25 mm，選擇28mm合適。8.2、低速軸與卷筒之間的

17、聯(lián)軸器已知低速軸的輸出功率為P=2.82kW，轉(zhuǎn)速n=50.03r/min,因工作平穩(wěn)，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。低速軸轉(zhuǎn)矩為T(mén)=555.48N·m，查表得，故計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩及電動(dòng)機(jī)軸直徑和減速器輸入軸的直徑查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取凸緣聯(lián)軸器LT6，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為710N·m，材料為鋼時(shí)，許用轉(zhuǎn)速為3000r/min，允許的軸孔直徑為45、48、50、55、56mm，選擇45mm的合適。九、減速器箱體尺寸及結(jié)構(gòu)的確定9.1 箱體尺寸的設(shè)計(jì)減速器箱體采用HT200鑄造，必須進(jìn)行去應(yīng)力處理。名 稱(chēng)符號(hào)計(jì)算結(jié)果箱座壁厚度 =10箱蓋壁厚度 1機(jī)座凸緣厚度bb=1.5=1.5×

18、;10=15mm機(jī)蓋凸緣厚度1bb1=1.51=1.5×10=15mm箱座底凸緣厚度地腳螺釘直徑 =18.3地腳螺釘數(shù)目nn=4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑0.75=13.725箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑 聯(lián)接螺栓的間距l(xiāng)l=150200mm，取175mml=175mm軸承端蓋螺栓直徑窺視孔蓋螺釘直徑定位銷(xiāo)直徑d 螺栓扳手空間與凸緣寬度安裝螺栓直徑M8M10M12M16M20M24M30至外壁箱距離 13161822263440至凸緣邊距離 11141620242834沉頭座直徑20243232404860軸承旁凸臺(tái)半徑=20mm凸臺(tái)高度h自定h=56mm外箱壁至軸承座端面距離：蝸輪外圓與內(nèi)壁距離蝸輪輪轂與內(nèi)壁距離=10mm箱蓋箱座肋厚 軸承端蓋外徑軸承端蓋凸緣厚度tt=(11.2)d3t=9.0585mm軸承旁聯(lián)接螺栓距離S S=140mm9.2 箱體各部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)箱體減速器箱體是支承軸系部件，保證傳動(dòng)零件正確嚙合，良好潤(rùn)滑和密封的基礎(chǔ)零件，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。因無(wú)鑄造設(shè)備，箱體采用鍛造。為保證減速器支承剛度，箱體軸承座應(yīng)有足夠厚度，并設(shè)置加強(qiáng)肋。軸承旁聯(lián)接螺栓凸臺(tái)有利于提高軸承座孔的聯(lián)接剛度，凸臺(tái)高度由聯(lián)接螺栓的扳手空