1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)蝸桿減速器 設(shè)計(jì)說(shuō)明書目錄一、傳動(dòng)方案的擬定2二、電動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算2（一）選擇電機(jī)2（二）計(jì)算傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比4（三）計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)4三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算5（一）蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)5四、軸及其上零件校核計(jì)算8（一）蝸桿軸的設(shè)計(jì)8（二）蝸輪軸的設(shè)計(jì)10五、潤(rùn)滑與密封16六、減速器的附件、零件附表及結(jié)構(gòu)尺寸17七、參考文獻(xiàn)19哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案的擬定根據(jù)任務(wù)書要求，采用一級(jí)蝸輪蝸桿減速器，傳動(dòng)方案如下圖所示:二、 電動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算（一）選擇電機(jī)1. 選擇電機(jī)類型按工作要求和工作條件選擇YB系列三相鼠籠型

2、異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)為全封閉式自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V。2. 選擇電機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為Fv1000 一1820x0.82iooo= 1.49kW從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為式中：巾一-聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率;fll軸承的傳動(dòng)效率;廠一蝸桿的傳動(dòng)效率;哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)久卷筒的傳動(dòng)效率。由文獻(xiàn)1表9. 1 可知，帀=0.99,= 0 98 71 = 0-78 ,= 0.96,則?7Z =0.705所以電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為/ =L = _ = 2.11kW仏 0.7053. 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速工作機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速為60xl000v60x1000x0.82“.% =2 63r/ nun*

3、nd兀 x250由于蝸桿的頭數(shù)越大，效率越低，蝸桿頭數(shù)不宜過(guò)大，故選取蝸桿的頭數(shù) Zl=2o 由文獻(xiàn)1表9. 2選取4=10-40。所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選的范圍為nd = fr/2w = (10 40) x63 = (630 2520)r/ min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為1000r/min和1500x7min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳 動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn) 速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型2的型號(hào)為Y112M-6,其主要性能如表1. 1所示，電動(dòng)機(jī)的 主要外形尺寸和安裝尺寸如表1. 2所示。表1.1 Y112M-6型電動(dòng)機(jī)的主要性能電動(dòng)機(jī)型

4、號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/ (r/min)額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y112M-62.29402.02.0表1.2電動(dòng)機(jī)的主要外形和安裝尺寸(單位mm)中心髙HLX外形尺寸底腳安裝尺寸AXB底腳螺栓直徑K軸伸尺 寸DXE鍵連接部 分尺寸 FXGD(AC/2+AD)XHD112400 X(115+90)X265190X1401228X608X74哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（二）計(jì)算傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比1. 總傳動(dòng)比940= 14.92（三）計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1.各軸的轉(zhuǎn)速I軸ni=nm=940r/minII軸“I 940nn = = 63r / minn i】14.92卷筒軸n 注=

5、nu = 63r / min2各軸的輸入功率I軸A =馬帀=2.20 x 0.99 = 2.18kWII軸Al =劭 20 =2.18x 0.98 x 0.78 = 1.67kW卷筒軸KT._7乙0丿 確定蝸輪上扭矩厶=2.79x10N加 確定載荷系數(shù)K載荷輕沖，査表取K為12。 確定許用接觸應(yīng)力6根據(jù)匕=5.2x1OYs疔初估蝸桿副的滑動(dòng)速度，其中1為蝸桿轉(zhuǎn)速，T2為蝸輪轉(zhuǎn)矩，則匕=5.2 x 1 O4 x 940 x 丁25.31 = 3查參考文獻(xiàn)2表75,取rJ = 178MPa。哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 確定模數(shù)7和蝸桿分度圓直徑Gnfd. KT2480I )= 1.2x2.584x10

6、 x/ 480 、33x178；nun = 2478mm中心距_ = 631_ = 126_2 25.驗(yàn)算蝸輪圓周速度冬,相對(duì)滑動(dòng)速度叫及傳動(dòng)效率niztXY = arctan L = arc tan6.3x263= 11.31所以叫=龍 Mi60xl000xcos/;rx63x94060xl000xcosll.31m/ s = 3.2m/ s，與初估值相由文獻(xiàn)2表7.1,選取加 =6.3mm, dx = 63mm o4. 計(jì)算傳動(dòng)中心距蝸輪分度圓直徑d2 = mz,2 = 6.3 x 30mm = 1 S9mm o符，因此材料及許用接觸應(yīng)力選取合適。由vs=3.2m/s ,査表7.7,取當(dāng)量

7、摩擦角 =2 52 =2。3,所以傳動(dòng)總效率1 = (0.95 096)穴 一tan/ . tan(/ + p)=(0.95 096)兀tan 11.31tan(11.31 +2.52 )=0.772 0.780,與初估值相符。6蝸輪和蝸桿的主要幾何尺寸表1.4計(jì)算蝸桿和的蝸輪的主要幾何尺寸蝸桿參數(shù)蝸輪參數(shù)名稱符號(hào)數(shù)值名稱符號(hào)數(shù)值齒頂高6.3齒頂高九26.3齒根高7. 56齒根高756全齒高13. 86全齒高毎13. 86分度圓直徑63分度圓直徑41897哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)齒頂圓直徑75.6喉圓直徑%201.6齒根圓直徑47. 88齒根圓直徑174. 88蝸桿分度圓導(dǎo)程角/1F1836蝸輪

8、分度圓螺旋角0111836傳動(dòng)中心距a126蝸桿齒向齒距Pal19. 79蝸輪外圓直徑208蝸桿導(dǎo)程Pl39. 58蝸輪齒寬b256蝸桿螺旋部分長(zhǎng)度L82齒根圓弧面半徑39. 06齒頂圓弧面半徑&25.2齒寬角e125。2805蝸輪輪轂寬LI90所需的散熱面積為人=1000(1 )7熱平衡計(jì)算式中，t許用油溫,取r = 80C；t周圍空氣溫度，取t = 20（fCiK,散熱系數(shù)，假設(shè)通風(fēng)良好，取K,=15W/（2c）；“一一傳遞總效率，已求 = 0.78。則=0.53/n21000(1-?7)_ 1000x28x(l 0.78) ” 2 K、(/_G15x(80-20)即，至少需要0.53/z

9、r的散熱面積。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)后，機(jī)體的實(shí)際散熱面積計(jì)算如下：下箱體外表面積人=2 x 24.6x 21.5 + 2 x 11.4x 21 5 + 9.6 x 24.6 = 1784.16cm2 , 上箱體外表面積A =2x24.6x 11 + 2x 11.4x 11+24.6x 11.4=1072.44cm2 , 底座表面積4=24.6x2x2+4x20x5.5 + 2X24.6x4.1 = 704.12cm2 ,凸緣表面積A4 = 3x18x4 + 18x2.4x2 + 7x2.4x4 = 333.6c/?r ,哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)總表面積如=4 + 舛 + 丄（九 + A） = 3393.46

10、c=0.339346/n2 ,2所需散熱片的面積去總=2（ A - A總）=0.53-0.339346二0.381308/下箱體每片散熱片的面積=4x24.6x2 + 24.6x0.3+4x0.3x2=206.5=0.020658/?2 ,上箱體每片散熱片的面積=10x4x2+0.3xl0+4x0.3x2=85.4cnr = 0.00854/h2上箱體可取散熱片16片，下箱體約12片，從而滿足散熱要求。8. 選取精度等級(jí)和側(cè)隙種類因?yàn)槭且话銈鲃?dòng)，且、*3皿,故取8級(jí)精度，側(cè)隙種類代號(hào)為C,即傳動(dòng) 8C GB/T 10089J988。9. 蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制蝸輪和蝸桿的零件工作圖（略）軸

11、的校核計(jì)算（-）蝸桿軸的設(shè)計(jì)1. 軸的材料選擇因傳遞功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，考慮到經(jīng)濟(jì)性選用 常用材料45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。2. 初算軸徑對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，由參考文獻(xiàn)2査表9.4得C=106-118,考 慮到軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，取C=106,則考慮到鍵槽的影響，將計(jì)算值增大3% ,則刀min = 14.03 x 1.03mm= 14.45 mm3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）軸承部件的結(jié)構(gòu)形式哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)蝸桿減速器的中心距a=126mm ,且為了方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī) 體采用剖分式結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小，故軸承的固定方式可采用兩端固定方式。可按軸上零件的安裝順序，從 m

12、in處開始設(shè)計(jì)。蝸桿軸的示意圖如下：2）聯(lián)軸器及軸段1根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作條件擬選用LH型彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T5014-2003）所選電機(jī)為Y112M-6,電機(jī)軸軸徑D=28mm,計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由公式 Tc = KJ ,査表取 K=1.5, T = 22.2N m ,則 Tc=33.3N m 0 有參考文獻(xiàn)1 査表13.1得，選擇LX型彈性柱銷聯(lián)軸器LH2 GB/T 5014-2003聯(lián)軸器主動(dòng)端軸 孔直徑28mm, Z型軸孔，A型鍵；從動(dòng)端軸孔直徑28mm, Y型軸孔，A型 鍵。相應(yīng)地，取軸段1直徑/ =28” ,軸段1的長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器軸孔長(zhǎng)度略 段，則軸段1的長(zhǎng)度為厶=60勸。聯(lián)軸器周向連接

13、采用A型普通平鍵連接，8 X7GB/T 1096 -2003。3）密封圈與軸段2。在確定軸段2的直徑時(shí)，應(yīng)考慮聯(lián)軸器的固定和密封圈的尺寸,相應(yīng)的軸段唇 形密封圈尺寸確定d2=32mm04）軸承與軸段3及軸段7蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有軸向力，但數(shù)值不是很大，暫取軸承型號(hào)為7208C,由參考 文獻(xiàn)1表12.4確定軸承內(nèi)徑、外徑及軸肩定位直徑，因此J3=J7=40/Wh,由軸 承長(zhǎng)度確定/3=/7=20ww o5）軸段4和軸段610哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)軸段4和軸段6用于軸向固定擋油板，因此初選軸徑心=心=45mfn。6）軸段5軸段5為蝸桿有旋線部分，其頂圓直徑為75.6mm,分度圓直徑為63mm,齒 根圓直徑

14、為47.88mm,旋合長(zhǎng)度人取82mm。7）各軸段長(zhǎng)度根據(jù)所畫草圖確定各軸段的長(zhǎng)度：h = 60mmJ2 = 52mmJ3 =/7 = 20mmJ4 =Z6 = 40mnb /5 = S2mm（二）蝸輪軸的設(shè)計(jì)1. 選擇軸的材料因?yàn)閭鬟f功率不大，并對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)無(wú)特殊要求，故選用常用材料45鋼， 調(diào)制處理。2. 初算軸徑對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，由參考文獻(xiàn)2査表94得0106718,考 慮到軸端彎矩較大，取C=118,則考慮到鍵槽的影響，將計(jì)算值增大3% ,則d min = 35.19 x 1.03/W7?=36.24mm3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）軸承部件的結(jié)構(gòu)形式為方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采

15、用剖分式結(jié)構(gòu)。因傳遞功率小， 故軸承的固定方式可采用兩端固定方式。然后，可按軸上零件的安裝順序，從 處開始設(shè)計(jì)。軸的結(jié)構(gòu)示意圖如下:11哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)CXICOip(寸O 丿PP/1339.22+36.227V = 1339.7N3) 畫彎矩圖在水平面上M aH = MaH =斤“厶=1339.2 x636N/= 85173. IN在垂直平面上a-a剖面左側(cè)MaV =休厶=101 lx636N= 642996N ”a-a剖面右側(cè)M aV = f = 63.6x (-36.2)- mm = 23O2.37V - mm合成彎矩a-a剖面左側(cè)= Jm： +M； =(64299.62+8517

16、3. FN. mm = I0671 & 8jy. nuna-a剖面右側(cè)M a = JM影 +M爲(wèi)=&51731.F+(2302.3)2 N.= 85204.2N nun4) 畫轉(zhuǎn)矩圖7j = 253100N 勸5) 當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量彎矩表達(dá)式為M嚴(yán)JM亍+ (刃7 ,對(duì)于脈動(dòng)循環(huán)，應(yīng)力校正系數(shù)a取 0.6,則a點(diǎn)處Me = 185608AN mm。軸的內(nèi)力圖如下：14哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)imTnrnmThMe5校核軸的強(qiáng)度剖面左側(cè)當(dāng)量彎矩大，取其截面作為危險(xiǎn)截面。査2,取軸的許用彎曲應(yīng)力為Jh = 55 MPa oMe Me185608.1 0.1x583= 951MPcvb+,故軸的強(qiáng)度滿足

17、要求。6. 軸承基本額定壽命計(jì)算軸承選用7210C,查1表12.2知，基本額定動(dòng)載荷C = 32*KN ,基本額定靜載荷 = 268KN。15哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)1）計(jì)算軸承的軸向力。受力分析圖如下：由軸向力公式S=OAFr得：軸承1,2的內(nèi)部軸向力分別為S1 = 0.4 =0.4x1678.0N = 6712NS2 =0.4 耳 2 =04xl339.7N = 5359NS2 + /； =535.9 + 704.8 = 1240.72 3，因此軸承1被壓緊，軸承2放松，故兩軸承軸向力為打嚴(yán)5+打2 =1240.7皿巧2=二=535.9川。比較兩軸承的受力,因5FqF腫陰,故只需校核軸承1的

18、壽命。2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷。R. 12440.7 CM 亠亠巧1240.7 八“因證二喬關(guān)，査2】表知02。肯二而麗75 ,故 取x =044,Y = l33 o載荷輕沖，取載荷系數(shù)乙=12 ,則當(dāng)量動(dòng)載荷為P =幾兇骯 +YFa) = l .2(0.44 x 1678.0 +1.33 x 1240.7) = 2866.1N的壽命為厶“106 p.Ox 32800?60x631 2866.1 )3）校核軸承壽命。軸承在1209以下工作，取溫度系數(shù)/=10 o則軸承1 = 396511/? o減速器工作最短工作年限為5年1班，則16哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)4=8x1x5x300/1 = 12000/

19、2,由于LhLh ,故軸承滿足壽命要求。7. 校核鍵的強(qiáng)度1)聯(lián)軸器處聯(lián)軸器周向連接采用A型普通平鍵連接，10X8GB/T 1096T003,鍵長(zhǎng)50mm。4T 4x2 531x10由于鍵、聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)如=礦后而麗=小陰 軸、聯(lián)軸器材料均為鋼，査得許用擠壓應(yīng)力Q= 120150MPa ,所以 勺,故強(qiáng)度足夠。2)蝸輪處蝸輪處周向連接采用A型普通平鍵連接，16X10 GB/T1096T003,鍵長(zhǎng)80mm o由于鍵、4T 4x2 53lx 105蝸輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力”肪二58xl?；(80_16) = 27.3陰軸、蝸輪輪轂材料均為鋼，査表得許用擠壓應(yīng)力為b= 120150MPa ,

20、SV,故強(qiáng)度足夠。五、潤(rùn)滑與密封1. 蝸輪蝸桿潤(rùn)滑嚙合件采用油潤(rùn)滑，采用L-CKE220蝸輪蝸桿油。裝油深度8090mm。2. 軸承潤(rùn)滑蝸桿軸上的軸承7208C采用油潤(rùn)滑，牌號(hào)為L(zhǎng)-AN100；蝸輪軸上的軸承7210C采用脂潤(rùn)滑，牌號(hào)為ZN3,潤(rùn)滑脂填充不超過(guò)軸承空 間的每半年填充一次。3. 密封蝸桿軸透蓋采用唇形密封圈B 32 45 8 GB/T 1387.1-1992密封，防止油液濺17哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)出；渦輪軸透蓋采用毛氈圈45 FZ/T 92010-1991密封。六、減速器的附件、零件附表及結(jié)構(gòu)尺寸1.窺視孔和窺視孔蓋窺視孔設(shè)置在減速器機(jī)體的上部，可以看到所有傳動(dòng)件嚙合的位置，以

21、便 檢査齒面接觸斑點(diǎn)和齒側(cè)間隙，檢査齒輪的失效情況和潤(rùn)滑情況。平時(shí)窺視孔 用蓋板蓋住，用螺釘緊固。蓋板加防滲漏的墊片。窺視孔的大小至少應(yīng)能伸進(jìn) 手去，以便操作。按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的表14. 7選擇窺視孔的參數(shù)如下表（單位mm）ABAlBlCClC2R螺釘 尺寸螺釘數(shù)目90601209010570755M16X1562放油孔及放油螺栓在機(jī)體底部油池最低位置開設(shè)放油孔。平時(shí)，放油孔用放油螺栓和防漏墊 圈堵嚴(yán)。為了加工方便，放油孔處的機(jī)體外壁有加工凸臺(tái)，經(jīng)機(jī)械加工成為放 油螺栓頭部的支承面，并加封油墊圈以免漏油，封油墊圈可用石棉橡膠板制成。 放油螺塞帶有細(xì)牙螺紋。放油螺栓的設(shè)計(jì)按照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的表14.14選取的螺栓及油圈參數(shù)如下表（單位mm）螺紋dDDISLhabDOH材料M12X221513241232222皮封油圈- 工業(yè)皮革18哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)1.25螺塞-Q2353.油標(biāo)的設(shè)計(jì)考慮到減速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單原則，選用桿式油標(biāo)，其