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1、齊齊哈爾工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 單級(jí)蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì) 系 部 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 66單級(jí)蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)摘要 在論文中，首先，對(duì)蝸輪蝸桿作了簡(jiǎn)單的介紹，接著，闡述了蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)原理和理論計(jì)算。然后按照設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)了環(huán)面蝸輪蝸桿減速器。接著對(duì)減速器的部件組成進(jìn)行了尺寸計(jì)算和校核。該設(shè)計(jì)代表了蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)的一般過(guò)程。對(duì)其他的蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)工作也有一定的價(jià)值。 目前，在環(huán)面蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用上，國(guó)內(nèi)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大差距。國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)制造環(huán)面蝸輪蝸桿減速器過(guò)程中存在著很大程度上
2、的缺點(diǎn)，正如論文中揭示的那樣，重要的問(wèn)題如：輪齒的根切；蝸桿毛坯的正確設(shè)計(jì)；蝸輪蝸桿的校核。關(guān)鍵詞：蝸輪蝸桿減速器, 蝸桿, 滾動(dòng)軸承AbstractIn this paper, firstly, the worm are introduced, then, expounds the design principle and the theoretical calculation of the worm and worm gear. Then in accordance with the design criteria and design theory to the design of to
3、roidal worm reducer. Then the components of the reducer to the size of the calculation and verification. The design represents the general process of worm gear design. On the other worm design work also has a certain value.At present, the torus worm reducer design, manufacture and application of dom
4、estic, compared with foreign advanced level there are still large gaps. There are a lot of defects in the design and manufacture of toroidal worm reducer process, as revealed by the paper, important issues such as: cutting the root of the tooth; Worm rough the correct design; the worm check.Key word
5、s: worm gear reducer, worm, rolling bearing目 錄摘要IIAbstractIII目 錄IV第1章 緒論11.1 研究目的、背景及意義11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2.1國(guó)外減速器現(xiàn)狀11.2.2國(guó)內(nèi)減速器現(xiàn)狀21.3減速器的作用31.4主要研究?jī)?nèi)容61.5本章小結(jié)6第2章 選定設(shè)計(jì)方案7第3章 電動(dòng)機(jī)的選擇83.1 初選電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)型式83.2 電動(dòng)機(jī)的功率93.3運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算103.3.1蝸桿軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩103.3.2蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩103.3.3傳動(dòng)滾筒軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩113.4蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)113.5蝸桿、蝸
6、輪的基本尺寸設(shè)計(jì)153.6蝸輪軸的尺寸設(shè)計(jì)與校核173.7減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)183.8 本章小結(jié)21第4章 軸的校核224.1蝸桿軸的強(qiáng)度校核224.2蝸輪軸的強(qiáng)度校核254.3 滾動(dòng)軸承的選擇及校核294.3.1 蝸桿軸滾動(dòng)軸承的選擇及校核294.3.2 蝸輪軸上軸承的校核314.4 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核334.5 減速器的潤(rùn)滑和密封354.6 本章小結(jié)36第5章 鍵及聯(lián)軸器連接的選擇及校核計(jì)算375.1 連軸器與電機(jī)連接采用平鍵連接375.2 輸入軸與聯(lián)軸器連接采用平鍵連接375.3 輸出軸與聯(lián)軸器連接用平鍵連接375.4 輸出軸與渦輪連接用平鍵連接385.5 本章小結(jié)38第6章 減速器結(jié)構(gòu)
7、與潤(rùn)滑的概要說(shuō)明396.1 箱體的結(jié)構(gòu)形式和材料396.2 鑄鐵箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸和關(guān)系396.3 本章小結(jié)40第7章 蝸桿蝸輪減速器三維建模417.1 蝸桿建模477.2 蝸輪建模507.3 蝸輪軸建模537.4 軸承建模537.5 下箱體建模547.6 上箱體建模577.7 PROE/E裝配587.8 本章小結(jié)62總論63參考文獻(xiàn)65致 謝66第1章 緒論1.1 研究目的、背景及意義選題目的：隨著科技高速發(fā)展，減速器技術(shù)逐步向小型化、高速化、低噪聲、高可靠度的方向發(fā)展，微小型減速器在國(guó)防及工業(yè)生產(chǎn)中越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。本文為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)開(kāi)發(fā)出可應(yīng)用在航空航天等領(lǐng)域的蝸輪蝸桿減速器傳動(dòng)。
8、該減速器具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、傳動(dòng)效率高、潤(rùn)滑性能好、能自鎖等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)防、冶金礦山、石油化工、汽車(chē)等生產(chǎn)部門(mén)有著廣闊的應(yīng)用前景。而目前在我國(guó)，蝸輪蝸桿減速器傳動(dòng)作為一種傳動(dòng)形式，對(duì)其進(jìn)行一系列系統(tǒng)、深入的理論研究。選題意義：隨著科技的飛速發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械逐步向高速，高精度等方向發(fā)展，而作為現(xiàn)代機(jī)械關(guān)鍵傳動(dòng)部件的減速，它也將提出更高的要求。在當(dāng)今世界各國(guó)減速機(jī)技術(shù)發(fā)展總的趨勢(shì)是體積小，重量輕，轉(zhuǎn)速高，噪音低，可靠性高。發(fā)展減速器設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，可以在一定程度上，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平。因此，探索和發(fā)展減速器技術(shù)在中國(guó)具有廣闊的前景。蝸輪蝸桿減速器是為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械的高速發(fā)展而成功開(kāi)發(fā)
9、的齒輪傳動(dòng)，因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此，傳統(tǒng)的齒輪無(wú)法比擬的優(yōu)越性可能，在某些情況下，傳統(tǒng)的理想替代齒輪。這項(xiàng)研究的減速機(jī)，具有重量輕，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)誤差，良好的潤(rùn)滑性能，超高的性?xún)r(jià)比，讓反轉(zhuǎn)等。為了防止，它可以大規(guī)模在全國(guó)使用國(guó)防，冶金，礦山，石油化工，汽車(chē)制造，電子儀表，建筑，機(jī)床，鍋爐等生產(chǎn)部門(mén)。將產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化后，加工成本低于同類(lèi)進(jìn)口減速器產(chǎn)品價(jià)格的一半，具有很高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外減速器現(xiàn)狀 減速機(jī)采用超大規(guī)模人口的所有層，是機(jī)械傳動(dòng)的不可缺少的手段。減速機(jī)的目前流行的大型，重型，或資產(chǎn)負(fù)債比率和機(jī)械效率低。國(guó)外減速機(jī)，德國(guó)
10、，丹麥和日本都處于領(lǐng)先地位，尤其是在材料和工藝上的優(yōu)勢(shì)，良好的減速機(jī)的可靠性，壽命長(zhǎng)。然而，其形狀仍然是固定的基于軸加速度，體積和重量的問(wèn)題，也沒(méi)有解決的問(wèn)題。日本住友重工開(kāi)發(fā)的FA-精密減速機(jī)，美國(guó)開(kāi)發(fā)的，該公司艾倫牛頓-X-Y減速機(jī)傳動(dòng)原理和類(lèi)似于我們先進(jìn)的或類(lèi)似的齒輪減速機(jī)的結(jié)構(gòu)。除了不斷改進(jìn)材料的質(zhì)量，技術(shù)水平的提高，而且對(duì)變速器和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的原則，深入研究和創(chuàng)新，翻譯出現(xiàn)傳動(dòng)原理就是一個(gè)例子，而馬達(dá)減速機(jī)結(jié)構(gòu)，也大力開(kāi)發(fā)的形狀和它產(chǎn)生了各種結(jié)構(gòu)形式，以及各種發(fā)動(dòng)機(jī)模型。目前，正在研究超緊湊型輸電尚不清楚。在醫(yī)療技術(shù)，生物技術(shù)，機(jī)器人等領(lǐng)域，是微型馬達(dá)原則上成功的發(fā)展，在美國(guó)和荷蘭的，最
11、近開(kāi)發(fā)的電動(dòng)機(jī)的分子大小在納米范圍內(nèi)，如能與納米級(jí)減速機(jī)，該應(yīng)用程序的補(bǔ)充有希望。1.2.2國(guó)內(nèi)減速器現(xiàn)狀 主要是國(guó)內(nèi)減速機(jī)齒輪，蝸桿傳動(dòng)為主，但小功率的比值，或者資產(chǎn)負(fù)債率和機(jī)械效率低體重問(wèn)題的普遍性。此外，材料的質(zhì)量和最先進(jìn)的國(guó)家，有很多不足之處，特別是大型減速問(wèn)題是突出的壽命不長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)大規(guī)模使用的傳輸（500千瓦以上），以及從其他國(guó)家進(jìn)口更多的（如丹麥，德國(guó)等），花費(fèi)了大量外匯。少齒差20世紀(jì)60年代開(kāi)始生產(chǎn)帶齒輪比，體積小，效率高的機(jī)器傳輸，擺線(xiàn)針輪驅(qū)動(dòng)，以及其他諧波傳動(dòng)減速器。但受傳輸理論的限制，太多的權(quán)力不得轉(zhuǎn)讓?zhuān)袡?quán)力一般比40kW的少。由于在理論上，技術(shù)水平和傳輸?shù)牟牧戏矫娴馁|(zhì)
12、量沒(méi)有突破，因此不發(fā)送從根本上解決電力傳動(dòng)比，體積小，重量輕，這些基本要求更高的機(jī)械效率。 90年代初，國(guó)家似乎三環(huán)（加速度）適配器是外部平移齒輪減速機(jī)，它可以達(dá)到更大的變速比，傳遞載荷的能力過(guò)大。尺寸和重量輕，然后固定軸變速箱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率也很高。自平行三軸到減速齒輪的結(jié)構(gòu)，從而使功率/體積（或重量）還小。和輸入軸和輸出軸不在同一軸線(xiàn)上，它使用了很多不便。北京理工大學(xué)研制成功的“平行移動(dòng)齒輪箱”，不僅三環(huán)的優(yōu)點(diǎn)使得可能，有一個(gè)高的功率/重量（或體積）比，以及輸入軸和在同一軸線(xiàn)上的輸出軸帶來(lái)的好處，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。國(guó)內(nèi)加速一些做一些工業(yè)企業(yè)和高等教育機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化研究的原則，發(fā)表了多篇研究論文，
13、在使用擺線(xiàn)針輪減速機(jī)的工作。圖1-1減速器實(shí)物圖1.3減速器的作用減速器在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)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。減速器按用途可分為通用減速器和專(zhuān)用減速器兩大類(lèi)，二者的設(shè)計(jì)、制造和使用特點(diǎn)各不相同。7080年代，世界減速器技術(shù)有了很大發(fā)展。通用減速器體現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：（1）高水平、高性能。（2）積木式組合設(shè)計(jì)。（3）形式多樣化、變型設(shè)計(jì)多。促進(jìn)減速器水平提高的主要因素有：（1）硬齒面技術(shù)的發(fā)展和完善，如大型磨齒技術(shù)、滲碳淬火工藝、齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法、修形技術(shù)、變形及三、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、齒根強(qiáng)化及其元化過(guò)渡、新結(jié)構(gòu)等。（2）用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，材料
14、和熱處理質(zhì)量控制水平高。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理。（4）加工精度提高到ISO5-6級(jí)。（5）軸承質(zhì)量和壽命提高。（6）潤(rùn)滑油質(zhì)量提高。 齒輪減速器的特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)近十萬(wàn)千瓦，圓周速率可達(dá)200m/s。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)主要有：1高效率在一般情況下，機(jī)械使用的傳輸，具有齒輪的最大效率。如果一個(gè)齒輪傳動(dòng)效率99。2，結(jié)構(gòu)緊湊在相同條件下，所需的齒輪傳動(dòng)空間大小一般很小。3可靠，壽命長(zhǎng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的公平和合理的使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)的，可靠的，能活到一，二十年，這是其它機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。4比穩(wěn)定比率為穩(wěn)定的傳輸特性的一個(gè)先決條件。裝置可被廣泛應(yīng)用
15、，而且還因?yàn)樗哂写斯δ?。但是，齒輪制造和安裝高精密，昂貴的，而不是為傳輸距離過(guò)大的場(chǎng)合。蝸桿減速器的特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)是強(qiáng)制機(jī)制和交錯(cuò)空間兩個(gè)軸之間的運(yùn)動(dòng)，在兩個(gè)軸之間的角度偏移可以具有穿過(guò)每個(gè)值，一般為90度時(shí)，具有以下功能作為發(fā)送的結(jié)果，以便該應(yīng)用程序是相當(dāng)寬的。1當(dāng)采用單頭蝸輪，蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿剛滿(mǎn)領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比大。在電力傳輸，總的比I = 5-80，索引機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)，高達(dá)300的傳動(dòng)比，如果只有移動(dòng)，變速比1000通。因?yàn)閭鲃?dòng)比，較小的零件數(shù)量，從而使結(jié)構(gòu)非常緊湊。2極蝸桿驅(qū)動(dòng)，由于蝸輪是一個(gè)連續(xù)的螺旋齒，并且逐步引入蝸輪的耐看從協(xié)議逐步退出，但牙齒和更多的參與，讓小負(fù)荷，傳動(dòng)平穩(wěn)，
16、噪音低的影響。3如果蝸桿螺旋角小于升配合表面摩擦角蝸桿傳動(dòng)更加自閉的等價(jià)物。4斜齒蝸桿傳動(dòng)相似，參與的相對(duì)位移。當(dāng)滑動(dòng)速度很多，工作條件不好，會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的摩擦和磨損，導(dǎo)致過(guò)熱，潤(rùn)滑差。所以磨損大，效率低，與自鎖蝸桿傳動(dòng)的效率僅為0.4。在由于摩擦和磨損嚴(yán)重，往往有有色金屬生產(chǎn)蝸桿與鋼結(jié)合以減少磨損良好的滑動(dòng)摩擦裝置消耗結(jié)合同時(shí)。根據(jù)蝸桿分度曲面的形狀，蝸桿傳動(dòng)可以分成三大類(lèi)：圓柱蝸桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)、錐蝸桿傳動(dòng)。蝸桿分度曲面是圓環(huán)內(nèi)表面的一部分，蝸桿軸線(xiàn)平面內(nèi)理論齒廓為直線(xiàn)的蝸桿傳動(dòng)稱(chēng)為直廓環(huán)面蝸桿傳動(dòng)，俗稱(chēng)“球面蝸輪傳動(dòng)”。它始于1921年的美國(guó)造船業(yè)，其代表產(chǎn)品是美國(guó)CONE DRIV
17、E，50年代起在我國(guó)得到推廣應(yīng)用。與普通圓柱蝸桿傳動(dòng)相比，這種蝸桿同時(shí)包容齒數(shù)多，雙線(xiàn)接觸線(xiàn)形成油膜條件好，兩齒面接觸線(xiàn)誘導(dǎo)法曲率半徑大。因此，承載能力是相同中心矩普通蝸桿的1.53倍（小值適應(yīng)于小中心矩，大值適應(yīng)于大中心矩）。在傳遞同樣功率時(shí)，中心矩可縮小20%-40%。由于性能優(yōu)良，美國(guó)、日本、俄羅斯等國(guó)都將這種傳動(dòng)作為動(dòng)力傳動(dòng)中的主要形式之一廣泛使用。美國(guó)生產(chǎn)產(chǎn)品系列中心矩為151320；速比為5343000；最高傳動(dòng)效率可達(dá)97%。我國(guó)經(jīng)過(guò)40年的研究和發(fā)展，目前這種蝸桿的生產(chǎn)品種也十分可觀，最大中心矩可達(dá)到1200；最少齒數(shù)比為5；蝸桿頭數(shù)達(dá)6；最高傳動(dòng)效率可達(dá)94%。這種蝸桿傳動(dòng)分
18、為“原始型”和“修整型”兩種?！霸夹汀敝崩h(huán)面蝸桿的螺旋齒面的形成為：一條與成形圓相切、位于蝸桿軸線(xiàn)平面內(nèi)的直線(xiàn)，在繞成形圓的圓心作等角速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，又與成形圓一起圍繞蝸桿的軸線(xiàn)作等角速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這條直線(xiàn)在空間形成的軌跡曲面，就是直廓環(huán)面蝸桿的齒面。由于蝸桿齒面的發(fā)生線(xiàn)是直線(xiàn)刀刃，蝸桿螺旋面是直線(xiàn)刀刃形成的不可展直紋面而不是由包絡(luò)產(chǎn)生的，難以實(shí)現(xiàn)磨削，這種蝸桿制造鋼筋工藝比較復(fù)雜，不易獲得高精度的傳動(dòng)，這是直廓環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)?！靶拚汀敝崩h(huán)面蝸桿螺旋面的形成，基本上與“原始型”相同，不同之處在于加工時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的修形曲線(xiàn)，將加工參數(shù)加以改變。一般常用的有：變位異速修形和變
19、速比修形兩種工藝方法。變位異速修形方法就是在加工蝸桿時(shí)，刀具位置及固定傳動(dòng)比不同于蝸桿副工作時(shí)的位置及速比。變速比修形方法則是加工時(shí)瞬時(shí)傳動(dòng)比按一定規(guī)律變化。用修形加工方法加工的蝸桿與由修形滾刀加工成的蝸輪組成“修整型”直廓環(huán)面蝸桿傳動(dòng)，消除了蝸輪齒面中部棱線(xiàn)接觸，不僅改善了裝配條件，減少了誤差敏感性，更重要的是：與“原始型”蝸桿傳動(dòng)比較，接觸區(qū)擴(kuò)大，形成油膜條件好，包容齒數(shù)間載荷有平均作用，因而其承載能力、嚙合性能和傳動(dòng)效率均較“原始型”高。準(zhǔn)平行嚙合線(xiàn)二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿是河南省焦作市科林齒輪有限公司的一項(xiàng)科研成果。蝸輪滾刀是可鏟背可磨削的，蝸輪齒面沒(méi)有脊線(xiàn)，運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生干涉。工裝和理論相吻合
20、。和同類(lèi)蝸桿相比，它還具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1 瞬時(shí)接觸線(xiàn)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度方向夾角穩(wěn)定，且接近90度。2 蝸輪齒面是用鏟背滾刀制造加工而成，因此蝸輪齒面接觸面大、質(zhì)量穩(wěn)定。3 同時(shí)參加嚙合的蝸輪齒數(shù)多，一般可達(dá)為蝸桿齒數(shù)）。4 蝸輪齒面無(wú)脊線(xiàn)，傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生干涉。因此這種蝸桿傳動(dòng)承載功率大，動(dòng)壓油涵穩(wěn)定傳動(dòng)、噪聲低、平衡溫度低等特征。由以上分析可以看出，雖然普通齒輪減速器具有效率高，工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是不具備設(shè)計(jì)條件中重點(diǎn)要求的自鎖性，所以不能選用；而準(zhǔn)平行嚙合線(xiàn)環(huán)面蝸桿減速器，它具有普通環(huán)面蝸桿減速器所不具備的很多優(yōu)點(diǎn)。1.4主要研究?jī)?nèi)容1.首先確定研究的目的，背景及意義，
21、然后介紹了減速器在國(guó)內(nèi)國(guó)外的發(fā)展情況，并對(duì)減速器作用，特點(diǎn)，優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。2.選定設(shè)計(jì)方案；3.對(duì)核心電機(jī)作出選型，對(duì)主要零部件如蝸輪，蝸桿，蝸輪軸，箱體等進(jìn)行了設(shè)計(jì)，計(jì)算，分析，選型；4.對(duì)軸類(lèi)零件進(jìn)行了強(qiáng)度校核；5.對(duì)減速器進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說(shuō)明；6.對(duì)零件進(jìn)行了建模并虛擬裝配。1.5本章小結(jié)本單主要研究的是單級(jí)蝸輪蝸桿減速器，首先確定研究的目的，背景及意義，然后介紹了減速器在國(guó)內(nèi)國(guó)外的發(fā)展情況，并對(duì)減速器作用，特點(diǎn)，優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。第2章 選定設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求并結(jié)合以上分析，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用環(huán)面蝸桿減速器。具體設(shè)計(jì)方案是：選用的電動(dòng)機(jī)由凸緣聯(lián)軸器將電動(dòng)機(jī)軸和準(zhǔn)平行嚙合線(xiàn)環(huán)面蝸桿減速器
22、的輸入軸相聯(lián)接，經(jīng)過(guò)減速器的減速，再有凸緣聯(lián)軸器將減速器的輸出軸與滾筒軸聯(lián)接，將減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速傳給滾筒。擬采用蝸輪蝸桿減速器，傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖1.1所示。圖2.1 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖1電動(dòng)機(jī) 2、4聯(lián)軸器 3級(jí)蝸輪蝸桿減速器5傳動(dòng)滾筒 6輸送帶第3章 電動(dòng)機(jī)的選擇3.1 初選電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)型式 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因?yàn)榇?，無(wú)特殊要求時(shí)均應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相異步交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。根據(jù) 不同防護(hù)要求，電動(dòng)機(jī)有開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉自扇冷式和防爆式等不同的結(jié)構(gòu)型式。 Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式電動(dòng)機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
23、、工作作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，因此，運(yùn)用于不易爆、無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如運(yùn)輸機(jī)、風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)等。對(duì)于經(jīng)常起動(dòng)，制動(dòng)正反轉(zhuǎn)的機(jī)械，如起重、提升設(shè)備，要求電動(dòng)機(jī)具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大過(guò)載能力，應(yīng)選用冶金及起重用YZ(籠型)或YzR型(繞線(xiàn)型)。 （1）選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型按工作條件和要求，選用一般用途的Y系列電動(dòng)機(jī),封閉式結(jié)構(gòu),電壓380V。（2）選擇電動(dòng)機(jī)的功率電動(dòng)機(jī)所需的功率 = /式中 工作機(jī)要求的電動(dòng)機(jī)輸出功率，單位為KW； 電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率； 工作機(jī)所需輸入功率，單位為KW；輸送機(jī)所需的功率輸送機(jī)所需的功率P=Fv1000w3.2 電動(dòng)機(jī)的功率電動(dòng)機(jī)的選
24、擇由于該生產(chǎn)單位采用三相交流電源，可考慮采用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，啟動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。一般電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380V根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，該減速器卷筒直徑D=350mm。運(yùn)輸帶的有效拉力F=7000N，帶速V=0.4m/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(dòng)機(jī)，封閉扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V，Y系列2、 傳動(dòng)滾筒所需功率電動(dòng)機(jī)輸出功率： kw工作機(jī)所需的功率： =2.8 kw 所以 kw=4.11kw因載荷輕微振動(dòng)，電動(dòng)機(jī)即可，故3、 傳動(dòng)裝置效率：（根據(jù)參考文獻(xiàn)
25、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 第133-134頁(yè)表12-8得各級(jí)效率如下）其中：蝸桿傳動(dòng)效率1=0.70 攪油效率2=0.95 滾動(dòng)軸承效率（一對(duì)）3=0.98聯(lián)軸器效率c=0.99 傳動(dòng)滾筒效率cy=0.96所以： =1233c2cy =0.70.990.9830.9920.96 =0.633 電動(dòng)機(jī)所需功率： Pr= Pw/ =3.0/0.633=4.7KW 傳動(dòng)滾筒工作轉(zhuǎn)速： nw601000v / 35021.8r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，根據(jù)參考文獻(xiàn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社 第339-340頁(yè)表附表15-1可查得所需的電
26、動(dòng)機(jī)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，查出有四種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有四種傳動(dòng)比方案，如表3-1: 表3-1方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率Ped kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min額定轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速1Y132S1-25.5300029002.02Y132S-45.5150014402.23Y132M2-65.510009602.04Y160M-85.57507202.0綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和減速器的傳動(dòng)比，可見(jiàn)第3方案比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6其主要性能如下表3-2：表3-2中心高H外形尺寸L（AC/2AD）HD底角安裝尺寸AB地腳螺栓孔直徑K軸身尺寸DE裝鍵部
27、位尺寸FGD132515（270/2210）3152161781238801033383.3運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算3.3.1蝸桿軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P0=Pr=4.7kw n0=960r/minT0=9.55 P0 / n0=4.7103=46.7N .m3.3.2蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P1 = P001 = 4.70.990.990.70.992 =3.19 kw n= = = 27.4 r/minT1= 9550 = 9550 = 1111.84Nm3.3.3傳動(dòng)滾筒軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩P2 = P1ccy=3.190.990.99=3.13kwn2= = = 21.8 r/minT2
28、= 9550 = 9550 = 1089.24Nm運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表3-3： 表3-3類(lèi)型功率P（kw）轉(zhuǎn)速n（r/min）轉(zhuǎn)矩T（Nm）傳動(dòng)比i效率蝸桿軸4.796046.75 10.679蝸輪軸3.1927.41111.84 35傳動(dòng)滾筒軸3.1327.41089.243.4蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)蝸桿的材料采用45鋼，表面硬度45HRC，蝸輪材料采用ZCuA110Fe3,砂型鑄造。以下設(shè)計(jì)參數(shù)與公式除特殊說(shuō)明外均以參考由機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年 第13章蝸桿傳動(dòng)為主要依據(jù)。具體如表3-4： 表3-4蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)表項(xiàng) 目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果中心
29、距的計(jì)算蝸桿副的相對(duì)滑動(dòng)速度參考文獻(xiàn)5第37頁(yè)（23式）4m/sVs7m/s當(dāng)量摩擦系數(shù)4m/sVs51.7100mm又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT=K9550=1.595503.19/27.4=1667.76N.M51.7100mm又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mmD6=673.7減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第19頁(yè)表1.5-1可計(jì)算得，箱體的結(jié)構(gòu)尺寸如表3-7：表3-7箱體的結(jié)構(gòu)尺寸減速器箱體采用HT200鑄造，必須進(jìn)行去應(yīng)力處理。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì) 算 公 式計(jì)算結(jié)
30、果箱座壁厚度=0.04225+3=12mma為蝸輪蝸桿中心距取=12mm箱蓋壁厚度1=0.8512=10mm取1=10mm機(jī)座凸緣厚度bb=1.5=1.512=18mmb=18mm機(jī)蓋凸緣厚度b1b1=1.51=1.510=15mmb1=18mm機(jī)蓋凸緣厚度PP=2.5=2.512=30mmP=30mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳螺釘直徑dd=20mmd=20mm地腳沉頭座直徑D0D0=48mmD0=48mm地腳螺釘數(shù)目n取n=4個(gè)取n=4底腳凸緣尺寸（扳手空間）L1=32mmL1=32mmL2=30mmL2=30mm軸承旁連接螺栓直徑d1d1= 16mmd1=16mm軸承旁連接
31、螺栓通孔直徑d1d1=17.5d1=17.5軸承旁連接螺栓沉頭座直徑D0D0=32mmD0=32mm剖分面凸緣尺寸（扳手空間）C1=24mmC1=24mmC2=20mmC2=20mm上下箱連接螺栓直徑d2d2 =12mmd2=12mm上下箱連接螺栓通孔直徑d2d2=13.5mmd2=13.5mm上下箱連接螺栓沉頭座直徑D0=26mmD0=26mm箱緣尺寸（扳手空間）C1=20mmC1=20mmC2=16mmC2=16mm軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目n,d3n=4, d3=10mmn=4d3=10mm檢查孔蓋螺釘直徑d4d4=0.4d=8mmd4=8mm圓錐定位銷(xiāo)直徑d5d5= 0.8 d2=9mmd5
32、=9mm減速器中心高HH=340mmH=340mm軸承旁凸臺(tái)半徑RR=C2=16mmR1=16mm軸承旁凸臺(tái)高度h由低速級(jí)軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。取50mm軸承端蓋外徑D2D2=軸承孔直徑+(55.5) d3取D2=180mm箱體外壁至軸承座端面距離KK= C1+ C2+(810)=44mmK=54mm軸承旁連接螺栓的距離S以Md1螺栓和Md3螺釘互不干涉為準(zhǔn)盡量靠近一般取S=D2S=180蝸輪軸承座長(zhǎng)度（箱體內(nèi)壁至軸承座外端面的距離）L1=K+=56mmL1=56mm蝸輪外圓與箱體內(nèi)壁之間的距離=15mm取=15mm蝸輪端面與箱體內(nèi)壁之間的距離=12mm取=12mm機(jī)蓋、機(jī)座肋厚
33、m1,mm1=0.851=8.5mm, m=0.85=10mmm1=8.5mm, m=10mm以下尺寸以參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 王昆等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據(jù)蝸桿頂圓與箱座內(nèi)壁的距離=40mm軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離=4mm箱底的厚度20mm軸承蓋凸緣厚度e=1.2 d3=12mm箱蓋高度220mm箱蓋長(zhǎng)度（不包括凸臺(tái)）440mm蝸桿中心線(xiàn)與箱底的距離115mm箱座的長(zhǎng)度（不包括凸臺(tái)）444mm裝蝸桿軸部分的長(zhǎng)度460mm箱體寬度（不包括凸臺(tái)）180mm箱底座寬度304mm蝸桿軸承座孔外伸長(zhǎng)度8mm蝸桿軸承座長(zhǎng)度81mm蝸桿軸承座內(nèi)端面與箱體內(nèi)壁距離61m
34、m3.8 本章小結(jié)本章是全文的核心，先是對(duì)電機(jī)作出了相關(guān)介紹，經(jīng)過(guò)計(jì)算功率再對(duì)電機(jī)做出了具體選型。對(duì)蝸桿軸，蝸輪軸，傳動(dòng)滾筒軸進(jìn)行了功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩等方面的選擇，對(duì)這些零部件進(jìn)行了尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核，最后對(duì)箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了進(jìn)一步的說(shuō)明。第4章 軸的校核4.1蝸桿軸的強(qiáng)度校核1繪軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)上查取a值，對(duì)于30207型單列圓錐滾子軸承，a=16mm，所以，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距=（20+43.75+34）+（20+43.75+34） =97.75+97.75=195.5mm 2計(jì)算作用在軸上的力=736.67N， =6179.88N， 3計(jì)算支點(diǎn)反力水平反力：
35、垂直反力： 4計(jì)算彎矩，作彎矩圖水平彎矩： 垂直彎矩： 合成彎矩 5扭矩圖由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表618 查得折算系數(shù) 6校核軸的強(qiáng)度由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1查得： ，強(qiáng)度足夠。 見(jiàn)圖4-1。圖4-1 軸的強(qiáng)度4.2蝸輪軸的強(qiáng)度校核 1繪軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)上查取a值，對(duì)于30212列圓錐滾子軸承，a=22mm，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距 =（20+43.75+34）+（20+43.75+34） =97.75+97.75=195.5mm 2計(jì)算作用在軸上的力=6179.88N， =736.67N， 3計(jì)算支點(diǎn)反力水平反力： 垂直反力： 4計(jì)算彎矩，作彎矩圖水平彎矩： 垂直彎矩： 合
36、成彎矩： 5扭矩圖由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表618 查得折算系數(shù) 6校核軸的強(qiáng)度由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1查得： ， ，強(qiáng)度足夠。 見(jiàn)圖4-2。圖4-2軸的強(qiáng)度4.3 滾動(dòng)軸承的選擇及校核4.3.1 蝸桿軸滾動(dòng)軸承的選擇及校核1軸承的徑向載荷的計(jì)算 2派生軸向力的計(jì)算查手冊(cè)得，圓錐滾子軸承30207型的=14o02，10， 查表d=35mm時(shí)，e=0.37，y=1.6；故 所以，軸承2受壓則： 3求當(dāng)量動(dòng)載荷 所以，對(duì)于軸承1 x=1 ， y=0 對(duì)于軸承2 x=0.4 ， y=1.6 4校核軸承的壽命查手冊(cè)得c=51.5KN =10/3 n=940r/min 故 此軸承的壽命滿(mǎn)足要求 4.3.2 蝸輪軸
37、上軸承的校核1求徑向載荷 2計(jì)算派生軸向力查手冊(cè)得，圓錐滾子軸承30212型的 ， y=1.5故 則：軸承2受壓所以， 3求當(dāng)量動(dòng)載荷所以，對(duì)于軸承1：x=1 ，y=0 對(duì)于軸承2：x=1 ，y=0 4校核軸承的壽命查手冊(cè) c=97.8KN ，=10/3 ，n=18.8r/min 故 此軸承壽命滿(mǎn)足要求。4.4 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核4.4.1 蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表81 選用普通平鍵 87mm， 取L45mm。 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表87 查得，鍵的工作長(zhǎng)度lLb45837mm， 鍵的工作高度k3mm。 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表88 查得，鍵聯(lián)接的許用壓力 ， 所以，所選平鍵合
38、適。 4.4.2 蝸輪軸上裝蝸輪處的鍵聯(lián)接由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表81 選用普通平鍵 1811mm， 取L45mm 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表87 查得鍵的工作長(zhǎng)度lLb4518=27mm 鍵的工作高度k5.5mm 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表88 查得鍵聯(lián)接的許用壓力 所以，所選平鍵合適。 4.4.3 蝸輪軸上裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表81 選用普通平鍵 1610mm， 取L100mm。 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表87 鍵的工作長(zhǎng)度lLb10016=84mm 鍵的工作高度k5mm 由機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)表88 查得鍵聯(lián)接的許用壓力 所以， 所選平鍵合適。 4.5 減速器的潤(rùn)滑和密封減速器的傳動(dòng)零件的軸承都需
39、要喲良好的潤(rùn)滑，這不僅可以減少磨損損失，提高傳動(dòng)效率，還可以防止銹蝕，降低噪聲。1 潤(rùn)滑油選擇對(duì)于蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑油類(lèi)型的選擇無(wú)明顯的區(qū)分界限，德國(guó)推薦對(duì)重負(fù)荷淬硬蝸桿和起動(dòng)頻繁的蝸桿傳動(dòng)要選用含有極壓添加劑的潤(rùn)滑油。對(duì)于蝸桿傳動(dòng)潤(rùn)滑油的粘度選擇有三種方法供使用，一種是按滑動(dòng)速度選取，一種是按中心距及蝸桿轉(zhuǎn)速選取，還有一種是根據(jù)力速度因子選取。其中根據(jù)滑動(dòng)速度選取的依據(jù)如下：表4-1滑動(dòng)速度選取表滑動(dòng)速度1.51.53.53.51010粘度值612414506288352198242ISO-VG或GB-N級(jí)680460320220由于蝸桿的滑動(dòng)速度為2m/s，所以潤(rùn)滑油的粘度選為4602潤(rùn)滑方式
40、的選擇。由于所設(shè)計(jì)減速器采用蝸桿下置式傳動(dòng)，且轉(zhuǎn)速不高，故選擇浸油潤(rùn)滑。蝸桿浸油深度h11個(gè)螺牙高，但不高于蝸桿軸軸承的最底滾動(dòng)體的中心。潤(rùn)滑時(shí)，傳動(dòng)件的浸入油中的深度要適當(dāng)，既要避免攪由損失過(guò)大，又保證充分的潤(rùn)滑，油池應(yīng)保持一定的深度和貯油量。如下圖所示：圖4-3 潤(rùn)滑方式4.6 本章小結(jié) 本章著重介紹并計(jì)算了對(duì)蝸桿軸，蝸輪軸的強(qiáng)度校核，對(duì)滾動(dòng)軸承也作出了選型并校核。對(duì)鍵聯(lián)接進(jìn)行了校核，另外對(duì)減速器的潤(rùn)滑的密封作了說(shuō)明。第5章 鍵及聯(lián)軸器連接的選擇及校核計(jì)算5.1 連軸器與電機(jī)連接采用平鍵連接查表P174的Y132M軸徑d1=38mm，E=80mm取L電機(jī)=50mm查參考文獻(xiàn)5P140選用A
41、型平鍵，得：b=10 h=8 L=50即：鍵A1050 GB/T1096-2003 T額=20000Nm 根據(jù)教材P106式6-1得名稱(chēng)鍵寬b鍵高h(yuǎn)鍵長(zhǎng)L軸槽深t轂槽深連電機(jī)軸1085053.3輸入軸87704.43.3輸出軸149805.53.8輪處18118074.4表5-1p=2T2/dhl=220000/（10850）=10Mpap(110Mpa)5.2 輸入軸與聯(lián)軸器連接采用平鍵連接軸徑d2=30mm L1=80mm T=35.0Nm查手冊(cè)選A型平鍵，得：b=8 h=7 L=70 軸槽深t=4.4mm，輪轂槽深=3.3mm即：鍵A870 GB/T1096-2003p=2T/dhl=2
42、35000/（30770）=4.76Mpap(110Mpa)5.3 輸出軸與聯(lián)軸器連接用平鍵連接軸徑d3=45mm L2=90mm T=374.28N.m查手冊(cè)P51 選用A型平鍵，得：b=14 h=9 L=80 軸槽深t=5.5mm，輪轂槽深=3.8mm即：鍵A1880GB/T1096-2003根據(jù)教材P106（6-1）式得p=2T/dhl=2374280/（45980）=23.1Mpap (110Mpa)5.4 輸出軸與渦輪連接用平鍵連接軸徑d4=62mm L2=88mm T=374.28N.m查手冊(cè)P51 選用A型平鍵，得：b=18 h=11 L=80 軸槽深t=7mm，輪轂槽深=4.4
43、mm根據(jù)教材P106（6-1）式得p=2T/dhl=2374280/（621180）=13.7Mpap (110Mpa)5.5 本章小結(jié)本章著重對(duì)鍵及聯(lián)軸器連接進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)選擇，并校核計(jì)算。對(duì)各個(gè)部件之間的連接方式進(jìn)行了具體說(shuō)明。第6章 減速器結(jié)構(gòu)與潤(rùn)滑的概要說(shuō)明6.1 箱體的結(jié)構(gòu)形式和材料采用下置剖分式蝸桿減速器（由于V=1m/s4m/s）鑄造箱體，材料HT150。6.2 鑄鐵箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸和關(guān)系表6-1：名 稱(chēng)符 號(hào) 尺 寸 關(guān) 系 計(jì) 算 結(jié) 果機(jī)座壁厚0.04a+3810機(jī)蓋壁厚0.85810機(jī)座凸緣厚度 b1.515機(jī)蓋凸緣厚度 15機(jī)座底凸緣厚度 p2.525地腳螺釘直徑 0.
44、036a+1217.76取 M20地腳螺釘數(shù)目 n44軸承旁連接螺栓直徑 16 M16機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑 12 M12軸承端蓋螺釘直徑 10 M10窺視孔蓋螺釘直徑8 M8Df，d1，d2至外壁距離 C1見(jiàn)表26,22,16df，d1,d2至凸邊緣距離C2見(jiàn)表24,20,14軸承端蓋外徑D2軸承座直徑+（5-5.5）桿：134輪：174定位銷(xiāo)直徑 d8聯(lián)接螺栓間距 LL=150-200150mm蝸輪外圓與內(nèi)機(jī)壁距離 1.215蝸輪輪轂端面與內(nèi)機(jī)壁距離 12機(jī)蓋機(jī)座肋厚 、m0.850.858.58.5軸承端蓋凸緣厚度 e（11.2）12外機(jī)壁到軸承端面的距離L1c1+c2+(5-8)48蝸輪
2019版單級(jí)蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)
