一級(jí)蝸桿減速器

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1、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 題 目： 單級(jí)蝸桿減速器 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 王 軍 學(xué) 號(hào)： 20097494 指導(dǎo)教師： 龔 偉 2012年1月4日 目 錄 引言 一、設(shè)計(jì)題目

2、 …………………………… 二、總體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與分析 …………………………… 三、電動(dòng)機(jī)的選擇 …………………………… 四、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 …………………………… 五、蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)及其參數(shù)計(jì)算 …………………………… 六、蝸輪蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 …………………………… 七、聯(lián)軸器和滾動(dòng)軸承的選擇與校核 …………………………… 八、鍵選擇與校核 …………………………… 九、箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算 …………

3、………………… 十、小型標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 …………………………… 十一、減速器的結(jié)構(gòu)，密封與潤(rùn)滑 …………………………… 十二、設(shè)計(jì)小結(jié) …………………………… 十三、附件 …………………………… 、 引言 課程設(shè)計(jì)是考察學(xué)生全面在掌握基本理論知識(shí)的重要環(huán)節(jié)。在2010年01月04日-2010年01月18日為期二周的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)。本次是設(shè)計(jì)一個(gè)蝸輪蝸桿減速器，減速器是用于電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置。本減速器屬單級(jí)蝸桿減速器（電機(jī)——聯(lián)軸器——減速器—

4、—聯(lián)軸器——滾筒），本人是在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下完成的。該課程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：任務(wù)設(shè)計(jì)書(shū)，參數(shù)選擇，傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)，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、蝸輪的基本尺寸設(shè)計(jì)，蝸輪軸的尺寸設(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，減速器的潤(rùn)滑等和A2圖紙裝配圖1張、A4圖紙的零件圖2張。設(shè)計(jì)參數(shù)的確定和方案的選擇通過(guò)查詢有關(guān)資料所得。 蝸輪蝸桿減速器的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)是當(dāng)今設(shè)計(jì)以及制造領(lǐng)域廣泛采用的先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)本課題的研究，將進(jìn)一步深入地對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行深入地了解和學(xué)習(xí)。本文主要介紹一級(jí)蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)過(guò)程及其相關(guān)零、

5、部件的CAD圖形。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)是當(dāng)今設(shè)計(jì)以及制造領(lǐng)域廣泛采用的先進(jìn)技術(shù)，能清楚、形象的表達(dá)減速器的外形特點(diǎn)。 該減速器的設(shè)計(jì)基本上符合生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，限于作者初學(xué)水平，錯(cuò)誤及不妥之處望老師批評(píng)指正。 一、設(shè)計(jì)題目 1．1工作情況： 已知條件 1) 工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有灰塵，環(huán)境最高溫度35℃； 2) 使用折舊期；8年； 3) 檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修； 4) 動(dòng)力來(lái)源：電力

6、，三相交流電，電壓380/220V； 5) 運(yùn)輸帶速度容許誤差：5%； 6) 制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。 1．2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 運(yùn)輸帶工作接力F/N 運(yùn)輸帶工作速度n/（m/s） 卷筒直徑D/mm 4800 1.25 500 1．3傳動(dòng)方案 本課程設(shè)計(jì)采用的是單級(jí)蝸桿減速器傳動(dòng)。如下圖所示： 二、總體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與分析 2．1設(shè)計(jì)步聚 1）電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算； 2）確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 3）蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)與校核； 4）聯(lián)軸器的選擇 5）蝸桿與蝸輪軸的設(shè)計(jì)與校核； 6）軸承的選用與校核；

7、7）鍵的選擇與校核 8）箱體的設(shè)計(jì) 9）裝配圖、零件圖的繪制； 2．2傳動(dòng)方案的分析 該工作機(jī)采用的是原動(dòng)機(jī)為Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，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)，電壓380 V，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便；另外其傳動(dòng)功率大，傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩也比較大，噪聲小，在室內(nèi)使用比較環(huán)保。傳動(dòng)裝置采用單級(jí)蝸桿減速器組成的封閉式減速器，采用蝸桿傳動(dòng)能實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)平穩(wěn)，但效率低，多用于中、小功率間歇運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。工作時(shí)有一定的軸向力，但采用圓錐滾子軸承可以減小這缺點(diǎn)帶來(lái)的影響。并且在電動(dòng)機(jī)心軸與減速器輸入軸及減速器輸出軸與卷筒軸之間采用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接

8、，因?yàn)槿嚯妱?dòng)機(jī)及輸送帶工作時(shí)都有輕微振動(dòng)，所以采用彈性聯(lián)軸器能緩沖各吸振作用，以減少振動(dòng)帶來(lái)的不必要的機(jī)械損耗。 總而言之，此工作機(jī)屬于中等功率、載荷變化不大的工作機(jī)，其各部分零件的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，設(shè)計(jì)與維護(hù)及維修成本低；結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，傳動(dòng)的效率比較高，適應(yīng)工作條件能力強(qiáng)，可靠性高，能滿足設(shè)計(jì)任務(wù)中要求的設(shè)計(jì)條件及環(huán)境。 三、電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1 電動(dòng)機(jī)功率的確定 1) 工作機(jī)各傳動(dòng)部件的傳動(dòng)效率及總效率： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表9.2可知蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比為： ； 又根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表4-2可知蝸桿頭數(shù)為，由表4-4可知蝸桿傳動(dòng)的總效率為： 查

9、《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表9.1可知各傳動(dòng)部件的效率分別為： ； ； 工作機(jī)的總效率為： 2) 電動(dòng)機(jī)的功率： 所以電動(dòng)機(jī)所需工作效率為： 3.2 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 1) 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比的確定： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》書(shū)中表9.2得各級(jí)齒輪傳動(dòng)比如下： 理論總傳動(dòng)比： 2) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速： 卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速： 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： 根據(jù)上面所算得的原動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速范圍，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 r/min、1000 r/min和1500 r/min三種。所以可供選擇的的電機(jī)有

10、： 序號(hào) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 KW 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 （kg） 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 1：1000 Y160L-6 11 970 2.0 2.0 147 2：750 Y180L-8 11 730 1.7 2.0 184 3：1500 Y160M-4 11 1460 2.2 2.2 123 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1000 r/min的電動(dòng)機(jī)。其主要功能如上圖所示。 3.3電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中心高 H 外形尺寸 底腳

11、安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 K 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 160 15 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，選擇如上圖所示的結(jié)構(gòu)。 四、 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 4.1 各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 1) 實(shí)際總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比的分配： 由于是蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)比都集中在蝸桿上，其他不分配傳動(dòng)比。 則總傳動(dòng)比: 所以取 2) 各軸的轉(zhuǎn)速： 第一軸轉(zhuǎn)速： 第二軸轉(zhuǎn)速： 4.2 各軸的輸入功率 第一軸功率： 第二軸功率： 第三軸功率： 4.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩： 第一軸轉(zhuǎn)矩： 第二軸轉(zhuǎn)矩： 第三軸

12、轉(zhuǎn)矩： 將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表： 軸 名 功率P/kW 轉(zhuǎn)矩T/（N*M） 轉(zhuǎn)速n/(r/min) 傳動(dòng)比 效率 電機(jī)軸 9.23 90.87 970 1 1 第一軸 9.14 89.90 970 1 0.99 第二軸 7.31 1511 46.2 21 0.80 卷筒軸 7.02 1451 46.2 1 0.95 五、蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)及其參數(shù)計(jì)算 5.1 傳動(dòng)參數(shù) 蝸桿輸入功率P=9.23 kW，蝸桿轉(zhuǎn)速，蝸輪轉(zhuǎn)速，理論傳動(dòng)比i=20.3，實(shí)際

13、傳動(dòng)比i=21，蝸桿頭數(shù)，蝸輪齒數(shù)為，蝸輪轉(zhuǎn)速 選擇蝸桿傳動(dòng)類型：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用阿基米德蝸桿。 5．2選擇材料 減速器的為閉式傳動(dòng)，蝸桿選用材料45鋼經(jīng)表面淬火，齒面硬度 >45 HRC,蝸輪緣選用材料ZCuSn10P1,金屬模鑄造，蝸輪輪芯用灰鑄鐵HT200制造。 5．3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2： 2）載荷系數(shù)K： 因?yàn)檩d荷平穩(wěn)，蝸輪轉(zhuǎn)速不高，可從書(shū)里表中查得.15 ， ，；則 3）確定材料彈性系數(shù) ： 由鋼蝸桿與鑄錫磷青銅蝸輪相配，材料彈性系數(shù) 4）確定接觸系數(shù)

14、： 先假設(shè) ，從圖7.7可查得 5）確定許用接觸應(yīng)力 ： 由蝸輪材料ZCuSn10P1,金屬模鑄造，蝸桿硬度>45HRC,可從表中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力. 計(jì)算循環(huán)次數(shù) :： 壽命系數(shù):

15、

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21、

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24、 則 6）確定中心距： 取中心距a=250mm,由i=20從表中7.2中取

25、模數(shù)m=10mm,蝸桿分度圓直徑=90mm.這時(shí),,對(duì)應(yīng)的,因,故以上計(jì)算結(jié)果可用。 5．4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)和幾何尺寸 1) 蝸桿 蝸桿頭數(shù)軸向齒距;直徑系數(shù);齒頂圓直徑;齒根圓直徑; 2) 蝸輪 蝸輪齒數(shù)取;變位系數(shù);蝸輪分度圓直徑;蝸輪喉圓直徑;蝸輪齒根圓直徑 5．5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 1）計(jì)算蝸桿導(dǎo)程角 可知 2）當(dāng)量齒數(shù)： 由和可從教材圖7.8中查得齒形系數(shù)。 螺旋角系數(shù)： 則齒根彎曲疲勞應(yīng)力 由表7.8中根據(jù)蝸輪材料ZCuSn10P1可查得基本許用彎曲

26、應(yīng)力。 壽命系數(shù)： 則許用彎曲應(yīng)力 由于 所以彎曲疲勞強(qiáng)度條件滿足。 5．6計(jì)算相對(duì)滑動(dòng)速度與傳動(dòng)效率 蝸桿導(dǎo)程角： ; 可知 ， 蝸桿分度圓的圓周速度 ： 相對(duì)活動(dòng)速度： 當(dāng)量摩擦角 取 驗(yàn)算嚙合效率： 傳動(dòng)總效率： （在表4-4所列范圍內(nèi)）。 5．7熱平衡計(jì)算與校核 環(huán)境溫度 取 傳熱系數(shù) 取 根據(jù)

27、： <90 符合要求。 六、蝸輪蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 6．1選擇軸的材料及熱處理 考慮到減速器為普通中用途中小功率減速傳動(dòng)裝置，軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩，其傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸無(wú)特殊要求，故選擇常用的45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 6．2初算軸的最小直徑 已知軸的輸入功率為9.14kW，轉(zhuǎn)速為970 r/min.根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-3可知，C值在107~118間。 所以輸出軸的最小直徑： 但是，由于軸上有1個(gè)鍵槽，計(jì)入鍵槽的影響： 已知輸出軸的輸入功率為7.31kW，轉(zhuǎn)速為46.2r/mi

28、n，則 輸出軸的最小直徑： 由于軸上由2個(gè)鍵槽，故 已知卷筒軸的輸入功率為7.02kW,轉(zhuǎn)速為46.2r/min，則 卷筒軸的最小直徑為： 6．3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、蝸桿軸的結(jié)構(gòu)造型如下： 1）根據(jù)軸向定位的要求確定蝸桿軸各段的長(zhǎng)度 根據(jù)條件在電動(dòng)機(jī)軸與蝸桿軸之間選用LT7彈性柱銷聯(lián)軸器，裝蝸桿軸的半聯(lián)軸器的孔徑，故??；為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=48mm。與軸承的內(nèi)徑相配合，為便于與軸承的安裝，由，我們可以取。軸段3-4的右端需對(duì)圓錐滾子軸承進(jìn)行軸肩定位。由手

29、冊(cè)查得圓錐滾子軸承30310的定位軸肩高度，因此，為便于密封和箱體結(jié)構(gòu)相適，在此設(shè)計(jì)了一個(gè)圓弧R2臺(tái)階。因此。 2）蝸桿軸的軸向尺寸的確定 半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，為了保證軸端擋圈只壓在關(guān)聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2軸段的長(zhǎng)度應(yīng)取得比略短一些，現(xiàn)取。軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。又根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離L=30mm，故取.根據(jù)軸中的結(jié)構(gòu)圖,可知 ,(T是圓錐滾子軸承的寬度29.25mm,H是軸肩擋圈的寬度)根據(jù)軸段有R2的圓弧過(guò)渡,不便于對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行軸向定位,于是添加了個(gè)軸肩擋

30、圈.根據(jù)實(shí)際軸段直徑,選用內(nèi)徑為55mm,外徑為70mm,寬度H為6mm.于是,取.根據(jù)蝸桿的頭數(shù)和蝸輪變位系數(shù).可知,蝸桿齒寬，取。對(duì)于軸環(huán)的寬度，取。而為保證蝸輪的尺寸，取。軸的總長(zhǎng)為602mm. 二、蝸輪軸的結(jié)構(gòu)造型如下： 1）蝸輪軸的軸上零件的定位、固定和裝配 單級(jí)減速器中，可將蝸輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，蝸輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸固定，軸向固定靠平鍵和過(guò)渡配合。兩軸承分別一軸肩和套筒定位，軸向則采用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合固定。聯(lián)軸器以軸肩軸向定位，右面

31、用軸端擋圈軸向固定，鍵聯(lián)接作軸向固定。軸做成階梯形，左軸承從左面裝入，蝸輪、套筒、右軸承和聯(lián)軸器依次從右面裝到軸上。 2）蝸輪軸的徑向尺寸的確定 而在蝸輪軸與卷筒軸之間選用LT10彈性柱銷聯(lián)軸器，裝蝸輪軸的半聯(lián)軸器的孔徑 ，故??；為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1軸段右端需制出一軸肩，定位軸肩高度故取2段的直徑；右端用軸端擋圈定位。與軸承的內(nèi)徑相配合，為便于與軸承的安裝，取。軸段3的左端需對(duì)圓錐滾子軸承和套筒進(jìn)行軸向定位，取蝸輪軸段直徑。而對(duì)于蝸輪采用軸肩定位，所以取。而對(duì)于左軸承采用的是軸肩定位，故取，而左軸承與右軸承的軸徑一樣為。 3）蝸輪軸的軸向尺寸的確定 半聯(lián)軸器與軸配合的

32、轂孔長(zhǎng)度，為了保證軸端擋圈只壓在關(guān)聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1軸段的長(zhǎng)度應(yīng)取得比略短一些，現(xiàn)取。軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。又根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面間的距離L=30mm，故取.第四段軸的寬度略小于蝸輪軸的寬度，而蝸輪輪芯的寬度查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，，取。左軸承段的長(zhǎng)度等于軸承的寬度為，取。對(duì)左軸承進(jìn)行軸肩定位的寬度，取。而對(duì)于蝸輪進(jìn)行軸向定位的軸環(huán)，其寬度為，取。而軸承對(duì)于蝸輪采用的是對(duì)稱布置，所以。蝸輪軸的總長(zhǎng)度為388mm. 4）蝸輪的強(qiáng)度校核 1、畫(huà)受力簡(jiǎn)圖，如上。 2、求作用在軸上的力：

33、蝸桿軸： 蝸輪軸： 3、求作用在軸上支反力和彎矩： 水平面支反力： 水平面彎矩： 垂直面支反力，由,即 在鉛垂方向上，由，即,得 垂直面彎矩： 根據(jù)合成彎矩 ， 得 C截面左側(cè)彎矩 ：

34、 C截面右側(cè)彎矩： 4、求轉(zhuǎn)矩T2： 5、當(dāng)量彎矩： 應(yīng)分別計(jì)算其當(dāng)量彎矩，此處可將軸的切應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)，取，則 C截面左側(cè)當(dāng)量彎矩 ： C截面右側(cè)當(dāng)量彎矩 ： 所以C截面處當(dāng)量彎矩在以上兩數(shù)值中取較大者，即 6、求危險(xiǎn)截面處軸的計(jì)算直徑： 許用應(yīng)力，軸的材料用45鋼，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表7-1可知， C截面直徑計(jì)算 經(jīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖比較，C截面的計(jì)算直徑小于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定的直徑，考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱，把其加大4%，故軸的強(qiáng)度仍

35、然足夠。以上各受力圖與彎矩各矩都以上。 5）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 1、 判斷危險(xiǎn)截面 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，只在第4段軸的左右兩截面處過(guò)盈配 合引起的應(yīng)力集中最重要；從受載的情況來(lái)看，截面C上最大。截面C上雖然最大，但應(yīng)力集中不大（過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大，故C處也不必進(jìn)行校核。由第3章可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只須校核D截面的左右兩側(cè)即可。 2、 截面D右側(cè) 抗彎截面模量按表11.5中的公式計(jì)算 W===51200 抗彎截面模量==102400 抗彎截面扭距為 截面上的彎曲應(yīng)力 =1.72MPa

36、 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力=14.76MPa 截面I左側(cè)的彎距M為332501*（87-64）/87=87902.56N.mm 因 r/d=0.022 D/d=1.07查表得 由查表計(jì)算得，理論應(yīng)力集中系數(shù)=2.2 =1.6 又查表得軸的材料敏性系數(shù)為=0.75 故效應(yīng)力集中系數(shù)為 =1+（-1）=1.82 =1+（-1）=1.53 查表的尺寸系數(shù)=0.71 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.84 軸按磨削加工，得表現(xiàn)質(zhì)量系數(shù)為==0.91 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即=1 計(jì)算綜合系數(shù)值為 =/+1/-1=2.563 =/+1/-1=1.742 材料特性系數(shù)=0.1

37、 =0.05 計(jì)算安全系數(shù) =/（+）=16.648 =/（+）=9.24 =/=7.65>>S=1.5 故可知其安全。 2、截面D左側(cè) 抗彎截面模量按表11.5中的公式計(jì)算 W=0.1=72900 抗扭截面模量 =0.2=145800 彎矩M為 332501*（87-64）/87=87902.56N.mm 截面D上的扭矩T=1510993.5 N.mm 截面上彎曲切應(yīng)力==1.2MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ==10.36MPa 過(guò)盈配合處的/值，由手冊(cè)可知/=0.8/ 于

38、是得 /=2.37 /=1.85 軸按磨削加工，得表現(xiàn)質(zhì)量系數(shù)為==0.92 故得綜合系數(shù)為： =/+1/-1=2.612 =/+1/-1=2.108 軸在截面4的左側(cè)的安全系數(shù)為 =/（+）=17.95 =/（+）=9.481 =/=9.483>>S=1.5 故該軸在D左側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。又因本傳動(dòng)無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。 七、聯(lián)軸器和滾動(dòng)軸承的選擇與校核 7．1載荷計(jì)算 1）已知蝸桿軸名義轉(zhuǎn)矩為89.9N*m 由于蝸桿減速器的載荷較平穩(wěn)，按轉(zhuǎn)矩變化小考慮，取工作情況系數(shù)

39、k=1.3。 蝸桿軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩： 2）已知蝸輪軸名義轉(zhuǎn)矩為1511N*m; 卷筒軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩為1451N*m所以蝸輪軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩： N*m 3）卷筒軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩： N*m 7．2選擇聯(lián)軸器的型號(hào) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表12-3可知，電動(dòng)機(jī)軸的直徑D=42mm,軸長(zhǎng)E=110mm；蝸桿軸直徑。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表8-5可知，蝸桿軸的輸入端選用LT7型彈性柱銷聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器標(biāo)記 LT7聯(lián)軸器GB/T 4323-2002 公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表13.1可知，蝸輪軸的輸出端選用LT10型彈性柱銷

40、聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器標(biāo)記 LT10聯(lián)軸器GB/T 4323-2002 公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速 7．3軸承的選擇 1) 初選輸入軸的軸承型號(hào) 據(jù)已知工作條件和輸入軸的軸頸，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》附表8-5初選軸承型號(hào)為圓錐滾子軸承30310（一對(duì)），其尺寸：D=100mm,d=50mm,T=29.25mm。 據(jù)已知工作條件和輸出軸的軸頸，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》附表8-5初選軸承型號(hào)為圓錐滾子軸承32216（一對(duì)），其尺寸：D=140mm,d=80mm,T=35.25mm。 2）對(duì)32216型號(hào)軸承進(jìn)行校核： 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)： 其基本額定動(dòng)載荷 C

41、=198000N；計(jì)算系數(shù) e=0.42 ； 軸向載荷系數(shù) Y=1.4。 1、計(jì)算蝸桿軸的受力 蝸桿軸受力分別有切向力，軸向力和徑向力 蝸桿軸： 蝸輪軸： 2、計(jì)算派生軸向力 設(shè)將蝸輪設(shè)計(jì)在兩軸承的中心位置處，則兩軸承的內(nèi)部徑向力分別為： 3、計(jì)算軸承所受的軸向載荷 因?yàn)? 軸承1被放松，軸承2被壓緊。由此可得 4、計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承1的載荷系數(shù) ： 根據(jù)，由表8-5可知，由此可求得 軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷： 軸承2的載荷系數(shù) ：

42、 根據(jù)由表8-5可知；由此可求得 軸承2的當(dāng)量動(dòng)載荷： 所以軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷取、中較大者，所以取 5、計(jì)算軸承實(shí)際壽命 溫度系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表8-3可知 載荷系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表8-6可知 壽命指數(shù) 滾子軸承 軸承實(shí)際壽命 所以

43、軸承32216滿足要求。 八、鍵選擇與校核 8．1蝸桿聯(lián)接鍵的選擇與校核 1）鍵的選擇和參數(shù) 選擇普通平鍵，圓頭。由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表4-1查得d=40mm時(shí)，應(yīng)選用鍵 GB/T1096 轉(zhuǎn) 矩： 鍵長(zhǎng) ： 接觸長(zhǎng)度： 2）許用擠壓應(yīng)力校 核 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表2-12鍵連接鋼的許用擠壓應(yīng)力為 而 故滿足要求 8．2蝸輪聯(lián)接鍵的選擇與校核 1）鍵的選擇和參數(shù) 選擇普通平鍵，圓頭。由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)

44、書(shū)》表4-1查得d=90時(shí),應(yīng)選用鍵 GB/T1096 轉(zhuǎn) 矩： 鍵長(zhǎng) ： 接觸長(zhǎng)度： 2）許用擠壓應(yīng)力校 核 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表2-12鍵連接鋼的許用擠壓應(yīng)力為 而 故滿足要求 8．3蝸輪軸聯(lián)接鍵的選擇與校核 1）鍵的選擇和參數(shù) 選擇普通平鍵，圓頭。由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表4-1查得d=70時(shí)。應(yīng)選用鍵 GB/T1096 轉(zhuǎn) 矩： 鍵長(zhǎng) ： 接觸長(zhǎng)度： 2）許用擠壓應(yīng)力校 核 而

45、 故滿足要求 8．4卷筒軸鍵的選擇 1）鍵的選擇和參數(shù) 選擇普通平鍵，圓頭。由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表4-1查得d=65時(shí)。應(yīng)選用鍵 GB/T1096 轉(zhuǎn) 矩： 鍵長(zhǎng) ： 接觸長(zhǎng)度： 2）許用擠壓應(yīng)力校 核 而 故滿足要求 8．5電動(dòng)機(jī)軸鍵的選擇 1）鍵的選擇和參數(shù) 選擇普通平鍵，圓頭。由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表4-1查得d=42時(shí)。應(yīng)選用鍵 GB/T1096 轉(zhuǎn) 矩： 鍵長(zhǎng) ：

46、 接觸長(zhǎng)度： 2）許用擠壓應(yīng)力校 核 而 故滿足要求 九、箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算 9．1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=1.25m/s）鑄造箱體，材料HT150。9. 2箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸和關(guān)系 名稱 減速器型式及尺寸關(guān)系 箱座壁厚δ δ=13mm 箱蓋壁厚δ1 δ1=11mm 箱座凸緣厚度b1， 箱蓋凸緣厚度b， 箱座底凸緣厚度b2 b1=1

47、.5δ1=17mm b=1.5δ=19mm b2=2.5δ=32mm 地腳螺釘直徑及數(shù)目 n=4 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 箱蓋、座聯(lián)接螺栓直徑 連接螺栓的間距 180mm 軸承端蓋螺釘直徑 視孔蓋螺釘直徑 定位銷直徑 Df，d1，d2至外壁 距離 df，d2至凸緣 邊緣距離 C1=26,20,16 C2=24,14 軸承端蓋外徑

48、 D1=140mm ，D2=190mm 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 S1=140mm ，S2=190mm 軸承旁凸臺(tái)半徑 R1=16mm 軸承旁凸臺(tái)高度 根據(jù)軸承座外徑和扳手空間的要求由結(jié)構(gòu)確定 箱蓋，箱座筋厚 m1=9mm m2=10mm 蝸輪外圓與箱 內(nèi)壁間距離 20mm 蝸輪輪轂端面 與箱內(nèi)壁距離 15mm 十、小型標(biāo)準(zhǔn)零件的選擇 本部分含

49、螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇墊圈，墊片的選擇，具體內(nèi)容如下： 7.1 螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇 考慮到減速器的工作條件，后續(xù)箱體附件的結(jié)構(gòu)，以及其他因素的影響選用 螺栓GB5782-86 M12*40 數(shù)量為4個(gè) M16*120 數(shù)量為4個(gè) 螺母GB6170-86 M12 數(shù)量為4個(gè) M16 數(shù)量為4個(gè) 螺釘GB5782-86 , M8*25 數(shù)量為2個(gè) M10*35 數(shù)量為24個(gè)

50、 M6*16 數(shù)量為12個(gè) *（參考裝配圖） 7.2 銷，墊圈墊片的選擇 選用銷GB117-86，B10*30， 數(shù)量為2個(gè) 選用墊圈GB93-87 數(shù)量為8個(gè) 選用止動(dòng)墊片 1個(gè) 選用石棉橡膠墊片 2個(gè) 選用08F調(diào)整墊片 4個(gè) *（參考裝配圖） 有關(guān)其他的標(biāo)準(zhǔn)件，常用件，專用件，詳見(jiàn)后續(xù)裝配圖 十一、減速器的結(jié)構(gòu)，密封與潤(rùn)滑 11．1減速器的結(jié)構(gòu) 本課題所設(shè)計(jì)的減速器，其基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在參照裝配圖的基礎(chǔ)上完成的

51、，該項(xiàng)減速器主要由傳動(dòng)零件（蝸輪蝸桿），軸和軸承，聯(lián)結(jié)零件（鍵，銷，螺栓，螺母等）。箱體和附屬部件以及潤(rùn)滑和密封裝置等組成。箱體為剖分式結(jié)構(gòu)，由I箱體和箱蓋組成，其剖分面通過(guò)蝸輪傳動(dòng)的軸線；箱蓋和箱座用螺栓聯(lián)成一體；采用圓錐銷用于精確定位以確保和箱座在加工軸承孔和裝配時(shí)的相互位置；起蓋螺釘便于揭開(kāi)箱蓋；箱蓋頂部開(kāi)有窺視孔用于檢查齒輪嚙合情況及潤(rùn)滑情況用于加住潤(rùn)滑油，窺視孔平時(shí)被封住；通氣器用來(lái)及時(shí)排放因發(fā)熱膨脹的空氣，以放高氣壓沖破隙縫的密封而致使漏油；副標(biāo)尺用于檢查箱內(nèi)油面的高低；為了排除油液和清洗減速器內(nèi)腔，在箱體底部設(shè)有放汕螺塞；吊環(huán)螺栓用來(lái)提升箱體，而整臺(tái)減速器的提升得使用與箱座鑄成一

52、體的吊鉤；減速器用地腳螺栓固定在機(jī)架或地基上。（具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)裝配圖） 11．2減速器的潤(rùn)滑與密封 蝸輪傳動(dòng)部分采用潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油的粘度為118cSt（100C）查表10.6《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 潤(rùn)滑油118Cst 軸承部分采用脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑脂的牌號(hào)為ZL-2查表10.7 《設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 潤(rùn)滑脂ZL-2 十二、設(shè)計(jì)小結(jié) 一級(jí)蝸桿減速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程，通過(guò)這次設(shè)計(jì)覺(jué)得自己受益匪淺。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它可以讓我們進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)把機(jī)械設(shè)計(jì)及其他有

53、關(guān)先修課程（如機(jī)械制圖、材料力學(xué)、工程材料等）中所獲得的理論知識(shí)在設(shè)計(jì)實(shí)踐中加以綜合運(yùn)用，使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐密切的結(jié)合起來(lái)。而且，本次設(shè)計(jì)是我們學(xué)生首次進(jìn)行完整綜合的機(jī)械設(shè)計(jì)，它讓我樹(shù)立了正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)了我對(duì)機(jī)械工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力；讓我具有了初步的機(jī)構(gòu)選型與組合和確定傳動(dòng)方案的能力；為我今后的設(shè)計(jì)工作打了良好的基礎(chǔ)。 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，還提高了我的計(jì)算和制圖能力；同時(shí)對(duì)減速器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)大概的了解，對(duì)之前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)作了一個(gè)很好的總結(jié)，設(shè)計(jì)中尚有很多不合理和不理解的地方，以待在今后的學(xué)習(xí)工作中來(lái)彌補(bǔ)。設(shè)計(jì)過(guò)程中我能夠比較熟悉地運(yùn)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)、圖集、

54、規(guī)范；熟悉有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如GB、JB等），獲得了一個(gè)工程技術(shù)人員在機(jī)械設(shè)計(jì)方面所必須具備的基本技能訓(xùn)練。 經(jīng)過(guò)一番艱辛努力，最終獨(dú)立將課程設(shè)計(jì)圓滿地完成。我們付出，我們收獲。 十三、附件 13．1圖紙 1）蝸輪軸圖-WLZ 2）蝸輪圖-WL 3）裝配圖-ZP 13．2參考文獻(xiàn) 【1】吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版.高等教育出版社 【2】龔桂義.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)第二版.高等教育出版社， 【3】楊明忠，朱家誠(chéng)。機(jī)械設(shè)計(jì)，武漢理工大學(xué)出版社，2001.5 【4】宋寶玉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).北京:高等教育出版社，2006.8 蝸 桿 蝸 輪