鋁合金蝸輪蝸桿減速機的設計【含10張CAD圖紙、說明書】
畢業(yè)論文(設計)題 目 鋁合金蝸輪蝸桿減速機的設計 系 部 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 年級 學生姓名 學 號 指導教師 專業(yè):機械設計制造及其自動化摘 要 在論文中,首先,對蝸輪蝸桿作了簡單的介紹,接著,闡述了蝸輪蝸桿的設計原理和理論計算。然后按照設計準則和設計理論設計了環(huán)面蝸輪蝸桿減速器。接著對減速器的部件組成進行了尺寸計算和校核。該設計代表了蝸輪蝸桿設計的一般過程。對其他的蝸輪蝸桿的設計工作也有一定的價值。 目前,在環(huán)面蝸輪蝸桿減速器的設計、制造以及應用上,國內與國外先進水平相比仍有較大差距。國內在設計制造環(huán)面蝸輪蝸桿減速器過程中存在著很大程度上的缺點,正如論文中揭示的那樣,重要的問題如:輪齒的根切;蝸桿毛坯的正確設計;蝸輪蝸桿的校核。關鍵詞:蝸輪蝸桿減速器, 蝸桿, 滾動軸承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 toroidal 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 domestic, 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 words: worm gear reducer, worm, rolling bearing目 錄摘 要2Abstract3目 錄41 選定設計方案52 電動機的選擇62.1 初選電動機類型和結構型式62.2 電動機的功率62.3運動參數(shù)計算82.3.1蝸桿軸的輸入功率、轉速與轉矩82.3.2蝸輪軸的輸入功率、轉速與轉矩82.3.3傳動滾筒軸的輸入功率、轉速與轉矩82.4蝸輪蝸桿的傳動設計92.5蝸桿、蝸輪的基本尺寸設計132.6蝸輪軸的尺寸設計與校核142.7減速器箱體的結構設計153 軸的校核183.1蝸桿軸的強度校核183.2蝸輪軸的強度校核213.3 滾動軸承的選擇及校核243.3.1 蝸桿軸滾動軸承的選擇及校核243.3.2 蝸輪軸上軸承的校核263.4 鍵聯(lián)接的強度校核28.3.4.1 蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接283.4.2 蝸輪軸上裝蝸輪處的鍵聯(lián)接293.4.3 蝸輪軸上裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接293.5 減速器的潤滑和密封29總結31參考文獻32致 謝331 選定設計方案根據(jù)設計要求并結合以上分析,我們在設計中采用環(huán)面蝸桿減速器。具體設計方案是:選用的電動機由凸緣聯(lián)軸器將電動機軸和準平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器的輸入軸相聯(lián)接,經過減速器的減速,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速傳給滾筒。擬采用蝸輪蝸桿減速器,傳動簡圖如圖1.1所示。圖1.1 傳動裝置簡圖1電動機 2、4聯(lián)軸器 3級蝸輪蝸桿減速器5傳動滾筒 6輸送帶2 電動機的選擇2.1 初選電動機類型和結構型式 馬達點和兩種直流電動機的交流電動機。由于生產單位普遍使用,因為這對一個三相交流電源,當所述三相交流電動機,三相異步交流電機其中使用最廣泛的應選擇沒有特殊的要求。根據(jù)不同的保護要求,也有開放式電動機,防護樣式,封閉風扇冷卻,防爆結構,例如不同的類型。Y系列三相籠型異步電動機是全封閉的,因為其結構簡單,可靠,成本低,維護方便風冷電機用于一般用途,它被廣泛使用的非易燃,不易爆,無腐蝕性氣體并沒有特別的要求,對機械,如金屬切削機床,輸送機,鼓風機,混合機等,對于頻繁起動,制動扭轉機械,如起重,吊裝設備,電機的轉動慣量和更大的重載較小的那一刻在冶金,起重三相異步電動機YZ型(籠),或YZR型(傷口)被使用。 (1)選擇電動機的類型按工作條件和要求,選用一般用途的Y系列三相異步電動機,封閉式結構,電壓380V。(2)選擇電動機的功率電動機所需的功率 = /式中 工作機要求的電動機輸出功率,單位為KW; 電動機至工作機之間傳動裝置的總效率; 工作機所需輸入功率,單位為KW;輸送機所需的功率輸送機所需的功率P=Fv1000w2.2 電動機的功率電動機的選擇由于該生產單位采用三相交流電源,可考慮采用Y系列三相異步電動機。三相異步電動機的結構簡單,工作可靠,價格低廉,維護方便,啟動性能好等優(yōu)點。一般電動機的額定電壓為380V根據(jù)生產設計要求,假設該減速器卷筒直徑D=350mm。運輸帶的有效拉力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機,封閉扇冷式結構,電壓為380V,Y系列2、 傳動滾筒所需功率電動機輸出功率: kw工作機所需的功率: =2.8 kw 所以 kw=4.11kw因載荷輕微振動,電動機即可,故3、 傳動裝置效率:(根據(jù)參考文獻機械設計課程設計 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社 第133-134頁表12-8得各級效率如下)其中:蝸桿傳動效率1=0.70 攪油效率2=0.95 滾動軸承效率(一對)3=0.98聯(lián)軸器效率c=0.99 傳動滾筒效率cy=0.96所以: =1233c2cy =0.70.990.9830.9920.96 =0.633 電動機所需功率: Pr= Pw/ =3.0/0.633=4.7KW 傳動滾筒工作轉速: nw601000v / 35021.8r/min根據(jù)容量和轉速,根據(jù)參考文獻機械零件設計課程設計 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社 第339-340頁表附表15-1可查得所需的電動機Y系列三相異步電動機技術數(shù)據(jù),查出有四種適用的電動機型號,因此有四種傳動比方案,如表3-1: 表3-1方案電動機型號額定功率Ped kw電動機轉速 r/min額定轉矩同步轉速滿載轉速1Y132S1-25.5300029002.02Y132S-45.5150014402.23Y132M2-65.510009602.04Y160M-85.57507202.0綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和減速器的傳動比,可見第3方案比較適合。因此選定電動機機型號為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裝鍵部位尺寸FGD132515(270/2210)3152161781238801033382.3運動參數(shù)計算2.3.1蝸桿軸的輸入功率、轉速與轉矩P0 = Pr=4.7kw n0=960r/minT0=9.55 P0 / n0=4.7103=46.7N .m2.3.2蝸輪軸的輸入功率、轉速與轉矩P1 = P001 = 4.70.990.990.70.992 =3.19 kw n= = = 27.4 r/minT1= 9550 = 9550 = 1111.84Nm2.3.3傳動滾筒軸的輸入功率、轉速與轉矩P2 = P1ccy=3.190.990.99=3.13kwn2= = = 21.8 r/minT2= 9550 = 9550 = 1089.24Nm運動和動力參數(shù)計算結果整理于下表4-1: 表4-1類型功率P(kw)轉速n(r/min)轉矩T(Nm)傳動比i效率蝸桿軸4.796046.75 10.679蝸輪軸3.1927.41111.84 35傳動滾筒軸3.1327.41089.242.4蝸輪蝸桿的傳動設計蝸桿的材料采用45鋼,表面硬度45HRC,蝸輪材料采用ZCuA110Fe3,砂型鑄造。以下設計參數(shù)與公式除特殊說明外均以參考由機械設計 第四版 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年 第13章蝸桿傳動為主要依據(jù)。具體如表31: 表51蝸輪蝸桿的傳動設計表項 目計算內容計算結果中心距的計算蝸桿副的相對滑動速度參考文獻5第37頁(23式)4m/sVs7m/s當量摩擦系數(shù)4m/sVs51.7100mm又因軸上有鍵槽所以D6增大3%,則D6=67mm計算轉矩 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=672.7減速器箱體的結構設計參照參考文獻機械設計課程設計(修訂版) 鄂中凱,王金等主編 東北工學院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計算得,箱體的結構尺寸如表8.1:表8.1箱體的結構尺寸減速器箱體采用HT200鑄造,必須進行去應力處理。設計內容計 算 公 式計算結果箱座壁厚度=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機座凸緣厚度bb=1.5=1.512=18mmb=18mm機蓋凸緣厚度b1b1=1.51=1.510=15mmb1=18mm機蓋凸緣厚度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圓錐定位銷直徑d5d5= 0.8 d2=9mmd5=9mm減速器中心高HH=340mmH=340mm軸承旁凸臺半徑RR=C2=16mmR1=16mm軸承旁凸臺高度h由低速級軸承座外徑確定,以便于扳手操作為準。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螺釘互不干涉為準盡量靠近一般取S=D2S=180蝸輪軸承座長度(箱體內壁至軸承座外端面的距離)L1=K+=56mmL1=56mm蝸輪外圓與箱體內壁之間的距離=15mm取=15mm蝸輪端面與箱體內壁之間的距離=12mm取=12mm機蓋、機座肋厚m1,mm1=0.851=8.5mm, m=0.85=10mmm1=8.5mm, m=10mm以下尺寸以參考文獻機械設計、機械設計基礎課程設計 王昆等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據(jù)蝸桿頂圓與箱座內壁的距離=40mm軸承端面至箱體內壁的距離=4mm箱底的厚度20mm軸承蓋凸緣厚度e=1.2 d3=12mm箱蓋高度220mm箱蓋長度(不包括凸臺)440mm蝸桿中心線與箱底的距離115mm箱座的長度(不包括凸臺)444mm裝蝸桿軸部分的長度460mm箱體寬度(不包括凸臺)180mm箱底座寬度304mm蝸桿軸承座孔外伸長度8mm蝸桿軸承座長度81mm蝸桿軸承座內端面與箱體內壁距離61mm3 軸的校核3.1蝸桿軸的強度校核1繪軸的計算簡圖在確定軸承支點位置時,應從手冊上查取a值,對于30207型單列圓錐滾子軸承,a=16mm,所以,作為簡支梁的軸的支撐跨距=(20+43.75+34)+(20+43.75+34) =97.75+97.75=195.5mm 2計算作用在軸上的力=736.67N, =6179.88N, 3計算支點反力水平反力: 垂直反力: 4計算彎矩,作彎矩圖水平彎矩: 垂直彎矩: 合成彎矩 5扭矩圖由機械零件課程設計表618 查得折算系數(shù) 6校核軸的強度由機械設計表15-1查得: ,強度足夠。 見圖5-3。圖5-3 軸的強度3.2蝸輪軸的強度校核 1繪軸的計算簡圖在確定軸承支點位置時,應從手冊上查取a值,對于30212列圓錐滾子軸承,a=22mm,作為簡支梁的軸的支撐跨距 =(20+43.75+34)+(20+43.75+34) =97.75+97.75=195.5mm 2計算作用在軸上的力=6179.88N, =736.67N, 3計算支點反力水平反力: 垂直反力: 4計算彎矩,作彎矩圖水平彎矩: 垂直彎矩: 合成彎矩: 5扭矩圖由機械零件課程設計表618 查得折算系數(shù) 6校核軸的強度由機械設計表15-1查得: , ,強度足夠。 見圖5-4。圖5-4軸的強度3.3 滾動軸承的選擇及校核3.3.1 蝸桿軸滾動軸承的選擇及校核1軸承的徑向載荷的計算 2派生軸向力的計算查手冊得,圓錐滾子軸承30207型的=14o02,10, 查表d=35mm時,e=0.37,y=1.6;故 所以,軸承2受壓則: 3求當量動載荷 所以,對于軸承1 x=1 , y=0 對于軸承2 x=0.4 , y=1.6 4校核軸承的壽命查手冊得c=51.5KN =10/3 n=940r/min 故 此軸承的壽命滿足要求 3.3.2 蝸輪軸上軸承的校核1求徑向載荷 2計算派生軸向力查手冊得,圓錐滾子軸承30212型的 , y=1.5故 則:軸承2受壓所以, 3求當量動載荷所以,對于軸承1:x=1 ,y=0 對于軸承2:x=1 ,y=0 4校核軸承的壽命查手冊 c=97.8KN ,=10/3 ,n=18.8r/min 故 此軸承壽命滿足要求。3.4 鍵聯(lián)接的強度校核.3.4.1 蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接由機械零件課程設計表81 選用普通平鍵 87mm, 取L45mm。 由機械零件課程設計表87 查得,鍵的工作長度lLb45837mm, 鍵的工作高度k3mm。 由機械零件課程設計表88 查得,鍵聯(lián)接的許用壓力 , 所以,所選平鍵合適。 3.4.2 蝸輪軸上裝蝸輪處的鍵聯(lián)接由機械零件課程設計表81 選用普通平鍵 1811mm, 取L45mm 由機械零件課程設計表87 查得鍵的工作長度lLb4518=27mm 鍵的工作高度k5.5mm 由機械零件課程設計表88 查得鍵聯(lián)接的許用壓力 所以,所選平鍵合適。 3.4.3 蝸輪軸上裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接由機械零件課程設計表81 選用普通平鍵 1610mm, 取L100mm。 由機械零件課程設計表87 鍵的工作長度lLb10016=84mm 鍵的工作高度k5mm 由機械零件課程設計表88 查得鍵聯(lián)接的許用壓力 所以, 所選平鍵合適。 3.5 減速器的潤滑和密封減速器的傳動零件的軸承都需要喲良好的潤滑,這不僅可以減少磨損損失,提高傳動效率,還可以防止銹蝕,降低噪聲。1 潤滑油選擇對于蝸桿傳動的潤滑油類型的選擇無明顯的區(qū)分界限,德國推薦對重負荷淬硬蝸桿和起動頻繁的蝸桿傳動要選用含有極壓添加劑的潤滑油。對于蝸桿傳動潤滑油的粘度選擇有三種方法供使用,一種是按滑動速度選取,一種是按中心距及蝸桿轉速選取,還有一種是根據(jù)力速度因子選取。其中根據(jù)滑動速度選取的依據(jù)如下:表5-1滑動速度選?。夯瑒铀俣?.51.53.53.51010粘度值612414506288352198242ISO-VG或GB-N級680460320220由于蝸桿的滑動速度為2m/s,所以潤滑油的粘度選為4602潤滑方式的選擇由于所設計減速器采用蝸桿下置式傳動,且轉速不高,故選擇浸油潤滑。蝸桿浸油深度h11個螺牙高,但不高于蝸桿軸軸承的最底滾動體的中心。潤滑時,傳動件的浸入油中的深度要適當,既要避免攪由損失過大,又保證充分的潤滑,油池應保持一定的深度和貯油量。如下圖所示:圖5-5 潤滑方式40總結畢業(yè)設計是培養(yǎng)我們綜合運用所學知識 ,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對我們的實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術發(fā)展的日新月異。讓我們從理論到實踐,在這段日子里,可以學到很多很多的東西,同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識,而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。在這個過程中我去查了很多圖書資料,自然在無奈的情況下走了很多彎路,還通過網絡資源找了很多東西,特別是查詢材料方面得到了鍛煉,同時word和cad也得到了一定提高。通過這次設計使我們懂得了理論與實際相結合是很重要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學的理論知識與實踐相結合起來,從理論中得出結論,才能真正為社會服務,從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,這畢竟第一次做的,難免會遇到過各種各樣的問題,同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對一些前面學過的知識理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固,比如說齒輪的設計,電機的選用通過這次課程設計之后,我們把前面所學過的知識又重新溫故了一遍,但是由于時間緊迫,所以這次的設計存在許多缺點,比如說箱體結構龐大,重量也很大。齒輪的計算不夠精確等等缺陷,我相信,通過這次的實踐,能使我在以后的設計中避免很多不必要的工作,有能力設計出結構更緊湊,傳動更穩(wěn)定精確的設備。收獲知識,提高能力的同時,我也學到了很多人生的哲理,懂得怎么樣去制定計劃,怎么樣去實現(xiàn)這個計劃,并掌握了在執(zhí)行過程中怎么樣去克服心理上的不良情緒。原來生活也和畢業(yè)設計一樣,要好好的去計劃,去探索,這樣才會有真正的東西,那樣才體會到樂趣。因此在以后的生活和學習的過程中,我一定會把設計的精神帶到生活中,不畏艱難,勇往直前! 參考文獻1.機械工程手冊第二版(傳動設計卷) 機械工業(yè)出版社 20002.實用機械設計手冊 吳相憲 王正為 黃玉堂 主編 中國礦業(yè)大學出版社 20013.機械設計 濮良貴 紀名剛 主編 高等教育出版社 19964.機械制造工藝學趙志修 主編 北京: 機械工業(yè)出版社 1984.2 5.機械制造工藝及專用夾具設計指導孫麗媛 主編 北京:冶金工業(yè)出版社 2002 6.機械加工工藝手冊李洪 主編 北京: 北京出版社 1990,127.金屬工藝學鄧文英 主編 北京: 高等教育出版社 20008.機械設計課程設計 華中理工大學 王昆 同濟大學 高等教育出版社19869.齒輪手冊 機械工業(yè)出版社 200210.機械加工余量與公差手冊 馬賢智 北京:中國標準出版社,199411.高等學校畢業(yè)設計指導M,周永強,北京:中國建材工業(yè)出版社,200212. 機械制造工藝學習題集 李益民 主編 黑龍江: 哈兒濱工業(yè)大學出版社 1984 致 謝 感謝我的指導老師劉老師,他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣;循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。導師淵博的專業(yè)知識,嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度,精益求精的工作作風,誨人不倦的高尚師德,嚴以律己、寬以待人的崇高風范,樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標、掌握了基本的研究方法,還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。在此,謹向導師表示崇高的敬意和衷心的感謝!“師恩難忘,友誼長存!”本論文的順利完成,離不開各位老師、同學和朋友的關心和幫助。在此,向曾經幫助我的老師和同學表示衷心的感謝。在論文即將完成之際,我的心情無法平靜,從開始進入課題到論文的順利完成,有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助,在這里請接受我誠摯的謝意!
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