第8章圓柱蝸桿減速器裝配草圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、 第一部份 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第8章 圓柱蝸桿減速器裝配草圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)與圓柱齒輪減速器比較，蝸桿減速器設(shè)計(jì)的特性內(nèi)容主要是蝸桿軸系部件、箱體某些結(jié)構(gòu)以及蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)等。蝸桿減速器的設(shè)計(jì)步驟與圓柱齒輪減速器基本相同。本章以常見的下置式蝸桿減速器為例，按設(shè)計(jì)步驟，并著重介紹蝸桿減速器設(shè)計(jì)的特性內(nèi)容。因此，在設(shè)計(jì)蝸桿減速器時(shí)，除學(xué)習(xí)本章內(nèi)容外，其它共性問(wèn)題須仔細(xì)參閱第五、六章圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容。在結(jié)構(gòu)視圖表達(dá)方面，蝸桿減速器要以最能反映軸系部件及減速器箱體結(jié)構(gòu)特征的主、左視圖為主。 蝸桿減速器有關(guān)箱體結(jié)構(gòu)尺寸見圖4-4和表4-1。 減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及減速器的潤(rùn)滑方式。在開始畫裝配圖之

2、前，按第四章第二節(jié)減速器潤(rùn)滑所述內(nèi)容，確定蝸桿傳動(dòng)副及軸承的潤(rùn)滑方式。減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括軸系部件、箱體和附件等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。軸系部件設(shè)計(jì)是裝配圖設(shè)計(jì)第一階段的內(nèi)容。軸系部件包括軸、軸承組合和傳動(dòng)件。8.1 軸系部件設(shè)計(jì)裝配圖設(shè)計(jì)第一階段8.1.1 確定傳動(dòng)件及箱體軸承座位置傳動(dòng)件安裝在軸上，軸通過(guò)軸承支承在箱體軸承座孔中。設(shè)計(jì)軸系部件，首先要確定傳動(dòng)件和箱體軸承座的位置。1確定傳動(dòng)件中心線位置 參照參考圖例，根據(jù)計(jì)算所得中心距數(shù)值，估計(jì)所設(shè)計(jì)減速器的長(zhǎng)、寬、高外形尺寸（見第5章圖5-3），并考慮標(biāo)題欄、明細(xì)表、技術(shù)特性、技術(shù)要求以及零件編號(hào)、尺寸標(biāo)注等所占幅面，確定三個(gè)視圖的位置，畫出各視圖中傳

3、動(dòng)件的中心線。2按蝸輪外圓de2確定蝸桿軸承座位置 按所確定的中心線位置，首先畫出蝸輪和蝸桿的輪廓尺寸，見圖8-1。取蝸輪外圓與箱體內(nèi)壁間的距離1（為箱體壁厚），在主視圖中確定兩側(cè)內(nèi)壁及外壁的位置。取蝸桿軸承座外端面凸臺(tái)高48mm，確定蝸桿軸承座外端面f1的位置。m1為蝸桿軸承座兩外端面間距離。為了提高蝸桿的剛度，應(yīng)盡量縮短支點(diǎn)間的距離，為此，蝸桿軸承座需伸到箱內(nèi)。內(nèi)伸部分長(zhǎng)度與蝸輪外徑及蝸桿軸承外徑或套杯外徑有關(guān)。內(nèi)伸軸承座外徑與軸承蓋外徑d2相同。為使軸承座盡量?jī)?nèi)伸，常將圓柱形軸承座上部靠近蝸輪部分鑄出一個(gè)斜面（見圖8-1及圖8-2），使其與蝸輪外圓間的距離1，再取b=0.2(d2d)，從

4、而確定軸承座內(nèi)端面e1的位置。3按蝸桿軸承座徑向尺寸確定蝸輪軸承座位置 如圖8-1左視圖所示，常取蝸桿減速器寬度等于蝸桿軸承蓋外徑（等于蝸桿軸承座外徑），即n2d2。由箱體外表面寬度可確定內(nèi)壁e2的位置，即蝸輪軸承座內(nèi)端面位置。其外端面f2的位置或軸承座的寬度b2，由軸承旁螺栓直徑及箱壁厚度確定，即b2c1c 2(510)mm，式中的、c1和c2值見表41。m2為蝸輪軸承座兩外端面間距離。圖8-1 傳動(dòng)件、軸承座端面及箱壁面的位置圖8-2 蝸桿軸承座4確定其余箱壁位置 在此之前，與軸系部件結(jié)構(gòu)有關(guān)的箱體軸承座位置已經(jīng)確定。從繪圖的方便以及熱平衡計(jì)算的需要考慮，其余箱壁位置也在此一并確定。如圖8

5、-1所示， 取1 確定上箱壁位置。對(duì)下置式蝸桿減速器，為保證散熱，常取蝸輪軸中心高h(yuǎn)2(1.82)a , a為傳動(dòng)中心距。此時(shí)蝸桿軸中心高還需滿足傳動(dòng)件潤(rùn)滑要求（見4.2節(jié)），中心高h(yuǎn)1、h2需圓整。有時(shí)蝸輪、蝸桿伸出軸用聯(lián)軸器直接與工作機(jī)、原動(dòng)機(jī)聯(lián)接。如相差不大時(shí)，最好與工作機(jī)、原動(dòng)機(jī)中心高相同，以便于在機(jī)架上安裝。8.1.2 熱平衡計(jì)算由于發(fā)熱大，蝸桿減速器在箱體長(zhǎng)、寬和高尺寸確定后，需進(jìn)行熱平衡計(jì)算。若經(jīng)熱平衡計(jì)算不符合要求，可適當(dāng)增加箱體尺寸或增設(shè)散熱片和風(fēng)扇。散熱片方向應(yīng)與空氣流動(dòng)方向一致，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖8-12所示。發(fā)熱嚴(yán)重時(shí)還可在油池中設(shè)置蛇形冷卻管，或改用循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)，以降低油

6、溫。8.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和滾動(dòng)軸承選擇1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本與圓柱齒輪減速器相同，見5.3節(jié)。2滾動(dòng)軸承類型選擇(1)軸承類型的選擇 蝸輪軸軸承類型選擇的考慮與圓柱齒輪減速器相同，這里只介紹蝸桿軸承類型的選擇。蝸桿軸承支點(diǎn)與齒輪軸承支點(diǎn)受力情況不同。蝸桿軸承承受軸向力大，因此不宜選用深溝球軸承承受蝸桿的軸向力，一般可選用能承受較大軸向力的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。角接觸球軸承較相同直徑系列的圓錐滾子軸承的極限轉(zhuǎn)數(shù)高。但在一般蝸桿減速器中，蝸桿轉(zhuǎn)速常在3000rmin以下，而內(nèi)徑為90mm以下的圓錐滾子軸承，在油潤(rùn)滑條件下，其極限轉(zhuǎn)速都在3000rmin以上。同時(shí)，圓錐滾子軸承較相

7、同直徑系列的角接觸球軸承基本額定動(dòng)負(fù)荷值高，而且價(jià)格又低。因此，蝸桿軸承多選用圓錐滾子軸承。當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)超過(guò)圓錐滾子軸承的極限轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，才選用角接觸球軸承。當(dāng)軸向力非常大而且轉(zhuǎn)速又不高時(shí)，可選用雙向推力球軸承承受軸向力，同時(shí)選用向心軸承承受徑向力。(2)軸承尺寸的選擇 在軸的徑向尺寸設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)軸頸尺寸，選擇軸承的內(nèi)徑尺寸。因蝸桿軸軸向力大，且轉(zhuǎn)速較高，故開始常初選03（中窄）系列軸承。8.1.4 確定支點(diǎn)及受力點(diǎn)，并校核軸、鍵、軸承受力點(diǎn)和支反力點(diǎn)如圖8-3所示。軸、鍵、軸承校核計(jì)算與圓柱齒輪減速器相同（見5.3節(jié)）。圖8-3 蝸桿減速器初步裝配草圖8.1.5 蝸桿軸系部件的軸承組合設(shè)計(jì)1軸承支

8、點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)兩端固定 當(dāng)蝸桿軸較短（支點(diǎn)跨距小于 300 mm ) ，溫升又不太大時(shí)，或雖然蝸桿軸較長(zhǎng)，但間歇工作，溫升較小時(shí)，常采用圓錐滾子軸承正裝的兩端固定結(jié)構(gòu)，見圖8-3及圖8-4。(2)一端固定和一端游動(dòng) 當(dāng)蝸桿軸較長(zhǎng)時(shí)，軸的熱膨脹伸長(zhǎng)量大，如采用兩端固定結(jié)構(gòu)，則軸承將承受較大附加軸向力，使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活，甚至卡死壓壞。這種情況下宜采用一端固定另一端游動(dòng)的支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，如圖8-5所示。固定端常采用兩個(gè)圓錐滾子軸承正裝的支承形式。外圈用套杯凸肩和軸承蓋雙向固定，內(nèi)圈用套筒（或軸肩）和圓螺母雙向固定。游動(dòng)端可采用如圖8-5a所示的深溝球軸承，內(nèi)圈用套筒（或軸肩）和彈性擋圈雙向固定，外圈在座

9、孔中軸向游動(dòng)的結(jié)構(gòu)?；蛘卟捎萌鐖D8-5b所示的圓柱滾子軸承，內(nèi)外圈雙向固定，滾子在外圈內(nèi)表面軸向游動(dòng)的結(jié)構(gòu)。圖8-4兩端固定式蝸桿軸系結(jié)構(gòu)圖8-5 一端固定和一端游動(dòng)式蝸桿軸系結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)蝸桿軸承座孔時(shí)，應(yīng)使座孔直徑大于蝸桿外徑以便蝸桿裝入。為便于加工，常使箱體兩軸承座孔直徑相同。圖8-6 圓螺母固定圓錐滾子軸承的結(jié)構(gòu)蝸桿軸系中的套杯，主要用于固定支點(diǎn)軸承外圈的軸向固定。套杯的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)可參考圖7-9。由于蝸桿軸的軸向位置不需要調(diào)整，因此，可以采用如圖8-5中所示的徑向結(jié)構(gòu)尺寸較緊湊的小凸緣式套杯。固定端的軸承承受的軸向力較大，宜用圓螺母而不用彈性擋圈固定。游動(dòng)端軸承可用彈性擋圈固定。用圓螺

10、母固定正裝的圓錐滾子軸承時(shí)，如圖8-6所示，在圓螺母與軸承內(nèi)圈之間，必須加一個(gè)隔離短套筒，否則圓螺母將與保持架干涉。短套筒的外徑和寬度，見圓錐滾子軸承標(biāo)準(zhǔn)中的安裝尺寸。2潤(rùn)滑與密封(1)潤(rùn)滑 下置蝸桿的軸承用浸油潤(rùn)滑。為避免軸承攪油功率損耗過(guò)大，最高油面h0max不能超過(guò)軸承最下面的滾動(dòng)體中心，見圖8-7；最低油面高度h0min應(yīng)保證最下面的滾動(dòng)體在工作中能少許浸油。蝸桿圓周速度v45m/s時(shí)，下置蝸桿多采用浸油潤(rùn)滑。蝸桿齒浸油深度為(0.751)h，h為全齒高。當(dāng)油面高度能同時(shí)滿足軸承和蝸桿浸油深度要求，則兩者均采用浸油潤(rùn)滑，如圖8-7a所示。為防止由于浸入油中蝸桿螺旋齒的排油作用，迫使過(guò)量

11、的潤(rùn)滑油沖入軸承，需在蝸桿軸上裝擋油盤，如圖8-7a所示。擋油盤與箱座孔間留有一定間隙，既能阻擋沖來(lái)的潤(rùn)滑油，又能使適量的油進(jìn)入軸承。a） b） c）圖8-7下置式蝸桿減速器的油面高度在油面高度滿足軸承浸油深度的條件下，蝸桿齒尚未浸入油中（圖8-7b）或浸入深度不足(圖8-7c)，則應(yīng)在蝸桿兩側(cè)裝濺油盤（圖8-7b），使蝸桿在飛濺潤(rùn)滑條件下工作。這時(shí)滾動(dòng)軸承浸油深度可適當(dāng)降低，以減少軸承攪油損耗。在蝸桿浸油深度不足時(shí)，也可以在蝸桿兩側(cè)裝設(shè)兩個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的濺油盤（圖8-4），輔以濺油潤(rùn)滑。蝸輪軸承轉(zhuǎn)速較低，可用脂潤(rùn)滑或用刮板潤(rùn)滑（見圖8-8中的俯視圖）。上置式蝸桿減速器的潤(rùn)滑，參閱第四章第二節(jié)及有

12、關(guān)資料。(2)密封 下置蝸桿應(yīng)采用較可靠的密封形式，如采用橡膠密封圈（見18.3節(jié)表18-15）密封。蝸輪軸軸承的密封與齒輪減速器相同。8.1.6 蝸桿和蝸輪結(jié)構(gòu)1蝸桿結(jié)構(gòu)如表19-3所示，由于蝸桿徑向尺寸小而常與軸制成一體，稱為蝸桿軸。蝸桿根圓直徑df1略大于軸徑d，其螺旋部分可以車制（df1d24mm），也可以銑制。當(dāng)df1d時(shí)，只能銑制（d可大于df1）。2蝸輪結(jié)構(gòu)蝸輪結(jié)構(gòu)分裝配式和整體式兩種。為節(jié)省有色金屬，大多數(shù)蝸輪做成裝配式結(jié)構(gòu)，只有鑄鐵蝸輪或直徑de2100mm的青銅蝸輪才用整體式結(jié)構(gòu)。裝配式結(jié)構(gòu)有：螺釘聯(lián)接和鉸制孔螺栓聯(lián)接。表19-4中圖a為青銅輪緣用過(guò)盈配合裝在鑄鐵輪芯上的裝

13、配式蝸輪結(jié)構(gòu)，其常用的配合為h7/s6或h7/r6。為增加聯(lián)接的可靠性，在配合表面接縫處裝48個(gè)螺釘。為避免鉆孔時(shí)鉆頭偏向軟金屬青銅輪緣，螺孔中心宜稍偏向較硬的鑄鐵輪心一側(cè)。表19-4中圖b為輪緣與輪芯用鉸制孔用螺栓聯(lián)接的裝配式蝸輪結(jié)構(gòu)，其螺栓直徑和個(gè)數(shù)由強(qiáng)度計(jì)算確定。這種組合結(jié)構(gòu)工作可靠、裝配方便，適用于較大直徑的蝸輪。為節(jié)省青銅和提高聯(lián)接強(qiáng)度，在保證必需的輪緣厚度的條件下，螺栓位置應(yīng)盡量靠近輪緣。圖8-8為蝸桿減速器裝配草圖設(shè)計(jì)第一階段完成的內(nèi)容。8.2 箱體及附件設(shè)計(jì)裝配圖設(shè)計(jì)第二階段剖分式蝸桿減速器箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除前面所述蝸桿、蝸輪軸承座確定方法之外，其它結(jié)構(gòu)與齒輪減速器設(shè)計(jì)相似，附件

14、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也與圓柱齒輪減速器相似，可參閱第六章。這里只簡(jiǎn)單介紹一下整體式箱體結(jié)構(gòu)。如圖8-9所示，整體式箱體兩側(cè)一般設(shè)兩個(gè)大端蓋孔，蝸輪由此裝入，該孔徑要稍大于蝸輪外圓的直徑。為保證傳動(dòng)嚙合的質(zhì)量，大端蓋與箱體間的配合采用h7/js6或h7/g6。圖8-8 蝸桿減速器第一階段裝配草圖為增加蝸輪軸承座的剛度，大端蓋內(nèi)側(cè)可加肋。為使蝸輪跨過(guò)蝸桿裝人箱體，蝸輪外圓與箱體上壁間應(yīng)留有相應(yīng)的距離s（圖8-9）。當(dāng)蝸桿減速器需要加設(shè)散熱片時(shí)，散熱片的布置一般取豎直方向。若在蝸桿軸端裝風(fēng)扇，則散熱片布置方向應(yīng)與風(fēng)扇氣流方向一致。散熱片的結(jié)構(gòu)和尺寸見圖8-10。圖8-10 散熱片結(jié)構(gòu)和尺寸h（45），a2，b，r0.5，r1025圖8-9 整體式蝸桿減