單輪蝸桿蝸輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 . . . 單輪蝸桿蝸輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要此次設(shè)計(jì)進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的設(shè)計(jì)，其中包括機(jī)械功能分析，工藝動(dòng)作過(guò)程確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇，機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評(píng)定，機(jī)構(gòu)尺寸的確定等。本文講述了帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置單級(jí)蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)過(guò)程。首先進(jìn)行了傳動(dòng)方案的評(píng)述，選擇單級(jí)蝸輪蝸桿減速器作為傳動(dòng)裝置，然后進(jìn)行減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算，運(yùn)用AutoCAD進(jìn)行傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計(jì)，完成蝸輪蝸桿減速器的二維平面零件圖和裝配圖的繪制.減速器是目前廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、建筑、化工、輕工、運(yùn)輸、制造、航空航天等各個(gè)領(lǐng)域的主要調(diào)速裝置。具有高精度、高效率、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。人類使用減速器已有很長(zhǎng)一段時(shí)間，因此對(duì)減速器的認(rèn)識(shí)已達(dá)到一相

2、當(dāng)?shù)某潭龋瑴p速器的形式也是多種多樣，具體用途也是各有所長(zhǎng)，對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用。關(guān)鍵詞: 減速器；蝸輪蝸桿；傳動(dòng) AbstractThe design of mechanical motion diagram design, including mechanical function analysis, craft operating process sure actuators choice, mechanical motion plan assess, institutions and the way to determine the size. This article

3、tells the story of conveyor belt transmission device - single grade worm reducer design process. The first review of transmission project, choose single level worm reducer gear, then as the speed reducer design calculation, using AutoCAD traditional 2-d planar design, complete worm reducer two-dimen

4、sion plane parts graph and the assembly drawing. Reducer is now widely used in mining, metallurgy, construction, chemical industry, light industry, transportation, manufacturing, aerospace and other various areas of the main control device. With high precision, high efficiency and high reliability e

5、tc. Humans use reducer for a long period of time, so the speed reducer understanding a considerable degree has reached, reducer also is varied, the form of each specific USES is also the development of human society and plays a great role in promoting. Keywords: reducer; worm gear and worm; drive 目

6、錄第1章 設(shè)計(jì)的目的和意義1第2章設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)該注意的問(wèn)題32.1 度計(jì)算與結(jié)構(gòu)工藝的關(guān)系32.2 設(shè)計(jì)過(guò)程中正確使用標(biāo)準(zhǔn)的重要性32.3 設(shè)計(jì)過(guò)程中零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝性的關(guān)系42.4 設(shè)計(jì)過(guò)程中處理好理論計(jì)算與畫圖的關(guān)系52.5 繪圖中應(yīng)該注意的問(wèn)題5第3章設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程73.1 評(píng)述傳動(dòng)方案83.2 選擇電動(dòng)機(jī)83.3 設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)133.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)253.5 設(shè)計(jì)蝸輪的過(guò)盈聯(lián)接343.6 選擇并演算滾動(dòng)軸承353.7 選擇并演算聯(lián)軸器373.8 減速器的箱體與其附件41參考文獻(xiàn)43致 4444 / 47第1章 設(shè)計(jì)的目的和意義通過(guò)對(duì)減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其它先修課程

7、的理論和實(shí)際知識(shí)，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。學(xué)會(huì)從機(jī)器功能的要求出發(fā)，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型，制定設(shè)計(jì)方案，正確計(jì)算零件的工作能力，確定它的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)與材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問(wèn)題，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力。設(shè)計(jì)是繼承和創(chuàng)造結(jié)合的過(guò)程。任何一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)都可能有很多的解決的方案，因此學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)該有創(chuàng)新精神，不能盲目地，機(jī)械地抄襲已有的類似產(chǎn)品。但是設(shè)計(jì)工作又是一個(gè)極為復(fù)雜的，細(xì)致的和繁重的工作，長(zhǎng)期的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)初中積累了許多可供參考和借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)和資料，繼承和發(fā)展這些經(jīng)驗(yàn)和成果，不但可以減少重復(fù)工作，加快設(shè)計(jì)進(jìn)度，也是提高設(shè)

8、計(jì)質(zhì)量的重要保證。善于掌握和使用各種資料，也是設(shè)計(jì)工作能力的重要的體現(xiàn)。任何設(shè)計(jì)都不可能是設(shè)計(jì)者獨(dú)出心裁，憑空設(shè)想而不領(lǐng)先任何資料所能實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械設(shè)計(jì)要從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，是一項(xiàng)復(fù)雜細(xì)致的工作設(shè)計(jì)質(zhì)量是由長(zhǎng)期積累而逐漸提高的，所以熟悉和利用設(shè)計(jì)資料，即可減少重復(fù)工作，加快設(shè)計(jì)進(jìn)度，也可以繼承和發(fā)展這些經(jīng)驗(yàn)筆成果，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。另一方面，任何新的設(shè)計(jì)任務(wù)，又是根據(jù)特定的設(shè)計(jì)要求和工作備件提出的，因此必須要具體分析和創(chuàng)造性的進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不能盲目地機(jī)械地抄襲資料。所以參考設(shè)計(jì)資料與創(chuàng)新二者不可偏廢，要很好的結(jié)合起來(lái)，這樣才能不斷的提高設(shè)計(jì)質(zhì)量認(rèn)為設(shè)計(jì)必須全部是獨(dú)創(chuàng)的看法是不現(xiàn)實(shí)的；同樣忽視設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新，就會(huì)

9、陷于盲目抄襲已有資料的境地，設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)械產(chǎn)品不能滿足具體的新的工作要求，設(shè)計(jì)者的技能也不能得到培養(yǎng)和提高。因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中不可一味的創(chuàng)新，也不能盲目的繼承，而必須堅(jiān)持繼承的基礎(chǔ)上創(chuàng)新，創(chuàng)新的過(guò)程中又不忘繼承，只有這樣才能最大限度的優(yōu)化自己的設(shè)計(jì)。第2章 設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)該注意的問(wèn)題2.1 度計(jì)算與結(jié)構(gòu)工藝的關(guān)系任何機(jī)械零件的尺寸，都不可能完全由理論計(jì)算確定，而要考慮結(jié)構(gòu)，加工和裝配工藝，經(jīng)濟(jì)性和使用條件等要求才能確定。理論計(jì)算只能為零件提供基本的數(shù)據(jù)和參數(shù)，而只有考慮了上述各種因素后，才能決定零件的全部形狀和尺寸。例如在蝸桿軸的設(shè)計(jì)過(guò)程過(guò)扭矩強(qiáng)度的估算設(shè)計(jì)成直徑為25mm的光軸，這顯然是不合適

10、的，無(wú)論從軸的加工制造，軸上零件的安裝和定位，軸的軸向定位，都是不合理的。只有綜合考慮了軸的強(qiáng)度，軸上零件的裝拆和固定，以與加工工藝要求等，將蝸桿軸設(shè)計(jì)成階梯軸，這樣既滿足了強(qiáng)度要求，又滿足了加工工藝和安裝工藝等方面的要求，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的軸顯然才是合理的。任何機(jī)械零件的設(shè)計(jì)都可分為理論計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)步驟，理論計(jì)算只是為確定零件尺寸提供了一個(gè)方面的依據(jù)，有些經(jīng)驗(yàn)公式也只是考慮了主要因素的要求，所求得的只是近似值。因此設(shè)計(jì)時(shí)都要根據(jù)具體情況做適當(dāng)調(diào)整，全面考慮強(qiáng)度，剛度，結(jié)構(gòu)和工藝的要求。由此可知理論計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這兩步是相輔相成和交錯(cuò)進(jìn)行的，只有把這兩步巧妙的結(jié)合起來(lái)，才能設(shè)計(jì)出符合實(shí)際的合

11、理的機(jī)械零件的。2.2 設(shè)計(jì)過(guò)程中正確使用標(biāo)準(zhǔn)的重要性使用和遵守標(biāo)準(zhǔn)，是降低成本的首要原則，也是評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)質(zhì)量的一項(xiàng)指標(biāo)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和熟練使用標(biāo)準(zhǔn)是課程設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一。許多標(biāo)準(zhǔn)不需自己制造而可以購(gòu)得，例如電動(dòng)機(jī)，軸承等一些標(biāo)準(zhǔn)件，有些則可能需要自行制造，如聯(lián)軸器，鍵等，但其主要尺寸參數(shù)，一般仍宜按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)件的一引起尺寸，常要求圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)或優(yōu)先數(shù)，以方便制造和測(cè)量。例如箱體，其底面寬度，長(zhǎng)度，中心高，軸承座凸緣外徑，凸臺(tái)高度，機(jī)體接合面處的寬度等等，都應(yīng)適當(dāng)圓整為優(yōu)先數(shù)（一般圓整為0或5mm的尾數(shù)）。確定零件結(jié)構(gòu)尺寸的合理有效位數(shù)非常重要它影響測(cè)量的精度要求，因而影響成本。一些根據(jù)

12、幾何關(guān)系有嚴(yán)格要求的尺寸，不能圓整，例如齒輪圓直徑。設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少選用的材料牌號(hào)和規(guī)格，減少標(biāo)準(zhǔn)件的品種，規(guī)格，盡可能選用市場(chǎng)上能充分供應(yīng)的通用品種，這樣能降低成本，并能方便使用和維修。例如減少部件中螺栓的尺寸類型，例如減少部件中螺栓的尺寸類型，不僅便于采購(gòu)和保管，裝拆時(shí)也可減少扳手的數(shù)目。2.3 設(shè)計(jì)過(guò)程中零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝性的關(guān)系在機(jī)械的成本中制造費(fèi)用占相當(dāng)大的比例，因此設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的工藝性，即能滿足使用的要求，又能使制造工藝簡(jiǎn)單，制造成本較低。在設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)時(shí)，?？紤]以下幾個(gè)方面的工藝性要求：1，選擇合理的毛坯種類和形狀，例如在大量生產(chǎn)時(shí)優(yōu)先考慮鑄造，軋制杠鈴的毛坯，單件生

13、產(chǎn)或件數(shù)很少時(shí)則采用比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，避免用模具或鑄模，而能用現(xiàn)成設(shè)備加工。2，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)力求使零件形狀簡(jiǎn)單和便于加工，如用最簡(jiǎn)單的形狀（圓柱面，平面，共軛曲面等腰三角形）構(gòu)成零件，要盡量減少加工表面的數(shù)量和面積等。3，零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝配和拆卸，例如為螺栓聯(lián)接留有拍手空間，零件之間有調(diào)節(jié)裝配尺寸的余地和環(huán)節(jié)（如有墊片，套筒或錐面等），裝配時(shí)易于找正對(duì)中等。2.4 設(shè)計(jì)過(guò)程中處理好理論計(jì)算與畫圖的關(guān)系有些零件可可以由理論計(jì)算得到基本參數(shù)和尺寸后，再通過(guò)一些經(jīng)驗(yàn)公式和進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就可畫出零件的草圖，如齒輪，通過(guò)接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的計(jì)算，可以得出齒輪的分度圓直徑和模數(shù)等尺寸的參數(shù)，查找有關(guān)的

14、經(jīng)驗(yàn)公式就可畫出齒輪的草圖。但有些零件，只能在初步估算的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫出零件草圖后，才能得出力學(xué)模型，然后才能進(jìn)行理論計(jì)算。例如，蝸桿軸的設(shè)計(jì)，只有先有了蝸桿軸的結(jié)構(gòu)草圖，才能畫出蝸桿軸的力學(xué)模型，有了力學(xué)模型才能做出軸的彎矩圖和扭矩圖，才能對(duì)軸進(jìn)行精確的強(qiáng)度校核，而校核之后又有可能發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)的不當(dāng)之處，這又得重新修改結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，直到滿足要求為止。因此，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程是個(gè)“邊計(jì)算，邊畫圖，邊修改”交錯(cuò)進(jìn)行的過(guò)程。零件的尺寸以圖紙上最后確定的為準(zhǔn)，而且裝配圖和零件圖要一致，要修改一同修改。在編制計(jì)算說(shuō)明書時(shí)，應(yīng)以最后畫出的零件圖和裝配圖為準(zhǔn)，以校核計(jì)算的形式書寫，不需要寫出具體

15、的設(shè)計(jì)過(guò)程。2.5 繪圖中應(yīng)該注意的問(wèn)題2.5.1. 復(fù)雜的投影線生成問(wèn)題對(duì)于鑄鍛件毛坯的零件，設(shè)計(jì)師常常在繪制工作圖時(shí)非常頭疼。相貫線和截交線難于畫明白，對(duì)于某些細(xì)節(jié)（比如鑄件上的一些交叉線上的過(guò)渡圓角）不容易在頭腦中構(gòu)思清楚，想用畫圖來(lái)輔助求出投影，更難以解決。因此常有這樣的事，設(shè)計(jì)師在新產(chǎn)品試制成功后，對(duì)著真零件反過(guò)來(lái)修改自己的設(shè)計(jì)圖。2.5.2. 漏標(biāo)尺寸漏畫圖線的問(wèn)題就是經(jīng)過(guò)幾個(gè)人的審校，漏標(biāo)尺寸、漏畫圖線的事仍時(shí)有發(fā)生。而且設(shè)計(jì)者在這個(gè)設(shè)計(jì)中獨(dú)創(chuàng)的地方越多，審校的人對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)的構(gòu)思越熟悉，漏尺寸、漏圖線就越難防止，因此這需要設(shè)計(jì)者和審校者認(rèn)真仔細(xì)的檢查和校對(duì)才能盡量避免。2.5.3

16、. 設(shè)計(jì)的更新與修改問(wèn)題筒的設(shè)計(jì)要更新或修改，就要重新繪圖。尤其是多視圖零件，在修改設(shè)計(jì)時(shí)，零件的表達(dá)和它的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)無(wú)法完全放在一起，當(dāng)然也沒(méi)有直接的關(guān)聯(lián)，這些技術(shù)資料的保存和更新都十分麻煩。雖然圖形在AutoCAD中有較方便的修改方法，但是由于是對(duì)表達(dá)“圖線”的修改而不是對(duì)設(shè)計(jì)“概念”的修改，仍然是相當(dāng)麻煩，相當(dāng)不可靠的。第3章 設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程蝸桿減速器的傳動(dòng)裝置傳動(dòng)簡(jiǎn)圖與其說(shuō)明：3-1 帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶上的有效拉力F=6200N；運(yùn)輸帶的運(yùn)行速度V=0.8m/s；滾筒直徑D=280mm；運(yùn)輸帶速度的允許偏差：±5% 滾筒的傳動(dòng)效率（不包括軸承）：0.9

17、6工作情況：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，栽荷較平穩(wěn)；負(fù)荷持續(xù)率FC=56%；工作環(huán)境：室外，灰塵較大，環(huán)境最高溫度50°C；動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流電，電壓380/220V；間修間隔：四年一次大修，兩年一次中修，一年一次小修；折舊期：10年；傳動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)述：電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器2驅(qū)動(dòng)蝸桿減速器3，經(jīng)過(guò)蝸桿減速器減速增扭后通過(guò)聯(lián)軸器4驅(qū)動(dòng)滾筒5轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒使運(yùn)輸帶6運(yùn)動(dòng)，從而將置于傳送帶上的物品運(yùn)輸?shù)叫枰牡胤健?.1 評(píng)述傳動(dòng)方案由于傳動(dòng)所需的傳動(dòng)比比較大，故可選用單級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)，它能實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比而且尺寸緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，適合于中小功率，間歇運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，采用錫青銅為蝸輪材料的蝸桿傳動(dòng)，由于允許

18、齒面有較高的相對(duì)滑移速度，蝸桿傳動(dòng)可置于高速級(jí)，以利于形成潤(rùn)滑油膜，提高承載能力和傳動(dòng)效率，。綜上所述，選用單級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)比較合適。3.2 選擇電動(dòng)機(jī)3.2.1. 選擇電動(dòng)機(jī)的類型按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。3.2.2. 選擇電動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)所需工作功率；按式： 由式： 因此： 由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為式中： 分別為聯(lián)軸器，蝸輪蝸桿，軸承，卷筒的傳動(dòng)效率。?。?=0.98彈性套柱銷聯(lián)軸器傳動(dòng)效率2=0.8雙頭蝸桿傳動(dòng)效率3=0.99球軸承的傳動(dòng)效率4=0.98凸緣聯(lián)軸器傳動(dòng)效率5=0.96卷筒的傳動(dòng)效率則：a=0.98×0.8&

19、#215;0.993×0.98×0.96=0.72故：Pd=6200×0.81000×0.72=6.89kw3.2.3. 定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為：n=60×1000×0.8/×0.28=54r/min按1表（一）推薦的傳動(dòng)比的合理圍，取一級(jí)雙頭蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比；故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速圍為nd=i*n=(10-40)×54=540-2160r/min符合這一圍的電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速有750，1000，1500r/min三種，根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由2P155可查得有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此，有三種傳動(dòng)比方案如下表所示：方案功率

20、型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速重量?jī)r(jià)格傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比蝸桿傳比減速器傳 動(dòng)比17.5Y132M-41500144012320028.2428.2428.2427.5Y160M-6100097011930019.0219.0219.0237.5Y160L-875072014540014.1214.1214.12綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，重量，價(jià)格，減速器的傳動(dòng)比，可見第二種方案比較適合，因此，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M6，其主要性能如下表： 型號(hào)額定功率滿載時(shí)起動(dòng)電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速電流效率功率因數(shù)額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y160M-67.597050.720.6102.02.

21、0電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸如下表；中心高H外形尺寸底腳安裝尺寸地腳螺釘孔直徑軸伸尺寸裝鍵部位尺寸160mm600-417.5-385254-2101542-11012-80以上兩表中單位如下：功率KW，轉(zhuǎn)速，電流A，3.2.4. 定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比同選定的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為：Ia=nm/n=970/54=17.9 ?。篿a=18 由于為一級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)，所以不需要分配傳動(dòng)比。3.2.5. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（功率），將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為1軸，2軸，3軸。則可按照電動(dòng)機(jī)軸至工

22、作軸運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。1各軸轉(zhuǎn)速：n1=nm=970r/minn2=n1/i=970/18=54r/minn3=n2=54r/min式中：為電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，為1軸到2軸的傳動(dòng)比2各軸輸入功率：P1=Pd×1=6.89×0.98=6.75kwP2= P1×2×3=6.75×0.8×0.99=5.35kwP3= P2×3×4=5.35×0.99×0.98=5.19kw3各軸的的輸入轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩由式：Td=9550×Pd/n. 得 Td=67.8Nm T

23、1=Td×1=67.8×0.98=66.4NmT2= T1×2×3×i=66.4×0.8×0.99×18=946.6NmT3= T2×3×4=946.6×0.99×0.98=918.4Nm4各軸的輸出功率：P1 = P1×3=6.75×0.99=6.68kwP2 = P2×3=5.35×0.99=5.3kwP3= P3×3=5.19×0.99=5.14kw5 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩：T1 = T1×3=66.4&#

24、215;0.99=65.7NmT2 = T2×3=946.6×0.99=937.1NmT3= T3×3=918.4×0.99=909.2Nm6.運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)整理如下表所示：軸名功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比效率輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)6.8967.89701 ：10.99I軸6.756.6866.465.7970180.99II軸5.355.3946.6937.1540.99III軸5.195.14918.4909.2541 ：10.99上表中：功率的單位P為Kw，轉(zhuǎn)矩的單位T為Nm，轉(zhuǎn)速n的單位為r/min，3.3 設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)3.3.1. 選擇蝸桿傳動(dòng)類型選取圓

25、弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)，它具有效率高，承載能力強(qiáng)和體積小等優(yōu)點(diǎn)。3.3.2. 選擇材料蝸桿選用45鋼，且經(jīng)表面淬火處理，齒面硬度4555HRC，表面粗糙度。（見3P260表13.3）蝸輪選用ZQSn10-1作輪緣，鑄鐵HT200作輪芯，（3P260表13.2）3.3.3. 按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按接觸強(qiáng)度公式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算1.確定栽荷系數(shù)K； （1）初定，設(shè)蝸輪圓周速度，查4P250表11-13，初取。（2）初定，假定中心距a=150500mm,并取8級(jí)精度，查4P251表11-14，初取。（3）初定，查4P251表11-14，設(shè)環(huán)境溫度3540，?。?）初定，查4P252圖11-4，取。（5）初定，查4

26、P252圖11-5，取。（6）初定，查4P251表11-16，取。初定，查4P239表11-2推薦，在時(shí)取蝸桿頭數(shù)Z=2，由4P238表11-1可看出，q值可取8，9，10，11，12，14，16暫取q=12則，查4P251表11-17得，。于是，初定載荷系數(shù)2.確定蝸輪扭矩；由式得，式中：蝸桿扭矩T1=9550×6.89/970=67.8Nm=6.78×104Nmm速比i=18傳動(dòng)效率按式：取p=90% 則：T2p=6.78×104×18×0.95=1.16×106Nmm1.確定；當(dāng)時(shí)有式中：蝸輪齒數(shù)Z2=Z1×i=2&#

27、215;18=36故：Zzx=3.6/36×(9.75×36+18)=0.03按4P240表11-3取變位系數(shù)X=0則Zzxp=1.15×0.03=0.03452.確定許用接觸應(yīng)力，按式。（1）確定；查4P247表11-8，蝸桿材料選用45鋼，齒面淬火，齒面硬度4555HRC，齒面粗糙度，查4P248表11-9可得。Vs=5.2×104×n1×3T2=5.2×104×970×3937.1=4.9m/s因，故。（2）確定N；由4P248表11-10得（3）式中：為蝸輪轉(zhuǎn)速n2=54r/min t為工作小時(shí)數(shù)

28、所以 N=60×54×2.15×104=6.97×107（4）確定；查4P247表11-8，蝸輪材料選用錫青銅ZQSn10-1,金屬模鑄造，查4P249表11-11得于是可得： H=1×8107/6.97×107×215=169N/mm綜上可得： (qm3km)p=42750×1.49×1.16×106×0.03452/1692=3079.25mm3查4P253表11-18，初取，3.3.4. 精確確定主要幾何參數(shù)1按式：校核（1）校核：蝸輪節(jié)圓直徑d2=mz2=8×18&#

29、215;2=288mm蝸輪圓周速度：V2=d2n2/60×1000=×288×54/60×1000=0.813m/s<3m/s查4P250表11-13，得。（2）校核：傳動(dòng)中心距：a=0.5m(q+z2+2X)=0.5×8×(12+36+0)=192mm查4P251表11-14，得（3）校核：查4P251表11-17，得（4）校核：由式式中:由,可得當(dāng)量摩擦角,查3P268表13-6得,故T2=T1××i=6.78×104×0.88×18=1.07×106Nmm（5）校

30、核：當(dāng)Vs=4.9m/s，查3P241表11-8得。（6）校核：a =192mm>0.5(da1+mz2cos2)=0.5×8×(12+2)+8×36cos222=197.8mma=192mm<m(0.55z2-0.64-0.024a)+da1/2=8×(0.55×36-0.64-0.024×22×3.14/180)+8×14/2=209仍取，。2求：m3qkm=2845.07<3079.25mm33.3.5. 蝸桿齒形計(jì)算和傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算1蝸桿齒形計(jì)算：查4P241表11-4得，變位系數(shù)軸面齒

31、形角法面齒形角齒廓半徑：蝸桿軸向齒厚：蝸桿法向齒厚：齒頂高：齒根高：徑向間隙：全齒高：圓弧中心坐標(biāo)：螺牙齒頂厚：螺牙齒根厚： 2圓弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算；由4P242表11-5得：中心距：a=0.5m(q+z2+2X)=0.5×8×(12+36+0)=192mm蝸桿分度圓柱上螺旋線升角：蝸桿節(jié)圓柱上螺旋線升角：蝸桿分度圓直徑：蝸桿節(jié)圓直徑：蝸桿齒頂圓直徑：蝸桿齒根圓直徑：蝸桿螺旋線長(zhǎng)度： L=(12.5+0.1z2)m=(12.5+0.1×36)×8=128.8mm取L=128mm蝸桿分度圓法向弦齒高：蝸輪分度圓直徑：d2=mz2=8×3

32、6=288mm蝸輪齒頂圓直徑：da2=(z2+2+2X)m=(36+2+0)×8=304mm蝸輪齒根圓直徑：df2=(z2-2.4+2X)m=(36-2.4+0)×8=268.8mm蝸輪外圓直徑：DH=da2+m=304+8=312mm蝸輪輪緣寬度：取蝸輪齒頂圓半徑：蝸輪齒根圓弧半徑：蝸桿軸向齒距和蝸輪齒距：3精度度公差和齒側(cè)間隙；（1）蝸桿公差：查4P158表8-28得第公差組：蝸桿軸向齒距極限偏差：和蝸桿軸向齒距累積誤差，由2P139表10-40得， 。蝸桿齒槽徑向跳動(dòng)公關(guān)：，查2P140表10-42得，。第三公差組：蝸桿齒型公差：，查2P139表10-40得，。和，標(biāo)

33、在蝸桿工作圖上。（2）蝸輪公差：查4P158表8-28和表8-29得第一公差組：蝸輪齒距累積公差，查2P140表10-41得，分度圓弧長(zhǎng)，L=mz2/2=×8×36/2=452.16mm故。第二公差組：蝸輪齒距極限偏差，查2P140表10-41得，d2=mz2=8×36=288mm, 第三公差組：蝸輪齒形公差，查2P140表10-41得，（若對(duì)蝸桿副有接觸斑點(diǎn)要求時(shí)，本項(xiàng)可不進(jìn)行檢驗(yàn)）。加工蝸輪時(shí)刀具與輪壞安裝位置公差刀具與輪壞中心距極限偏差：，查2P141表10-44得，中心距： a=0.5m(q+z2+2X)=0.5×8×(12+36+2&

34、#215;0.5)=196mm傳動(dòng)中心距極限偏差：，則刀具與輪壞的中間平面極限偏差：，查2P141表10-44得，傳動(dòng)中間平面極限偏差：，則刀具與輪壞軸交角極限偏差：，查2P141表10-44得，蝸輪寬度：取B=80mm，則傳動(dòng)軸交角極限偏差：，則，標(biāo)在蝸輪工作圖上。（3）傳動(dòng)公差：查4P162表8-30得，8級(jí)精度傳動(dòng)對(duì)和不作檢驗(yàn)，故傳動(dòng)公差不需標(biāo)出。（4）蝸桿齒厚上下偏差：齒厚上偏差：齒厚下偏差：查2P143表10-48得，蝸桿公差：，則。蝸輪齒厚上下偏差：蝸輪分度圓上弧齒厚公稱值：齒厚上偏差：齒厚下偏差：查2P143表10-48得，蝸輪齒厚公差：，則（5）精度標(biāo)注： 8a-GB10089

35、-88（6）齒壞公差：見2P143表10-49。（7）表面粗糙度：見2P143表10-50。（8）蝸桿嚙合特性表；基本參數(shù)軸向模數(shù)8蝸桿頭數(shù)2蝸桿桿直徑系數(shù)q12軸面齒形角22°齒頂高系數(shù)1頂隙系數(shù)0.2蝸桿螺旋線方向與升角軸向齒廓圓弧半徑40變位系數(shù)X0.5蝸桿類型圓弧齒圓柱蝸桿相嚙合蝸輪圖號(hào)001傳動(dòng)中心距與偏差a192±0.05精度等級(jí)8b-GB10089-88誤差檢查項(xiàng)目軸向齒距累積公差0.045蝸桿齒槽徑向跳動(dòng)公差0.028齒形公差0.0408（9）蝸輪嚙合特性表；基本參數(shù)模數(shù)m8齒數(shù)36軸面齒形角22°齒頂高系數(shù)1頂隙系數(shù)0.2螺旋角螺旋線方向右旋變位

36、系數(shù)X0.5蝸桿類型圓弧齒圓柱蝸桿蝸桿頭數(shù)2相嚙合蝸桿圖號(hào)004傳動(dòng)中心距與偏差a192±0.05精度等級(jí)8b-GB10089-88誤差檢查項(xiàng)目齒距累積公差0.125齒距與極限偏差齒形公差0.028刀具與輪坯中心距極限偏差刀個(gè)與輪坯中間平面極限偏差刀個(gè)與輪坯交軸交角極限偏差3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4.1. 蝸桿軸的設(shè)計(jì)選取45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由2P25表2-7可得，由3P314表16-2得，許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，系數(shù)。1.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑：和聯(lián)軸器相聯(lián)的蝸桿軸受轉(zhuǎn)矩作用，該段軸的直徑按受純扭矩并降低許用應(yīng)力值的方法得到軸的設(shè)計(jì)公式為：故有 d1(106-118)36.89/970=20

37、.4-22.7mm此為蝸桿軸的最小直徑圍，再根據(jù)連接電動(dòng)機(jī)的外伸軸的直徑D=42mm,查2P92選彈性套柱銷聯(lián)軸器TL7，它所允許的軸徑圍為4045mm，故蝸桿軸與電動(dòng)機(jī)相連接的軸徑圍應(yīng)為4045mm之間。1 精確確定蝸桿軸各段直徑；3-2 蝸桿軸尺寸圖據(jù)圖可知蝸桿軸的示意圖精確確定蝸桿軸各段直徑和長(zhǎng)度；軸徑的確定：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的軸徑42mm和彈性套柱銷聯(lián)軸器TL7的軸徑圍4045mm，故取d的軸徑為40mm。軸徑確定：就大于的軸徑，且與密封氈圈配合，故選取，與它相配合的密封氈圈的尺寸為：。軸徑的確定：就大于，且它與軸承配合，選取深溝球軸承6212，查2P63得，深溝球軸承的尺寸為： 它的另一端

38、和一對(duì)反向安裝的角接觸球軸承相配合，它的尺寸為：故；軸徑的確定：根據(jù)4P49的軸徑尺寸標(biāo)準(zhǔn)系列，取。軸徑的確定：為了蝸桿軸兩邊對(duì)稱，取。軸徑的確定：由于它與圓螺母相聯(lián)接，故選取。查2P61得，圓螺母選用M55X2，它的尺寸為：3確定蝸桿軸各段的直徑：3.4.2. 校核蝸桿軸1.計(jì)算齒輪所受的力：軸向力：Fa1=Ft2=2T2/d2=2×937.1×103/288=6508N圓周力：Ft1=Fa2=Ft2×tanr=6508×tan9.46=1009N徑向力：Fr1=Fr2=Ft2×tann=6058×tan22=2629N2.軸的受力

39、簡(jiǎn)圖；把滾動(dòng)軸承簡(jiǎn)化為鉸支，作用點(diǎn)在距軸承小端a處，把作用在齒輪和聯(lián)軸器上的力簡(jiǎn)化為集中力，彎矩從輪緣中點(diǎn)開始，扭矩從輪轂中點(diǎn)開始。右端聯(lián)軸器屬于有彈性元件的撓性聯(lián)接，有方向不定的徑向力作用，按計(jì)算。現(xiàn)取，聯(lián)軸器的外徑。故Ft=2T/d=2×66.4×103/190=699NF0=0.35Ft=0.35×699=244.7N軸的受力簡(jiǎn)圖如下 圖3-3軸水平面的受力與彎矩圖： 圖3-4合成彎矩圖：圖3-5加在聯(lián)軸器上的徑向力所產(chǎn)生的受力與彎矩圖：圖3-6合成彎矩圖：圖3-7扭矩圖：圖3-8計(jì)算彎矩圖：圖3-93.軸垂直面的受力圖與彎矩圖：M=Fa1×d/2

40、=6508×96/2=3.12×105軸承A，B的支反力分別為：RAZ=Fr1×AB/2+M=2629×167.5+3.12×105/335=2246NRBZ=Fr1-RAZ=2629-2246=383ND點(diǎn)的彎矩：右： MDZ1=RAZ×AD=2246×175=3.93×105Nmm左： MDZ2=RBZ×BD=383×160=6.13×104NmmMDZ1- MDZ2=3.93×105-6.13×104=3.32×105NmmM4.軸水平面的受力與彎矩

41、圖；軸承A，B的支反力：RAY=RBY=Ft1/2=1009/2=505ND點(diǎn)彎矩：MDY1=RAY×AD=505×175=8.83×104NmmMDY2=RBY×BD=505×160=8.07x104Nmm初步合成D點(diǎn)彎矩；MD1=MDZ12+MDY12=(3.93×105)2+(8.83×104)2=4.03×105NmmMD2=MDZ22+MDY22=(6.13×104)2+(8.07×104)2=1.01×105Nmm5.聯(lián)軸器徑向力的受力與彎矩圖；軸承A，B的支反力：RA0=

42、F0×BC/AB=244.7*125/355=83.8NRB0=RA0+F0=83.8+244.7=328.5NB點(diǎn)的彎矩：右：MBD=F0×BC=244.7×125=3.06×104Nmm左：MBD=RA0×AB=83.8×335=2.8×104Nmm6.合成彎矩圖；D點(diǎn)彎矩：等效徑向力對(duì)D點(diǎn)的彎矩可由B點(diǎn)的彎矩圖計(jì)算得：MD0=2.8×104×AD/AB=2.8×104×175/335=1.46×104Nmm右：MD1=MD1+MD0=4.03×105+1.46

43、×104=4.18×105Nmm左：MD2=MD2+MD0=1.01×105+1.46×104=1.16×105Nmm7.扭矩圖；應(yīng)力校正系數(shù)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化，查3P315表16.3可得，8.計(jì)算彎矩圖；D點(diǎn)彎矩：右：MD1ca=MD12+(aT)2=(4.18×105)2+(3.7×104)2=4.2×105Nmm左：MD2ca=MD22+(aT)2=(1.16×105)2+(3.7×104)2=1.22×105Nmm B點(diǎn)彎矩：右：MB1ca=MB22+(aT)2=(3.

44、06×104)2+(3.7×104)2=4.8×104Nmm 左：MB2ca=MB22+(aT)2=(2.8×104)2+(3.7×104)2=4.6×104Nmm9.按彎矩校核軸的強(qiáng)度；應(yīng)根據(jù)來(lái)選擇危險(xiǎn)截面，由計(jì)算圖可看出，D，B是危險(xiǎn)截面。D截面校核：D截面的抗彎系數(shù)，查3P332附錄7可得，查3P315表16.3可得， ，故滿足強(qiáng)度要求。B截面校核：B截面的抗彎系數(shù)，查3P332附錄7可得。查3P315表16.3可得， ，故滿足強(qiáng)度要求。10.疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核；應(yīng)根據(jù)和應(yīng)力集中集中情況選擇危險(xiǎn)截面，選蝸桿與軸連接處的截面為危

45、險(xiǎn)截面，它到D截面的距離為65cm，距離B截面100cm。從截面的左側(cè)校核：抗彎截面系數(shù)：，抗扭截面系數(shù)：，彎矩：，扭矩：，彎曲應(yīng)力：， ，（按對(duì)稱循環(huán)變化）扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：，（按對(duì)稱循環(huán)變化）由，取，查表得：有效應(yīng)力集中系數(shù)，。尺寸系數(shù)，。表面狀態(tài)系數(shù)，（，） 取 壽命系數(shù)。 查3P41表3.2， ，等效系數(shù)：，安全系數(shù)：，查3P316可得，選，。故安全。從截面I的右側(cè)看；抗彎截面系數(shù)：， 抗扭截面系數(shù)：， 彎曲應(yīng)力：， ，（按對(duì)稱循環(huán)變化）扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：，查3P330附錄表3可得，配合零件的綜合影響系數(shù)。，查3P316可得，選，。故安全。3.5 設(shè)計(jì)蝸輪的過(guò)盈聯(lián)接過(guò)盈聯(lián)接是一種銅鋁結(jié)合的方式。一般過(guò)

46、盈聯(lián)接采用壓入法或者脹縮發(fā)進(jìn)行配裝。目前的銅鋁結(jié)合性散熱器多采用脹縮法聯(lián)接，從而避免壓入法導(dǎo)致金屬表面劃傷，造成金屬表面結(jié)合不夠緊密，影響散熱效果的缺陷。脹縮法利用熱脹冷縮原理，根據(jù)不同金屬的熱膨脹系數(shù)不同的現(xiàn)象，計(jì)算裝配件的最大過(guò)盈配合，分別加工出包容件徑和被包容件金屬外徑，把不同種類金屬加熱到一定溫度后，包容和被包容金屬嵌套，然后冷卻使其緊密結(jié)合。蝸輪的輪緣與輪芯的配合采用過(guò)盈聯(lián)接的方式，由于它屬于不常拆卸的裝配，故選擇輪緣與輪芯的過(guò)渡配合形式為，用壓力機(jī)裝入，且蝸輪的圓周力靠配合面的摩擦力來(lái)傳遞，為了工作可靠，應(yīng)在配合面間裝有螺釘。3.6 選擇并演算滾動(dòng)軸承由于蝸桿軸承受較大的軸向力，故

47、采用左端為深溝球軸承6212，右端采用一對(duì)反向安裝的角接觸球軸承7312C來(lái)支承。3-10 蝸桿軸承受力圖3.6.1. 角接觸球軸承的校核：因 ，則，四年一次大修。軸承壽命：，由于是一對(duì)反向安裝的角接觸球軸承，故它的附加軸向力相互抵消，查2P71 可得角接觸球軸承7212C的參數(shù)：，查3P374表18.7可得：，故滿足要求。3.6.2深溝球軸承的校核查2P63可得，深溝球軸承6212的參數(shù)：，查3P374表18.7可得：，故滿足要求。3.6.3. 蝸輪上軸承的校核查2P63可得，深溝球軸承6210的參數(shù)：，查3P374表18.7可得：，故滿足要求。3.7 選擇并演算聯(lián)軸器3.7.1. 選擇聯(lián)軸

48、器I考慮到Y(jié)160M6電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速較高，故應(yīng)選擇帶有彈性元件的撓性聯(lián)軸器。所以選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的軸徑和與電動(dòng)機(jī)軸徑相聯(lián)接的蝸桿軸徑分別為42mm和40mm，選擇YL7型彈性套柱銷聯(lián)軸器，它的型號(hào)為：。1校核聯(lián)軸器I；查4P326可得彈性套柱銷聯(lián)軸器I的參數(shù)：，。查3P418可得，（選用45鋼作柱銷，45鋼的）柱銷的許用彎曲應(yīng)力：，2.校核柱銷彎曲強(qiáng)度：，。故滿足要求。以上兩式中K為栽荷系數(shù)，查3P406表19.3可得，。3.校核聯(lián)軸器上鍵聯(lián)接的強(qiáng)度：查2P51可得，選用普通平鍵聯(lián)接。聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)間用：鍵14X100 GB109679聯(lián)軸器與減速器間用：鍵14X100 GB1096794.校核擠壓強(qiáng)度：按式：校核式中：，（查2P51可得，） 與電動(dòng)機(jī)相聯(lián) 與蝸桿軸相聯(lián)，與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)，與蝸桿軸相聯(lián)， （查3P126可得，當(dāng)聯(lián)軸器用鑄鐵時(shí)）聯(lián)接電動(dòng)機(jī)的：，聯(lián)接蝸桿軸的：，故都滿足要求。3.7.2. 選擇聯(lián)軸器II由于滾筒軸的轉(zhuǎn)速較低n=54r/min，工作機(jī)栽荷有輕微沖擊，從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮宜選用凸緣聯(lián)軸器。1載荷計(jì)算；運(yùn)輸帶上的功率：，聯(lián)軸器上傳遞的功率：， 聯(lián)軸器II上的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：，式中：載荷系數(shù)：，查3P406表19.3。 名義轉(zhuǎn)矩：，2選擇聯(lián)軸器II的型號(hào)；根據(jù)，n