一級蝸桿減速器

共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻、堅圜比小期微如蟋蟻、堅圜比小共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻、堅圜比小期微如蟋蟻、堅圜比小共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻期微如蟋蟻'堅強|比*急目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"前言 2\o"CurrentDocument"一、初定傳動方案 3\o"CurrentDocument"二、電動機的選擇 4\o"CurrentDocument"選擇電動機的類型 4\o"CurrentDocument"選擇電動機的容量 4\o"CurrentDocument"確定電動機的轉速 5三、繪制各軸運動和動力參數(shù) 6\o"CurrentDocument"傳分配動比 6\o"CurrentDocument"運動和動力參數(shù)計算 6\o"CurrentDocument"四、設計蝸輪蝸桿 8\o"CurrentDocument"蝸桿蝸輪參數(shù)設計 8校核蝸輪蝸桿彎曲疲勞強度….………\o"CurrentDocument"蝸桿的剛度計算 9蝸桿傳動熱平衡計算\o"CurrentDocument"繪制蝸輪蝸桿基本尺寸表 8\o"CurrentDocument"五、軸的設計計算 111\o"CurrentDocument"高速軸（蝸桿軸）的設計計算 111低速軸的設計計算 13\o"CurrentDocument"六、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 16\o"CurrentDocument"蝸桿軸定固聯(lián)軸器鍵 16\o"CurrentDocument"蝸輪定固聯(lián)軸器鍵 16\o"CurrentDocument"定固蝸輪鍵 16七、軸承的選擇及計算 17\o"CurrentDocument"高速軸上軸承的選擇及校核 17高速軸上軸承的選擇及校核 17\o"CurrentDocument"八、聯(lián)軸器的選擇 19\o"CurrentDocument"電動機與高速軸之間的聯(lián)軸器 19\o"CurrentDocument"低速軸與卷筒之間的聯(lián)軸器 19九、減速器箱體尺寸及結構的確定 200箱體尺寸的設計 200\o"CurrentDocument"箱體各部件結構的設計 221\o"CurrentDocument"十、參考文獻 243

□前言課程設計能培養(yǎng)學生綜合運用所學的理論知識與實踐技能，樹立正確的設計思想，掌握設計的基本方法。本人此次設計的是一級蝸桿減速器裝置，適用于帶式運輸機。在袁逸萍老師的指導下，由本人獨立完成設計任務：根據(jù)所給數(shù)據(jù)，任意選擇一組參數(shù)，從而由所選參數(shù)設計整個傳動裝置，其中包括電動機的選擇，運動參數(shù)計算，蝸輪蝸桿傳動設計，蝸桿、蝸輪的基本尺寸設計，蝸輪蝸桿軸的尺寸設計與校核，減速器箱體的結構設計，減速器其他零件的選擇，最后完成減速器裝配圖一長，零件工作圖兩張，設計說明書一份。此次設計所選參數(shù)；運輸滾筒直徑：D=420mm運輸帶有效拉力：F=2400N運輸帶工作速度：V=1.1m/s工作條件：三相交流電源，兩班制工作，單向、連續(xù)運轉，工作中有輕微振動。運輸帶速度允許速度誤差為±5%使用期限：工作期限為十年，檢修期間隔為三年。生產(chǎn)批量及加工條件：小批量生產(chǎn)。傳動裝置簡圖如右圖：1—電動機2—聯(lián)軸器3一蠅桿藏速器4—卷筒5—帶式運輸機共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻期微如蟋蟻、堅強■!及也共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻期微如蟋蟻、堅強■!及也共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻、堅圜蟻象期微如蟋蟻、堅圜蟻象、初定傳動方案根據(jù)要求設計單級蝸桿減速器，傳動路線為：電機——連軸器——減速器—一連軸器一一帶式運輸機。當蝸桿的圓周速度V>4m/s時蝸桿選擇上置式，選擇上置式需要給箱體增加整體潤滑裝置，箱體底部蝸輪需要安裝刮油板，及時除去蝸輪輪緣的污垢，有利于裝置傳動，散熱增加，蝸輪及蝸輪軸利用平鍵作軸向固定。蝸桿及蝸輪軸均采用圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷的復合作用，為防止軸外伸段箱內(nèi)潤滑油漏失以及外界灰塵，異物侵入箱內(nèi)，在軸承蓋中裝有密封元件。該減速器的結構包括電動機、蝸輪蝸桿傳動裝置、蝸輪軸、箱體、滾動軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標準件等。整體構造如下圖：

、電動機的選擇2.1、選擇電動機的類型根據(jù)工作要求選用Y系列封閉扇冷式三相異步電動機，電源電壓為380丫。三相異步電動機具有結構簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，啟動性能好等優(yōu)點。2.2、選擇電動機的容量電動機所需工作功率為：PP=—-dn2.64kw工作機所需功率： P=Fv_2400x2.64kww—1000 — 1000傳動裝置的總效率為“5傳動裝置的總效率為“5273nn1234聯(lián)軸器效率、=0.99,滾動軸承效率(一對)n2=0.98,閉式蝸輪蝸桿傳動效率1=0.85，傳動滾動效率n4=0.96為代入得:n=0.992x0.983x0.85x0.96=0.75電動機所需功率為：P P_=1=3,52KWd=nw0.776因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率Ped略大于Pd即可。由Y系列電動機技術數(shù)據(jù)，選電動機的額定功率Ped為4kW。2.3、確定電動機的轉速滾筒軸工作轉速n=60x1000u=50.02r/minw 兀D一般一級蝸輪蝸桿減速器傳動比1為10?40，故電動機的轉速可選范圍為:n'=in=(10~40)x50.02r/min=500.2~2000.08r/mind1w符合這一范圍的同步轉速有750r/min、1000r/min、1500r/min，現(xiàn)將這量種方案進行比較。有相關資料查得的電動機數(shù)據(jù)及計算出的總傳動比列于表1。共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻、期微如蟋蟻、堅強dcy急共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻、期微如蟋蟻、堅強dcy急表2-1額定功率為4KW時電動機選擇對總體方案的影響方案電動機型號同步轉速/滿載轉速電動機質量（kg）價格/元傳動比?a1Y160M1-8（r/min）750/720899812.8i2Y132S-61000/9607814400.5i3Y112M-41500/1440769801.5i方案3電動機質量較小，價格相對便宜，傳動比適中，所以選擇Y112-M4.共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻期微如蟋蟻、堅強■!比小共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻期微如蟋蟻、堅強■!比小共享知識分享快樂共享知識分享快樂卑微如蟋蟻'堅圜壯象卑微如蟋蟻'堅圜壯象三、計算傳動裝置以及動力參數(shù)、分配傳動比：總傳動比：錯誤!未找到引用源。=錯誤!未找到引用源。=錯誤!未找到引用源。28.78減速器的傳動比，即一級蝸桿傳動比i:i二錯誤!未找到引用源。=28.78、運動和動力參數(shù)計算蝸桿軸的輸入功率、轉速與轉矩P1=P0,=3.42kw錯誤!未找到引用源。二錯誤!未找到引用源。=1440r/minT=9550錯誤！未找到引用源。=22.68N.m1蝸輪軸的輸入功率、轉速與轉矩P2=P1?n2n3=2.85kWn2=錯誤!未找到引用源。=50.03r/minT=9550P=555.48N?m2n23.3傳動滾筒軸的輸入功率、轉速與轉矩P3=P2?n2?n1=2.77kW錯誤!未找到引用源。=錯誤!未找到引用源。=50.03r/minPT=9550 =538.30N?m3n3運動和動力參數(shù)計算結果整理于下表3-1：表3-1各軸運動和動力參數(shù)

軸名功率P/kW轉矩T(N?m)轉速n/(r/min)傳動比i效率n輸入輸出輸入輸出電動機軸蝸桿軸3.423.523.3922.6823.3422.451440144010.97蝸輪軸2.852.82555.48549.9350.0328.780.833傳動滾筒軸2.772.74538.30532.9250.0310.97共享知識分享快樂共享知識分享快樂卑微如蟋蟻'堅圜蟻象卑微如蟋蟻'堅圜蟻象共享知識分享快樂共享知識分享快樂卑微如蟋蟻'堅圜蟻象卑微如蟋蟻'堅圜蟻象四、設計蝸輪蝸桿4.1蝸桿蝸輪參數(shù)設計（1）選擇材料并確定其許用應力蝸桿用40鋼，表面淬火，硬度為45?55HRC;蝸輪用鑄錫青銅ZCuSn10P1砂輪鑄造許用接觸應力，查表12-2得匕］=200MPa許用彎曲應力，查表12-6得［o］=50MPa（2）選擇蝸桿頭數(shù)Z,并估計傳動效率由i=27查表12-2，取Z1=2，則ZjiZ1=58;由Z1=2查表12-8，估計n=0.8;（3）確定蝸桿轉矩T=9.55x106PP-=435218.87N?mmn2（4）確定使用系數(shù)k，綜合彈性系數(shù)zA取k==1.2，取z=150（鋼配錫青銅）（5）確定接觸系數(shù)%假定幺=0.45,由圖12-11得"p=2.65a（6）計算中心距aa>斗kT（ZZ/［Q］）2=127.30mmaEP H（7）確定模數(shù)m,蝸輪齒數(shù)Z2，蝸桿直徑系數(shù)q,蝸桿導程角工，中心距@等參數(shù)由式12-10得d=0.68a0.875=47.23mma-dm= r=3.58mmZ2

現(xiàn)取m=5mm,q=10,d=50mm,d=5x58=290.則12a=0.5x5x(10+58)=170>127.30mm,導程角r=arctanz/q=arctan2/10=11.3099。。1校核蝸輪蝸桿彎曲強度(1)蝸輪齒形系數(shù)由當量齒數(shù)zV=z2/(cosr)3=58/(cos11.3099)3=..5^62查圖11-8得，Y=2.3(2)蝸輪齒根彎曲應力=1.53KaxT=1.53KaxTxYFa~2mcosr25.85Mpa<[o]=50MpaF12彎曲強度足夠蝸桿的剛度校核圓周力F二F=2Ti/di=2x22.68/0.05=907.2N蝸桿軸向力F=F=2T2/d2=3830.89.4N蝸桿徑向力F=F=Ftana°=1394.33N蝸桿材料彈性模量E=2.06x105MPa共享知識分享快樂共享知識分享快樂共享知識分享快樂共享知識分享快樂蝸桿危險截面慣性矩I二錯誤！未找到引用源。=306787.11mm蝸桿支點跨距l(xiāng)=0.9d2=261mm許用撓度[Y]=d1/1000=0.05mm由切向力F1和徑向力F產(chǎn)生的撓度分別為TOC\o"1-5"\h\zY=FL3=5.32X10-3mm1 T1〃 48EI6.4x10-3mmY=FL3 ri r6.4x10-3mm合成總撓度為Y=.j'Y2+Y2=8,32錯誤！未找到引用源。10-3mm<[Y]剛度11 r1足夠。蝸桿熱平衡的計算在閉式傳動中，熱量通過箱殼散逸，要求箱內(nèi)油溫和周圍空氣溫度之差不超過溫差許用值[△{]:△t=1000P1(1-h)/atA[△t]=60?70℃所代入數(shù)據(jù)：P1=3.42KW，h=0.85,at=16W/(m?℃)散熱面積A=0.47264m2△t=1000X3.42X0.15/(16X0.47245)=67.86℃>[△t]溫差高于許用值，需采用冷卻措施，為箱體增加循環(huán)油冷卻裝置。繪制蝸輪蝸桿基本尺寸表圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸期微如蟋蟻、堅圜吐象共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻、期微如蟋蟻、堅強dcy急共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻、期微如蟋蟻、堅強dcy急名稱計算公式蝸桿蝸輪分度圓直徑d1=mq=50d2=mz2=290齒頂高ha=m=5ha=m=5齒根高hf=1.2m=6hf=1.2m=6齒頂圓直徑da1=m(q+2)=60da2=m(z2+2)=300齒根圓直徑df1=m(q-2.4)=38df2=m(z2-2.4)=278徑向間隙c=0.20m=1中心距a=0.5m(q+z2)=170五、軸的設計計算5.1高速軸（蝸桿軸）的設計計算高速軸用45Cr,表面淬火處理。[t]=30.40MPap=3.42kWC=118.107取C=115P先按扭轉計算軸的最小直徑d>C-3；—=15.34mmn即軸的最小直徑dmin=20mm。再由當量彎矩校核軸的直徑。蝸桿作用在軸上的力為：圓周力：F=907.2N徑向力：Ft=3830.89Nr軸向力：F=1394.33Na求軸上各力大?。篖=304mm,K=83mm共享知識分享快樂共享知識分享快樂卑微如蟋蟻'堅圜壯象卑微如蟋蟻'堅圜壯象共享知識分享快樂共享知識分享快樂卑微如蟋蟻'堅圜壯象卑微如蟋蟻'堅圜壯象（1）垂直面的支承反力LdF?——F'—aF1V——^-2-=382.12NF1VLF=F—F=1394.33—382.12=1012.21N2V r 1V(2)水平面的支承反力FF=F=—=453.6N1H 2H 2(3)F力在支點產(chǎn)生的反力'=F義K/L=442.30N1F'=F+F=1620+442.30=2062.30NTOC\o"1-5"\h\z2F 1F(4)繪垂直面的彎矩圖M=F-L=153.86N-maV 2V2M'=F-L=58.08N-maV 1V2(5)繪水平面的彎矩圖共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻期微如蟋蟻、堅強■!及也共享知識分享快樂共享知識分享快樂卑微如蟋蟻'卑微如蟋蟻'堅強I蟻象M=F-L=68.95N-maH1H2F力產(chǎn)生的彎矩圖：M=FxK=1620x83=134.46N?m2Fa-a截面產(chǎn)生的彎矩：M=FxK=1620x83=134.46N?m2F（6）求合成彎矩MaM=M2+m2+m=C53.862+68.952+67.23=235.83N?ma av ah aFM'=\；M'2+M 2+m=y'58.082+68.952+68.23=157.68N?ma av ah aFM=M=134.46N?m2aF（7）求軸傳遞的轉矩dT=F?一=131.544N?mt2（8）求危險截面的當量彎矩從圖可知a截面最危險，其當量彎矩為：M=、；M2+GT1 取a=0.6,e aM=、，M2+Qt卜=、,235.832+（0.6x131.544）=248.68N-me a（9）計算危險截面處軸的直徑軸的材料為45#鋼，調(diào)質處理，查表得o=650MPa，許用彎曲應力B0]=60MPa，則-1b-Mr—p-e_=1=34.61mm+0.1b」- -1b所取高速軸蝸桿所在軸徑齒根圓直徑為35mm>34.61,強度符合。5.2低速軸的設計計算下圖中L=172mm,K=181mm,d=290mm。圖中a點為齒輪沿軸長方向的中點。蝸輪作用在軸上的力為：圓周力：Ft=3830.89N徑向力：Fr=1394.33N軸向力：Fa=907.2N(1)垂直面的支承反力dLF?—2—F?一F=—―2 2-=-67.6TOC\o"1-5"\h\z1V LF=F-F=1394.33-(-67.6)=1461.91N2V- 1V(2)水平面的支承反力FF=F=一=1915.45N1H 2H 2(3)F力支點產(chǎn)生的反力：F=F?K/L=8985.69x181/172=9455.87N1FF=F+F=8985.69+9455.87=18441.56NTOC\o"1-5"\h\z2F 1F(3)繪垂直面的彎矩圖M=F?-=1461.96x172/2=125.73N?maV 2V2M'=F?-=-5.8136N?maV 1V2(4)繪水平面的彎矩圖M=F?-=1915.45x172/2=164.73N?maH 1H2(5)求F產(chǎn)生的彎矩M=FxK=8985.69x181=1626.41N?m2Fa-a截面彎矩：M=FxL/2=9455.87x172/2=813.2N?maF 1F(6)求合成彎矩：M2+M2+M=；125.732+164.732+813.2=1020.43N?m\av ah aFM'=JM'2+M2+M=#'(-5.8136)2+164.732+813.2=978.03N?ma'av ah aFM=M=1626.4N?m2aF(6)求軸傳遞的轉矩T=F?L=3830.89x290=555.47N?mt2(7)求危險截面的當量彎矩從圖可知a截面最危險，其當量彎矩為：M=\；M2+Qtb 取a=0.6,e aM=.；M2+(aT1=\：1020.432+(0.6x555.47%=1073.48N-me'a(8)計算危險截面處軸的直徑軸的材料為45鋼，正火處理，查表得o=650MPa，許用彎曲應力B0]=60MPa，則-1bM:M…，d>q—=56.34mm+0.10」- -1b考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大5%,故d=1.05x56.34mm=59.165<60mm經(jīng)校核得知該軸的設計是合理的。共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻、期微如蟋蟻、堅強1比*急共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻、期微如蟋蟻、堅強1比*急六、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算鍵均采用45鋼，查得鍵的許用擠壓應力為口］=125~150MPa。P6.1蝸桿定固聯(lián)軸器鍵選擇鍵的寬度b=8mm,高度h=7mm,長度L=56mm。已知軸的直徑d=28mm，傳遞的轉矩T=22.68N?m0［。］=140Mpa4T4義22.68義103校核：o== =8.265MPa<140,安全。pdhl28義7義56蝸輪定固聯(lián)軸器鍵選擇鍵的寬度b=14mm,高度h=9mm,長度L=100mm。已知軸的直徑d=45mm,傳遞的轉矩T=555.48N?mo［。］=140Mpa4T4義555.48義103校核：o== =54.86MPa<140Mpa,安全。pdhl 45義9義100定固蝸輪鍵選擇鍵的寬度b=18mm,高度h=11mm,長度L=63mm。已知軸的直徑d=60mm,傳遞的轉矩T=555.48N?mo［。］=140Mpa4T 4義555.48義103校核：o= = =65.32MPa<140,安全。pdhl60義9義63共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻、期微如蟋蟻、堅強dcy急共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻、期微如蟋蟻、堅強dcy急七、滾動軸承的選擇及計算7.1高速軸上軸承的選擇及校核因軸的直徑為90mm,故選用圓錐滾子球軸承30210,其中Cr=73.2KN,（1）軸承上的軸向力和徑向力以及外加軸力：F=3830.89NAa=15F=F/2Ys1 r1F=382.124Nr1e=1.5tanaF/F=3830.89/382.124=10.025>eTOC\o"1-5"\h\zA r1Y=0.4cotaF=F/2Y=382.124/2.9856=127.99Ns1 r1F=F/2Ys2 r2F=1012.21Nr2F/F=3830.89/1012.21=3.7846>eA r2Y=0.4cotaF=F/2Y=1012.21/2.9856=339.03Ns2 r2“nt斥力F=F+F=3958.88N軸承壓緊端：?a2 As1F=F=127.99N軸承放松端： a1 s1查表得：F/F=127.99/382.124=0.334<ea1 r1X=1Y=011F/F=3958.88/1012.21=3.911>0.4a2r2X=0.4Y=1.4922P=XF+YF=1x383.1241r1 1a1p=XF+YF=0.4x1012.21+1.49x3958.88=6303.6152N2r2 2a1計算所需的徑向基本額定動載荷Cr1fPf60nTV10

p2 -LfI106 卜)t=89.5077kN<99KN查表得32307軸承的徑向基本額定動載荷，故所選30210軸承適用。7.2高速軸上軸承的選擇及校核因軸的直徑為55mm,預先選擇軸承302n軸承上的軸向力和徑向力以及外加軸力：F=907.2NAe=1.5tanaF=67.6Nr1F=1461.96Nr2F/F=907.2/67.6=13.4>eAr1Y=0.4cotaF/F=907.6/1461.96=0.067<eAr1F=F/2Y=67.6/1.231=27.45Ns1 r1F=F/2Y=1461.96/2.464=593.8Ns2 r2軸承壓緊端：軸承放松端：F=F+F=907.2+593.8=1510Na1 as2F=F=593.8Na s2F=F=593.8Nas2F/F=1501/67.6=22.2>0.48a1r1F/F=1501/1461.96=1.0267>0.48a2r2X=0.4Y=1.231p=XxF+YF=1874.77N1 r1 1a1P=XxF+Y2F=2432.51N2 r2 a2P=2432.51NCr=fP/f(60nL/106)3/10=12.61KN<90.8KNpt h所以額定動載荷滿足要求，選擇軸承30211適用。共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻、期微如蟋蟻、堅強dcy急共享知識分享快樂共享知識分享快樂期微如蟋蟻期微如蟋蟻、堅強■!及也八、聯(lián)軸器的選擇電動機與高速軸之間的聯(lián)軸器已知高速軸的輸入功率為P=3.52W,轉速n=1440r/min,因工作輕微振動，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。高速軸轉矩為T=22.58N-m,查表得K=1.1,故計算轉矩為：AT=KT=1.1x22.58=24.948N?mCA根據(jù)計算轉矩及電動機軸直徑和減速器輸入軸的直徑查設計手冊，選取彈性套柱銷聯(lián)軸器LT4,材料為鋼時，許用轉速為5700r/min，允許的軸孔直徑為28或25mm，選擇28mm合適。低速軸與卷筒之間的聯(lián)軸器已知低速軸的輸出功率為P=2.82kW，轉速n=50.03r/min,因工作平穩(wěn)，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。低速軸轉矩為T=555.48N-m,查表得K=1.1,故計算轉矩為：AT=KT=1.1x555.48=611.028N?mCA根據(jù)計算轉矩及電動機軸直徑和減速器輸入軸的直徑查設計手冊,選取凸緣聯(lián)軸器LT6，其公稱轉矩為710N-m,材料為鋼時，許用轉速為3000r/min，允許的軸孔直徑為45、48、50、55、56mm，選擇45mm的合適。

九、減速器箱體尺寸及結構的確定箱體尺寸的設計減速器箱體采用HT200鑄造，必須進行去應力處理。名稱符號計算結果箱座壁厚度55=10箱蓋壁厚度1515=10i機座凸緣厚度bb=1.55=1.5X10=15mm機蓋凸緣厚度1bb1=1.551=1.5X10=15mm箱座底凸緣厚度%b=2.55=2.5x10=25mm2地腳螺釘直徑@擊=18.3地腳螺釘數(shù)目nn=4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑di錯誤!未找到引用源。0.75錯誤!未找到引用源。=13.725箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑的d=0.55d=10.065mm2 f聯(lián)接螺栓錯誤!未找到引用源。的間距l(xiāng)l=150~200mm，取175mml=175mm軸承端蓋螺栓直徑d=0.45d=8.235mm3 f

窺視孔蓋螺釘直徑d=0.35d=6.405mm4 f定位銷直徑dd=0.75d=7.548mm2螺栓扳