單級(jí)蝸桿減速器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、<p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　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)。根據(jù)學(xué)院的教學(xué)環(huán)節(jié)，在2006年6月12日-2006年6月30日為期三周的機(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)

2、軸器——減速器——聯(lián)軸器——帶式運(yùn)輸機(jī)），本人是在周知進(jìn)老師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的。該課程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：任務(wù)設(shè)計(jì)書，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A0圖紙一張、A3圖紙三張。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。</p><p>　　該減速器的設(shè)計(jì)基本上符合

3、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。</p><p><b>　　參數(shù)選擇：</b></p><p>　　總傳動(dòng)比：I=35 Z1=1 Z2=35</p><p>　　卷筒直徑：D=350mm</p><p>　　運(yùn)輸帶有效拉力：F=6000N</p><p>　　運(yùn)

4、輸帶速度：V=0.5m/s</p><p>　　工作環(huán)境：三相交流電源</p><p><b>　　有粉塵</b></p><p><b>　　常溫連續(xù)工作</b></p><p><b>　　傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　根據(jù)要求設(shè)計(jì)

5、單級(jí)蝸桿減速器，傳動(dòng)路線為：電機(jī)——連軸器——減速器——連軸器——帶式運(yùn)輸機(jī)。(如圖2.1所示) 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求可知，該蝸桿的圓周速度V≤4——5m/s，所以該蝸桿減速器采用蝸桿下置式見（如圖2.2所示），采用此布置結(jié)構(gòu)，由于蝸桿在蝸輪的下邊，嚙合處的冷卻和潤(rùn)滑均較好。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(fù)合作用，為防止軸外伸段箱內(nèi)潤(rùn)滑油漏失以及外界灰塵，異物侵入箱內(nèi)，在軸承蓋中裝有

6、密封元件。 圖2.1 </p><p>　　該減速器的結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)裝置、蝸輪軸、箱體、滾動(dòng)軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標(biāo)準(zhǔn)件等。</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的選擇：</b></p><p>　　由于該生產(chǎn)單位采用三相交流電源，可考

7、慮采用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，啟動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。一般電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380V</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，該減速器卷筒直徑D=350mm。運(yùn)輸帶的有效拉力F=6000N，帶速V=0.5m/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。</p><p>　　按工作要求及工作條件選用三相異步電動(dòng)機(jī)

8、，封閉扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V，Y系列</p><p><b>　　傳動(dòng)滾筒所需功率</b></p><p>　　傳動(dòng)裝置效率：（根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 第133-134頁(yè)表12-8得各級(jí)效率如下）其中：</p><p>　　蝸桿傳動(dòng)效率η1=0.70 </p>

9、<p>　　攪油效率η2=0.95 </p><p>　　滾動(dòng)軸承效率（一對(duì)）η3=0.98</p><p>　　聯(lián)軸器效率ηc=0.99 </p><p>　　傳動(dòng)滾筒效率ηcy=0.96</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　

10、η=η1?η2?η33?ηc2?ηcy =0.7×0.99×0.983×0.992×0.96 =0.633</p><p>　　電動(dòng)機(jī)所需功率： Pr= Pw/η =3.0/0.633=4.7KW </p><p>　　傳動(dòng)滾筒工作轉(zhuǎn)速：

11、 nw＝60×1000×v / ×350</p><p>　?。?7.9r/min</p><p>　　根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社 第339-340頁(yè)表附表15-1可查得所需的電動(dòng)機(jī)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，查出有四種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有四種傳動(dòng)比方案，如表

12、3-1: </p><p><b>　　表3-1</b></p><p>　　綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和減速器的傳動(dòng)比，可見第3方案比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6其主要性能如下表3-2：</p><p><b>　　表3-2</b></p>

13、<p><b>　　四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算：</b></p><p>　　4.1蝸桿軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩</p><p>　　P0 = Pr=4.7kw </p><p>　　n0=960r/min</p><p>　　T0=9.55 P0 / n0=4.7

14、5;103=46.7N .m</p><p>　　4.2蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩</p><p>　　P1 = P0·η01 = 4.7×0.99×0.99×0.7×0.992 =3.19 kw </p><p>　　nⅠ= = = 27.4 r/min</p><p>　　T1=

15、9550 = 9550× = 1111.84N·m</p><p>　　4.3傳動(dòng)滾筒軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩</p><p>　　P2 = P1·ηc·ηcy=3.19×0.99×0.99=3.13kw</p><p>　　n2= = = 27.4 r/min</p><p>

16、　　T2= 9550 = 9550× = 1089.24N·m</p><p>　　運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表4-1：</p><p><b>　　表4-1</b></p><p>　　五、蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)：</p><p>　　蝸桿的材料采用45鋼，表面硬度>45HRC，蝸輪材料采用Z

17、CuA110Fe3,砂型鑄造。</p><p>　　以下設(shè)計(jì)參數(shù)與公式除特殊說(shuō)明外均以參考由《機(jī)械設(shè)計(jì) 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(dòng)為主要依據(jù)。</p><p><b>　　具體如表3—1：</b></p><p>　　表5—1蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)表</p><p>　　六、蝸桿

18、、蝸輪的基本尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　6.1蝸桿基本尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率P=5.5kw，滿載轉(zhuǎn)速為960r/min，電動(dòng)機(jī)軸徑，軸伸長(zhǎng)E=80mm</p><p>　　軸上鍵槽為10x5。</p><p>　　初步估計(jì)蝸桿軸外伸段的直徑</p><p>　　d=（0.8——10）=30.4

19、——38mm</p><p><b>　　計(jì)算轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　Tc=KT=K×9550×=1.5×9550×5.5/960=82.1N.M</p><p>　　由Tc、d根據(jù)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社第334頁(yè)表14-13可查得選用HL3號(hào)

20、彈性柱銷聯(lián)軸器（38×83）。</p><p>　　確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm。</p><p>　　根據(jù)HL3號(hào)彈性柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)尺寸確定蝸桿軸外伸端直徑為38mm的長(zhǎng)度為80mm。</p><p>　　由參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社的第305頁(yè)表10-1可查得普通平鍵GB1096—90A型鍵1

21、0×70，蝸桿軸上的鍵槽寬mm，槽深為mm，聯(lián)軸器上槽深，鍵槽長(zhǎng)L=70mm。</p><p>　　初步估計(jì)d=64mm。</p><p>　　由參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社第189頁(yè)圖7-19，以及蝸桿上軸承、擋油盤，軸承蓋，密封圈等組合設(shè)計(jì)，蝸桿的尺寸如零件圖1（蝸桿零件圖）</p><p>　　6

22、.2蝸輪基本尺寸表（由參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社第96頁(yè)表4-32及第190頁(yè)圖7-20及表5—1蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)表可計(jì)算得）</p><p>　　表6—1蝸輪結(jié)構(gòu)及基本尺寸</p><p>　　蝸輪采用裝配式結(jié)構(gòu)，用六角頭螺栓聯(lián)接（100mm）,輪芯選用灰鑄鐵 HT200 ，輪緣選用鑄錫青銅ZcuSn10P1+* 單位：

23、mm</p><p>　　七、蝸輪軸的尺寸設(shè)計(jì)與校核</p><p>　　蝸輪軸的材料為45鋼并調(diào)質(zhì)，且蝸輪軸上裝有滾動(dòng)軸承，蝸輪，軸套，密封圈、鍵，軸的大致結(jié)構(gòu)如圖7.1：</p><p>　　圖7.1 蝸輪軸的基本尺寸結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　7.1 軸的直徑與長(zhǎng)度的確定</p><p>　　1.初步估算軸的最

24、小直徑（外伸段的直徑） </p><p>　　經(jīng)計(jì)算D6>51.7>100mm</p><p>　　又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm</p><p><b>　　計(jì)算轉(zhuǎn)矩 </b></p><p>　　Tc=KT=K×9550×=1.5×9550&#

25、215;3.19/27.4=1667.76N.M<2000 N.M</p><p>　　所以蝸輪軸與傳動(dòng)滾筒之間選用HL5彈性柱銷聯(lián)軸器65×142，</p><p><b>　　因此=65m m</b></p><p>　　2.由參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社的第305頁(yè)表1

26、0-1可查得普通平鍵GB1096—90A型鍵20×110，普通平鍵GB1096—90A型鍵20×70，聯(lián)軸器上鍵槽深度，蝸輪軸鍵槽深度，寬度為由參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（下冊(cè)） 張瑩 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1997年的第316頁(yè)—321頁(yè)計(jì)算得：如下表：</p><p><b>　　7.2軸的校核</b></p><p>　　7.2.1軸的

27、受力分析圖 </p><p><b>　　圖7.1</b></p><p><b>　　X-Y平面受力分析</b></p><p><b>　　圖7.2</b></p><p><b>　　X-Z平面受力圖：</b></p&g

28、t;<p><b>　　圖7.3</b></p><p><b>　　水平面彎矩</b></p><p><b>　　1102123.7</b></p><p>　　521607</p><p>　　9797119</p>&

29、lt;p><b>　　圖7.4</b></p><p>　　垂直面彎矩 714000</p><p><b>　　圖7.5</b></p><p><b>　　436150.8</b></p><p><b>　　合成彎

30、矩</b></p><p><b>　　1184736.3</b></p><p><b>　　714000</b></p><p>　　681175.5 </p><p><b>　　圖7.6</b></p><p

31、><b>　　當(dāng)量彎矩T與aT</b></p><p>　　T=1111840Nmm</p><p>　　aT=655985.6Nmm</p><p><b>　　圖7.7</b></p><p>　　7.2.2軸的校核計(jì)算如表5.1</p><p>　　軸材料為45鋼

32、，，， </p><p><b>　　表7.1</b></p><p>　　軸的結(jié)果設(shè)計(jì)采用階梯狀，階梯之間有圓弧過(guò)度，減少應(yīng)力集中，具體尺寸和要求見零件圖2（蝸輪中間軸）。</p><p>　　7.3裝蝸輪處軸的鍵槽設(shè)計(jì)及鍵的選擇</p><p>　　當(dāng)軸上裝有平鍵時(shí)，鍵的長(zhǎng)度應(yīng)略小于零件軸的接觸長(zhǎng)度，

33、一般平鍵長(zhǎng)度比輪轂長(zhǎng)度短5—10mm，由參考文獻(xiàn)1表2.4—30圓整，可知該處選擇鍵2.5×110，高h(yuǎn)=14mm，軸上鍵槽深度為，輪轂上鍵槽深度為，軸上鍵槽寬度為輪轂上鍵槽深度為</p><p>　　八、減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　參照參考文獻(xiàn)〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第19頁(yè)表1.5-1可計(jì)算得，箱

34、體的結(jié)構(gòu)尺寸如表8.1：</p><p>　　表8.1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　減速器箱體采用HT200鑄造，必須進(jìn)行去應(yīng)力處理。</p><p>　　以下尺寸以參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》 王昆等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據(jù)</p><p>　　九、減速器其他零件的選擇</p

35、><p>　　經(jīng)箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以及標(biāo)準(zhǔn)鍵、軸承、密封圈、擋油盤、聯(lián)軸器、定位銷的組合設(shè)計(jì)，經(jīng)校核確定以下零件：</p><p>　　表9-1鍵 單位：mm</p><p>　　表9-2圓錐滾動(dòng)軸承 單位：mm</p>&l

36、t;p>　　表9-3密封圈（GB9877.1-88） 單位：mm</p><p>　　表9-4彈簧墊圈（GB93-87） </p><p><b>　　表9-5擋油盤</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第1

37、32頁(yè)表2.8-7</p><p>　　定位銷為GB117-86 銷8×38 材料為45鋼</p><p>　　十、減速器附件的選擇</p><p>　　以下數(shù)據(jù)均以參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社的P106-P118</p><p>　　表10-1視孔蓋（Q235）

38、 單位mm</p><p>　　表10-2吊耳 單位mm</p><p>　　表10-3起重螺栓 單位mm</p><p>　　表10-4通氣器

39、 單位mm</p><p>　　表10-5軸承蓋（HT150） 單位mm</p><p>　　表10-6油標(biāo)尺 單位mm</p><p>　　表10-7油塞（工業(yè)用革）

40、 單位mm</p><p><b>　　十一、減速器的潤(rùn)滑</b></p><p>　　減速器內(nèi)部的傳動(dòng)零件和軸承都需要有良好的潤(rùn)滑，這樣不僅可以減小摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，還可以防止銹蝕、降低噪聲。</p><p>　　本減速器采用蝸桿下置式，所以蝸桿采用浸油潤(rùn)滑，蝸桿浸油深度h大于等于1個(gè)螺牙高，但不高于蝸

41、桿軸軸承最低滾動(dòng)中心。</p><p>　　蝸輪軸承采用刮板潤(rùn)滑。</p><p>　　蝸桿軸承采用脂潤(rùn)滑，為防止箱內(nèi)的潤(rùn)滑油進(jìn)入軸承而使?jié)櫥♂尪髯撸Ｔ谳S承內(nèi)側(cè)加擋油盤。</p><p>　　1、《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年</p><p>　　2、《機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版》

42、 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年</p><p>　　3、《機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》 王昆等主編 高等教育出版社 1995年</p><p>　　4、《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)》（第三版） 龔桂義主編 高等教育出版社 1987年</p><p>　　5、《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》

43、（第二版） 龔桂義主編 高等教育出版社 1989年</p><p>　　6、簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版） 唐金松主編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2000年</p><p>　　《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1993年</p><p>　　《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙