蜗轮蜗杆减速器的设计

《蜗轮蜗杆减速器的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蜗轮蜗杆减速器的设计（34页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 湖南工业大学 课 程 设 计 资 料 袋 机械工程 学院（系、部 ） 学年第 学期 课程名称 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 学号 题 目 蜗轮蜗杆传动减速器设计

2、 成 绩 起止日期 20** 年 12 月31日～ 20**年 1月 13日 目 录 清 单 序号 材 料 名 称 资料数量 备 注 1 课程设计任务书 1份 2 课程设计说明书 1份 3 课程设计图纸 4张 1张 4 5 6 谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书，我这里还有一个压缩包，里面有相应的word说明书和CAD

3、图纸。下载后请联系QQ：1459919609。我可以将压缩包免费送给你。欢迎朋友的光临！！！（注：注册账号时最好用你的QQ号，以方便我将压缩包发给你） 机械设计 设计说明书 蜗轮蜗杆传动减速器设计 起止日期： 20** 年 12 月 31 日 至 20** 年 1 月 13 日 学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院 20** 年 1 月 13 日 机械设计课程设计 目 录 一 、课程设计任务书 2 二、 传动方案 3 三、 选择电动机 3 四、计

4、算传动装置的总传动比及其分配各级传动比 5 五、传动装置的运动和动力参数 5 六、确定蜗杆的尺寸 6 七、减速器轴的设计计算 9 八、 键联接的选择与验算 17 九、密封和润滑 18 十、铸铁减速器箱主要结构尺寸 18 十一、减速器附件的设计 20 十二、小 结 23 十三、参考文献 23 一 、课程设计任务书 20**—20**学年第 1 学期 机械工程 学院（系、部） 专业 班级 课程名称： 机 械 设 计

5、 设计题目： 蜗轮蜗杆传动减速器的设计 完成期限：自 20**年 12 月 31 日至 20**年 1 月 13 日共 2 周 内 容 及 任 务 一、 设计任务： 设计蜗轮蜗杆减速器 二、设计的主要技术参数：带的圆周力,带速，滚筒直径。（工作条件：三班制，使用年限10年，连续单向运转，载荷平稳，小批量生产，运输链速度允许误差为链速度的5%。） 三、设计工作量：说明书1份，A0的装配图

6、1张，A3的零件图3张。 进 度 安 排 起止日期 工作内容 20**年12月31日-20**年1月4日 设计计算减速器，并认真检验计算结果 20**年1月5日-20**年1月10日 完成A0的装配图 20**年1月11日-20**年1月12日 完成3张A3的零件图 20**年1月13日 整理说明书和图纸 主 要 参 考 资 料 [1]《机械设计课程设计》王大康，卢颂峰主编 北京工业大学出版社 2000 [2]《机械设计课程设计》金清肃主编 华中科技大学出版社 1995 [3]《机械设计学基础》孙建东主编 机械工业出版社 2004 [4]《简

7、明机械设计手册》唐金松主编 上海科学技术出版社 1992 [5]《机械设计》濮良贵，纪名刚主编 高等教育出版社 2001 指 导 教 师（签字）： 年 月 日 系（教研室）主任（签字）： 年 月 日 二、 传动方案 我选择蜗轮蜗杆传动作为转动装置，传动方案装置如下： 三、 选择电动机 1、电动机的类型和结构形式 按工作要求和工作条件，选用选用笼型异步电动机，封闭式结

8、构，电压380v，Y型。 2、电动机容量 工作机所需功率 根据带式运输机工作机的类型，可取工作机效率。 电动机输出功率 传动装置的总效率 式中，…为从电动机至卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表10-2查得：联轴器效率=0.99；轴承 =0.98；单级蜗杆传动=0.95卷筒轴滑动轴承,则 总效率 故 电动机额定功率 依据参数文献2表19-1选取电动机额定功率 3、电动机的转速 卷筒轴工作转速为 由参考文献2表2-2可知，单级蜗杆减速器一般传动比范围为7~40总动比合理范围为。故电动机转速的可选范围为 初

9、选同步转速分别为1500r/m和3000r/m的两种电动机进行比较如下表： 方案 电动机号 额定功率 电动机转（r/min） 电动机质量w/kg 参见价格 （元） 总传动比i 同步 满载 1 Y100L1-4 2.2 1500 1430 38 800 8.98 2 Y90S-2 2.2 3000 2840 45 1000 17.8 由表中数据可知两个方案均可行，但方案1传动比较小，传动装置结构尺寸较小。因此，采用方案1，选定电动机Y100L1-4。 4、Y100L1-4电动机的数据和外形，安装尺寸如小表： 型号 额定功率

10、 （KW） 转速（r/min） 质量（kg） 同步 满载 Y100L1-4 2．2 1500 1430 38 尺寸 H A B C D E F G K AB AD AC HD BB L 100 160 140 63 28 60 8 24 12 205 180 205 245 170 380 电动机外形尺寸： 四、计算传动装置的总传动比及其分配各级传动比 传动装置总传动比： 由选定的电动机满载转速和工作机主轴的转速，可得传动装置的传动比是： 所得i符合单级蜗杆减速器传动比的常用范围。 五、

11、传动装置的运动和动力参数 1、各轴转速 为蜗杆的转速，因为和电动机用联轴器连在一起，其转速等于电动机的转速，则： 为蜗轮的转速，由于和工作机连在一起，其转速等于工作主轴转速，则： 各轴输入功率 按电动机额定功率计算各轴输入功率，设为蜗杆轴的功率，为蜗轮轴的功率，为工作机主轴的功率。则： 2、各轴转矩 蜗杆轴的转矩: 蜗轮轴上的转矩: 工作机主轴上的转矩: 六、确定蜗杆的尺寸 1、选择蜗杆传动类型 根据GB/T 10085-1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI). 2、 选择材料 考虑到蜗杆传动功率不大,速度只是中等,故蜗杆用45刚;因

12、希望效率要高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为45-55HRC.蜗轮用铸锡磷青铜,金属摸铸造.为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造. 3、按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度.由式文献1式(11-12)计算传动中心矩: 蜗轮上的转矩 确定载荷系数 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数；由表参考文献1的表11-5选取使用系数；由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数；则： 确定弹性影响系数 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故。 确定接触系数 先假

13、设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值为0.35，从图参考文献1图11-18中可查得。 确定许用接触应力 根据涡轮材料为铸锡磷青铜，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC，可以从文献1表11-7中查得蜗轮的基本许用应力。 应力循环次数 寿命系数 计算中心距 取中心距a=100mm,因i=8.98,故从文献1表11-2中取模数m=3.15mm,蜗杆的分度圆直径d1=35.5mm.这时d1/a为0.355，从文献1图11-18中可查得接触系数，因为，因此以上结果可用。 4、蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 蜗杆： 轴向齿距 直径系数 齿顶圆直

14、径 齿根圆直径 分度圆导程角 蜗杆轴向齿厚 蜗轮： 蜗轮的齿数Z2=53；变位系数X2=-0.3889； 验算传动比 这时传动比误差为 ，是允许的。蜗轮分度圆直径 蜗轮喉圆直径 蜗轮齿根圆直径 蜗轮咽喉母圆半径 5、 校核齿根弯曲疲劳强度 当量齿数 根据X2=-0.3889，ZV2=77.03，从文献1图11-19中可以查得齿形系数YFa2=2.40。 螺旋角系数 许用弯曲应力 从文

15、献1表11-8中查得由制造的蜗轮的基本许用应力。 寿命系数 弯曲强度是满足的。 6、验算效率 已知；；与相对滑动速度VS有关。 从参考文献1表11-18中用插入值法查得，；代入式中求得，稍小于原估计值，因此不用重算。 7、 热平衡计算 蜗杆传动总效率 散热面积A 取传热系数 ，取，从而可以计算出箱体工作温度 因为，所以符合要求。 8、 精度等级公差和表面粗糙度的确定 七、减速器轴的设计计算 1、 蜗杆轴的设计 由于蜗杆的直径很小，可以将蜗杆和蜗杆轴做成一体，即做蜗杆轴。 蜗杆上的转矩。则作用于齿轮上的圆周力：

16、轴向力： 径向力： 初步确定轴的最小直径 先按文献1式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取，于是得 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，孤需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩，查文献1表14-1，考虑到转矩变化很小，故取，则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查参考文献2表14-3，选用LT3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为31500Nmm。半联轴器的孔径d1=16mm,故取d12=16mm,半联轴器长度L=42mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=30mm。

17、 轴上零件的装配方案 蜗杆是直接和轴做成一体的，左轴承及轴承端盖从左面装，右轴承及右端盖从右面装。 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右段需制出一轴肩，故取2-3段直径d23=20mm;左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=22mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=30mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比L1短一些，现取L12=28mm。 由已知条件知道工作时间为10年，每年按300天计算，且每天三班制工作，则大概总的工作时间为： 考虑最不利的情况，单个轴承所受的径向力为：

18、向心轴承只承受径向载荷时 由参考文献1式13-6a知基本额定动载荷 N 查表13-4，13-6得 从参考文献2中查表13-2得： 轴承型号 外形尺寸（mm） 安装尺寸（mm） 基本额定动载荷 Cr/kN 基本额定静载荷 Cr/kN 7000AC d D B da min Da max ra max 30 55 13 36 49 1 14.5 9.85 因此轴环处的直径d34=d78=30mm,而L78=18mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得6006型

19、轴承轴肩高度h=6mm，因此，取d67=d45=42mm。 所选轴承的外形如下图所示： 由已知可以取齿宽b1=25mm，蜗杆齿顶圆直径为45mm，齿根圆直径为30mm，齿顶圆左端长10mm，右端长15mm。参考文献1表15-2取轴端倒角为。 蜗杆轴的校核 设蜗杆齿宽的法向中心线的有侧长为，左侧的长度为，则： 水平面的支承反力（图a） 垂直面的支承反力（图b） 绘水平面的弯矩图 绘垂直面的弯矩图 绘合成弯矩图 该轴所受扭矩为 按弯扭合成应力校核轴的强度 由图可知轴承上截面C为危险截面，根据文献

20、1式（15-5）及以上数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取α=0.6，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1表15-1查得。因此<，故安全。 由于轴的最小直径是按扭转强度很宽裕地确定的，由蜗杆轴受力情况知截面C处应力最大，但其轴径也较大，且应力集中不大，各处应力集中都不大，故蜗杆轴疲劳强度不必校核。 蜗轮轴的设计 蜗轮上的转矩。则作用于齿轮上的圆周力： 轴向力： 径向力： 初步确定轴的最小直径 先按文献1式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取，于是得 输出轴的最小直径显然是

21、安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩，查文献1表14-1，考虑到转矩变化很小，故取，则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查参考文献2表14-3，选用LT6型弹性柱销联轴器，其公称转矩为250000Nmm。半联轴器的孔径d1=30mm,故取d12=30mm,半联轴器长度L=82mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm。 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右段需制出一轴肩，故取2-3段直径d23=35mm;左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=3

22、8mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比L1短一些，现取L12=58mm。 由已知条件知道工作时间为10年，每年按300天计算，且每天两班制工作，则大概总的工作时间为： 考虑最不利的情况，单个轴承所受的径向力为： 向心轴承只承受径向载荷时 由参考文献1式13-6a知基本额定动载荷 N 查表13-4，13-6得 从参考文献2中查表13-2得： 轴承型号 外形尺寸（mm） 安装尺寸（mm） 基本额定动载荷 Cr/kN 基本额定静载荷 Cr

23、/kN 7008AC d D B da min Da max ra max 40 68 15 46 62 1 19.0 14.5 因此轴环处的直径d34=d78=40mm,而L78=20mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得6008型轴承轴肩高度h=6mm，因此，取d67=52mm。蜗轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d，故取h=4mm，则轴环直径d56=60mm。轴环宽大于等于1.4h，则取L56=8mm。同时取L

24、23=50mm，L34=20mm,L45=32mm，L67=18mm。 所选轴承的外形如前面所选轴承图所示。 蜗轮轴的校核 设蜗轮齿宽的法向中心线的有侧长为，左侧的长度为，则： 水平面的支承力： 垂直面的支承反力: 绘水平面的弯矩图： 绘垂直面的弯矩图： 绘合成弯矩图： 该轴所受扭矩为： 按弯扭合成应力校核轴的强度 由图可知轴承上截面C为危险截面，根据文献1式（15-5）及以上数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取α=0.6，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45

25、钢，调质处理，由文献1表15-1查得。因此<，故安全。 由于轴的最小直径是按扭转强度很宽裕地确定的，由蜗杆轴受力情况知截面C处应力最大，但其轴径也较大，且应力集中不大，各处应力集中都不大，故蜗杆轴疲劳强度不必校核。 八、 键联接的选择与验算 1、选择键联接的类型和尺寸 本设计中有三处要求使用键联接，一处为减速器输入轴（蜗杆）的联轴器处，设置在蜗杆上的键标此处为键1此处轴的直径d1=16mm。一处是减速器输出轴（蜗轮轴）的联轴器处，设置在蜗轮轴上的键标此处为键2此处轴的直径d2=30mm。另一处是蜗轮与蜗轮轴的联接，标记此处的键为键3此处轴的直径d3=45mm。一般8级以上的精度

26、要有定心精度的要求，所以选择用平键联接，由于只是联接的是两根轴，故选用圆头普通平键（A）型。而键3的蜗轮在轴的中间，所以也选择圆头普通平键（A）型。 根据以上的数据，从文献1表6-1中查得键1的截面尺寸为：宽度b=5mm，高度h=5mm。由联轴器的标准并参考键的长度系列，可以确定取此键的长度L=20mm（比伸入到联轴器的深度短一些）。查得键2的截面尺寸为：宽度b=8mm，高度h=7mm。同理取此键的长度L=50mm。查得键3的截面尺寸为：宽度b=14mm，高度h=9mm。由轮毂的宽度并参考键的长度系列，取该键的键长L=28mm。 2、校核键联接的强度 键1处键、轴和联轴器的材料是钢和铸铁

27、，且属于静联接由文献1的表6-2查得许用挤压应力为[σp]=120-150MPa,取其平均值，[σp]=135MPa。 键的工作长度为l=L-b=25mm-5mm=20mm，键与轮毂的键槽的接触高度为k=0.5h=0.55mm=2.5mm。由文献1的式6-1可得 可见联接的挤压强度满足，即该键可以正常工作。 键2处键、轴和 蜗轮的材料是钢和铸铁，且属于静联接由文献1的表6-2查得许用挤压应力为[σp]=120-150MPa,取其平均值，[σp]=135MPa。键的工作长度为l=L-b=50mm-8mm=42mm，键与轮毂的键槽的接触高度为k=0.5h=0.57mm=3.5mm。由文献

28、1的式6-1可得 可见联接的挤压强度满足，即该键可以正常工作。 键3处键、轴和联轴器的材料是钢和铸铁，且属于静联接由文献1的表6-2查得许用挤压应力为[σp]=120-150MPa,取其平均值，[σp]=135MPa。 键的工作长度为l=L-b=28mm-14mm=14mm，键与轮毂的键槽的接触高度为k=0.5h=0.59mm=4.5mm。由文献1的式6-1可得 可见联接的挤压强度满足，即该键可以正常工作。 自此减速器中的所有的键均以校核完毕，所有的键均满足使用要求。 键的外型图和键槽的安装图： 九、密封和润滑 由于本设计蜗杆减速器用的是钢蜗杆配青铜蜗轮，参考文献1

29、表11-20，选择L-CKE320型号用油，对于蜗杆的给油方式，根据蜗杆的相对滑动速度以及载荷类型选择，本设计的蜗杆减速器蜗杆的相对滑动速度为4.8m/s内，且采用的是闭式传动，传动载荷中等，根据文献1表11-21蜗杆传动的润滑油粘度推荐值及给油方式，选择油池润滑。关于蜗杆传动的润滑油量，由于采用的是闭式蜗杆传动，搅油损耗不是太大，且采用的是蜗杆下置式的传动，所以浸油深度应为蜗杆的一个齿高。蜗轮的润滑主要凭借蜗杆的带油作用来进行润滑。 对于轴承的润滑，蜗杆轴承采用浸油润滑。同时蜗轮轴承润滑采用刮油板刮蜗轮上的油通过箱体上的油槽润滑。另外在安装的时候，也应该对轴承的润滑进行良好处理，应该用润滑

30、油脂进行充分的润滑。 对于轴承的密封设计采用了轴承端盖还在其中加入了密封圈。蜗杆轴承端一边用闷端盖，一边用唇形密封圈。蜗轮轴轴承一边用闷端盖，一边用毡圈。整个箱体是密封的。 十、铸铁减速器箱主要结构尺寸 1、箱座高度 齿高为： 则齿轮浸油深度符合条件齿轮浸油深度大于10mm的要求。 总的油深 箱体内储油宽度大约为 箱体内储油长度大约为 则储藏的油量 单级减速器每传递1kw的功率所需的油量： 符合要求。 2、箱体的刚度设计 从参考文献2表4-1，表4-2可得下表： 名称 符号 蜗轮蜗杆减速器尺寸 选用 箱座壁厚

31、 8 箱盖壁厚 8 箱盖凸缘厚度 12 箱座凸缘厚度 12 箱座底凸缘厚度 20 地脚螺钉直径 地脚螺钉数目 4 轴承旁联结螺栓直径 盖与座联结螺栓直径 联结螺栓间距 160 轴承端盖螺钉直径 视孔盖螺钉直径 定位销直径 至外箱壁距离 22、18、16 至凸源边缘距离 20、14 轴承旁凸台半径 20 凸台高度 45 外箱壁至轴承座端面距离 40 蜗轮顶圆与内壁的距离

32、 10 蜗轮轮毂端面与内壁距离 10 箱盖、箱座肋厚 轴承端盖外径 110 轴承旁联结螺栓距离 110 十一、减速器附件的设计 1、窥视孔及视孔盖 参考文献2表4-3得： 直径 孔数 90 75 60 - 70 55 40 7 4 4 5 2、通气器 由已知选型号 外型安装图： 查参考文献2表4-5可得： 8 3 16 40 40 12 7 16 18

33、 40 25.4 22 6 2 2 3、游标尺 由条件可选M16型的。 安装图： d1 d2 d3 h a b c D D1 M16 4 16 6 35 12 8 5 26 22 4、放油孔与螺塞 放油孔应设在油池的最低处，平时用罗塞堵住，采用圆柱螺塞时，箱座上装置处应设凸台，并加封油垫片。放油孔不能高于油池底面，以免排不干净。如下图示： 放油孔的位置 外六角螺塞、封油垫圈 5、起盖螺钉 起盖螺钉设置在箱盖连接凸缘上，其螺纹有效长度应大于箱盖凸缘的厚度。长度L=15mm 6、定位销 外型尺寸：

34、 选A型，则： 则可得下表： 公称直径 8 1.0 1.6 25 7、起吊装置 为便于拆卸和搬运减速器，应在箱体上设置起吊装置，综合考虑选择吊耳。查参考文献2表4-14得吊耳外形尺寸如下表： 为箱盖厚度 吊环螺钉的外形图如下： 十二、小 结 从整体上来说通过详细的计算和仔细的校核并且结合了实际情况，设计的过程基本正确，结果基本合理，可以满足设计的要求。 课程设计使我们对所学的知识得到了一次系统，完整的复习，让我们初步了解到机械的选择、设计与加工基本知识。课程设计的过程中，进一步增强了数据的处理和一

35、些细节处理的能力。 在设计的过程中，还有一些小的问题还未能处理的很好，我会努力找的到不足，多加注意，以便以后能做的更好。 十三、参考文献 [1]、《机械设计》（第八版）濮良贵，纪名刚主编 高等教育出版社。 [2]、《机械设计课程设计》金清肃主编 华中科技大学出版社

36、

37、

38、

39、 34 附件图纸 蜗杆轴 蜗轮 蜗轮轴 箱座 装配图 谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书，我这里还有一个压缩包，里面有相应的word说明书和CAD图纸。下载后请联系QQ：1459919609。我可以将压缩包免费送给你。欢迎朋友的光临！！！（注：注册账号时最好用你的QQ号，以方便我将压缩包发给你）