发布时间：2023-10-24 来源：火狐平台下载

  蜗杆减速器及其零件图和装配图总体设计(完整) 目 录 传动装置总体设计………………………………………………………………………4 电动机的选择……………………………………………………………………………4 运动参数计算……………………………………………………………………………6 蜗轮蜗杆的传动设计……………………………………………………………………7 蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计……………………………………………………………13 蜗轮轴的尺寸设计与校核……………………………………………………………15 减速器箱体的结构设计………………………………………………………………18 减速器其他零件的选择………………………………………………………………21 减速器附件的选择……………………………………………………………………23 减速器的润滑…………………………………………………………………………25 参数选择: 卷筒直径:D350mm 运输带有效拉力:F2000N 运输带速度:V0.8m/s 工作环境:三相交流电源,三班制工作,单向运转,载荷平稳,空载启动, 常温连续工作 传动装置总体设计: 根据要求设计单级蜗杆减速器,传动路线为:电机??连轴器??减速器??连轴器??带式运输机。根据生产设计的基本要求可知,该蜗杆的圆周速度V≤4??5m/s,所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式见,采用此布置结构,由于蜗杆在蜗轮的下边,啮合处的冷却和润滑均较好。蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。蜗杆及蜗轮轴均采用圆锥滚子轴承,承受径向载荷和轴向载荷的复合作用,为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘,异物侵入箱内,在轴承盖中装有密封元件。 该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。 电动机的选择: 由于该生产单位采用三相交流电源,可考虑采用Y系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构相对比较简单,工作可靠,价格低,维护方便,启动性能好等优点。一般电动机的额定电压为380V 根据生产设计的基本要求,该减速器卷筒直径D350mm。运输带的有效拉力F2000N,带速V0.8m/s,载荷平稳,常温下连续工作,电源为三相交流电,电压为380V。 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭扇冷式结构,电压为380V,Y系列 传动滚筒所需功率 PwFV0.8/10001.6kw 传动装置效率:(根据参考文献《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社 第133-134页表12-8得各级效率如下)其中: 蜗杆传动效率η10.70搅油效率η20.95滚动轴承效率(一对)η30.98 联轴器效率ηc0.99 传动滚筒效率ηcy0.96 所以: ηη1?η2?η33?ηc2?ηcy 0.7×0.99×0.983×0.992×0.96 0.633电动机所需功率: Pr Pw/η 1.6/0.6332.5KW 传动滚筒工作转速: nw=60×1000×v / ×350=43.7r/min 根据容量和转速,根据参考文献《机械零件设计课程设计》吴宗泽 罗圣国编 高等教育出版社 第155页表12-1可查得所需的电动机Y系列三相异步电动机技术数据,查出有四种适用的电动机型号,因此有四种传动比方案,如表2-1: 表2-1 方案 电动机型号 额定功率 Ped kw 电动机转速 r/min 额定转矩 同步转速 满载转速 1 Y132S1-2 5.5 3000 2900 2.0 2 Y132S-4 5.5 1500 1440 2.2 3 Y132M2-6 5.5 1000 960 2.0 4 Y160M-8 5.5 750 720 2.0 考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比,可见第3方案更适合。因此选定电动机机型号为Y132M2-6其主要性能如下表2-2: 表2-2 中心高H 外观尺寸 L×(AC/2+AD)×HD 底角安装尺寸 A×B 地脚螺栓孔直径K 轴身尺寸 D×E 装键部位尺寸 F×G×D 132 515×(270/2+210)×315 216×178 12 38×80 10×33×38 三、运动参数计算: 3.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩 P0 Pr2.5kw n0960r/min T09550 P0 / n09550*2.5/96024.9N .m 3.2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩 P1 P0?η01 2.5×0.99×0.99×0.7×0.992 1.68 kw nⅠ n0/i1 27.4 r/min T1 9550P1/n1 9550×1.68/27.4 585.55N?m 3.3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩 P2 P1?ηc?ηcy1.68×0.99×0.991.65kw n2 n1/i12 27.4 r/min T2 9550*p2/n2 9550×1.65/27.4 575.09N?m 运动和动力参数计算结果整理于下表3-1:表3-1 类型 功率P(kw) 转速n(r/min) 转矩T(N?m) 传动比i 效率η 蜗杆轴 2.5 960 24.91 0.633 蜗轮轴 1.68 27.4 585.55 31 传动滚筒轴 1.65 27.4 575.09 四、蜗轮蜗杆的传动设计: 蜗杆的材料采取使用45钢,表面硬度45HRC,蜗轮材料采取使用ZCuA110Fe3,砂型铸造。 以下设计参数与公式除特殊说明外均以参考由《机械设计 第八版》主编 濮良贵 纪名刚 ,副主编 陈国定 吴立言 高等教育出版社出版 2006年 第11章蜗杆传动为主要是根据。 表4?1蜗轮蜗杆的传动设计表 项 目 计算内容 计算结果 中心距的计算 蜗杆副的相对滑动速度 参考文献5第37页(23式) 4m/sVs7m/s 当量摩擦 系数 4m/sVs7m/s选[]值 在图11.20的i35的线蜗轮转矩 使用系数 按要求查表11.5 转速系数见表11-16 : 弹性系数 根据蜗轮副材料,见公式11-11 寿命系数 接触系数 由于计算有现成的数据[/a]0.45,按图11.18查出 涡轮基本许用应力 根据涡轮材料和金属硬度,从表11-7中查得接触疲劳最小安全系数 其中:为涡轮齿根应力系数,由表11-17查出 为涡轮齿根最大应力系数,由公式 中心距 传动基本尺寸 蜗杆头数 根据要求的传动比和效率选择,配合中心距要求,由表11-2查出 Z11 蜗轮齿数模数 根据中心距尺寸,由表11-2查出 Z231 m6.3 蜗杆分度圆 直径 根据中心距尺寸,由表11-2查出 蜗轮分度圆 直径 蜗杆导程角 根据中心距尺寸,由表11-2查出 变位系数 根据中心距尺寸,由表11-2查出 x-0.6587 蜗杆齿顶圆 直径表11.3 mm 蜗杆齿根圆 直径 表11.3 mm 蜗杆齿宽 根据蜗杆头数和变位系数查表11-4得出蜗杆齿宽计算公式 mm 蜗轮齿根圆直径mm 蜗轮齿顶圆直径(喉圆直径)mm 蜗轮外径mm 蜗轮咽喉母圆半径 蜗轮齿宽 B54.81 B55mm mm 蜗杆圆周速度3.16m/s 相对滑动速度m/s 当量摩擦系数 由表11.18查得 轮齿弯曲疲劳强度验算 许用接触应力 最大接触应力 合格 齿根弯曲疲劳强度 由表11.6查出 弯曲疲劳最小安全系数 结合设计需求选择 许用弯曲疲劳应力 轮齿最大弯曲应力 合格 蜗杆轴扰度验算 蜗杆轴惯性矩 允许蜗杆扰度 蜗杆轴扰度 合格 温度计算 传动啮合效率 搅油效率 根据要求自定 轴承效率 根据要求自定 总效率 散热面积估算 参考课本公式11-23和11-24箱体工作时候的温度 此处取15w/(m2c) 合格 润滑油粘度和润滑方式 润滑油粘度 根据m/s由表11-21选取 给油方法 由表11-21采用油池润滑 五、蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计 5.1蜗杆基本尺寸设计 根据电动机的功率P5.5kw,满载转速为960r/min,电动机轴径,轴伸长E80mm 轴上键槽为10x5。 初步估计蜗杆轴外伸段的直径 d(0.8??1.0)30.4??38mm 计算转矩 TcKTK×9550×1.15×9550×5.5/96062.9N.M 由Tc、d根据《机械设计课程设计》 张培金 蔺联芳 编 上海交通大学出版社第248页表8.2可查得选用HL3号弹性柱销联轴器(38×80)。 确定蜗杆轴外伸端直径为38mm。 根据HL3号弹性柱销联轴器的结构尺寸确定蜗杆轴外伸端直径为38mm的长度为80mm。 由参考文献《机械设计课程设计》 张培金 蔺联芳 编 上海交通大学出版社的第220页表4.1可查得普通平键GB1096?90A型键10×63,蜗杆轴上的键槽宽mm,槽深为mm,联轴器上槽深,键槽长L63mm。 初步估计d60mm。 由参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社第189页图7-19,以及蜗杆上轴承、挡油盘,轴承盖,密封圈等组合设计,蜗杆的尺寸如零件图1(蜗杆零件图) 5.2蜗轮基本尺寸表(由参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社第96页表4-32及第190页图7-20及表5?1蜗轮蜗杆的传动设计表可计算得) 表5?1蜗轮结构及基本尺寸 蜗轮采用装配式结构,用六角头螺栓连接(100mm),轮芯选用灰铸铁 HT200 ,轮缘选用铸锡青铜ZcuSn10P1 单位:mm ab C x B 98 70 8 23 13 10 2 55 e n 10 3 25 189 90o 112 202 156 六、蜗轮轴的尺寸设计与校核 蜗轮轴的材料为45钢并调质,且蜗轮轴上装有滚动轴承,蜗轮,轴套,密封圈、键6.1 轴的直径与长度的确定 1 .计算转矩 TcKTK×9550×1.15×9550×1.68/30.96595.94N.M2000 N.M 所以蜗轮轴与传动滚筒之间选用HL5弹性柱销联轴器32×60, 因此32m m 2.由参考文献 张培金 蔺联芳 编 上海交通大学出版社的第220页表4-1可查得普通平键GB1096?79A型键12×8,普通平键GB1096?79A型键14×9,联轴器上键槽深度,蜗轮轴键槽深度,宽度为由参考文献《机械设计基础》(下册) 张莹 主编 机械工业出版社1997年的第316页?321页计算得.其中各段见零件图的“涡轮轴”。 6.2轴的校核 6.2.1轴的受力分析图 图6.1 X-Y平面受力分析 图6.2 X-Z平面受力图: 图6.3 合成弯矩 592368.15 .75 图6.4 当量弯矩T与aT T518217Nmm aT327992.8Nmm 图6.5 6.2.2轴的校核计算如表5.1 轴材料为45钢,,, 表6.1 计算项目 计算内容 计算结果 转矩Nmm 圆周力 12955.4N 12955.4N 径向力1438.9N 轴向力 12955.4×tan 20o Fr 4715.4N 计算支承反力563.4N 972.75N 垂直面反力2357.7N 水平面X-Y受力图 图6.2 垂直面X-Z受力 图6.3 画轴的弯矩图 合成弯矩 图7.4 轴受转矩T T518217Nmm T518217Nmm 许用应力值 表16.3,查得 应力校正系数a a a0.59 当量弯矩图 当量弯矩 蜗轮段轴中间截面 437814Nmm 轴承段轴中间截面处 484690.6Nmm 437814Nmm 484690.6Nmm 当量弯矩图 图7.5 轴径校核验算结果在设计范围以内,设计合格 轴的结果设计采用阶梯状,阶梯之间有圆弧过度,减少应力集中,具体尺寸和要求见零件图2(蜗轮中间轴)。 6.3装蜗轮处轴的键槽设计及键的选择 当轴上装有平键时,键的长度应略小于零件轴的接触长度,一般平键长度比轮毂长度短5?10mm,由参考文献1表2.4?30圆整,可知该处选择键2.5×65,高h14mm,轴上键槽深度为,轮毂上键槽深度为,轴上键槽宽度为轮毂上键槽深度为 七、减速器箱体的结构设计 参照参考文献〈〈机械设计课程设计》(修订版) 鄂中凯,王金等主编 东北工学院出版社1992年第19页表1.5-1可计算得,箱体的结构尺寸如表7.1: 表7.1箱体的结构尺寸 减速器箱体采用HT200铸造,一定要进行去应力处理。 设计内容 计算公式 计算结果 箱座壁厚度δ 0.04×125+38mm a为蜗轮蜗杆中心距 取δ8mm 箱盖壁厚度δ1 0.85×86.8mm 取δ16.8mm 机座凸缘厚度b b1.5δ1.5×812mm b12mm 机盖凸缘厚度b1 b11.5δ11.5×6.810.5mm b110.5mm 机盖凸缘厚度P P2.5δ2.5×820mm P20mm 地脚螺钉直径d?d?18mm 地脚沉头座直径D0 D036mm D036mm 地脚螺钉数目n 取n4个 取n4 底脚凸缘尺寸(扳手空间) L130mm L130mm L226mm L226mm 轴承旁连接螺栓直径d1 d1 13.5mm d114mm 轴承旁连接螺栓通孔直径d`1 d`115.5 d`115.5 轴承旁连接螺栓沉头座直径D0 D030mm D030mm 剖分面凸缘尺寸(扳手空间) C118mm C118mm C230mm C230mm 上下箱连接螺栓直径d2 d2 9mm d29mm 上下箱连接螺栓通孔直径d`2 d`210.5mm d`210.5mm 上下箱连接螺栓沉头座直径 D020mm D020mm 箱缘尺寸(扳手空间) C116mm C116mm C214mm C214mm 轴承盖螺钉直径和数目n,d3 n4, d37.2mm n4 d37.2mm 检查孔盖螺钉直径d4 d40.4d8mm d48mm 圆锥定位销直径d5 d5 0.8 d28mm d58mm 减速器中心高H H225mm H225mm 轴承旁凸台半径R RC215mm R115mm 轴承旁凸台高度h 由低速级轴承座外径确定,以便于扳手操作为准。 取50mm 轴承端盖外径D2 D2轴承孔直径+5~5.5 d3 取D2120mm 箱体外壁至轴承座端面距离K K C1+ C2+8~1044mm K54mm 轴承旁连接螺栓的距离S 以Md1螺栓和Md3螺钉互不干涉为准尽量靠近一般取SD2 S120 蜗轮轴承座长度(箱体内壁至轴承座外端面的距离) L1K+δ56mm L156mm 蜗轮外圆与箱体内壁之间的距离 15mm 取15mm 蜗轮端面与箱体内壁之间的距离 12mm 取12mm 机盖、机座肋厚m1,m m10.85δ15.78mm, m0.85δ10mm m15.78mm, m7mm 以下尺寸以参考文献《机械设计、机械设计基础课程设计》 王昆等主编 高等教育出版社 1995年表6-1为依据 蜗杆顶圆与箱座内壁的距离 43mm 轴承端面至箱体内壁的距离 4mm 箱底的厚度 20mm 轴承盖凸缘厚度 e1.2 d312mm 箱盖高度 116mm 箱盖长度 (不包括凸台) 308mm 蜗杆中心线mm 装蜗杆轴部分的长度 413mm 箱体宽度 (不包括凸台) 206mm 箱底座宽度 199mm 蜗杆轴承座孔外伸长度 10mm 蜗杆轴承座长度 65mm 蜗杆轴承座内端面与箱体内壁距离 5mm 八、减速器其他零件的选择 经箱体、蜗杆与蜗轮、蜗轮轴以及标准键、轴承、密封圈、挡油盘、联轴器、定位销的组合设计,经校核确定以下零件: 表8-1键 单位:mm 安装的地方 类型 b(h9) h(h11) L9(h14) 蜗杆轴、联轴器以及电动机联接处 GB1096-90 键10×50 10 8 50 蜗轮与蜗轮轴联接处 GB1096-90 键18×56 18 11 56 蜗轮轴、联轴器及传动滚筒联接处 GB1096-90 键20×50 20 12 50 表8-2圆锥滚动轴承单位:mm 安装的地方 轴承型号 外观尺寸 d D B 蜗 杆 3509 45 85 23 209 45 85 19 蜗轮轴 3508 40 80 23 208 40 80 18 表8-3密封圈(GB9877.1-88) 单位:mm 安装的地方 类型 轴径d 基本外径D 基本宽度 蜗杆 B40×85×4 40 85 4 蜗轮轴 B61×100×10 40 80 8 表8-4弹簧垫圈(GB93-87)安装的地方 类型 内径d 宽度(厚度) 材料为65Mn,表面氧化的标准弹簧垫圈 轴承旁连接螺栓 GB93-87-16 16 4 上下箱联接螺栓 GB93-87-12 12 3 表8-5挡油盘 参考文献《机械设计课程设计》(修订版) 鄂中凯,王金等主编 东北工学院出版社1992年第132页表2.8-7 安装的地方 外径 厚度 边缘厚度 材料 蜗杆 129mm 12mm 9mm Q235定位销为GB117-86 销8×38 材料为45钢 九、减速器附件的选择 以下数据均以参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社的P106-P118 表9-1视孔盖(Q235) 单位mm L1 L2 b1 b2 盖厚 R d 直径 孔数 90 75 70 55 4 5 7 4 表9-2吊耳 单位mm 箱盖吊耳 C3 C4 R b R1 r 32 40 40 15 6 8 箱座吊耳 K H hb H1 30 24 12 5 20 按结构决定 表9-3通气器单位mm D d1 D a s D1 M24×1.5 7 34 4 24 27.7 表9-4轴承盖(HT150) 单位mm 安 装 位 置 d3 D d 0 D0 D2 e e1 m D4 D5 D6 b1 d1 螺钉数n 蜗杆 8 85 9 105 125 9.6 12 25 75 81 83 7 44 4 蜗轮轴 8 80 9 100 120 9.6 12 20 70 76 78 10 100 4 表9-5油标尺 单位mm d1 d2 d3 h a b c D D1 M16 4 16 6 35 12 8 5 26 22 表9-6油塞(工业用革)单位mm d D D1 d1 d2 d3 h a b c M12 20 16 3 10 5 24 8 6 4 十、减速器的润滑 减速器内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑,这样不但可以减小摩擦损失,提高传动效率,还可以有效的预防锈蚀、降低噪声。 本减速器采用蜗杆下置式,所以蜗杆采用浸油润滑,蜗杆浸油深度h不小于1个螺牙高,但不高于蜗杆轴轴承最低滚动中心。 蜗轮轴承采用刮板润滑。 蜗杆轴承采用脂润滑, 为防止箱内的润滑油进入轴承而使润滑脂稀释而流走,常在轴承内侧加挡油盘。 1、《机械设计课程设计》(修订版) 鄂中凯,王金等主编 东北工学院出版社1992年 2、《机械设计 第八版》 主编 濮良贵 高等教育出版社 2006年 3、《机械设计、机械设计基础课程设计》 王昆等主编 高等教育出版社 1995年 4、《机械设计课程设计图册》(第三版)龚桂义主编 高等教育出版社 2002年 5、《机械零件设计课程设计》吴宗泽 罗圣国编 高等教育出版社 2002年 6. 《机械设计课程设计》 张培金 蔺联芳 编 上海交通大学出版社 1992年 7.《机械设计课程设计》刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社 1993年 8.《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社 1989年

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