單級蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)

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1、題目單級蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)系別：機(jī)電工程系專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化目 錄引言 .11設(shè)計(jì)題目 .11.1帶式運(yùn)輸機(jī)的工作原理 .11.2工作情況 .21.3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) .21.4傳動(dòng)方案 .21.5課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及內(nèi)容 .22 總體傳動(dòng)方案的選擇與分析 .22.1傳動(dòng)方案的選擇 .22.2傳動(dòng)方案的分析 .33電動(dòng)機(jī)的選擇 .33.1電動(dòng)機(jī)功率的確定 .33.2確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 .44 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 .44.1各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 .44.2各軸的輸入功率 .54.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 .55 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)及其參數(shù)計(jì)算 .65.1傳動(dòng)參數(shù) .65.2蝸輪蝸桿材料及強(qiáng)度計(jì)算 .65.3計(jì)算

2、相對滑動(dòng)速度與傳動(dòng)效率 .65.4確定主要集合尺寸 .75.5熱平衡計(jì)算 .75.6蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算 .76軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 .86.1輸出軸的設(shè)計(jì) .86.1.1選擇軸的材料及熱處理 .86.1.2初算軸的最小直徑 .86.1.3聯(lián)軸器的選擇 .96.1.4軸承的選擇及校核 .106.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .126.2.1蝸桿軸的結(jié)構(gòu)造型如下 .126.2.2蝸桿軸的徑向尺寸的確定.136.2.3蝸桿軸的軸向尺寸的確定.136.2.4蝸輪軸的結(jié)構(gòu)造型如下 .136.2.5蝸輪軸的軸上零件的定位、固定和裝配.146.2.6蝸輪軸的徑向尺寸的確定146.2.7蝸輪軸的軸向尺寸的確定156.2.

3、8蝸輪的強(qiáng)度校核 .157鍵連接設(shè)計(jì)計(jì)算 .177.1蝸桿聯(lián)接鍵 .177.2蝸輪鍵的選擇與校核177.3蝸輪軸鍵的選擇與校核188 箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算 .188.1箱體的構(gòu)形式和材料 .188.2箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸和關(guān)系 .199 螺栓等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的選擇.199.1螺栓、螺母、螺釘?shù)倪x擇 .209.2銷，墊圈墊片的選擇 .2010 減速器結(jié)構(gòu)與潤滑的概要說明 .2010.1減速器的結(jié)構(gòu) .2010.2減速箱體的結(jié)構(gòu) .2110.3速器的潤滑與密封 .2110.4減速器附件簡要說明 .2111 設(shè)計(jì)小結(jié) .21謝辭 .22參考文獻(xiàn) .24附錄 .25引言課程設(shè)計(jì)是考察學(xué)生全面在掌握基本理論知識的重要環(huán)

4、節(jié)。在2010年01月04日-2010年01月18日為期二周的機(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。本減速器屬單級蝸桿減速器（電機(jī)一一聯(lián)軸器一一減速器一一聯(lián)軸器一一滾筒），本人是在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下完成的。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，減速器的潤滑等和A2圖紙裝配圖1張、A4圖紙的零件圖2張。設(shè)計(jì)參數(shù)的確定和方案的選擇通過查詢有關(guān)資料所得。蝸輪蝸桿減速器的計(jì)算機(jī)

5、輔助機(jī)械設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)是當(dāng)今設(shè)計(jì)以及制造領(lǐng)域廣泛采用的先進(jìn)技術(shù)，通過本課題 的研究，將進(jìn)一步深入地對這一技術(shù)進(jìn)行深入地了解和學(xué)習(xí)。本文主要介紹一級蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)過程及其相關(guān)零、部件的CAD圖形。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)是當(dāng)今設(shè)計(jì)以及制造 領(lǐng)域廣泛采用的先進(jìn)技術(shù)，能清楚、形象的表達(dá)減速器的外形特點(diǎn)。該減速器的設(shè)計(jì)基本上符合生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求， 限于作者初學(xué)水平，錯(cuò)誤及不妥 之處望老師批評指正。7 設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)7.1帶式運(yùn)輸機(jī)的工作原理帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)示意圖如圖1、電動(dòng)機(jī)2、帶傳動(dòng)3、齒輪

6、減速4、軸承5、聯(lián)軸器、6、鼓輪7、運(yùn)輸帶IV7.2工作情況：已知條件1）工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有灰塵，環(huán)境 最高溫度35C；2）使用折舊期；8年；3）檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修；4）動(dòng)力來源：電力，三相交流電，電壓380/220V；5）運(yùn)輸帶速度容許誤差：土5%6）制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。7.3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶工作接力F/N運(yùn)輸帶工作速度v/（m/s）卷筒直徑D/mm23001.55007.4傳動(dòng)方案本課程設(shè)計(jì)采用的是單級蝸桿減速器傳動(dòng)7.5課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及內(nèi)容1）電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算；2）斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算

7、；3）軸的設(shè)計(jì)；4）滾動(dòng)軸承的選擇；5）鍵和連軸器的選擇與校核；6）裝配圖、零件圖的繪制；7）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫；8）減速器總裝配圖一張；9）齒輪、軸零件圖各一張；10）設(shè)計(jì)說明書一份。2 總體傳動(dòng)方案的選擇與分析2.1傳動(dòng)方案的選擇該傳動(dòng)方案在任務(wù)書中已確定，采用一個(gè)單級蝸桿減速器傳動(dòng)裝置傳動(dòng)，女口 下圖所示：2.2傳動(dòng)方案的分析該工作機(jī)采用的是原動(dòng)機(jī)為 丫系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，三相籠型異步電動(dòng) 機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式電動(dòng)機(jī)，電壓380 V，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、 價(jià)格低廉、維護(hù)方便；另外其傳動(dòng)功率大，傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩也比較大，噪聲小，在室內(nèi) 使用比較環(huán)保。傳動(dòng)裝置采用單級蝸桿減速器組成的

8、封閉式減速器，采用蝸桿傳 動(dòng)能實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，但效率低，多用于中、小功率間 歇運(yùn)動(dòng)的場合。工作時(shí)有一定的軸向力，但采用圓錐滾子軸承可以減小這缺點(diǎn)帶 來的影響，但它常用于高速重載荷傳動(dòng)，所以將它安放在高速級上。并且在電動(dòng) 機(jī)心軸與減速器輸入軸及減速器輸出軸與卷筒軸之間采用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接，因?yàn)槿嚯妱?dòng)機(jī)及輸送帶工作時(shí)都有輕微振動(dòng)， 所以采用彈性聯(lián)軸器能緩沖各吸振作 用，以減少振動(dòng)帶來的不必要的機(jī)械損耗?？偠灾?，此工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大的工作機(jī)，其各部分零件的 標(biāo)準(zhǔn)化程度高，設(shè)計(jì)與維護(hù)及維修成本低；結(jié)構(gòu)較為簡單，傳動(dòng)的效率比較高， 適應(yīng)工作條件能力強(qiáng)，可靠性高，能滿足

9、設(shè)計(jì)任務(wù)中要求的設(shè)計(jì)條件及環(huán)境。7 電動(dòng)機(jī)的選擇3.1電動(dòng)機(jī)功率的確定輸送帶1）工作機(jī)各傳動(dòng)部件的傳動(dòng)效率及總效率：查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表9.2可知蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比為:i蝸桿=1040；又根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表4-2可知蝸桿頭數(shù)為乙=2，由表4-4可知蝸桿傳動(dòng)的總效率為:查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表9.1可知各傳動(dòng)部件的效率分別為:3.2確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速1）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比的確定：查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書書中表9.2得各級齒輪傳動(dòng)比如下:i蝸桿=10 40理論總傳動(dòng)比：i總二i蝸桿=10402）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速：60000v601000工1.5 / n滾筒57.3r/min兀D50

10、0兀所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：nd= n滾筒.i總=（10 40）57. 573 2292r /min根據(jù)上面所算得的原動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速范圍，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min、1000 r/min和1500 r/min三種。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、 質(zhì)量及價(jià)n蝸桿= 0.75 0.82n聯(lián)軸器=0.99 0.995；軸承二0.97（一對）；卷筒= 0.94 0.97工作機(jī)的總效率為:2 2nxn xn xn總聯(lián)軸器蝸輪蝸桿軸承卷筒= 0.65 0.742）電動(dòng)機(jī)的功率:Fv _ 2300 1.51000一1000=3.45kw所以電動(dòng)機(jī)所需工作效率為:Pw總min3.45=

11、 5.3kw0.65i蝸桿=1040；格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000 r/min的電動(dòng)機(jī)。其主要功能表如下:電動(dòng)機(jī)型號額定功率 kW滿載轉(zhuǎn)速/ r/min起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y132M2-65.59602.02.07 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算4.1各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算1）實(shí)際總傳動(dòng)比及各級傳動(dòng)比的他配：由于是蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)比都集中在蝸桿上，其他不分配傳動(dòng)比。則總傳動(dòng)比 ii 一二匹=型乂餡兀-nw57.3所以取 i總72）各軸的轉(zhuǎn)速：第一軸轉(zhuǎn)速：n1二 nm=960r/min第二軸轉(zhuǎn)速：n2=旦二960= 56.5r/minn總174.2各軸的輸入功率第

12、一軸功率：PPd 01二九聯(lián)軸器=5.3 0.99 =5.25kW第二軸功率：PPd 12二 R蝸桿=5.25 0.8 = 4.2kW第三軸功率：P3二 Pd23=卩2軸承 聯(lián)軸器=4.2 0.97 0.99 =4.03kW4.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩：Td=9.55 106-PL= 9.55 106空=5.27 104N mmnm960第一軸轉(zhuǎn)矩：6P1665 254T1=9.55 1061=9.55 106= 9.55 1065.22 104N mmn1960第二軸轉(zhuǎn)矩：T2=9.55 106-PL= 9.55 106427.1 105N mmn256.5第三軸轉(zhuǎn)矩：T3=9.5

13、5 106 3- 9.55 1064.03=6.81 105N mmnw56.5將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表:軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T / N mm轉(zhuǎn)速n/(r/mi n)傳動(dòng)比i效率n電機(jī)軸5.35.27 x104960r / min11第一軸5.255.22 和 04960r / min10.99第二軸4.257.1 沢 1056.5r / min170.80卷筒軸4.0356.81 勺 056.5r / min10.957 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)及其參數(shù)計(jì)算5.1傳動(dòng)參數(shù)蝸桿輸入功率P=5.3 kW,蝸桿轉(zhuǎn)速山=960r/min,蝸輪轉(zhuǎn)速 n2 =56.5r/mir,理論傳動(dòng)比i=1

14、6.75,實(shí)際傳動(dòng)比i=17，蝸桿頭數(shù)乙=2，蝸輪 齒數(shù)為 J =i 乙=17 2 =34，蝸輪轉(zhuǎn)速 n2=匹=960= 56.5r/mini 175.2蝸輪蝸桿材料及強(qiáng)度計(jì)算減速器的為閉式傳動(dòng)，蝸桿選用材料45鋼經(jīng)表面淬火，齒面硬度45 HRC,蝸輪緣選用材料ZCuSn10Pb1砂型鑄造。蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表4-5可知，lH=180MPa.H估取嚙合效率：1=0.8蝸輪軸轉(zhuǎn)矩：T2=9.55 106 P-L=9.55 106 5.25 0.8= 7.1 10 N mmn256.5載荷系數(shù)：載荷平穩(wěn)，蝸輪轉(zhuǎn)速不高，取K=1.1.計(jì)算 m2d1值mp蘭KT21 乙叫丿工作溫度

15、取 t = 70、C當(dāng)量摩擦角取匚二 2；30 二 2.5：tantan 11.31：tan亠：vtan 11.31 2.5傳動(dòng)總效率總二 0.96 0.96 0.81 =0.78（在表4-4所列范圍內(nèi)）。5.4確定主要集合尺寸蝸輪分度圓直徑：di=mz2=8 34 = 272mm中心距d+d280 +272a-176mm2 25.5熱平衡計(jì)算環(huán)境溫度取 t20C= 1.1 7.1 1052r 48034 1803mm=4804mm3模數(shù)及蝸桿分度圓直徑由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表4-1取標(biāo)準(zhǔn)值，分別為:模數(shù)m=8mm蝸桿分度圓直徑dj= 8 0 m m5.3計(jì)算相對滑動(dòng)速度與傳動(dòng)效率蝸桿導(dǎo)程角二 arc

16、ta nmz1d18x2= arcta n11.3蝸桿分度圓的圓周速度:d1n1 1:60000相對活動(dòng)速度-：80 960 m /s = 4.02m /s60 10001cos4.098m/scos11.31”驗(yàn)算嚙合效率n1= 081 （與初取值相近）傳熱系數(shù)取kt=13W/ m2：C需要的散熱面積A 1000R(11000 x5.3(10.78 )m217 94m2Am17.94 mkt(t _t)13疋(70_20)5.6蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算名稱公式說明及結(jié)果齒距齒頂高頂隙齒根高齒高名稱公式說明及結(jié)果蝸桿分度圓直徑dj=80(mm)蝸桿齒頂圓直徑da1= dj+2ha=dj+2m =

17、 80 + 234F8 = 113.76(mm)蝸輪分度圓直徑d2= m = 8匯34 = 272( mm)蝸輪喉圓直徑da2=d2+2ha=m(z2+2) = 8(34 + 2)=288(mm)蝸輪齒根圓直徑df2=d22hf= m(z22.4 )= 8(34 2.4 )= 252.8( mm)蝸輪外圓直徑de2da2+1.5m = 272十1.58 = 284(mm)蝸輪咽喉母圓半徑da2288#、a-176 -一 32(mm)g2 2蝸輪螺旋角0=Y=11.3#，與蝸桿螺旋線方向相同蝸輪齒寬b2蘭0.7da1=0.7漢96 = 67.2(mm)adjd2djmz280 + 8P4176時(shí)

18、八中心距a 一- 17m mm)2 2 27 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核6.1輸出軸的設(shè)計(jì)6.1.1選擇軸的材料及熱處理考慮到減速器為普通中用途中小功率減速傳動(dòng)裝置，軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn) 矩，其傳遞的功率不大，對其重量和尺寸無特殊要求，故選擇常用的45鋼，調(diào)質(zhì)處理。6.1.2初算軸的最小直徑已知軸的輸入功率為5.25kW，轉(zhuǎn)速為960 r/min.根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表7-4可知，C值在106118間。所以輸出軸的最小直徑：Dj_C3 P=1183 5.25=20.8mm n，960但是，由于軸上有1個(gè)鍵槽，計(jì)入鍵槽的影響:D1min= 20.8 1 3% = 21.4mm已知輸出軸的輸入功率為4.2kW，

19、轉(zhuǎn)速為56.5r/min，則 輸出軸的最小直徑：D2_C3 P=1183 4.2=49.6mm n : 56.5由于軸上由2個(gè)鍵槽，故D2min=49.6 1 7%=53.1mm已知卷筒軸的輸入功率為4.03kW,轉(zhuǎn)速為56.5r/min，則 卷筒軸的最小直徑為(P4 03D ZC3=118348.9mmYn Y56.56.1.3聯(lián)軸器的選擇1）載荷計(jì)算已知蝸桿軸名義轉(zhuǎn)矩為 5.22 104N mm由于蝸桿減速器的載荷較平穩(wěn)，按轉(zhuǎn)矩變化小考慮，取工作情況系數(shù)k=1.3。 蝸桿軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩：44Td = kT=1.3 5.22 106.8 10 N mm已知蝸輪軸名義轉(zhuǎn)矩為 7.1 105N mm

20、;卷筒軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 6.82 105N mm 所以蝸輪軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩：55Tc2二 kT2=1.3 7.1 10 =9.23 10 N mm卷筒軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩：55Tc3= kT3=1.3 6.82 108.87 10 N mm2）選擇聯(lián)軸器的型號查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表14.2可知，電動(dòng)機(jī)軸的直徑D =38mm，軸長E -80mm；蝸桿軸直徑d _ 21.4mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表13.1可知，蝸桿軸的輸入端選用LH3型 彈性柱銷聯(lián)軸器。聯(lián)軸器標(biāo)記3882LH3聯(lián)軸器-GB/T 5014JQOFO公稱轉(zhuǎn)矩=630N m許用轉(zhuǎn)速n丨=5000r / min查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表13.1可

21、知，蝸輪軸的輸出端選用LH4型 彈性柱銷聯(lián)軸器。聯(lián)軸器標(biāo)記55 漢 112LH4聯(lián)軸器-2GB/T 5014J1584Tn=1250N m許用轉(zhuǎn)速In：二4000r / min6.1.4軸承的選擇及校核1）初選輸入軸的軸承型號據(jù)已知工作條件和輸入軸的軸頸，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)附表8-5初選軸承型號為圓錐滾子軸承30208（一對），其尺寸：D=80mm,d=40mm,B=18mm。據(jù)已知工作條件和輸出軸的軸頸，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)附表8-5初選軸承型號為圓錐滾子軸承30214（一對），其尺寸：D=125mm,d=70mm,B=24mm?；绢~定動(dòng)載荷C=63000N計(jì)算系數(shù)e=0.37軸向載荷系數(shù)丫=1.6

22、2）計(jì)算蝸桿軸的受力蝸桿軸的切向力 Ft，軸向力 Fx和徑向力 Fr蝸桿軸：廠2T12 5.22 104Ft11305N _ -Fx2d180蝸輪軸：甩=亍=2爲(wèi)105=5221Nfd2272Fr2二 Ft2t an = 5 22 1 t a n 2 0 N1 0 ft3）計(jì)算軸承內(nèi)部軸向力軸承的內(nèi)部軸向力：4）計(jì)算軸承的軸向載荷軸承2的軸向載荷 由已知得，F(xiàn)s1與 Fx!方向相同，其和為Fs1=594 1900N =2494N Fs2（軸承2為“壓緊”端），所以FA2二 Fs1Fx1二 2494N公稱轉(zhuǎn)矩Fr12Y便0594N = - Fs22 1.6FA!= Fs!=594N （軸承1為“

23、放松”端）5）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷軸承1的載荷系數(shù)根據(jù) 匕15940.313：e，由表8-8可知 X IM-OFM1900軸承2的載荷系數(shù)F 2494 根據(jù)上1.313 e 由表8-8可知 X2=0.4,匕=1.6Fr21900軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷FP1=X|Fr1Y1FA1=Fr1=1900N軸承2的當(dāng)量動(dòng)載荷Fp2= X2Fr2Y2FA2=0.4 1305 1.6 2494 =4512.4N所以軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷取 Fpi、Fp2中較大者，所以Fp=4512.4N6）計(jì)算軸承實(shí)際壽命軸承1的軸向載荷溫度系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表8-6可知 ft=1.0載荷系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表8-7可知 fp=1.5壽命指

24、數(shù)滾子軸承103軸承實(shí)際壽命Lh軸承預(yù)期壽命Lh60n fpFp1061 6300060 960 1.5 4512.4=29448h103hLh0=2 360 16h=11520h結(jié)論由于 Lh-Lh0軸承30208滿足要求6.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1234S 66.2.2蝸桿軸的徑向尺寸的確定從聯(lián)軸段 d30mm 開始逐漸選取軸段直徑，d?起固定作用，定位軸肩高度a 0.07 0.1 d11 2mm，故d2= d!2a _ 30 2 0.07d11嚴(yán)36.2mm。該直 徑處安裝密封氈圈，標(biāo)準(zhǔn)直徑，應(yīng)取 d2=38mm ； d3與軸承的內(nèi)徑相配合，為便 與軸承的安裝，取d3=40m m,選定軸承型號為

25、30208，d4與蝸輪相配合，取蝸 桿的齒根圓直徑 d4=dfi=60.8mm，按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，取 d4=63mm ；d6與軸承 的內(nèi)徑配合，與 d3相同，故取 d6=d3=40mm ； d5起定位作用，定位軸肩高度a：0.07 0.1 d61 2mm故d5二d62a _ 40 2 0.07d61二46.2mm，取 d5二 48mm。6.2.3蝸桿軸的軸向尺寸的確定聯(lián)軸段取 L1=60mm ；軸肩段取 L14mm；與軸承配合的軸段長度，查軸承 寬度為18mm； 左軸承到蝸桿齒寬L3二50mm ； 蝸桿齒寬L4二d 一11.5 0.08Z2m即二11.5 0.0834113.76mm，取 L4=

26、 120mm ;蝸桿齒寬右面到右軸承間的軸環(huán)與左面相同取 L5= L3= 50mm ;與右軸承配合的軸段長度，查軸承寬度 為18mm；軸的總長為320mm。6.2.4蝸輪軸的結(jié)構(gòu)造型如下：1245621蝸桿軸的結(jié)構(gòu)造型如下:FRAVABH輸出軸的彎矩和轉(zhuǎn)矩625蝸輪軸的軸上零件的定位、固定和裝配單級減速器中，可將蝸輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，蝸輪左面 由軸肩定位，右面用套筒軸固定，軸向固定靠平鍵和過渡配合。兩軸承分別一軸 肩和套筒定位，軸向則采用過渡配合或過盈配合固定。聯(lián)軸器以軸肩軸向定位， 右面用軸端擋圈軸向固定，鍵聯(lián)接作軸向固定。軸做成階梯形，左軸承從左面裝 入，蝸輪、套筒、右軸

27、承和聯(lián)軸器依次從右面裝到軸上。6.2.6蝸輪軸的徑向尺寸的確定從左軸承段與軸承的內(nèi)徑相配合，為便與軸承的安裝取a = 70mm，選定軸承型號為30214開始逐漸選取軸段直徑，d2起固定作用，定位軸肩高度a 0.07 0.1 d- 1 2mm，該直徑處安裝密圭寸氈圈，標(biāo)準(zhǔn)直徑，應(yīng)取 d2= 75mm ； d3與蝸輪孔徑相配合，取蝸輪的內(nèi)徑 d70m m,按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，取 d70mm ; d5與軸承的內(nèi)徑配合，與 d3相同，故取 d5=d3=65mm ;聯(lián)軸段 d55mm ； 起定位作用，定位軸肩高度故取 d5=60mm ;6.2.7蝸輪軸的軸向尺寸的確定左面與軸承配合的軸段長度 L,，查軸承寬

28、度為 L24mm ;左軸承到蝸輪齒 寬間的套筒取 L2=33mm ;蝸輪齒寬 L67.2mm，故取 L 70mm ;蝸輪齒寬右 面到右軸承間的軸環(huán)與左面相同取 L 33mm ;與右軸承配合的軸段長度，查軸 承寬度為24mm;右軸肩段 L5=14mm，聯(lián)軸段 L6= 84mm，故軸的總長為280mm。6.2.8蝸輪的強(qiáng)度校核已知蝸輪的切向力Ft2- -Fx1=5221N蝸輪的徑向力Fr2二Fr1=1900N蝸輪軸向力Fx2=1305N求水平面支反力：FAH二FBH二孑=2610.5N水平面彎矩:MCH= FAHL3=2610.5 80 =208840N mmFAV= FBV- Fr 2= 205

29、9 -1900 = 159N垂直面彎矩MCv =FAVL =1 5 980= 1 2 712 Om mMCV=FBVL=2 059 8O 1 64N2Onm根據(jù)合成彎矩M FMH2MV2得C截面左側(cè)彎矩Me= ,MCH2MCV2=2088402127202=209227N mmMe二MCH2MCV2f：208840216472O2二265895N mmplQ-7QT =Ft2 =5221 -71OO56N mm22由當(dāng)量彎矩圖和軸的結(jié)構(gòu)圖可知，C和D處都有可能是危險(xiǎn)截面，應(yīng)分別計(jì) 算其當(dāng)量彎矩，此處可將軸的鈕切應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)，取a、O.6，則C截面左側(cè)當(dāng)量彎矩Mce = jMc2+(aT f

30、=J2O92272+(0.6710056 丫 = 15O333N mmC截面右側(cè)當(dāng)量彎矩垂直面支反力，由 2MA=0,即FVL0，得d卜r2L2Fx 22L2721900 80 1350 -乙二2059N160在鉛垂方向上，由丁=0，即 FBV-兄-FAV=0,得C截面右側(cè)彎矩轉(zhuǎn)矩T當(dāng)量彎矩 MeMCe= MC=265895 N mm所以C截面處當(dāng)量彎矩在以上兩數(shù)值中取較大者，即Mce=265895N mmD截面彎矩MDH=FAHL3=2610.5 45 =117473NmmMDV= FAVL3= 159 45 = 7155 N mmD截面合成彎矩M,MDH2MDV2-：；1174732=71

31、552=117691N mmD截面當(dāng)量彎矩MDeMd aT=J176912-7100562= 719653N mm求危險(xiǎn)截面處軸的計(jì)算直徑許用應(yīng)力，軸的材料用45鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表7-1可知，匕W=60MPaC截面直徑計(jì)算D截面直徑計(jì)算經(jīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖比較，C截面和D截面的計(jì)算直徑分別小于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定 的直徑，故軸的強(qiáng)度足夠。7 鍵連接設(shè)計(jì)計(jì)算7.1蝸桿聯(lián)接鍵鍵的選擇和參數(shù)選擇普通平鍵，圓頭。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表11.27查得d=30mn時(shí)。應(yīng)選用鍵A8漢40 GB/T10961轉(zhuǎn)矩5.22 04N mmMCedC30.1_W32658951 0.1 60二 35.4mmdD -3=4

32、9.3mmMDe7196530.1 60鍵長L1= 40 mm接觸長度h = L) b = 4081l1=32mm許用擠壓應(yīng)查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表2-12鍵連接鋼的許用擠壓應(yīng)力為&P=120MPaP= 31.07 MPa44T4x5.22x10仆 b p力k p校核dhl30 x7x32故滿足要求7.2蝸輪鍵的選擇與校核鍵的選擇和參數(shù)選擇普通平鍵，圓頭。由機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表11.27查得d=55時(shí)。應(yīng)選用鍵A1652 GB/T1096轉(zhuǎn)矩6.8 仆 105N mm鍵長Lt= 112 mm接觸長度l1 =L1-b=112161l1=96mm許用擠壓應(yīng)力k L校核查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表2-12鍵連接鋼

33、的許用擠壓應(yīng)力為bP】=120MPa54T4 父 7.1 乂 10坊P= 26.4MPa tP故滿足要p 一dhl112 心 0 乂 96求= 26.4MPa7.3蝸輪軸鍵的選擇與校核鍵的選擇和 參數(shù)選擇普通平鍵，圓頭。由機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表11.27查得d=55時(shí)。應(yīng)選用鍵A1652 GB/T1096轉(zhuǎn)矩7.105N mm鍵長L1= 84 mm接觸長度h = Li b = 84 161l1= 68mm許用擠壓應(yīng)查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表2-12鍵連接鋼的許用擠壓應(yīng)力為bp=120MPa升=37.29MPa k】P故滿足要力k】p校核54T4 漢 7.1=10 ccr 仆crp， 37.29MPa

34、dhl112 如 0 匯 68求8箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算8.1箱體的構(gòu)形式和材料采用下置剖分式蝸桿減速器（由于V=5m/s）鑄造箱體，材料HT1508.2箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸和關(guān)系名稱減速器型式及尺寸關(guān)系箱座壁厚SS=11mm箱蓋壁厚S1S仁10mm箱座凸緣厚度b1, 箱蓋凸緣厚度b, 箱座底凸緣厚度b2b=1.5S=16mmb1=1.5S仁15mmb2=2.5S=28mm地腳螺釘直徑及數(shù)目df=19mmn=6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d仁14mm箱蓋，箱座聯(lián)接螺栓 直徑d2=10mm螺栓間距150mm軸承端蓋螺釘直徑d3=9mm螺釘數(shù)目4檢查孔蓋螺釘直徑d4=6mmDf,d1,d2至外壁C1=26,20,16距

35、離df，d2至凸緣邊緣距離C2=24,14軸承端蓋外徑D仁80mmD2=125mm軸承旁聯(lián)接螺栓距離S=140mm軸承旁凸臺半徑R仁16mm軸承旁凸臺高度根據(jù)軸承座外徑和扳手空間的要求由結(jié)構(gòu)確定箱蓋，箱座筋厚m1=9mm m2=9mm蝸輪外圓與箱內(nèi)壁間距離12mm蝸輪輪轂端面 與箱內(nèi)壁距離10mm9螺栓等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的選擇本部分含螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇墊圈，墊片的選擇，具體內(nèi)容如下:9.1螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇考慮到減速器的工作條件，后續(xù)箱體附件的結(jié)構(gòu), 以及其他因素的影響選用螺栓GB5782-86M10*35數(shù)量為3個(gè)M10*35M12*100數(shù)量為6個(gè)M12*100螺母GB6170-86M10

36、數(shù)量為2個(gè)M10M10數(shù)量為6個(gè)M12螺釘GB5782-86 ,M6*20數(shù)量為2個(gè)M6*20M8*25數(shù)量為24個(gè)M8*25M6*16數(shù)量為12個(gè)M6*16*（參考裝配圖）9.2銷，墊圈墊片的選擇選用銷GB117-86B8*30，數(shù)量為2個(gè)GB117-86選用墊圈GB93-87數(shù)量為8個(gè)選用止動(dòng)墊片1個(gè)選用石棉橡膠墊片2個(gè)選用08F調(diào)整墊片4個(gè)*（參考裝配圖）B8*30GB93-87止動(dòng)墊片 石棉橡膠墊片08F調(diào)整墊片有關(guān)其他的標(biāo)準(zhǔn)件，常用件，專用件，詳見后 續(xù)裝配圖10 減速器結(jié)構(gòu)與潤滑的概要說明在以上設(shè)計(jì)選擇的基礎(chǔ)上，對該減速器的結(jié)構(gòu)，減速器箱體的結(jié)構(gòu)，軸承端 蓋的結(jié)構(gòu)尺寸，減速器的潤滑

37、與密封，減速器的附件作一簡要的闡述。10.1減速器的結(jié)構(gòu)本課題所設(shè)計(jì)的減速器，其基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在參照裝配圖的基礎(chǔ)上完成的， 該項(xiàng)減速器主要由傳動(dòng)零件（蝸輪蝸桿），軸和軸承，聯(lián)結(jié)零件（鍵，銷，螺栓， 螺母等）。箱體和附屬部件以及潤滑和密封裝置等組成。箱體為剖分式結(jié)構(gòu)，由I箱體和箱蓋組成，其剖分面通過蝸輪傳動(dòng)的軸線；箱蓋 和箱座用螺栓聯(lián)成一體；采用圓錐銷用于精確定位以確保和箱座在加工軸承孔和 裝配時(shí)的相互位置；起蓋螺釘便于揭開箱蓋；箱蓋頂部開有窺視孔用于檢查齒輪 嚙合情況及潤滑情況用于加住潤滑油，窺視孔平時(shí)被封住；通氣器用來及時(shí)排放 因發(fā)熱膨脹的空氣，以放高氣壓沖破隙縫的密封而致使漏油； 副標(biāo)尺用

38、于檢查箱 內(nèi)油面的高低；為了排除油液和清洗減速器內(nèi)腔， 在箱體底部設(shè)有放汕螺塞；吊 環(huán)螺栓用來提升箱體，而整臺減速氣的提升得使用與箱座鑄成一體的吊鉤；減速氣用地腳螺栓固定在機(jī)架或地基上。（具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖）10.2減速箱體的結(jié)構(gòu)該減速器箱體采用鑄造的剖分式結(jié)構(gòu)形式具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖10.3速器的潤滑與密封蝸輪傳動(dòng)部分采用潤滑油，潤滑油的粘度為118cSt （100C）查表10.6機(jī) 械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書潤滑油118Cst軸承部分采用脂潤滑，潤滑脂的牌號為ZL-2查表10.7設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書潤滑脂ZL-210.4減速器附件簡要說明該減速器的附件含窺視孔，窺視孔蓋，排油孔與油蓋，通氣空，油標(biāo)，

39、吊環(huán) 螺釘，吊耳和吊鉤，起蓋螺釘，其結(jié)構(gòu)及裝配詳見裝配圖。11 設(shè)計(jì)小結(jié)一級蝸桿減速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)較為復(fù)雜的過程， 通過這次設(shè)計(jì)覺得自己受益 匪淺。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)， 它可以讓我們進(jìn)一步 鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，通過設(shè)計(jì)把機(jī)械設(shè)計(jì)及其他有關(guān)先修課程（如 機(jī)械制圖、材料力學(xué)、工程材料等）中所獲得的理論知識在設(shè)計(jì)實(shí)踐中加以綜合 運(yùn)用，使理論知識和生產(chǎn)實(shí)踐密切的結(jié)合起來。而且，本次設(shè)計(jì)是我們學(xué)生首次 進(jìn)行完整綜合的機(jī)械設(shè)計(jì)，它讓我樹立了正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)了我對機(jī)械工程 設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力；讓我具有了初步的機(jī)構(gòu)選型與組合和確定傳動(dòng)方案的能 力；為我今后的設(shè)計(jì)工作打了

40、良好的基礎(chǔ)。通過本次課程設(shè)計(jì)，還提高了我的計(jì)算和制圖能力；同時(shí)對減速器的結(jié)構(gòu)和 設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)大概的了解，對之前所學(xué)的專業(yè)知識作了一個(gè)很好的總結(jié)， 設(shè) 計(jì)中尚有很多不合理和不理解的地方， 以待在今后的學(xué)習(xí)工作中來彌補(bǔ)。 設(shè)計(jì)過 程中我能夠比較熟悉地運(yùn)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊、圖集、規(guī)范；熟悉 有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如GB JB等），獲得了一個(gè)工程技術(shù)人員在機(jī)械設(shè) 計(jì)方面所必須具備的基本技能訓(xùn)練。當(dāng)一份比較象樣的課程設(shè)計(jì)完成的時(shí)候， 我的內(nèi)心無法用文字來表達(dá)。幾天 以來日日夜夜的計(jì)算與繪圖和在電腦前編輯排版說明書，讓我感覺做一個(gè)大學(xué)生原來也可以這么辛苦。但是，所有的這一切，都是值得的

41、，它讓我感覺大學(xué)是如 此的充實(shí)。謝辭在課程設(shè)計(jì)即將完成之際， 我的心情無法平靜， 從開始進(jìn)入課題到設(shè)計(jì)的 順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯 的謝意！同時(shí)我還要特別感謝謝海涌、柏子剛、馮翠云老師對我這次課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)付出的苦心與汗水，謝謝你們。要是沒有你們的指導(dǎo)與幫助，我想也許我 自己一個(gè)人無法這么快這么順利的完成了。參考文獻(xiàn)【1】宋寶玉機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書北京：高等教育出版社,【2】李秀珍.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.82005.1蝸桿o cT-0付：外文翻譯電火花加工電火花加工法對加工超韌性的導(dǎo)電材料（如新的太空合金）特別有價(jià)

42、值。這些金屬很難用常規(guī)方法加工，用常規(guī)的切削刀具不可能加工極其復(fù)雜的形狀，電火花加工使之變得相對簡單了。在金屬切削工業(yè)中，這種加工方法正不斷尋找新的應(yīng)用領(lǐng)域。塑料工業(yè)已廣泛使用這種方法，如在鋼制模具上加工幾乎是任何形狀的模腔。電極形狀與所需型腔想匹配。 工件與電極都浸在不導(dǎo)電的液體里，這種液體通常是輕潤滑油。電火花加工法是一種受控制的金屬切削技術(shù)，它使用電火花切除（侵蝕）工件上的多余金屬，工件在切削后的形狀與刀具（電極）相反。切削刀具用導(dǎo)電材料（通常是碳）制造。它應(yīng)當(dāng)是點(diǎn)的不良導(dǎo)體或絕緣體。用伺服機(jī)構(gòu)是電極和工件間的保持0.00050.001 英寸(0.010.02mm )的間隙，以阻止他們相

43、互接觸。頻率為20000Hz 左右的低電壓大電流的直流電加到電極上，這些電脈沖引起火花，跳過電極與工件的見的不導(dǎo)電的液體間隙。在火花沖擊的局部區(qū)域，產(chǎn)生了大量的熱量，金屬融化了，從工件表面噴出融化金屬的小粒子。不 斷循環(huán)著的不導(dǎo)電的液體，將侵蝕下來的金屬粒子帶走，同時(shí)也有助于驅(qū)散火花產(chǎn)生的熱量。在最近幾年，電火花加工的主要進(jìn)步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金屬切除率時(shí)，表面粗糙度可達(dá) 2 4vin .(0.05 0.10vi n)。用高的金屬切除率如高達(dá) 15in3/h(245.8cm3/h)時(shí)，表面粗糙度為 1000vin.(25vm)。需要的表面粗糙度的類型，決定了能使用的安培數(shù)，電

44、容，頻率和電壓值?？焖偾谐饘?粗切削)時(shí)，用大電流，低頻率，高電容和最小的間隙電壓。緩慢切除金屬(精切削)和需獲得高的表面光潔度時(shí)，用小電流，高頻率，低電容和最高的間隙電壓。與常規(guī)機(jī)加工方法相比，電火花加工有許多優(yōu)點(diǎn)。1 .不論硬度高低，只要是導(dǎo)電材料都能對其進(jìn)行切削。對用常規(guī)方法極難切削的硬質(zhì)合金和超韌性的太空合金，電火化加工特別有價(jià)值。2 .工件可在淬火狀態(tài)下加工，因克服了由淬火引起的變形問題。3 很容易將斷在工件中的絲錐和鉆頭除。4 .由于刀具(電極)從未與工件接觸過，故工件中不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。5 .加工出的零件無毛刺。6 .薄而脆的工件很容易加工，且無毛刺。7 .對許多類型的工件，一般不

45、需第二次精加工。8 隨著金屬的切除，伺服機(jī)構(gòu)使電極自動(dòng)向工件進(jìn)給。Electrical discharge machiningElectrical discharge machining has proved especially valuable in themachining of super-tough, electrically conductive materials such as the newspace-age alloys. These metals would have been difficult to machine byconventional methods, bu

46、t EDM has made it relatively simple to machine intricate shapes that would be impossible to produce with conven ti onal cutt ingtools. This machi ning process is continu ally finding further applicati ons in themetal-cutting industry. It is being used extensively in the plastic industry toproduce ca

47、vities of almost any shape in the steel molds.Electrical discharge mach ining is a con trolled metal removal tech nique wherebyan electric spark is used to cut (erode) the workpiece, which takes a shapeopposite to that of the cutting tool or electrode. The cutting tool (electrode) ismade from electr

48、ically con ductive material, usually carb on. The電極形狀與所需型腔想匹配。 工件與電極都浸在不導(dǎo)電的液體里，這種液體通常是輕潤滑油。electrode, made to the shape of the cavity required, and the workpiece are bothsubmerged in a dielectric fluid, which is gen erally a light lubricati ng oil. Thisdielectric fluid should be a noncon ductor (or

49、poor con ductor) of electricity. Aservo mecha nism main tai ns a gap of about 0.0005 to 0.001 in. (0.01 to 0.02 mm)betwee n the electrode and the work, preve nting them from coming into con tactwith each other. A direct curre nt of low voltage and high amperage is delivered tothe electrode at the ra

50、te of approximately 20 000 hertz (Hz). These electricalenergy impulses become sparks which jump the dielectric fluid. Intense heat iscreated in the localized area of the park impact, the metal melts and a smallparticle of molten metal is expelled from the surface of the workpiece . Thedielectric flu

51、id, which is constantly being circulated, carries away the erodedparticles of metal and also assists in dissipating the heat caused by the spark.In the last few years, major advances have been made with regard to the surfacefinishes that can be produced. With the low metal removal rates, surface fin

52、i shesof 2 to 4 um. (0.05 to 0.10um) are possible. With high metal removal rates finishes of 1 000uin. (25um) are produced.The type of finish required determ ines the nu mber of amperes which canbe used, the capacitanee, frequency, and the voltage setting. For fast metalremoval (rough ing cuts), hig

53、h amperage, low freque ncy, high capacita nee, andminimum gap voltage are required. For slow metal removal (finish cut) and goodsurface finish, low amperage, high frequency, low capacitanee, and the highestgap voltage are required.Electrical discharge machining has many advantages over conventionalm

54、ach ining processes.1. Any material that is electrically con ductive can be cut, regardless of itshardness. It is especially valuable for cemented carbides and the new supertoughspace-age alloys that are extremely difficult to cut by conventional mea ns.2. Work can be machined in a hardened state, t

55、hereby overcoming thedeformati on caused by the harde ning process.3. Broke n taps or drills can readily be removed from workpieces.4. It does not create stresses in the work material since the tool (electrode) never comes in con tact with the work.5. The process is burr-free.6. Thin, fragile secti ons can be easily mach ined without deform ing.7. Secon dary fin ishi ng operatio ns are gen erally elimi nated for manytypes of work.8. The process is automatic in that the servomechanism advances theelectrode into the work as the metal is removed.