蜗轮蜗杆减速器说明书

1一级蜗轮蜗杆减速器设计说明书第一章绪论1.1本课题的背景及意义计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术。本次设计是蜗轮蜗杆减速器，通过本课题的设计，将进一步深入地对这一技术进行深入地了解和学习。1.1.1本设计的设计要求机械零件的设计是整个机器设计工作中的一项重要的具体内容，因此，必须从机器整体出发来考虑零件的设计。设计零件的步骤通常包括：选择零件的类型；确定零件上的载荷；零件失效分析；选择零件的材料；通过承载能力计算初步确定零件的主要尺寸；分析零部件的结构合理性；作出零件工作图和不见装配图。对一些由专门工厂大批生产的标准件主要是根据机器工作要求和承载能力计算，由标准中合理选择。根据工艺性及标准化等原则对零件进行结构设计，是分析零部件结构合理性的基础。有了准确的分析和计算，而如果零件的结构不合理，则不仅不能省工省料，甚至使相互组合的零件不能装配成合乎机器工作和维修要求的良好部件，或者根本装不起来。1.2.（1）国内减速机产品发展状况国内的减速器多以齿轮传动，蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外材料品质和工艺水平上还有许多弱点。由于在传动的理论上，工艺水平和材料品质方面没有突破，因此没能从根本上解决传递功率大，传动比大，体积小，重量轻，机械效率高等这些基本要求。（2）国外减速机产品发展状况国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮2转动为主，体积和重量问题也未能解决好。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。1.3.本设计的要求本设计的设计要求机械零件的设计是整个机器设计工作中的一项重要的具体内容，因此，必须从机器整体出发来考虑零件的设计计算，而如果零件的结构不合理，则不仅不能省工省料，甚至使相互组合的零件不能装配成合乎机器工作和维修要求的良好部件，或者根本装不起来。机器的经济性是一个综合性指标，设计机器时应最大限度的考虑经济性。提高设计制造经济性的主要途径有：①尽量采用先进的现代设计理论个方法，力求参数最优化，以及应用CAD技术，加快设计进度，降低设计成本；②合理的组织设计和制造过程；③最大限度地采用标准化、系列化及通用化零部件；④合理地选择材料，改善零件的结构工艺性，尽可能采用新材料、新结构、新工艺和新技术，使其用料少、质量轻、加工费用低、易于装配⑤尽力改善机器的造型设计，扩大销售量。提高机器使用经济性的主要途径有：①提高机器的机械化、自动化水平，以提高机器的生产率和生产产品的质量；②选用高效率的传动系统和支承装置，从而降低能源消耗和生产成本；③注意采用适当的防护、润滑和密封装置，以延长机器的使用寿命，并避免环境污染。机器在预定工作期限内必须具有一定的可靠性。提高机器可靠度的关键是提高其组成零部件的可靠度。此外，从机器设计的角度考虑，确定适当的可靠性水平，力求结构简单，减少零件数目，尽可能选用标准件及可靠零件，合理设计机器的组件和部件以及必要时选取较大的安全系数等，对提高机器可靠度也是十分有效的。1.4.研究内容（设计内容）（1）蜗轮蜗杆减速器的特点3蜗轮蜗杆减速器的特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速化，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。蜗轮蜗杆减速器是以蜗杆为主动装置，实现传动和制动的一种机械装置。当蜗杆作为传动装置时，在蜗轮蜗杆共同作用下，使机器运行起来，在此过程中蜗杆传动基本上克服了以往带传动的摩擦损耗；在蜗杆作为制动装置时，蜗轮，蜗杆的啮合，可使机器在运行时停下来，这个过程中蜗杆蜗轮的啮合静摩擦达到最大，可使运动中的机器在瞬间停止。在工业生产中既节省了时间又增加了生产效率，而在工艺装备的机械减速装置，深受用户的美誉，是眼前当代工业装备实现大小扭矩，大速比，低噪音，高稳定机械减速传动独揽装置的最佳选择。（2）方案拟订A、箱体(1)：蜗轮蜗杆箱体内壁线的确定；(2)：轴承孔尺寸的确定；(3)：箱体的结构设计；a.箱体壁厚及其结构尺寸的确定b.轴承旁连接螺栓凸台结构尺寸的确定c.确定箱盖顶部外表面轮廓d.外表面轮廓确定箱座高度和油面e.输油沟的结构确定f.箱盖、箱座凸缘及连接螺栓的布置B、轴系部件(1)蜗轮蜗杆减速器轴的结构设计a.轴的径向尺寸的确定b.轴的轴向尺寸的确定(2)轴系零件强度校核a.轴的强度校核b.滚动轴承寿命的校核计算C、减速器附件4a.窥视孔和视孔盖b.通气器c.轴承盖d.定位销e.油面指示装置f.油塞g.起盖螺钉h.起吊装置第二章减速器的总体设计2.1传动装置的总体设计2.1.1拟订传动方案本传动装置用于带式运输机，工作参数：运输带工作拉力F=3KN，工作速度=1.2m/s，滚筒直径D=310mm，传动效率η=0.96，（包括滚筒与轴承的效率损失）两班制，连续单向运转，载荷较平稳；使用寿命8年。环境最高温度80℃。本设计拟采用蜗轮蜗杆减速器，传动简图如图6.1所示。图6.1传动装置简图1—电动机2、4—联轴器3—级蜗轮蜗杆减速器5—传动滚筒6—输送带52.1.2电动机的选择（1）选择电动机的类型按工作条件和要求，选用一般用途的Y系列三相异步电动机,封闭式结构,电压380V。（2）选择电动机的功率电动机所需的功率dP=WP/式中dP—工作机要求的电动机输出功率，单位为KW；η—电动机至工作机之间传动装置的总效率；WP—工作机所需输入功率，单位为KW；输送机所需的功率输送机所需的功率PW=Fv／1000·w=3000×1.2／1000×0.8=4.5kW电动机所需的功率dP=WP／=联轴蜗轴联=0.99×0.99×0.8×0.99×0.99≈0.76dP=4.5／0.8=5.92kW查表，选取电动机的额定功率cdP=7.5kw。（3）选择电动机的转速传动滚筒转速wn=Dv100060=73.96r/min由表推荐的传动比的合理范围，取蜗轮蜗杆减速器的传动比'i=10~40，故电动机转速的可选范围为：dn='in=（10~40）×73.96=740-2959r/min6符合这范围的电动机同步转速有750、1000、1500、3000r/min四种，现以同步转速1000r/min和1500r/min两种常用转速的电动机进行分析比较。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格、传动比及市场供应情况，选取比较合适的方案，现选用型号为Y132M—4。2.1.3确定传动装置的传动比及其分配减速器总传动比及其分配：减速器总传动比i=mn／wn=1440／73.96=19.47式中i—传动装置总传动比wn—工作机的转速，单位r/minmn—电动机的满载转速，单位r/min2.1.4计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴的输入功率轴ⅠP1=P联轴=5.92×0.99×0.99=5.8kW轴ⅡP2=P1蜗轴联=5.8×0.99×0.99×0.8=4.54kW（2）各轴的转速电动机：mn=1440r/min轴Ⅰ：n1=mn=1440r/min轴Ⅱ：n2=11in=1440／19.47=73.96r/min（3）各轴的输入转矩7电动机轴：dT=9550pd/nm=9550×5.92／1440=39.26Nm轴Ⅰ：T1=9550p1/n1=9550×5.8/1440=38.46Nm轴Ⅱ：T2=9550p2/n2=9550×4.54/73.96=586.22Nm上述计算结果汇见表3-1表3-1传动装置运动和动力参数输入功率（kW）转速n（r/min）输入转矩（Nm）传动比效率电动机轴5.92144039.2610.98轴Ⅰ5.8144038.3619.470.784轴Ⅱ4.5473.96586.222.2传动零件的设计计算2.2.1蜗轮蜗杆传动设计一.选择蜗轮蜗杆类型、材料、精度根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）蜗杆材料选用45钢，整体调质，表面淬火，齿面硬度45~50HRC。蜗轮齿圈材料选用ZCuSn10Pb1，金属模铸造，滚铣后加载跑合，8级精度，标准保证侧隙c。二.计算步骤1.按接触疲劳强度设计设计公式12dm≥22225.3zzKThemm（1）选z1，z2：8查表7.2取z1=2，z2=z1×n1／n2=2×1440／73.96=38.94≈39.z2在30～64之间，故合乎要求。初估=0.82（2）蜗轮转矩T2：T2=T1×i×=9.55×106×5.8×19.47×0.82／1440=614113.55Nmm（3）载荷系数K：因载荷平稳，查表7.8取K=1.1（4）材料系数ZE查表7.9，ZE=156MPa（5）许用接触应力[0H]查表7.10，[0H]=220MpaN=60×jn2×Lh=60×73.96×1×12000=5.325×107ZN=8710n=87710325.510=0.81135338[H]=ZN[0H]=0.81135338×220=178.5Mpa（6）m2d1：m2d1≥22225.3zzKThe=1.1×614113.55×23922015625.3=2358.75mm（7）初选m2，d1的值：9查表7.1取m=6.3，d1=63m2d1=2500.47〉2358.75（8）导程角tan=6323.611dmz=0.2=arctan0.2=11.3°（9）滑动速度VsVs=3.11cos100060144063cos10006011nd=4.84m/s（10）啮合效率由Vs=4.84m/s查表得ν=1°16′1=23.11tan3.11tantantan=0.2/0.223=0.896（11）传动效率取轴承效率2=0.99，搅油效率3=0.98=1×2×3=0.896×0.99×0.98=0.87T2=T1×i×=9.55×106×5.8×19.47×0.87／1440=651559.494Nmm（12）检验m2d1的值m2d1≥22225.3zzKThe=0.×651559.494×23922015625.3=1820＜2500.47原选参数满足齿面接触疲劳强度要求102.确定传动的主要尺寸m=6.3mm，1d=63mm，z1=2，z2=39（1）中心距aa=2393.663221mzd=154.35mm(2)蜗杆尺寸分度圆直径d1d1=63mm齿顶圆直径da1da1=d1+2ha1=(63+2×6.3)=75.6mm齿根圆直径df1df1=d1﹣2hf=63﹣2×6.3(1+0.2)=47.88mm导程角tan=11.30993247°右旋轴向齿距Px1=πm=3.14×6.3=19.78mm齿轮部分长度b1b1≥m(11+0.06×z2)=6.3×(11+0.06×39)=84.04mm取b1=90mm(2)蜗轮尺寸分度圆直径d2d2=m×z2=6.3×39=245.7mm齿顶高ha2=ha*×m=6.3×1=6.3mm齿根高hf2=(ha*+c*)×m=(1+0.2)×6.3=7.56mm齿顶圆直径da2da2=d2+2ha2=245.7+2×6.3×1.2=260.8mm齿根圆直径df2df2=d2﹣2m(ha*+c*)=245.7﹣15.1=230.6mm11导程角tan=11.30993247°右旋轴向齿距Px2=Px1=πm=3.14×6.3=19.78mm蜗轮齿宽b2b2=0.75da1=0.75×75.6=56.7mm齿宽角sin(α/2)=b2/d1=56.7／63=0.9蜗轮咽喉母圆半径rg2=a—da2／2=154.35﹣129.15=25.2mm(3)热平衡计算①估算散热面积