二级蜗杆锥齿轮减速器设计说明书

河南工业职业技术学院毕业论文题目：二级蜗杆——锥齿轮减速器设计摘要机械传动已经伴随人们走过了几千年的历史，无论是在生活还是生产方面，它都为人类的发展进程作出了巨大的贡献。如今，随着电子技术、信息技术的广泛应用，使机械传动也进入了一个新的发展阶段。机械传动系统在高速、高效、节能、环保以及小型化等方面有了明显的改进。现在，单纯的机械或电气传动似乎更多地加入了流体技术、智能控制技术部分，机械、电子、传感器技术、软件的合成已成为一种重要的趋势。社会生活的各个角落，无不在享受着新技术发展所带来的便利，微电子技术的发展，推进了各种机械加工设备的功能与加工水平，推动着技术的进步。同时，高科技越发达，相对的对机械行业的需求就越大。比如现在我国对减速机的需求增长速度就很快，刚进入中国的时候年销售量还不到100万美元，现在已经达到了600～700万美元。所以说机械行业包括其他基础行业还是相当重要的，而我国减速机制造企业更应该跟上时代，多元化地发展。目前国际上最先进的各种减速机加工及检测设备，包括各种滚齿机、磨齿机、热处理炉、齿轮检测中心、三坐标测量仪等，均不同程度地使用了微电子技术和信息技术。国外的机械传动行业随着微电子技术、信息技术的发展也在进行着与之相应的多元化的改变。而我国的基础行业包括减速机行业则相对还很落后,基本上处于先进国家上世70、80年代的水平。机械设备包括减速机的高速、高效和高精度主要取决于机械加工工艺，当然也有技术的原因。对于传统的机械加工行业来说，影响产品质量和性能的因素一个是材料，另一个则是加工工艺，包括热处理工艺。国外的企业就很注意对这两方面的研究和投入，因此做出的产品质量高、性能好。同样的一张图纸，国外和国内的厂家加工出来的产品就有很大的不同；同样的热处理设备，国内的生产出来的产品同国外的相比就会出现很大的差距。这里还应注重加工设备的更新，现在国内很多减速机制造企业所用的最好的设备也是国外80年代的，它在国内似乎还是很先进的，那是因为它还有很大的市场，但它并不是最先进的。优化人与环境的概念在现代的生产生活中越发受到重视，在工业领域，节能、低噪声、环保也是机械制造的发展趋势，机械传动行业应如何在材质的选择、结构的设计等诸多方面去突破以满足这些要求。效率低自然容易产生热量，耗费能源。而产品的大型化，则会对传动效率产生很大的影响，同时，材料的费用，包装的费用也会随之上升，增加成本。因此，而要改善这一切，必须在加工精度、机械加工和热处理上有所改进。机械传动系统正日益基于标准或准标准的元件和系统，如何提高机械传动部件的标转化、提高配套件的互换性的同时，满足不同客户的具体要求以迫在眉睫。关键词：圆锥-圆柱、减速比、联轴器参考文献1周明衡，《减速器选用手册》化学工业出版社2002年6月第一版2成大先，《机械设计手册》化学工业出版社2002.1（第四版）3唐保宁、高学满，《机械设计与制造简明手册》同济大学出版社1993.74孙宝钧，《机械设计课程设计》机械工业出版社2004.45《机械工程标准手册》编委会编，《机械工程标准手册》中国标准出版社2003.56刘朝儒，彭福荫，高治一，《机械制图（第四版）》高等教育出版社2001年8月第四版；7JonR.mancuso，《Couplingsandjoints》MarcelDekkerINC1986目录摘要...............................................................................................................................II一绪论..............................................................................1二结构设计..............................................................................2三设计计算过程及说明..........................................................31选择电动机...........................................................32确定总传动比及其分配………………………………………………..133确定传动装置的运动和动力参数…………………….144蜗杆蜗轮的设计计算…………………………..……..155蜗轮的强度校核……………………………………………………..…..226蜗杆和蜗轮轴的设计及强度校核……………………………….……...257轴承的选择及校核………………………………………………………418锥齿轮的设计及校核......................................................…………459箱体结构尺寸及计算……………………………………………...…….4710减速器的润滑和密封……………………………………………..…….4811减速器的附件………………………………………………………...….5112减速器的安装维护和使用…………………………….54四结论......................................25五参考文献.....................................26绪论齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它的主要优点是：①瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力；②适用的功率和速度范围广；③传动效率高，η=0.92-0.98；④工作可靠、使用寿命长；⑤外轮廓尺寸小、结构紧凑。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。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，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。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传动为主，体积和重量问题，也未解决好。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。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。近十几年来,由于近代计算机技术与数控技术的发展，CAD/CAM技术被广泛的应用于机械设计与制造领域，使得机械加工精度，加工效率大大提高，从而推动了机械传动产品的多样化，整机配套的模块化，标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致，美观化。在21世纪成套机械装备中,齿轮仍然是机械传动的基本部件。CNC机床和工艺技术的发展,推动了机械传动结构的飞速发展。在传动系统设计中的电子控制、液压传动、齿轮、带链的混合传动,将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉,将成为新型传动产品发展的重要趋势.......二结构设计①、轴：主要功用是直接支承回转零件，以实现回转运动并传递动力。高速轴和中速轴都属于齿轮轴；低速轴为转轴、属阶梯轴。②、轴承：用来支承轴或轴上回转零件、保持轴的旋转精度、减小磨擦和磨损。高、中速轴的为GB/T276—1994沟球轴承6206；低速轴为GB/T276—1994深沟球轴承6208。③、齿轮：用来传递任意轴间的运动和动力，在此起传动及减速作用，其中齿轮1和齿轮3属于齿轮轴，为主动轮，齿数分别为z1=11；z3=14。齿轮2得齿轮4为从动轮，齿数分别为z2=88；z4=85。都为斜齿圆柱齿轮。④、联轴器：主要用于联接两轴，使他们一起转动以传递运动和转矩。（2）、附件：①、窥视孔：窥视孔用于检查传动零件的啮合、润滑及轮齿损坏情况，并兼作注油孔，可向减速器箱体内注入润滑油。②、通气器：使箱体内受热膨胀的气体自由排出，以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件处向外渗漏。③、定位销：对由箱盖和箱座通过联接而组成的剖分式箱体，为保证其各部分在加工及装配时能够保持精确位置，特别是为保证箱体轴承座孔的加工精度及安装精度。④、启箱螺钉：由于装配减速器时在箱体剖分面上涂有密封用的水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖，旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。⑤、放油孔及放油螺塞：为排放减速器箱体内污油和便于清洗箱体内部，在箱座油池的最低处设置放油孔，箱体内底面做成斜面，向放油孔方向倾斜1～2使油易于流出。三设计计算过程及说明3．1选择电动机：1．电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y（IP44）系列的电动机。2．电动机容量的选择1）工作机所需功率PwPw＝3.4kW2）电动机的输出功率Pd＝Pw/ηη＝0.904Pd＝3.76kW3．电动机转速的选择nd＝（i12*i23…in’）nw初选为同步转速为1000r/min的电动机4．电动机型号的确定由表20－1查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW，满载转速960r/min。基本符合题目所需的要求计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比及其分配3.2确定总传动比及其分配1．计算总传动比由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：i＝nm/nwnw＝38.4i＝25.142．合理分配各级传动比由于减速箱是同轴式布置，所以i1＝i2。因为i＝25.14，取i＝25，i1=i2=5速度偏差为0.5%5%，所以可行。各轴转速、输入功率、输入转矩项目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III鼓轮转速（r/min）96096019238.438.4功率（kW）43.963.843.723.57转矩（N?m）39.839.4191925.2888.4传动比11551效率10.990.970.970.973.3确定传动装置的运动和动力参数传动件设计计算1．选精度等级、材料及齿数1）材料及热处理；选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。2）精度等级选用7级精度；3）试选小齿轮齿数z1＝20，大齿轮齿数z2＝100的；4）选取螺旋角。初选螺旋角β＝14°2．按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算按式（10—21）试算，即dt≥1）确定公式内的各计算数值（1）试选Kt＝1.6（2）由图10－30选取区域系数ZH＝2.433（3）由表10－7选取尺宽系数φd＝1（4）由图10－26查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，则εα＝εα1＋εα2＝1.62（5）由表10－6查得材料的弹性影响系数ZE＝189.8Mpa（6）由图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1＝600MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2＝550MPa；（7）由式10－13计算应力循环次数N1＝60n1jLh＝60×192×1×（2×8×300×5）＝3.32×10e8N2＝N1/5＝6.64×107（8）由图10－19查得接触疲劳寿命系数KHN1＝0.95；KHN2＝0.98（9）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1％，安全系数S＝1，由式（10－12）得[σH]1＝＝0.95×600MPa＝570MPa[σH]2＝＝0.98×550MPa＝539MPa[σH]＝[σH]1＋[σH]2/2＝554.5MPa2）计算（1）试算小齿轮分度圆直径d1td1t≥=67.85（2）计算圆周速度v===0.68m/s（3）计算齿宽b及模数mntb=φdd1t=1×67.85mm=67.85mmmnt=3.39h=2.25mnt=2.25