小型挖坑机减速器结构创新设计

南京林业大学专业特色创新实践设计说明书（论文）学生姓名：张鑫磊学号：080301027学院（系）：机械电子工程学院专业：机械设计制造及其自动化题目：小型挖坑机减速器结构创新设计分组题号：第3组指导教师：贾志成职称：讲师2011年6月01日080301027张鑫磊小型挖坑机减速器结构创新设计第1页-共6页目录1传动参数……………………………………………………………………22涡轮蜗杆及壳体材料……………………………………………………23涡轮蜗杆的尺寸参数……………………………………………………24强度计算……………………………………………………………………35效率验算……………………………………………………………………46轴的设计……………………………………………………………………47壳体设计……………………………………………………………………58其他…………………………………………………………………………59参考书目……………………………………………………………………6080301027张鑫磊小型挖坑机减速器结构创新设计第2页-共6页1．传动参数蜗杆输入功率p=1.4kW；蜗杆转速n1=6500r/min；蜗杆头数Z1=1；蜗轮转速n2=185.7r/min；传动比i=35:1；涡轮齿数Z2=35。2．涡轮蜗杆及壳体材料蜗杆材料采用40Cr钢，并采用表面氰化或渗氮处理，使硬度达到HRC60以上，以保证齿面有足够的接触强度和抗胶合能力。涡轮轮缘采用铸造锡磷青铜ZCuSn10Pb1，金属模铸造，使其具有耐磨性和抗胶合能力，硬度HRC45。壳体采用整体式，不仅结构简单，而且可减轻重量，加工量亦小，其材料采用铸造镁合金。3.涡轮蜗杆的尺寸参数（1）中心距：根据壳体的尺寸要求，取中心距a=56.25mm（2）模数：m=2.5（3）由a=(q+Z2)m/2得q=10（4）其他尺寸名称公式说明及结果蜗杆分度圆直径d1=mq=25mm蜗杆齿顶圆直径da1=d1+2ha1=d1+2m=30mm蜗杆齿根圆直径df1=d1-2hf1=d1-2.4m=19mm蜗杆导程角tanγ=Z1/q所以γ=5.5°蜗轮分度圆直径d2=mZ2=87.5mm蜗轮喉圆直径da2=d2+2ha2=92.5mm蜗轮齿根圆直径df2=d2-2hf2=81.5mm080301027张鑫磊小型挖坑机减速器结构创新设计第3页-共6页4.强度计算（1）估取效率：η=0.8（2）涡轮转矩：T2=9.55×106P2/n2=9.55×106P1η/n2=57598.28N（3）载荷系数：根据小型挖坑机的特性，取K=1.1（4）查《机械设计》表11-7，涡轮的许用接触应力[σH]=268MPa（5）弹性影响系数：因选用的是铸锡磷青铜与钢蜗杆相配，故ZE=160MPa½（6）接触系数：先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值d1/a=0.54，从图11-18中可查得Zρ=2.6（7）由式（11-12）校核涡轮接触疲劳强度：a≥amin=3mm=53.44mm所以，满足接触疲劳要求。（8）查表11-8得涡轮的需用弯曲应力[σF]=56MPa（9）查图11-19得YFa2=2.48（10）螺旋角影响系数：Yβ=1-γ/140°=0.961（11）由式（11-13）校核涡轮弯曲疲劳强度：σF=1.53KT2YβYFa2/d1d2m=33.1[σF]080301027张鑫磊小型挖坑机减速器结构创新设计第4页-共6页所以，满足弯曲疲劳强度要求。5.验算效率η=（0.95~0.96）tanγ/tan(γ+ψv)ψv=arctanfv；fv与相对滑动速度vs有关。vs=πd1n1/60×1000cosγ=8.551m/s从表11-18中查得fv=0.0176，ψv=0.811°带入各数据得η=0.87，大于原估值，所以不用重算。6.轴的设计（1）取涡轮轴的材料为45号钢，调质处理，直径d=22mm，轴与涡轮间采用花键连接。（2）强度校核：因轴主要承受扭矩，且长度较短，可忽略弯矩，故只需校核扭转强度。由式（15-2）校核轴的强度查表15-3得A0=103d≥A03=20mm所以，满足强度要求（3）轴两端与壳体接触均为滑动轴承，在轴与端盖接触位置，开一小凹槽，宽度为3mm，深度为1mm。在凹槽中开一直径2mm的孔。080301027张鑫磊小型挖坑机减速器结构创新设计第5页-共6页减速器运转后，润滑油通过壳体端盖内部的油孔，经过套筒槽道，流进轴凹槽及在小孔内蓄油，起到更好的润滑作用。此处结构与7-（5）设计说明结合考虑。（4）轴的花键端采用空心结构，可减轻减速器质量的，同时，由材料力学知识可知，相同质量下，空心轴的抗弯和抗扭能力较实心轴有显著提高。7.壳体设计（1）为使结构简单，壳体与轴之间采用套筒接触。蜗杆输入转速较高，故采用滚动轴承，滑动轴承与壳体过盈配合。（2）壳体上开有进油口，润滑油由进油口灌入，并定期更换润滑油。（3）壳体侧下端面上开一小螺孔，作为出油口。（4）壳体内腔密封，以防止润滑油泄露，故壳体与端盖间加橡胶圈。（5）端盖内开小油孔，接端盖外端胶皮密封圈内槽，润滑油在胶皮圈槽内积蓄后流入与其接通的套筒槽道，以润滑滑动轴承，减小轴与套筒间摩擦，减少发热。（6）壳体面积应足够大，以便于散热。8.其他（1）为节省材料及减轻减速器质量，涡轮采用孔板式结构。（2）蜗杆右旋。080301027张鑫磊小型挖坑机减速器结构创新设计第6页-共6页（3）与壳体过盈配合装配的套筒上开有螺旋槽道，润滑油可经槽道流入套筒与轴及蜗杆的配合面，使其接触面在减速器运转时的摩擦及散热减少。9.参考书目[1]濮良贵，纪名刚.机械设计.第8版.北京：高等教育出版社，2008.[2]卓凤英.挖坑机.北京：中国林业出版社，1989.[3]田卫军，潘天丽，张安鹏.机械设计实例精解——基于Pro/E.北京：北京航天航空大学出版社，2009.[4]机械设计手册，第3卷，第3版.北京：中国化学工业出版社，1992.