塔里木大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿減速器說(shuō)明書(shū),塔里木,大學(xué),機(jī)械設(shè)計(jì),蝸輪,蝸桿,減速器,說(shuō)明書(shū),仿單 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 目 錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)……………………………………………………1 傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明………………………………………3 電動(dòng)機(jī)的選擇…………………………………………………4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)……………………………6 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………9 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算………………………………………14 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算……………………………………15 聯(lián)軸器的選擇…………………………………………………16 減速器附件的選擇……………………………………………16 潤(rùn)滑與密封……………………………………………………17 設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………18 參考資料目錄…………………………………………………18 前言 一、機(jī)械設(shè)計(jì)課程的目的和意義 　　機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)和部分非機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生第一次較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，是機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程重要的綜合性與實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其基本目的是： 　　(1) 通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他有關(guān)先修課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)分析和解決一般工程實(shí)際問(wèn)題的能力，并使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。 　　(2) 學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)原理和過(guò)程。 (3) 進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，如計(jì)算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和數(shù)據(jù)處理等。 （4）機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)還為專(zhuān)業(yè)課課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 二、機(jī)械設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容 　　選擇作為機(jī)械設(shè)計(jì)課程的題目，通常是一般機(jī)械的傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械。 　　課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容通常包括：確定傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)方案；選擇電動(dòng)機(jī)；計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；傳動(dòng)零件、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算；軸承、聯(lián)軸器、潤(rùn)滑、密封和聯(lián)接件的選擇及校核計(jì)算；箱體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì)；繪制裝配工作圖及零件工作圖；編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 　　在設(shè)計(jì)中完成了以下工作： 　　① 減速器裝配圖1張（A0或A1圖紙）； 　　② 零件工作圖2～3張（傳動(dòng)零件、軸、箱體等）； ③ 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1份，6000～8000字。 三、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的步驟 　　機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的步驟通常是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，擬定若干方案并進(jìn)行分析比較，然后確定一個(gè)正確、合理的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行必要的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后用圖紙表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果，用設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)表示設(shè)計(jì)依據(jù)。 　　機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一般可按照以下所述的幾個(gè)階段進(jìn)行： 1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備 　① 分析設(shè)計(jì)計(jì)劃任務(wù)書(shū)，明確工作條件、設(shè)計(jì)要求、內(nèi)容和步驟。 　② 了解設(shè)計(jì)對(duì)象，閱讀有關(guān)資料、圖紙、觀察事物或模型以進(jìn)行減速器裝拆試驗(yàn)等。 ?、?浮系課程有關(guān)內(nèi)容，熟悉機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法和步驟。 ?、?準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)需要的圖書(shū)、資料和用具，并擬定設(shè)計(jì)計(jì)劃等。 2 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì) ?、?確定傳動(dòng)方案——圓柱斜齒齒輪傳動(dòng)，畫(huà)出傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖。 ?、?計(jì)算電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。 ?、?確定總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比。 ?、?計(jì)算各軸的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。 3 各級(jí)傳動(dòng)零件設(shè)計(jì) ?、?減速器外的傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)（帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)等）。 　② 減速器內(nèi)的傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)（齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等）。 4 減速器裝配草圖設(shè)計(jì) ?、?選擇比例尺，合理布置試圖，確定減速器各零件的相對(duì)位置。 ?、?選擇聯(lián)軸器，初步計(jì)算軸徑，初選軸承型號(hào)，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 ?、?確定軸上力作用點(diǎn)及支點(diǎn)距離，進(jìn)行軸、軸承及鍵的校核計(jì)算。 ?、?分別進(jìn)行軸系部件、傳動(dòng)零件、減速器箱體及其附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 5 減速器裝配圖設(shè)計(jì) 　① 標(biāo)注尺寸、配合及零件序號(hào)。 ?、?編寫(xiě)明細(xì)表、標(biāo)題欄、減速器技術(shù)特性及技術(shù)要求。 ?、?完成裝配圖。 6 零件工作圖設(shè)計(jì) 　① 軸類(lèi)零件工作圖。 　② 齒輪類(lèi)零件工作圖。 ?、?箱體類(lèi)零件工作圖。 二 課程設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)的鏈，運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，空載啟動(dòng)，載荷變化不大，單向運(yùn)轉(zhuǎn)使用期限8年，工作環(huán)境清潔，每天工作16小時(shí)，每年工作300天。運(yùn)輸鏈允許速度誤差5% 原始數(shù)據(jù) 運(yùn)輸帶拉力：F=2800N，運(yùn)輸帶速度　v=1.7/s卷筒直徑Ｄ=300mm 三 選擇電動(dòng)機(jī) 備注 2.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型 按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型。 2.2 選擇電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)所需工作功率按設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)式（1）為 由設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)公式（2） 因此 估算由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)的總效率為 為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率根據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)參考表1初選 為蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)效率 為軸承的傳動(dòng)效率出選 為卷筒的傳動(dòng)效率出選 2.3 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 由已知可以計(jì)算出卷筒的轉(zhuǎn)速為 按設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表1推薦的合理范圍，蝸桿傳動(dòng)選擇為閉式 （閉式為減速器的結(jié)構(gòu)形式），且選擇采用雙頭傳動(dòng)，同時(shí)可以在此表中查得這樣的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比是10—40。 故可推算出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選范圍為： 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為：查機(jī)械設(shè)計(jì)文獻(xiàn)３第155頁(yè)表12-1可知 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由設(shè)計(jì)文獻(xiàn)３查出的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有以下三種傳動(dòng)比選擇方案，如下表： 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)質(zhì)量 傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 1 Y132M-4 7.5 1500 1440 81 2 Y132s2-2 7.5 3000 2900 70 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，質(zhì)量，價(jià)格以及傳動(dòng)比，可見(jiàn)第三種方案比較合適，因此選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是Y-132S-6。 其主要性能如下表 型號(hào) 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 滿載電流 效率 Y132M-4 7.5 1440 380V 該電動(dòng)機(jī)的主要外型和安裝尺寸如下表：（裝配尺寸圖參考設(shè)計(jì)文獻(xiàn)３表12-3） 中心高 外形尺寸 地腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸D×E 裝鍵部位尺寸F×GD 132 512×345×315 216×178 12 38×80 10×41 2.4 確定總的傳動(dòng)比 由 選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm 和工作機(jī)的主軸的轉(zhuǎn)速 n，可得傳動(dòng)裝置的總的傳動(dòng)比是： i在7—15范圍內(nèi)可以選用四頭閉式傳動(dòng)。 選擇電動(dòng)機(jī)為Y132M—4 四 計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 3.1 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速 為蝸桿的轉(zhuǎn)速，因?yàn)楹碗妱?dòng)機(jī)用聯(lián)軸器連在一起，其轉(zhuǎn)速等于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 為蝸輪的轉(zhuǎn)速，由于和工作機(jī)聯(lián)在一起，其轉(zhuǎn)速等于工作主軸的轉(zhuǎn)速。 3.2 計(jì)算各軸的輸入功率 為電動(dòng)機(jī)的功率 為蝸桿軸的功率 為蝸輪軸的功率 為工作機(jī)主軸的功率 3.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 為電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩 為蝸桿軸上的轉(zhuǎn)矩 為工作機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩 五 確定蝸輪蝸桿的尺寸 4.1 選擇蝸桿的傳動(dòng)類(lèi)型 根據(jù)GB\T 10087-88的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿（ZI） 4.2 選擇材料 根據(jù)蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿采用45#鋼淬火處理，因希望效率高些，采用四頭蝸桿。 4.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度。由文獻(xiàn)1式（11-12）計(jì)算傳動(dòng)中心距 ⑴ =450864N.mm ⑵ 確定載荷系數(shù)K 載荷系數(shù)K= 。其中為使用系數(shù)，查文獻(xiàn)1第250頁(yè)表11-5，由于工作載荷有輕微震動(dòng)且空載啟動(dòng)故取=1.15。為齒向載荷分布系數(shù)，由于載荷變化不大，有輕微震動(dòng)，取=1， 為動(dòng)載荷系數(shù)，蝸輪圓周速度 <3m/s，故可確定Kv=1.1， 由此可得 ⑶ 確定彈性影響系數(shù)，選用鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，取 ⑷ 確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心比/ a=0.4由文獻(xiàn)1圖11-18中可查得=3 ⑸ 確定許用接觸應(yīng)力[] 蝸輪材料為鑄錫磷青銅，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，可以從文獻(xiàn)1表11-7中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力[]’ =268Mpa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 ,(為蝸輪轉(zhuǎn)速) ,(為工作壽命) j為蝸輪每轉(zhuǎn)一周每個(gè)輪齒嚙合的次數(shù)j=1 N= 所以壽命系數(shù)為 則[]=[]`=179.32 ⑹ 計(jì)算中心距 取中心距a=160mm，因I=20.36，從文獻(xiàn)1表11-2中取m=5mm，=50mm。這時(shí)/ a=, 從文獻(xiàn)1圖11-18中查取接觸疲勞系數(shù)為’=2.74，因?yàn)閆ρ’=Zρ,因此以上計(jì)算結(jié)果可用。 4.4 計(jì)算蝸輪和蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸 ⑴ 蝸桿 軸向齒距 直徑系數(shù) 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度圓導(dǎo)程角 蝸桿軸向齒厚 ⑵ 蝸輪 蝸輪齒數(shù)=53，變位系數(shù)=+0.500 驗(yàn)算傳動(dòng)比 這時(shí)傳動(dòng)比誤差為 Δi=>-5% 符合要求 蝸輪分度圓直徑 蝸輪喉圓直徑 蝸輪齒根圓直徑 蝸輪咽喉母圓半徑 4.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 選取當(dāng)量系數(shù) 根據(jù)變位系數(shù)=-0.500，=43.62 從文獻(xiàn)1中的圖11-19中查得齒形系數(shù)為 =2.09。 螺旋角系數(shù) = 許用彎曲應(yīng)力 = 從文獻(xiàn)1表11-8中查得由鑄錫磷青銅制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力為 ′=56Mpa。 壽命系數(shù)為 == =＜ 由此可見(jiàn)彎曲強(qiáng)度是可以滿足的。 4.6 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡核算 蝸桿傳動(dòng)的效率低，工作時(shí)發(fā)熱量大。在閉式傳動(dòng)中，產(chǎn)生的熱不能及時(shí)散逸，將因油熱不斷升高而使?jié)櫥拖♂專(zhuān)瑥亩龃竽Σ粒踔涟l(fā)生膠合。必須進(jìn)行熱平衡計(jì)算，以保證油溫穩(wěn)處于規(guī)定的范圍內(nèi)。根據(jù)文獻(xiàn)1 P263—P265內(nèi)容 摩擦損耗的功率 產(chǎn)生的熱流量為 又已知P=7.320KW ——嚙合摩擦產(chǎn)生的熱量損耗效率 （為蝸桿分度圓上的導(dǎo)程角） ——軸承摩擦產(chǎn)生的熱量損耗效率 ——濺油損耗效率 為當(dāng)量摩擦角，其值可根據(jù)滑動(dòng)速度由表11-18和1-19中選取?；瑒?dòng)速度計(jì)算為 又由于蝸輪是有鑄錫磷青銅制造的且硬度≥45HRC 查表文獻(xiàn)111-18可得通過(guò)插入法計(jì)算得為1°20’ 由于軸承摩擦及濺油這兩項(xiàng)功率損耗不大，一般取為0.95—0.96則總效率為 =（0.95- -0.96）=0.854 以自然冷卻的方式從箱體外壁散發(fā)到周?chē)諝庵械臒崃髁繛? αd為箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),空氣流通好,取為15 S為內(nèi)表面能被潤(rùn)滑油濺到的,而外表面又可為周?chē)諝饫鋮s的箱體表面面積根據(jù)已知算出此面積0.8 S為內(nèi)表面能被潤(rùn)滑油所飛濺到，外表面又可以為周?chē)諝馑鋮s的箱體表面面積。 設(shè)為正常工作的油溫為65 為周?chē)諝獾臏囟瘸Ｈ?0℃ 計(jì)算可得 根據(jù)熱平衡條件，φ1=φ2 在一定的條件下保持工作溫度所需的散熱面積為 即 Sa＞S 所以表面散熱面積不滿足散熱要求，需加大于0.43的散熱片。 K=1.265 =3 []’ =268Mpa N []=179.32 a=160mm m=5mm =50mm =53 =+0.500 Δi= >-5% =2.09 ′ =56Mpa =1°20’ ad=15 算出S=0.8 =65℃ =20℃ Sa＞S 散熱平衡不合適 六 減速器軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì) 由于蝸桿直徑很小，可以將蝸桿和蝸桿軸做成一體，即做成蝸桿軸。 5.1.1 蝸桿上的轉(zhuǎn)矩T1=41.95N·m 5.1.2 求作用在蝸桿及蝸輪上的力 圓周力 軸向力 徑向力 圓周力徑向力以及軸向力的作用方向如圖所示 5.1.3 初步確定軸的最小直徑 先按文獻(xiàn)1中的式15-2初步估算蝸桿的最小直徑，選取的材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)文獻(xiàn)1中的表15-3，取=126， 則 蝸桿軸的最小直徑顯然是要安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑d與聯(lián)軸器的孔相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào).。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,查文獻(xiàn)1中的表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取Ka =1.5，則有： 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB\T5014-1985或文獻(xiàn)３，選用TL 6型聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為63～125 。聯(lián)軸器的尺寸為d=25～35mm,L=82～112mm。 5.1.4 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ⑴擬定蝸桿上零件的裝配方案 蝸桿是直接和軸做成一體的，左軸承及軸承端蓋從左面裝，右軸承及右端蓋從右面裝。 ⑵根據(jù)軸向和周向定位要求，確定各段直徑和長(zhǎng)度，軸徑最小d =25mm，查文獻(xiàn)1表11-4，蝸桿齒寬B計(jì)算選為90mm。其余部分尺寸見(jiàn)下圖： 5.1.5 軸的校核 （1）垂直面的支承反力（圖b） （2）水平面的支承反力（圖c） （3）繪垂直面的彎矩圖（圖b） （4）繪水平面的彎矩圖（圖c） （5）求合成彎矩（圖d） （6）該軸所受扭矩為 T=22220N.mm （7）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)文獻(xiàn)1式（15-5）及以上數(shù)據(jù)，并取α=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)1表15-1查得。因此<，故安全。 （8）由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度很寬裕地確定的，由蝸桿軸受力情況知截面C處應(yīng)力最大，但其軸徑也較大，且應(yīng)力集中不大，各處應(yīng)力集中都不大，故蝸桿軸疲勞強(qiáng)度不必校核。 5.2 蝸輪軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 5.2.1 計(jì)算最小軸徑： 按文獻(xiàn)1中的式15-2初步估算蝸桿的最小直徑，選取的材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)文獻(xiàn)1中的表15-3，取=112， 則 5.2.2選聯(lián)軸器： 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=Ka .T3,查文獻(xiàn)1中的表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取Ka =1.5則有： 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查文獻(xiàn)３表8-7，選用HL9型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為1000N.m 半聯(lián)軸器的軸徑 d1取60mm 半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度 L取142mm L1=107 所以選軸伸直徑為60mm。 5.2.3 初選滾動(dòng)軸承： 據(jù)軸徑初選圓錐滾子軸承30215，查文獻(xiàn)３表6-7得 B=25 mm,D=50mm,d=60mm，T=27.25mm, a=27.4db=84mm。 確定軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下： 所以軸的長(zhǎng)度為 360mm。 至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 5.2.4 軸上零件的周向定位： 半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。半聯(lián)軸器與軸的配合為H8/k7。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是用過(guò)盈配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。蝸輪與軸采用過(guò)盈配合H7/r6。 根據(jù)參考文獻(xiàn)1表15—2 取軸端倒角為2×45°，各軸肩處的圓角半徑為R1.6。 確定軸上的載荷如下圖 5.2.5 按彎扭合成應(yīng)力效核軸的強(qiáng)度 （1）垂直面的支承反力（圖b） （2）水平面的支承反力（圖c） （3）繪垂直面的彎矩圖（圖b） （4）繪水平面的彎矩圖（圖c） （5）求合成彎矩（圖d） （6）該軸所受扭矩為 T=43013N.mm （7）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)文獻(xiàn)1式（15-5）及以上數(shù)據(jù)，并取α=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)1表15-1查得。因此<，故安全。 （8）由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度很寬裕地確定的，由軸受力情況知截面C處應(yīng)力最大，但其軸徑也較大，且應(yīng)力集中不大，各處應(yīng)力集中都不大，故蝸輪軸疲勞強(qiáng)度不必校核。 3402.7N 1238.48N =126 Ka =1.5 57094 877675 19147 178415 =19147 24.14 < 疲勞強(qiáng)度不必校核 d=60mm L=360 mm 24.14 < 疲勞強(qiáng)度不必校核 七 滾動(dòng)軸承的選擇及其計(jì)算 6.1軸承的選擇 本設(shè)計(jì)中有兩處使用到了軸承，一處是在蝸桿軸，已知此處軸徑d=40mm，所以選內(nèi)徑為40mm的軸承，在文獻(xiàn)2中選擇圓錐滾子軸承；查表6-7，選擇型號(hào)為30308的軸承，右端采用兩個(gè)串聯(lián)。另一處是在蝸輪軸；已知次此處軸徑為d=60mm，所以選內(nèi)徑為60mm的軸承，在文獻(xiàn)2中選擇圓錐滾子軸承；查表6-1，選擇型號(hào)為30212的軸承。 6.2計(jì)算軸承的受力 （1） 據(jù)第五部分計(jì)算出的作用在蝸輪軸和蝸桿軸上的外力及支反力。 蝸桿軸承 蝸輪軸承 （2）計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 計(jì)算公式為文獻(xiàn)1式（13-8a） P=fp（XFr+YFa） 先計(jì)算軸承接觸時(shí)的派生軸向力，根據(jù)文獻(xiàn)1表13-7， 查文獻(xiàn)2表6-7 軸承30308，X=0.4,Y=1.6；查文獻(xiàn)1表13-6，輕微沖擊，取fp=1.1。 蝸桿 由于，選擇文獻(xiàn)1式（13-11a） Pa=fp（XFr+YFaa）=1.1×（0.4×789+1.6×246）=780W Pb=fp（XFr+YFab）=1.1×（0.4×986+1.6×3004）=5681W （3）計(jì)算軸承壽命 根據(jù)文獻(xiàn)1式（13-5） （單個(gè)軸承） h（兩個(gè)串聯(lián)） h 減速器使用壽命48000h，所以蝸桿軸右端選用軸承串聯(lián)，兩軸承都合適。 （4）計(jì)算蝸輪軸軸承壽命 蝸輪軸軸承派生軸向力 由于蝸輪軸軸承受力情況較好，參考蝸桿軸軸承校核結(jié)果，所用軸承合適。 蝸桿軸承 蝸輪軸承 3004N Pa=780W Pb=5681W h h 軸承合適 蝸桿受軸向力大一端兩軸承串聯(lián) 蝸輪軸承不必校核 八 鍵聯(lián)接的選擇與驗(yàn)算 7.1 選擇鍵聯(lián)接的類(lèi)型和尺寸 本設(shè)計(jì)中有三處要求使用鍵聯(lián)接，一處為減速器輸入軸（蝸桿）的聯(lián)軸器處，設(shè)置在蝸桿上的鍵標(biāo)此處為鍵1此處軸的直徑d1=34。一處是減速器輸出軸（蝸輪軸）的聯(lián)軸器處，設(shè)置在蝸輪軸上的鍵標(biāo)此處為鍵2此處軸的直徑d2=60。另一處是蝸輪與蝸輪軸的聯(lián)接，標(biāo)記此處的鍵為鍵3此處軸的直徑d3=70。一般8級(jí)以上的精度要有定心精度的要求，所以選擇用平鍵聯(lián)接，由于只是聯(lián)接的是兩根軸，故選用圓頭普通平鍵（A）型。而鍵3的蝸輪在軸的中間，所以也選擇圓頭普通平鍵（A）型。 根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，從文獻(xiàn)2表4-1中查得鍵1的截面尺寸為：寬度b=10mm，高度h=8mm。由聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)并參考鍵的長(zhǎng)度系列，可以確定取此鍵的長(zhǎng)度L=50mm（比伸入到聯(lián)軸器的深度短一些）。查得鍵2的截面尺寸為：寬度b=18mm，高度h=11mm。同理取此鍵的長(zhǎng)度L=100mm。查得鍵3的截面尺寸為：寬度b=20mm，高度h=12mm。由輪轂的寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取該鍵的鍵長(zhǎng)L=60mm。 7.2 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 鍵1處鍵、軸和聯(lián)軸器的材料是鋼和鑄鐵，且屬于靜聯(lián)接由文獻(xiàn)1的表6-2查得許用擠壓應(yīng)力為[σp]=120-150MPa,取其平均值，[σp]=135MPa。 鍵的工作長(zhǎng)度為L(zhǎng)=L-b=50mm-8mm=42mm，鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為k=0.5h=0.5×8mm=4mm。由文獻(xiàn)1的式6-1可得 = 可見(jiàn)聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度滿足，即該鍵可以正常工作。 鍵2處鍵、軸和 蝸輪的材料是鋼和鑄鐵，且屬于靜聯(lián)接由文獻(xiàn)1的表6-2查得許用擠壓應(yīng)力為[σp]=120-150MPa,取其平均值，[σp]=135MPa。鍵的工作長(zhǎng)度為l=L-b=100mm-11mm=89mm，鍵與輪轂的鍵槽的接觸高度為k=0.5h=0.5×11mm=5.5mm。由文獻(xiàn)1的式6-1可得 = 可見(jiàn)聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度滿足，即該鍵可以正常工作。 鍵3處鍵規(guī)格比鍵2大，且受載相同，不必校核。 自此減速器中的所有的鍵均以校核完畢，所有的鍵均滿足使用要求。 三處鍵聯(lián)結(jié) 1 鍵 10×8 2 鍵 18×11 3 鍵 20×12 = < 1鍵合適 = < 2鍵合適 3鍵合適 所有的鍵均滿足使用要求 九 聯(lián)軸器的選擇 本設(shè)計(jì)的聯(lián)軸器的選擇主要包括了兩個(gè)聯(lián)軸器的選擇，第一個(gè)是電動(dòng)機(jī)軸與減速器的輸入主軸的聯(lián)結(jié)，根據(jù)文獻(xiàn)2中的表12-23Y系列電動(dòng)機(jī)的外型尺寸，本設(shè)計(jì)所選用的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132S-4，可知電動(dòng)機(jī)的輸出主軸的外伸部分的長(zhǎng)度E和直徑D分別是80和38。又本設(shè)計(jì)的蝸輪軸的直徑計(jì)算最小值為45.04和蝸桿的計(jì)算最小直徑為17.77 mm。又軸上都裝有鍵，要將尺寸擴(kuò)大7%左右。最終確定的蝸輪軸的直徑和蝸桿軸的直徑分別是60mm和38mm，G 根據(jù)文獻(xiàn)2表8-8彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器（GB5272-85）,最后確定電動(dòng)機(jī)與減速器的輸入軸間的聯(lián)軸器選擇為T(mén)L9型，其標(biāo)注為T(mén)L9 J60×140\J60×142MT2a。對(duì)于第二個(gè)減速器的輸出軸與工作機(jī)的輸入軸之間的聯(lián)軸器減速器選擇TL6型，其標(biāo)注為T(mén)L6聯(lián)軸器J38×80/J34×82。 TL9 （YA28×62）/（YA22×52MT2a） TL6 （J38×80/J34×82） 十 密封和潤(rùn)滑 1. 由于本設(shè)計(jì)蝸桿減速器才用的是鋼蝸桿配青銅蝸輪，參考文獻(xiàn)1表11-20，選擇L-AN320型號(hào)全損耗系統(tǒng)用油，對(duì)于蝸桿的給油方式，根據(jù)蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度以及載荷類(lèi)型選擇，本設(shè)計(jì)的蝸桿減速器蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度為4.8m/s內(nèi)，且采用的是閉式傳動(dòng)，傳動(dòng)載荷中等，根據(jù)文獻(xiàn)1表11-21蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑油粘度推薦值及給油方式，選擇油池潤(rùn)滑。關(guān)于蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑油量，由于采用的是閉式蝸桿傳動(dòng)，攪油損耗不是太大，且采用的是蝸桿下置式的傳動(dòng)，所以浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個(gè)齒高。蝸輪的潤(rùn)滑主要憑借蝸桿的帶油作用來(lái)進(jìn)行潤(rùn)滑。 2. 對(duì)于軸承的潤(rùn)滑，蝸桿軸承采用浸油潤(rùn)滑。同時(shí)蝸輪軸承潤(rùn)滑采用刮油板刮蝸輪上的油通過(guò)箱體上的油槽潤(rùn)滑。另外在安裝的時(shí)候，也應(yīng)該對(duì)軸承的潤(rùn)滑進(jìn)行良好處理，應(yīng)該用潤(rùn)滑油脂進(jìn)行充分的潤(rùn)滑。 3. 對(duì)于軸承的密封設(shè)計(jì)采用了軸承端蓋還在其中加入了密封圈。蝸桿軸承端一邊用悶端蓋，一邊用唇形密封圈。蝸輪軸軸承一邊用悶端蓋，一邊用氈圈。整個(gè)箱體是密封的。 選擇L-AN320型號(hào)全損耗系統(tǒng)用油 十一 鑄鐵減速器箱主要結(jié)構(gòu)尺寸 名稱(chēng) 符號(hào) 蝸輪蝸桿減速器 選用 箱座壁厚 0.02a+18 8 箱蓋壁厚 0.02a+18 10 箱蓋凸緣厚度 B1 1.5 15 箱座凸緣厚度 b 1.5 12.5 箱座第底凸緣厚度 B2 2.5 27.5 地腳螺釘直徑 df 0.036a+12 M20 地腳螺釘數(shù)目 n =250時(shí)，n=4 4 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑 d1 0.75 df M16 蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑 d2 (0.5-0.6) df M10 聯(lián)結(jié)螺栓d2間距 150-200 144 軸承端蓋螺釘直徑 D3 (0.4-0.5)df M8 視孔蓋螺釘直徑 D4 (0.3-0.4) df M6 定位銷(xiāo)直徑 d (0.7-0.8) df 至外箱壁距離 22、15、8 至凸緣邊緣距離 18、10 軸承旁凸臺(tái)半徑 20 凸臺(tái)高度 h 45 外箱壁至軸承座端面距離 ++(5-10) 40 鑄造過(guò)渡尺寸 x,y x=3,y=16 r=5 蝸輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 >1.2 12 蝸輪輪轂端面與內(nèi)壁距離 > 15 箱蓋、箱座肋厚 m1, m m10.85, m=0.85 m1=12, m=12 軸承端蓋外徑 D2 D+(5-5.5)d3 87 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離 S SD2 87 箱體總尺寸為 390×330×450 十二 小結(jié) 通過(guò)我三個(gè)多星期以來(lái)的不屑努力，我基本上能夠按要求完成機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中指定的各項(xiàng)任務(wù)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了我的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)水平，鞏固了所學(xué)課程；無(wú)論是看圖能力還是畫(huà)圖能力都得到了較大的提高，使我們對(duì)機(jī)械有了更深刻的理解和認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力。 由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和資料的缺乏，在加上時(shí)間的緊迫和對(duì)此設(shè)計(jì)是第一次，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了許多問(wèn)題，大部分問(wèn)題在老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助下得以解決。但也有很多地方設(shè)計(jì)的不近人意，例如所繪制的圖紙有些地方表達(dá)的不是很清楚，希望各位老師給予諒解。 十三 參考文獻(xiàn) ①濮良貴，紀(jì)名剛主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 第六版 高等教育出版社2001年6月 ②龔桂義主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)》 第三版 高等教育出版社1989年5月 ③龔桂義主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 第二版 高等教育出版社1990年4月 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 《蝸輪蝸桿減速器》 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 姓　　名 學(xué) 號(hào) 學(xué)　　院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 日　　期　　　　　 18