〔大学论文〕GE283型纺织机寸行传动件的设计研究（含word文档） .pdf

目录 中文摘要及关键词 1 英文摘要及关键词 2 第一章 绪论 1.1、 纺织机的简介 3 1.2、 纺织机械的行业动态 3 1.3、纺织机械产品的技术创新 5 1.4、我国纺机设备现状及国际差距分析 6 1.5、纺织机械对机床行业的整体看法 8 1.6、设计 9 1.6.1、设计部分 9 1.6.2、设计说明书 9 第二章 原动机的选择 2.12.12.12.1、 常用原动机的运动形式 10 2.22.22.22.2、 常用原动机的驱动形式 10 2.32.32.32.3、 常用原动机的类型与特点 10 2.4、 电动机的选择 12 2.52.5、 选择原动机时应考虑的因素 13 2.6、结论 14 第三章 传动方案的设计 3.13.1、 传动的重要性 15 3.2、传动类型的选择 15 3.3、传动类型的选择原则 16 3.4、传动方案的拟订 16 3.5、方案评价 17 第四章 减速器的设计与计算 4.1、蜗杆的传动设计计算 18 4.1.1、蜗杆传动的特点 18 4.1.2、蜗杆蜗轮传动类型的选择 18 4.1.3、蜗杆蜗轮材料的选择 19 4.1.4、蜗杆蜗轮的结构 19 4.1.5、蜗杆蜗轮的主要参数和几何尺寸的计算 20 4.1.6、蜗杆传动的强度计算 21 4.1.7、蜗杆传动的主要尺寸计算 23 4.1.8、计算蜗杆的滑动速度和传递效率 24 4.1.9、确定蜗杆传动的精度等级 25 4.1.10、蜗杆传动的润滑和热平衡计算 25 4.2轴的设计计算 26 4.2.1、 确定轴上的功率 p，转速 n 和转矩 t 26 4.2.2、 蜗杆的结构设计 27 4.3、键的选择和键联接强度计算 33 4.3.1、键的选择 33 4.3.2、 键联接强度计算 33 4.4、离合器的选择 34 第五章 减速器是箱体设计 5.1、箱体设计 36 5.2、减速器附件设计 38 第六章 总结 参考文献 41 致谢 43 中文摘要及关键词 摘要摘要：此次设计课题为“ge283 纺织机寸行传动件的设计研究” 。主要对纺织机 寸行传动系统的三个主要组成部分（即电动机、减速器、蜗轮箱）进行分析与设 计，并对设计出的零件进行强度校核。了解和掌握 ge283 纺织机寸行传动件在实 际使用过程中出现的问题，在理论（计算）分析、计算的基础上，针对该传动部 分出现的问题，提出具体可行的传动方案。 关键词关键词：纺织机，电动机，减速器，蜗轮箱，强度校核 英文摘要及关键词 abstractabstractabstractabstract:this design topic is “the ge283 textile machine inch good biography moving parts design research“. mainly to textile machine the inch good transmission system three main constituent (namely electric motor, reduction gear, worm gear case) carries on the analysis and the design, and to the components which designs carries on the intensity examination. understood and grasps the ge283 textile machine inch good biography moving parts the question which appears in the actual use process, (computation) analyzes, in the computation foundation in the theory, partially has the problem in view of this transmission, proposes specifically the feasible transmission plan. keywordskeywordskeywordskeywords:textile machineelectric motorretarder machineworm gear case intensity checking 第一章 绪论 1.1、纺织机的简介 纺织机是一种用来纺织各种布匹的现代化机器。 我们要想得到制造工艺更上 一层的布匹，就必须不断地改进纺织机的传动部件及其机身本身的结构造型。 因 此，纺织机的改进将带来纺织机械行业翻天覆地的变化。ge283 型纺织机就是众 多纺织机中的一员，它是一种双针床经编机，用于编织人造毛皮、毛毯、沙发座 垫、窗帘等绒类织物。 1.2、纺织机械的行业动态 纺机行业竞争日趋激烈且这种竞争格局短期内尚难分伯仲。国产纺机向左 走，是向右走?一面是市场被国外大牌觊觎，另一面是国产纺机质量创新、快 速反应不足，尚不能打出本工化品牌。在这一背景下无论是谁，只要执行战略竞 争更彻底，谁就有可能在未来真正脱颖而出而成为国产纺机市场的领军企业， 同 时也就意味着在中国本土能成就世界级企业。 分析 2004 年的中国国产纺机市场，特定的需求条件下如何选择战略，从现 在看来多种战略之间的博弈充满了诸多下确定因素， 都存在获胜的可能， 问题是， 现在有哪些纺机企业意识到战略竞争的重要性呢? 目前我国纺织机械行业发展 动态为： 一、纺机步入快速增长期 我国的纺织工业经过 1998 年到 2000 年“压锭、减员、增效”的大规模调整 后，全行业已进入了技术进步和产业升级的新阶段。纺织行业的强劲增长带动了 国内对纺织机械旺盛的需求，中国已经成为世界上纺织机械的生产大国，品种之 多数量之大独一无二。 2003 年，纺织机械行业在生产、销售、出口和经济效益等方面创造了历史 最高水平。据中国纺机行业协会对 563 家企业的统计，2003 年，共完成工业产 值(不变价)331.4 亿元，同比增长 25.17，销售收入 335.03 亿元，同比增长 24.02，实现利润总额 21.24 亿元同比增长 35.48。纺机产品出口 5.43 亿 美元，同比增长 44.5，纺机产品销售的重点仍在国内。与此同时，纺机进口 继续保持高增长，进口总额 46.38 亿美元。同比增长 25.3。在进口产品中， 喷气纺机无梭织机针织大圆机袜机以及国内需求旺盛的棉纺机械进口均有 增长，说明纺机市场需求旺盛，潜力很大。 2005 年全球将全面取消纺织配额制 度。全球纺织品生产中心将转移到中国内地和东南亚，中国的纺织机械市场将成 为全球最具潜力的市场。 二、国外纺机巨头抢滩中国 中国巨大的市场吸引了国外纺织机械巨头的目光。苏拉纺织集团(saurer) 是瑞士著名的生产纺纱、加捻和刺绣等纺织设备的厂商。目前，该公司总裁菲舍 尔在接受瑞士每日导报采访时，就纺织机械生产向中国转移及由此为公司带 来的机遇和风险谈了自己的看法，菲舍尔认为，中国纺织品市场的增长潜力巨大 是促使其将纺织机械生产转移的主要原因。 苏拉集团在瑞士和德国都拥有生产车 间，但公司的扩大却在亚洲，而亚洲业务的重点则是中国。该公司于一年半前在 中国成立了一家新的生产厂，现正在计划扩建之中。菲舍尔表示，2004 年公司 70的销售额将在亚洲实现，其中一半是来自于中国市场。 三、布局因市场而变 近期棉纺成套设备及配套专件的生产、销售明显降温，回落到一个适度的水 平上，但决不会出现压锭时期那种困难局面。这种趋势从去年 10 月份就已见端 倪。其次，化纤设备制造商的订单会明显增多。田于进入化纤领域的、刁槛逐步 降低和化纤产品在一定程度上可作为棉花的替代品， 化学纤维的生产和对这个领 域的投资都将保持上开态势。 企业的经营策略要随市场的变化作必要的调整，如产品结构、产品研发方向 要适应新的形势，在战略上，我们考虑企业的长远发展。 四、用户呼唤国产优质纺机 在国外纺机抢占中国市场的同时， 我国的纺织企业也在呼唤国产优质纺机对 国内纺织机械企业提出厂新的要求。 北京京棉纺织集团经理崔小洁就曾表示， 该集团在较长时间内一直与国产纺 机接触较少，但随着近年来国产纺机生产水平的不断提高，在-些国产纺机展会 上也看到了不少技术含量较高的机器。在具体工艺上，她指出，目前不少生产粗 纱细纱的国产纺机的功能已经接近世界先进水平。在机理构造上，一些国产纺 机也与进口纺机无太大差别。 但国产纺机在有关在线检测方面与进口纺机的功能 差距较大，尚不能很好地满足有些高档产品的生产需要；另外，国产纺机在生产 中的通用性较强，而针对性不高，不易生产出特色产品，这些方面国产纺机在今 后的生产中有待加强。 国外企业的竞争，国内用户要求的不断提升，纺机企业走创新路子，形成核 心竞争力的呼声更高。 杜钰洲会长曾分析说， 国产纺织机械与国外同类产品的差距， 除了研发能力 技术创新不足之外，还主要表现在加工精度和运行可靠性两个方面。因此，必须 下大力气研究从生产过程、管理过程流通过程与创新的系统优化问题，借助系 统论控制论的理论，努力消除现存的问题，缩短差距。应加强产学研结合，开创 教育与企业新局面。通过企业和科研院所的人才与设施、科研与生产互动，加快 人才培养和技术提升。 1.3、纺织机械产品的技术创新 业内人士指出，纺织机械行业技术创新必须建立在市场需求上来定位。也就 是说纺机行业新产品、新技术应在满足用户获取利润最大化要求的同时，达到自 身的发展。主要通过以下三大技术要素来开展技术创新工作。 一是提高纺织产品档次。新型纺织机械应能加工出具有特色的纺织品，如棉、 毛细纱机的紧密纺纱。差别化、功能性化学纤维的纺丝和后加工，各种特殊功能 的织物等。二是具有较高的机械效率。如有较高的速度，较高的机械可靠性与稳 定性、运转效率高，使纺织品的产量和质量明显提高。三是降低生产成本。如低 能耗、低污染，物料消耗少和减少用工等技术，这些效应在很大程度上是依靠纺 织机械这个载体来实现的。所以说技术创新摸清市场需求是首要问题。 根据纺织机械十五发展规划的要求，以下方面应作为技术创新重点方向。 新产品开发研制：新型大容量聚酯设备，高速卷绕头，年产 5 万吨以上涤纶 短纤维成套设备，年产 3 万吨腈纶成套设备，粘胶长丝连续纺丝设备，特种纤维 成套设备，提高清梳联、精梳机组、短片段自调匀整并条机，集体落纱的细纱机 设备， 适应棉、 毛纺紧密纺纱机， 新型自动络筒机， 适应中高支纱的转杯纺纱机， 纺粘法非织造布设备， 高速宽幅大提花剑杆织机， 喷气织机， 高速重磅喷水织机， 电子提花圆纬机，电子提花自动横机，双轴向经编机，智能化高效、短流程印染 前处理设备，高效、节能拉幅定型机，小浴比、环保型染色机，高速电子大提花 装置，磨针周期长和使用寿命长的金属针布，高速剑杆织机配置的剑杆头、剑杆 带，高速宽幅钢筘和铝合金综框，适应紧密纺纱工艺的空气捻接器。 制造工艺技术：提高装配质量工艺水平，零件加工柔性化制造技术，表面处 理技术研究，智能化热处理工艺，模具及修复工艺技术，激光加 工技术与参数优化技术，计算机辅助工艺设计系统与技术，数控加工集 成与技术，精化毛坯与近净成形技术。 1.4、我国纺机设备现状及国际差距分析 近年来，随着纺织行业的快速发展，我国纺织机械设备的技术水平、产品开 发能力、稳定性等也都有了很大的提高，从而为下游企业开发新产品、提高产品 质量奠定了可靠基础。 在纺织企业里、国际纺机展上，以及在出口设备的清单里我们不难发现， 由 我国企业制造的各类棉纺设备、化纤设备、针织设备等在外观设计、电子技术的 应用、产品的实用性上均得到了用户企业的首肯。其突出特点表现在三个方面： 第一，生产企业技术水平的创新，为用户企业提供了有效的技术保证。如由青岛 纺机和郑州纺机公司分别开发的清梳联设备，全部采用数字化处理技术，图像显 示、人机界面，体现了高性能与易维护的统一。从年产 50 多套发展到年产 250 套的年生产能力，在国内已有 2000 多万纺锭所采用的清梳联技术中，国产设备 就占了 65，这不仅标志着国产设备正逐渐被国内纺织企业所认可，而且代表 了当今我国主要棉纺设备正在日益走向成熟；第二，国内具有较高的实用性、 稳 定性、可靠性的创新技术，拓展了更广阔的市场空间。目前我国生产的针织设备 虽然在技术含量上不及国内最高水平，但在技术操作上和经济实用性的创新上， 受到了国内众多中小企业的欢迎。在我国所生产针织设备的企业中，日发纺机公 司、宜昌纺机公司、上海七纺机针织机械公司等，所开发的电脑提花圆纬机， 其 机械性能达到了使用企业的生产要求，编织性能稳定，布面质量良好，同时可广 泛变换花型，适合了服饰面料的变化需求；第三，企业队伍逐渐壮大，各类产品 竞争力不断增强。随着化纤工业的发展，我国技术成套化纤设备近年来也有了迅 猛提高，由郑州防机公司、太平洋机电（集团）公司先后开发的涤纶短纤维成套 设备由日产 100 吨增加到 150 吨和 200 吨，在满足国内市场需求的同时，还逐渐 出口到东南亚和西非等国际市场。另外，由邯郸纺机公司开发的新型粘胶连续纺 丝机，具有高速纺、大卷绕、低污染、低噪音、plc 控制、断头保护等特点， 为 提升我国粘胶生产行业整体技术水平，奠定了可靠的基础。 但是在去年 10 月份召开的第九届中国国际纺机展上我们看到， 我们的棉纺、 织造等设备在尖端技术、应用领域范围上与国外产品相比还有不小的差距。如德 国的特吕茨勒（trutzschler）公司展出的 tc03 梳棉机，其一体化感应喂棉板配 有 10 个感应片用于握持和极其精确的短片段自调匀整，td03 并条机带有 au todraft 电机，使预牵伸比例自我优化；日本丰田公司展示的 710 喷气织机， 采用独有的凸轮和曲轴开口，伺服电机控制各个综框，使生产产品范围包括不同 纱支、不同弹力和超宽幅的纺织品；lw600 喷水织机采用了柔性投纬装置，实 现了经纱控制，还有津田驹的喷气织机也受到了参观者极大关注。在国产棉纺织 造设备中，尽管大多采用电器控制、外观颜色有所改变，但在关键技术上仍缺少 技术的独创性。如我国大部分生产细纱机的企业，这次都不约而同地展出了紧密 纺纱设备，有的缺少吸引装置或集棉装置。而谙熟中国市场的国外公司，他们所 提供的设备从前纺、纺纱、络筒到织造，特别是几个著名的纺纱设备制造公司在 我国市场上，更是占得了先机。 我国是一个纺织机械生产大国，世界上没有一个国家有这么多的纺织机械、 纺织器材、 纺织仪器、 电器、 附属装置和专配件生产企业， 每年生产的品种之多、 数量之大，在世界上都是独一无二的。但是必须看到，面对如此之大的市场， 我 们的产品开发、售后服务能力还远远满足不了纺织企业的需要，技术创新上还远 远落后于世界纺机强国，特别是在机电一体化方面的自动化、连续化、高速化、 智能化水平还有很大差距， 在新材料、 新工艺、 新的制造技术方面落后很多。 2004 年我国纺织机械进口将再次突破 30 亿美元，其原因就是我国纺织机械企业的技 术创新能力不足，主要产品技术依赖国外，缺少有自主知识产权的技术，产品更 新周期长，不能适应市场需求，在为企业服务上和国际先进水平相比，也存在不 小差距。 随着中国市场不断地融入国际大市场，我们的市场规则不仅要与国际接轨， 纺织设备的质量也应与国际接轨。鉴于我国纺织机械制造业的基本状况，业内人 士指出，我们的纺机生产企业要选择市场急需，而硬件投资较低，软件技术含量 较高的产品先行开发，并始终把握国际纺机的发展趋势，真正树立起国产品牌， 缩小与国际先进水平的差距。 1.5、纺织机械对机床行业的整体看法 随着国内机床水平的飞速提高，服务质量的不断加强，越来越多的纺织机械 公司开始更加关注国内机床产品。纺织机械行业对国产机床的看法有以下几方 面： 1）国产机床在精密、高速、复合、多轴联动方面是比较突出的，有很多产 品不仅技术上持续进步而且普遍上了个新档次。某些精密加工机床可以代替进 口。例如：m1 的精密蜗杆砂轮磨齿机等完全可以代替进口。纺机行业历来对 国产机床寄予厚望和兴趣；2） 拓展了高效数控化专机的开发和营销。 由于高速、 高效、 高精度保持性的数控机床的出现， 大量生产和生产线上 （如， 汽车等行业） 开始使用数控机床。纺机中特别是纺纱机的大量专件的生产制造，同样也有此趋 势。近年来，长城机床厂为细纱机、粗纱机的罗拉（主要件）专门设计和生产了 一批高效数控化专机，这时个好的开端； 3）瞄准外国知名企业品牌。国内机床 厂瞄准国外知名企业，对纺机行业来说特别感兴趣。如新型纺纱设备中，发展空 间大， 销路广的气流纺纱机高速转杯， 尤其是钢制转杯， 由于内腔切削加工复杂、 高光洁度，过去一直认哈挺数控车床和车削中心，磨床一直采购摩尔坐标磨床。 现在国内机床厂以国外品牌为跟踪目标而且竞争力不断增强， 这是纺织用户十分 高兴和深切的希望。 纺机企业自 1983 年第一次引进日本加工中心以来，许多骨干重点企业已拥 有约 1000 台数控车、钻、铣、磨等专机，600 台加工中心，“八五”、“九五” 期间引进切削加工 fms7 条、板金加工 fms4 条，建成具有一定规模的数控加工 5 个基地（分厂）。纺机厂有的数控化率接近 6%，个别的厂已达 20%，但与国外知 名纺机企业装备水平相比，差距甚大，国外企业一般为 25%50%以上。此外对 于中西部骨干纺机厂由于地理条件、零件扩散、哑铃式企业目标还有难度，现在 已有一些呼声，今后普通车床、铣床、钻床等的更新应以普及型甚至经济性数控 机床代替。 此外各种类型的化纤、印染、纺织机械的大量专件、典型部件从技术改造 的角度展望，今后对高效数控化专机的需要业将日益上升，对一些关键的数控设 备，包括八十年代中期进口的设备也迫切需要改造或更新。在纺机行业规划中， 骨干重点企业数控化率将上升到 10%。另一方面，纺织行业的制造工艺往往会设 计一些标准件的加工，所以提高机床柔性化制造技术。 1.6、设计 本次设计主要任务是对 ge283 型纺织机寸行传动件的设计研究。主要是从 寸行传动件工作机构和传动系统的运动方案入手，分析 ge283 型纺织机的传动 系统。 1.6.1、设计部分 ge283 型纺织机寸行传动件主要是由电动机，蜗轮蜗杆减速器，输出轴三 部分组成。 因此， 设计主要是从这几部分展开。 设计时， 需考虑到传动系统问题， 需要对传动方案进行认真制订，以达到最理想效果。 1.6.2、设计说明书 撰写设计说明书一份（2.0 万字左右） ，要求详尽具体，完整有见解，立论正 确，论述充分，结构严谨，文字顺畅，图表完备，符号需按规定要求。 第二章 原动机的选择 原动机是机械系统中的驱动部分， 它对整台机器是否能够运转起着决定性的 作用。原动机可分为两类，第一类是把自然界的能源转变为机械能，如柴油机、 汽油机、汽轮机、燃气轮机等；第二类是把发电机等变能机所产生的各种形态的 能转变为机械能，如电动机、液压马达、汽缸、液压缸等。 2.42.42.42.4、常用原动机的运动形式 常用原动机有以下三种运动形式，具体见表 2-1： 表 2-1 原动机的运动形式 运动形式实例 连续运动电动机、液压马达、气压马达、柴油机、汽油机 往复运动直线电动机、汽缸、液压缸 往复摆动摆动油缸、摆动汽缸 2.52.52.52.5、常用原动机的驱动形式 常用原动机的驱动形式有两种方式：第一种是单机集中驱动，该驱动方式是 由一台原动机通过传动装置驱动执行机构工作，其优、缺点与使用场合是：传动 装置复杂，操作麻烦，原动机功率较大，但因为只需一个原动机，价格较便宜， 一般用于运输机械、 工程机械或其它流动工作的机械上， 如火车、 汽车、 拖拉机、 挖掘机、汽车起重机等；第二种是多机分别驱动，该驱动方式是由多台原动机分 别驱动各个执行机构工作，其主要优、缺点与使用场合是：传动装置较为简单控 制，操纵方便，每个动作的原动机功率较小，但原动机数目多时，成本较高， 广 泛应用于各类机床、轻工、纺织、食品包装等各个工业部门。 2.62.62.62.6、常用原动机的类型与特点 考虑到此次设计中是原动机使用的能源为电能，属第二类原动机范畴，因此我便 不考虑第一类原动机的性能及特点了。现只对第二类原动机比较见表 2-2： 表 2-2 原动机的比较 类别电动机气压马达（汽缸）液压马达（液压缸） 尺寸较大较小最小 功率/重量大比电动机大最大 输出刚度硬软较硬 调速方法和 性能 直流电动机可改变 电枢的电阻、电压 或改变磁通进行调 速。 交流电动机通常是 不调速的，需要时 则也可通过变频、 变级或变转差率进 行调速 用气阀控制，简单、 迅速，但不精确 通过阀控或泵控改变流 量，调速范围大 反转性能通 常 是 单 向 回 转 的，需要时可采用 反向开关，或特殊 电路反向，简单 通过方向控制阀反向 供气，简单、迅速 通过方向控制阀反向供 油或使变量装置超过中 心位置、简单 运行温度的控 制 在 正 常 环 境 下 使 用，电机采用风冷， 排气时空气膨胀而自 冷 对油箱进行风冷或水冷 温升应低于允许值 高温使用性能受绝缘的限制，采 用耐热的绝缘材料 和特殊设计，可提 高使用温度 取决于结构材料的允 许使用温度 受油液最高使用温度的 限制，采用高温油可提高 使用温度 防燃爆性能需采用防爆电动机介质不会燃爆，可用 于易燃易爆的大气中 用于易燃环境时，必须使 用防燃性油 恶 劣 环 境 适应性 需采用防护式，或 封闭式电动机 适用于多尘、潮湿和 不良的环境中 需用密封结构 故障反应运转故障或严重过 载，可能烧坏电动 机，需考虑过载保 护装置 过载不引起部件损坏过载不引起部件损坏 噪声噪声小噪声较大，排气口应 安装消声器 噪声较大 初始成本低较高高 运转费用最低最高高 维护要求较少少较多 功率范围0.310000kw，范围 极广 受气压马达尺寸限 制， 与供气压力有关。 使用范围：15kw 以 下， 与马达类型有关。 特别适用于0.75kw以 下的高速传动 受实际油压（一般最大为 34n/mm2）和马达尺寸限 制。 小功率（0.75kw 以下） 效 率低，成本高 根据以上各种原动机的优、缺点以及结合 ge283 型纺织机的工作需求，我 决定选用第二类原动机中的电动机为 ge283 型纺织机的寸型传动系统的驱动装 置。由于电动机的运动形式为连续转动，且 ge283 型纺织机的驱动形式属多机 分别驱动，因此我所设计的传动部分亦需一台电动机进行驱动，以确保整台机器 正常工作。 2.42.42.42.4、电动机的选择 电动机又可分为直流电动机和交流电动机两大类。 因此在选用电动机时应该 考虑各种电动机的优缺点、使用范围和成本等必要因素。在机电传动系统中选择 一台合适的电动机是极为重要的。电动机的选择只要是容量的选择，如果容量选 小了，一方面不能充分发挥机械设备的能力，使生产效率降低，另一方面电动机 经常过载下运行，会使它过早损坏，同时还可能出现启动困难、经受不起冲击负 载等故障。如果电动机的容量选大了，则不仅使设备投资费用增加，而且由于电 动机经常在轻载下运行，运行效率和功率因素（对异步电动机而言）都会下降。 选择电动机容量应根据以下三项基本原则基本进行。 （1）发热： 电动机在运行时， 必须保证电动机的实际最高工作温度 max 等 于或略小于电动机绝缘的允许最高工作温度 a ，即 max a 。 （2）过载能力：电动机在运行时，必须有一定的过载能力。 （3）启动能力：由于鼠笼式异步电动机的启动转矩一般较小，所以为使 用电动机能可靠启动，必须保证 nstl tt101052 综合表 4-3 中所列 69 级蜗杆传动的应用范围，制造方法和许用滑动速度 以及 ge283 型纺织机的自身需求，我认为选用 7 级精度的蜗杆传动最适宜。因 此，此次设计中的蜗杆蜗轮均确定为 7 级精度。 4.1.104.1.104.1.104.1.10、蜗杆传动的润滑和热平衡计算 1、蜗杆传动的润滑 为了提高蜗杆传动的效率， 承载能力及寿命， 应当充分重视蜗杆传动的润滑。 为了减轻磨损及防止胶合破坏，润滑剂通常采用粘度较大的矿物油，并在矿物油 中加入添加剂，以提高抗胶合能力。但是，青铜蜗轮不能采用抗胶合能力强的活 性润滑油，以免腐蚀。 闭式蜗杆传动一般采用油池润滑或喷油润滑。采用油池浸油润滑时，蜗杆浸 油深度为一个齿高。 当滑动速度 vs4m/s 时， 应采用上置式蜗杆， 蜗轮带油润滑， 这时，蜗杆的浸油深度为 1/3 的半径。若润滑速度 vs1015vm/s 时，则采用压力 喷油润滑。开式蜗杆传动选用粘度较高的的润滑油和润滑脂。我设计中的蜗杆传 动润滑采用一般的油池润滑即可。 2、蜗杆传动的热平衡计算 由于蜗杆传动摩擦损耗大，效率低、工作时发热量很大。在闭式蜗杆传动中， 若不及时散热，将会因油温不断升高而使润滑油稀释，从而更增大摩擦损耗， 甚 至发生胶合。所以，必须进行热平衡计算。使单位时间内的发热量 q1等于同时 间内的散热量 q2，以保证温度稳定地处于规定的范围内。 在单位时间内，蜗杆传动由于摩擦损耗产生的热量为： )1 (1000 11 =pq（4-11） 以自然冷却方式，从箱体外壁散发到周围空气中的热量为： )( 02 ttakq t =（4-12） 当达到热平衡时， 21 qq=，可求得箱体内润滑油的工作温度： )( )1 (1000 0 1 0 ttk p tt t += （4-13） 式中p1蜗杆传动的输入功率（kw） ； kt散热系数，kt=1017w/（m2c） ，当周围空气流通良好时，取 大值。取 15 w/（m2c） t箱体内油的工作温度（c） ，一般应限制在 6070c，最高不超 过 80c； t0环境温度，一般取 20c a散热面积（m2） ，指内壁被油飞溅到、外壁为周围空气所冷却的 箱体表面积值。这里，由减速器装配图估算箱壳散热面积 s=0.98 2 m； 则，cc ttk p tt t = += +=8015.34 98 . 0 15 )81 . 0 1 (995 . 0 1 . 11000 20 )( )1 (1000 0 1 0 故散热条件满足。 4.24.24.24.2轴的设计计算 4.2.14.2.14.2.14.2.1确定轴上的功率 p，转速 n 和转矩 t 对 i 轴：kwp1 . 1 1 =min/1400 1 rn= mmnnpt= 1 . 74661400/995 . 0 1 . 1109550/109550 33 1 对 ii 轴：kwp85 . 0 81. 0995 . 0 1 . 1 2 =min/70 20 1400 1 2 r i n n= mmnitt=86.11945680 . 0 20 1 . 7446 12 由公式：mm n ad 3 =初步确定轴的最小直径，其中 a为轴的许用切应力所确 定的系数，由于 i 轴选用的材料是 40cr，查表取 a=107，而 ii 轴选用的材料为 45 钢，则： i 轴：mmd9 . 9 1400 995. 01 . 1 107 3 1 = ii 轴：mmd89.26 70 85 . 0 117 3 2 = 因 ii 轴在设计中不是重点，此处只计算它的最小轴径，其具体的尺寸结构见装 配图。 4.2.24.2.24.2.24.2.2、 蜗杆的结构设计 1） 、 拟定轴上零件装配方案 图 4-1 2） 、确定蜗杆上零件的位置及蜗杆上零件的固定方式 因此处是单级蜗杆减速器， 蜗杆与轴的重要区别是： 蜗杆中间部位上有轮齿， 而轴上则需与齿轮相配。相对来说蜗杆上的零件及固定方式要简单一些，轴承对 称分布在轮齿两侧，蜗杆的外伸端安装联轴器，用来连接蜗杆与电动机。两对轴 承分别靠轴肩和挡圈实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，蜗杆通过轴承盖 实现轴轴向定位。联轴器靠挡圈和平键分别实现轴向和周向固定。 3） 、联轴器的选择与计算校核 蜗杆轴上带有键槽的一端很显然是安装联轴器处轴的直径 98zz d ，为了使所 选的轴的直径 98zz d 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 因为蜗杆的转速较高，启动频繁，载荷有变化，宜选用缓冲性能较好，同时 具有可移动的弹性柱销联轴器。 计算联轴器的转矩 1 tkt aca =， ，查机械设计原理与方法表 15-12 得， 故取 a k=1.5。名义转矩 mn n p t=5 . 7 1400 1 . 1 95509550 1 1 所以，计算转矩mntkt aca =26.115 . 75 . 1 1 查机械设计手册 ，选用 hl2型弹性柱销联轴器。其技术参数为：其公称 转矩为 315mn；许用转速 nmax=5600r/min，孔径范围为 2535mm。结构参数 为：两半联轴器均选用长圆柱形孔（y 型） ，a 型键槽，电动机输出端孔径为 mmmm8232；蜗杆输入端孔径长为mmmm8235，则该联轴器标记为： 8235 8232 2 ya ya hlgb501485 4） 、根据轴向定位的要求确定轴上的各段直径和长度 i、蜗杆的最小直径由前面计算可得 dz1z2为 9.9mm，但考虑到该段轴上需 安装固定轴承的挡圈， 此处有一退刀槽， 故所算轴径应增大 5%， 即 dz1z2= （1+5%） x9.9=10.4mm，取其标准直径为 20mm。又因该轴段上需装一对轴承，因此该轴 段长度需选定轴承后方可确定。 因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用深沟球轴承，参照工作要求 并根据 dz1z2=20mm，由轴承产品目录中选取轴承代号为 6004，其尺寸为 mmmmmmbdd124220=。轴承的宽度为 12mm，轴承右侧的挡圈宽度粗 略估计为 2mm，挡圈右侧稍微留 3mm，其末端倒角。 因此，dz1dz2轴段的长度为 12mm+2mm+3mm=17mm。 ii、dz2dz3段的直径应大于 dz1dz2的直径，现估计 dz2z3=28mm，由于该 段上不需安装轴承，因此其长度由设计需求定为 52mm。 iii、因蜗杆的分度圆直径为 40mm，齿顶圆的直径为 48mm，故取 mmd zz 48 54 = ，mml zz 8 . 48 54 = 。为了避免齿轮与蜗杆轴的摩擦在蜗杆齿轮的 两端需制出一段很小的倒角。 iv、dz6dz7段的直径和 dz2dz3段的直径相同，因此 dz6z7=28mm，但其长 度需按照设计要求给定，因此其长度与 dz2dz3段不同，lz6z7=48mm。 v、 dz8dz9段需安装联轴器和一对轴承， 联轴器的尺寸前面已经算出并已经 校合。故 dz8z9=35mm，l=65mm。联轴器的右侧有一个挡圈，其宽度粗略估计 为 2mm，挡圈右端安装了一对轴承，因轴承同时受有径向力和轴向力的作用， 故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据 dz8z9=35mm，由轴承产品目录中选取 轴承代号为 6007，其尺寸为mmmmmmbdd146235=。轴承的宽度为 14mm。故 lz8z9=91mm。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 5） 、轴上零件的周向定位 弹性柱销联轴器与轴的周向定位均采用平键联接， 半联轴器与轴的联接选 用平键为 10mmx8mmx63mm，半联轴器与轴的配合为 6 7 k h ，滚动轴承与轴 的周向定位是借过盈配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为 6 m。 6） 、确定轴上圆角和倒角尺寸 参考资料，取轴端倒角为 451x，各轴肩处的圆角半径见图。 7）.按弯扭合成应力校核轴的强度 i、画受力简图 画轴的空间受力简图，如图 4-2 所示。将蜗杆上作用力分解为垂直面受力图 4-3 和水平面受力图 4-5。分别求出垂直面上的支反力和水平面的支反力。零件 作用于蜗杆上的分布力或转矩可当作集中载荷作用于蜗杆零件的宽度中点来处 理。支反力的作用位置随轴承类型和布置方式不同而异，近似计算时，一般取为 蜗杆的轴承宽度中心。 ii、计算蜗轮受力 蜗杆传递的转矩：mmn n p t=7500 1400 1 . 1 95509550 1 1 蜗轮的圆周力：n d t ft375 40 750022 1 1 = = 蜗轮的径向力：n d t fr54320tan 160 1194572 tan 2 2 2 = = 蜗轮的轴向力：n d t fa1493 160 57.119422 2 2 = = iii、计算于蜗杆上的支反力 垂直面内支反力：nndflf l r arva 432)2/2/( 1 1 =+= nndflf l r arvb 114)2/2/( 1 1 = 水平面内支反力：nfrr thbha 5 . 1872/= iv、计算蜗杆的弯矩，并画弯矩、转矩图 剖面 a-a 处弯矩有突变： 左截面：mmnlrm vaav =401762/ 1 )( 右截面：mmnlrm vbav =106022/ 2)( mmnlrm haah = 5 . 174372/ )( 分别作出垂直面和水平面上的弯矩图 4-4、4-6， v、作合成弯矩图 4-7，扭矩图 4-8 截面 a-a 左侧的合成弯矩为：mmnmmm avahv =+=43797 2 1)( 2 )(1 截面 a-a 右侧的合成弯矩为：mmnmmm avahv =+=20898 2 2)( 2 )(1 vi、计算并画当量弯矩图 4-9 因蜗杆单向运转，故其转矩可看做动脉循环变化，取6 . 0=。危险截面 a-a 处的当量弯矩为： mmnmtmm aca =+=44028)( 222 1 )( vii、计算危险截面 a-a 的轴径 由mm m d aca 98.16 901 . 0 44028 1 . 0 3 3 1 1 )( = = 在结构设计中，此处的轴径为 40mm，故强度满足。 图 4-2 空间受力简图 图 4-3 水平受力图 图 4-4 水平弯矩图 图 4-5 垂直受力图 图 4-6 垂直弯矩图 图 4-7 合成弯矩图 图 4-8 扭矩图 图 4-9 当量弯矩图 4.34.34.34.3、键的选择和键联接强度计算 4.3.14.3.14.3.14.3.1、键的选择 由于键是标准件，键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应 根据键联接的结构特点，使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规 格和强度要求来取定。键的主要尺寸为其截面尺寸（一般以键宽 b 键高 h 表示） 与长度 l。键的截面尺寸hb按轴的直径 d 由标准中选定。键的长度 l 一般可 按轮毂的长度而定。即键长等于或略短于轮毂的长度；而导向平键则按轮毂的长 度及其滑动距离而定。一般轮毂的长度可能为()dl25 . 1。这里 d 为轴的直径， 所选定的键长亦应符合标准规