蜗轮蜗杆减速器课程设计(含图纸)

1、PAGE PAGE IV蜗轮蜗杆减速器设计摘 要通过对减速器的简单了解，开始学习设计齿轮减速器，尝试设计增强感性认知和对社会的适应能力，及进一步巩固已学过的理论知识，提高综合运用所学知识发现问题、解决问题，以求把理论和实践结合一起，为以后的工作和更好的学习积累经验。学习如何进行机械设计，了解机械传动装置的原理及参数搭配。学习运用多种工具，比如CAD等，直观的呈现在平面图上。通过对圆柱齿轮减速器的设计，对齿轮减速器有个简单的了解与认知。齿轮减速器是机械传动装置中不可缺少的一部分。机械传动装置在不断的使用过程中，会不同程度的磨损，因此要经常对机械予以维护和保养，延长其使用寿命，高效化的运行，提高生

2、产的效率，降低生产的成本，获得最大的使用效率。关键词：机械传动装置、齿轮减速器、设计原理与参数配置InthispaperThroughthesimpleunderstandingofthespeedreducer,startedlearningdesignofgearreducer,attempttodesignenhancetheperceptualcognitionandabilitytoadapttosociety,andfurtherconsolidatethelearnedtheoryknowledge,toimprovetheintegrateduseofknowledgedisc

3、overyandsolveproblems,inordertocombinetheoryandpracticetogether,forthelaterworkandbetterlearningexperience. Learnhowtodomechanicaldesign,tounderstandtheprincipleofmechanicaltransmissiondeviceandparametercollocation.Studyusingavarietyoftools,suchasCAD,intuitivepresentonthefloorplan.Throughthedesignof

4、cylindricalgearreducer,gearreducerisasimpleunderstandingandcognition.Gearreducerisanindispensablepartofinmechanicaltransmissiondevice.Mechanicaltransmissiondeviceinuseprocess,willbedifferentdegreeofwearandtear,sooftentomechanicalmaintenanceandmaintenance,prolongtheservicelifeandhighlyeffectiveoperat

5、ion,improveproductionefficiency,reducethecostofproduction,achievemaximumefficiency. Keywords:mechanicaltransmissiongear,gearreducer,thedesignprincipleandparameterconfiguration目 录摘要IIn this paperII TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc281052202 1电机选择 PAGEREF _Toc281052202 h 1 HYPERLINK l _Toc281052203 2选择

6、传动比 PAGEREF _Toc281052203 h 2 HYPERLINK l _Toc281052204 2.1总传动比 PAGEREF _Toc281052204 h 2 HYPERLINK l _Toc281052205 2.2减速装置的传动比分配 PAGEREF _Toc281052205 h 2 HYPERLINK l _Toc281052206 3各轴的参数 PAGEREF _Toc281052206 h 2 HYPERLINK l _Toc281052207 3.1各轴的转速 PAGEREF _Toc281052207 h 2 HYPERLINK l _Toc28105220

7、8 3.2各轴的输入功率 PAGEREF _Toc281052208 h 3 HYPERLINK l _Toc281052209 3.3各轴的输出功率 PAGEREF _Toc281052209 h 3 HYPERLINK l _Toc281052210 3.4各轴的输入转矩 PAGEREF _Toc281052210 h 3 HYPERLINK l _Toc281052211 3.5各轴的输出转矩 PAGEREF _Toc281052211 h 3 HYPERLINK l _Toc281052212 3.6各轴的运动参数表 PAGEREF _Toc281052212 h 4 HYPERLIN

8、K l _Toc281052213 4.蜗轮蜗杆的选择 PAGEREF _Toc281052213 h 4 HYPERLINK l _Toc281052214 4.1选择蜗轮蜗杆的传动类型 PAGEREF _Toc281052214 h 4 HYPERLINK l _Toc281052215 4.2选择材料 PAGEREF _Toc281052215 h 4 HYPERLINK l _Toc281052216 4.3按计齿面接触疲劳强度计算进行设 PAGEREF _Toc281052216 h 4 HYPERLINK l _Toc281052217 4.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 PAG

9、EREF _Toc281052217 h 6 HYPERLINK l _Toc281052218 4.5校核齿根弯曲疲劳强度 PAGEREF _Toc281052218 h 7 HYPERLINK l _Toc281052219 4.6验算效率 PAGEREF _Toc281052219 h 7 HYPERLINK l _Toc281052221 4.7精度等级公差和表面粗糙度的确定 PAGEREF _Toc281052221 h 8 HYPERLINK l _Toc281052222 5圆柱齿轮的设计 PAGEREF _Toc281052222 h 8 HYPERLINK l _Toc281

10、052223 5.1材料选择 PAGEREF _Toc281052223 h 8 HYPERLINK l _Toc281052224 5.2按齿面接触强度计算设计 PAGEREF _Toc281052224 h 8 HYPERLINK l _Toc281052225 5.3计算 PAGEREF _Toc281052225 h 9 HYPERLINK l _Toc281052226 5.4按齿根弯曲强度计算设计 PAGEREF _Toc281052226 h 10 HYPERLINK l _Toc281052227 5.5取几何尺寸计算 PAGEREF _Toc281052227 h 11 HY

11、PERLINK l _Toc281052228 6 轴的设计计算 PAGEREF _Toc281052228 h 12 HYPERLINK l _Toc281052229 6.1蜗杆轴 PAGEREF _Toc281052229 h 12 HYPERLINK l _Toc281052230 6.1.1按扭矩初算轴径 PAGEREF _Toc281052230 h 12 HYPERLINK l _Toc281052231 6.1.2蜗杆的结构设计 PAGEREF _Toc281052231 h 12 HYPERLINK l _Toc281052232 6.2蜗轮轴 PAGEREF _Toc281

12、052232 h 13 HYPERLINK l _Toc281052233 6.2.1输出轴的设计计算 PAGEREF _Toc281052233 h 13 HYPERLINK l _Toc281052234 6.2.2轴的结构设计 PAGEREF _Toc281052234 h 14 HYPERLINK l _Toc281052235 6.3蜗杆轴的校核 PAGEREF _Toc281052235 h 15 HYPERLINK l _Toc281052236 6.3.1求轴上的载荷 PAGEREF _Toc281052236 h 15 HYPERLINK l _Toc281052237 6.

13、3.2精度校核轴的疲劳强度 PAGEREF _Toc281052237 h 17 HYPERLINK l _Toc281052238 6.4蜗轮轴的强度校核 PAGEREF _Toc281052238 h 20 HYPERLINK l _Toc281052239 6.4.1精度校核轴的疲劳强度 PAGEREF _Toc281052239 h 22 HYPERLINK l _Toc281052239 6.4.2精度校核轴的疲劳强度 PAGEREF _Toc281052239 h 22 HYPERLINK l _Toc281052240 7.滚动轴承的选择及校核计算 PAGEREF _Toc281

14、052240 h 25 HYPERLINK l _Toc281052241 7.1蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算 PAGEREF _Toc281052241 h 25 HYPERLINK l _Toc281052242 7.2蜗杆轴上轴承的选择计算 PAGEREF _Toc281052242 h 27 HYPERLINK l _Toc281052243 8.键连接的选择及校核计算 PAGEREF _Toc281052243 h 30 HYPERLINK l _Toc281052244 8.1输入轴与电动机轴采用平键连接 PAGEREF _Toc281052244 h 30 HYPERLINK

15、l _Toc281052245 8.2输出轴与联轴器连接采用平键连接 PAGEREF _Toc281052245 h 30 HYPERLINK l _Toc281052246 8.3输出轴与蜗轮连接用平键连接 PAGEREF _Toc281052246 h 31 HYPERLINK l _Toc281052247 9联轴器的选择计算 PAGEREF _Toc281052247 h 31 HYPERLINK l _Toc281052248 9.1与电机输出轴的配合的联轴器 PAGEREF _Toc281052248 h 31 HYPERLINK l _Toc281052249 9.2与二级齿轮降

16、速齿轮轴配合的联轴器 PAGEREF _Toc281052249 h 32 HYPERLINK l _Toc281052250 10.润滑和密封说明 PAGEREF _Toc281052250 h 32 HYPERLINK l _Toc281052251 10.1润滑说明 PAGEREF _Toc281052251 h 32 HYPERLINK l _Toc281052252 10.2密封说明 PAGEREF _Toc281052252 h 33 HYPERLINK l _Toc281052253 11拆装和调整的说明 PAGEREF _Toc281052253 h 33 HYPERLINK

17、l _Toc281052254 12减速箱体的附件说明 PAGEREF _Toc281052254 h 33 HYPERLINK l _Toc281052255 13.设计小结 PAGEREF _Toc281052255 h 33 HYPERLINK l _Toc281052256 14参考文献 PAGEREF _Toc281052256 h 34PAGE 35 1电机选择工作机所需输入功率所需电动机的输出功率传递装置总效率式中：蜗杆的传动效率0.75：每对轴承的传动效率0.98：直齿圆柱齿轮的传动效率0.97：联轴器的效率0.99：卷筒的传动效率0.96所以 故选电动机的额定功率为4kw符合

18、这一要求的同步转速有750r/min , 1000r/min , 1500r/min电机容量的选择比较：电动机的比较方案型号额定功率/kw同步转速/r/min满载转速/r/min重量价格1Y160M-84750720重高2Y132M-641000960中中3Y112M-4415001440轻低考虑电动机和传动装置的尺寸 重量及成本，可见第二种方案较合理，因此选择型号为：Y132M-6D的电动机。 2选择传动比2.1总传动比 2.2减速装置的传动比分配 所以 3各轴的参数将传动装置各轴从高速到低速依次定为I轴 II轴 III轴 IV轴 ：、 、 、 、 依次为电动机与I轴 I轴与II轴 II轴与

19、III轴 III轴与V轴的传动效率 则：3.1各轴的转速 3.2各轴的输入功率 轴 轴 轴 轴 3.3各轴的输出功率 轴 轴 轴 轴 3.4各轴的输入转矩电动机 轴 轴 轴 轴 3.5各轴的输出转矩电动机 轴 轴 轴 轴 3.6各轴的运动参数表各轴的运动参数表轴号功率转矩(Nm)转速(r/min)传动i效率输入输出输入输出电机轴43.557835.39796010.991轴3.52333.457935.038834.338096031.08752轴2.58892.2571800.620784.599730.88060.73513轴2.51172.4615776.754761.218530.88

20、060.97024卷轴2.38762.33982953.532894.4577.720.95064.蜗轮蜗杆的选择 4.1选择蜗轮蜗杆的传动类型根据GB/T100851998 选择ZI4.2选择材料蜗杆选45钢，齿面要求淬火，硬度为45-55HRC.蜗轮用ZCuSn10P1,金属模制造。为了节约材料齿圈选青铜，而轮芯用灰铸铁HT100制造4.3按计齿面接触疲劳强度计算进行设（1）根据闭式蜗杆传动的设计进行计算，先按齿面接触疲劳强度计进行设计，再校对齿根弯曲疲劳强度。由文献1P254式（11-12）， 传动中心距由 前面的设计知作用在蜗轮上的转矩T2，按Z=1,估取，则：（2）确定载荷系数K因工

21、作比较稳定，取载荷分布不均系数；由文献1P253表11-5选取使用系数；由于转速不大，工作冲击不大，可取动载系；则（3）确定弹性影响系数因选用的是45钢的蜗杆和蜗轮用ZCuSn10P1匹配的缘故，有（4）确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径 和中心距的比值，从文献1P253图11-18中可查到（5）确定许用接触应力根据选用的蜗轮材料为ZCuSn10P1，金属模制造，蜗杆的螺旋齿面硬度45HRC，可从文献1P254表11-7中查蜗轮的基本许用应力应力循环次数 寿命系数则 （6）计算中心距: 取a=160mm，由 i=30，则从文献1P245表11-2中查取，模数m=8蜗杆分度圆直径从图中11-18中

22、可查，由于，即以上算法有效。4.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（1）蜗杆轴向尺距 = 25.133mm直径系数q= =10齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆导程角 蜗杆轴向齿厚蜗杆的法向齿厚（2）蜗轮 蜗轮齿数, 变位系数 验算传动比，这时传动比误差为：，在误差允许值内。蜗轮分度圆直径喉圆直径齿根圆直径咽喉母圆半径4.5校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数 根据 从图11-9中可查得齿形系数Y=2.55螺旋角系数：许用弯曲应力：从文献1P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa寿命系数 可以得到：S=1.5故该轴在截面右侧强度也是足够的。本设计因无大的瞬时过载及

23、严重的应力循环不对称，故可略去静强度校核。至此轴的设计即告结束。7.滚动轴承的选择及校核计算根据条件，轴承预计寿命：。7.1蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算（1）轴承的选择采用角接触球轴承，根据轴直径d=45mm，选择角接触球轴承的型号为7209C，主要参数如下：基本额定静载荷基本额定动载荷极限转速（2）寿命计算因蜗杆轴所受的轴向力向左，所以只有最左边的角接触球轴承受轴向力该轴承所受的径向力约为对于70000型轴承，按文献1P322表13-7轴承派生轴向力，其中为文献1P321表13-5中的判断系数，其值由的大小来确定，查文献1P321表13-5得角接触球轴承判断系数 所以当量动载荷深沟球轴承所

24、受的径向力约为当量动载荷所以，应用核算轴承的寿命因为是球轴承，所以取指数轴承计算寿命减速器设计寿命所以满足寿命要求。7.2蜗杆轴上轴承的选择计算（1）轴承的选择选择使用深沟球轴承，根据轴直径d=65mm，选用角接触球轴承的型号为7213C。主要参数如下： 基本额定静载荷基本额定动载荷极限转速 （2）寿命计算对于70000C型轴承，按文献1P322表13-7轴承派生轴向力，其中为文献1P321表13-5中的判断系数，其值由的大小来确定，但现轴承轴向力未知，故先初取，因此可估算：按文献1P322式（13-11）得由文献1P321表13-5进行插值计算，得，。再计算： 两次计算的值相差不大，因此可以

25、确定，。（3）轴承当量动载荷、因为 由文献1P321表13-5分别进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承1 对轴承2 因轴承运转中有中等冲击载荷，按文献1P319表13-6，取。则：轴承计算寿命 减速器设计寿命 所以满足寿命要求。（3）静载荷计算查机械零件手册可知，角接触球轴承当量静载荷因载荷稳定，无冲击，所以取静强度安全系数所以满足强度条件（4）极限工作转速计算以上所选各轴承的极限转速都成立，所以他们的极限工作转速一定满足要求。8.键连接的选择及校核计算8.1输入轴与电动机轴采用平键连接根据轴径，查文献2P123可选用A型平键，得：，即：键870GB/T1096-2003键、

26、轴和联轴器的材料都是钢，由文献1P106表6-2查的许用应力 ，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。由文献1P106式（6-1）得： 所以此键强度符合设计要求。8.2输出轴与联轴器连接采用平键连接根据轴径，查文献2 P123可选用A型平键，得：，即：键2070GB/T1096-2003键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献1P106表6-2查的许用应力 ，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。由文献1P106式（6-1）得： 所以此键强度符合设计要求。8.3输出轴与蜗轮连接用平键连接根据轴径，查文献1P123可选用A型平键，得：，即：键1670GB/T1096-2003键、轴和联

27、轴器的材料都是钢，由文献1P106表6-2查的许用应力 ，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。由文献1P106式（6-1）得： 所以此键强度符合设计要求。9联轴器的选择计算9.1与电机输出轴的配合的联轴器（1）计算联轴器的计算转距查文献1P351表14-1得小转距、电动机作原动机情况下取（2）型号选择根据前面的计算，电机输出轴，选择弹性联轴器TL6型。主要参数如下：公称扭距（满足要求）许用转速 ，因此此联轴器符合要求。轴孔直径轴孔长度9.2与二级齿轮降速齿轮轴配合的联轴器（1）计算联轴器的计算转距查文献1P351表14-1得小转距、电动机作原动机情况下取（2）型号选择根据前面的计算，

28、蜗轮输出轴，选择弹性销柱联轴器HL4型。主要参数如下：公称扭距 许用转速 ，因此此联轴器符合要求。轴孔直径轴孔长度10.润滑和密封说明10.1润滑说明因为是下置式蜗杆减速器，且其传动的圆周速度，故蜗杆采用浸油润滑，取浸油深度h=12mm；润滑油使用50号机械润滑油。轴承采用润滑脂润滑，因为轴承转速v1500r /min，所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/2。10.2密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。11拆装和调整的说明在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙，因为游隙大小将影响轴承的

29、正常工作。在安装齿轮或蜗杆蜗轮后，必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度确定的，可查手册。当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。也可调整蜗轮轴垫片，使蜗杆轴心线通过蜗轮中间平面。12减速箱体的附件说明机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度，箱体的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成本，均有重大影响。但是由于其形状的不规则和应力分布的复杂性，未能进行强度和刚度的分析计算，但是可以根据经验公式大概计算出尺寸，加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度和强度。箱体的大小是根据内部传动件

30、的尺寸大小及考虑散热、润滑等因素后确定的。13.设计小结 早在大一的时候我就看着学长每天也是这么忙的在做课程设计，当时我就很不理解，我们专业有这么忙吗？现在我才知道了，原来我们专业是很有意思，能够让人学到很多知识。转眼间，我就大三了，拿到任务书时我是非常的兴奋，当时心里就想一定要把课程设计做好。主要分为四个阶段:第一阶段，设计计算阶段。在这一阶段中在老师的开题讲座中，我明白了我们本课程设计要设计什么，那一阶段该干些什么。在设计计算阶段中，我遇到了最大的一个问题就是蜗轮的传动比分配不合理。在这问题直接导致了我重新分配传动比，再次对减速器的各个零件的设计及选用。第二阶段，减速器装配图草图绘制阶段。在这一阶段我们主要要根据我们之前的计算实现在图纸上，要