中北大学-蜗轮蜗杆传动减速器设计

中北大学2014届毕业设计说明书 毕业设计说明书蜗轮蜗杆传动减速器设计班级：学号：软件学院姓名：软件学院软件工程学院：软件工程原霞黄志诚专业：原霞黄志诚指导教师：2014年6月蜗轮蜗杆传动减速器的设计摘要随着科学技术和工业生产的飞速发展，国民经济各个部门迫切需要各种各样质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的机械产品。其中，产品设计是决定产品性能、质量水平、市场竞争力和经济效益的重要环节。因此，我们应该树立好的设计思想，重视对自己进行机械设计能力的培养，树立知识经济意识；善于利用各种信息资源，扩展知识面和能力；培养严谨、科学、创新与创业、艰苦奋斗的企业，加强环境保护意识，做到清洁生产和文明，以最大限度的获得企业效益和社会效益。机械原理课程设计要求我们针对某种机器，进行机械运动简图的设计，其中包括机械功能分析，工艺动作过程确定执行机构选择，机械运动方案评定，机构尺寸的确定等。通过机械原理课程设计，可以进一步巩固，掌握并初步运用机械原理的知识和理论。更为重要的是培养我们和创新机械的能力。创新能力的培养是我们发明机械，创造机械的基础，在生产力发展方面起着不可替代作用。本文讲述了带式运输机的传动装置——单级蜗轮蜗杆减速器的设计过程。首先进行了传动方案的评述，选择单级蜗轮蜗杆减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算，运用AutoCAD进行传统的二维平面设计，完成蜗轮蜗杆减速器的二维平面零件图和装配图的绘制.减速器是目前广泛应用于矿山、冶金、建筑、化工、轻工、运输、制造、航空航天等各个领域的主要调速装置。具有高精度、高效率、可靠性高等优点。人类使用减速器已有很长一段时间，因此对减速器的认识已达到一相当的程度，减速器的形式也是多种多样，具体用途也是各有所长，对人类社会的发展起到了极大的促进作用。关键词:减速器，蜗轮蜗杆，传动DesignofwormgearreducerAbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnologyandindustrialproduction,Mechanicalproductsinvarioussectorsofthenationaleconomyinurgentneedofallsortsofsuperiorqualitygoodperformance,highefficiency,lowenergyconsumption,lowprice.Amongthem,productdesignisanimportantpartofdeterminingproductperformance,quality,marketcompetitivenessandeconomicbenefits.so,weshouldsetupagooddesignidea,payattentiontomechanicaldesignabilitytraining,establishconsciousnessofknowledgeeconomy;goodatusingavarietyofinformationresources,theexpansionofknowledgeandability;cultivationofrigorous,scientific,innovationandentrepreneurship,workhardandperseveringlyenterprises,strengthentheconsciousnessofenvironmentalprotection,cleanproductionandcivilized,enterpriseswiththemaximumbenefitsandsocialbenefits.Curriculumdesignofmechanicalprinciplesrequireustosomemachine,thedesignofmechanicalkinematicscheme,includingmechanicalfunctionanalysis,technologicalactionprocesstodetermineactuatorselection,mechanicalmovementschemeevaluation,organizationsizedetermination.Throughthecurriculumdesignofmechanicalprinciples,canbefurtherconsolidated,graspandpreliminaryapplicationofmechanicalprincipleknowledgeandtheory.Moreimportantistotrainourabilityandinnovation.Thecultivationofinnovationabilityistheinventioncreationmachinery,mechanicalfoundation,inproductivitydevelopmentplaysanirreplaceablerolein.Thispaperdescribesthedesignprocessoftransmission--singlestagewormgearingbeltconveyorreducer.Firstreviewedthetransmissionscheme,choiceofsinglestagewormreducerasthedrivingdevice,thenthedesignandcalculationofthereducer,theuseofAutoCADfortwo-dimensionalgraphicdesigntradition,finishdrawingthewormreducerforthe2Dpartdrawingsandassemblydrawings.Reduceristhemaindriveiswidelyusedinvariousmines,metallurgy,construction,chemicalindustry,lightindustry,transportation,manufacturing,aerospaceequipment.Withtheadvantagesofhighprecision,highefficiency,reliability.Humanbeingsusereducerforalongtime,sotheunderstandingofthereducerhasreachedaconsiderabledegree,speedreducerisawidevarietyofforms,thespecificuseisEachonehashisgoodpoints.,onthedevelopmentofhumansocietyhasplayedagreatroleinpromoting.Keywords:reducer,wormandgear,transmission中北大学2014届毕业设计说明书第PAGEI页共SECTIONPAGES\*ROMANI页目录1引言 12设计的目的和意义 23设计计算中应该注意的问题 33.1度计算与结构工艺的关系 33.2设计过程中正确使用标准的重要性 33.3设计过程中零件结构设计与工艺性的关系 43.4设计过程中处理好理论计算与画图的关系 43.5绘图中应该注意的问题 44设计计算过程 64.1评述传动方案 64.2选择电动机 74.3设计蜗杆传动 104.4轴的结构设计 154.5设计蜗轮的过盈联接 234.6密封和润滑 254.7减速器的箱体设计 254.8减速器的附件 275结论 32参考文献 33致谢 34第35页共SECTIONPAGES35页1引言随着全球制造业向中国的转移，21世纪以来，信息化、网络化、智能化、全球化，以及产品创新更快、品质更优、成本更低、服务更好已经成为当代全球制造业发展的基本特征。随着我国综合国力的进一步增强和加入世界贸易组织（WTO），我国经济全面与国际接轨，并正在成为全球最重要的制造业基地。企业面临的将是一个全球化的市场与竞争。为了能在激烈的国际化竞争中赢得先机，先进的设计软件是必不可少的。这就要求我们毕业生能积极认真学好目前最先进的设计方法和制造技术，为我国的制造业做出自己的贡献[1]。CAD技术起步于50年代后期，进入60年代，随着在计算机屏幕上绘图变为可行而开始迅速发展。此时CAD技术的出发点是用传统的三视图方法来表达零件，以图纸为媒介进行技术交流，这就是二维计算机绘图技术。CAD技术以二维绘图为主要目标的算法一直持续到70年代末期，以后作为CAD技术的一个分支而相对单独、平稳地发展。在今天中国的CAD用户特别是初期CAD用户中，绘图仍然占有相当大的比重。现在CAD技术已经在我国机械制造、建筑工程、轻工化纺、船舶汽车、航空航天、影视广告等领域起到巨大的作用。CAD技术在我国建筑工程业的应用深度和广度与发达国家的差距并不显著，其使用效果比发达国家还好[2]。蜗杆减速器,主要应用在传动比较大(i>10)的场合，通常说蜗杆传动结构紧凑，轮廓尺寸小，这只是对传动比圈套的蜗杆减速器才是正确的，当传动比并不很大时，此优点并不显著。由于效率较低，蜗杆减速器不宜在长期连续使用的动力传动中应用，而且只宜传递中等以下的功率，一般不超过50KW。蜗杆减速主要有蜗杆在上和蜗杆在下两种不同形式。蜗杆圆周速度小于4m/s时，最好采用蜗杆在下式，这时，在啮合处能得到良好的润滑和冷却条件。但蜗杆圆周速度大于4m/s时，为为避免搅油太甚，发热过多，最好采用蜗杆在上式，阿基米德蜗杆减速器制造简单，目前仍在广泛使用，但其承载能力，传动效率，使用寿命都较低。所以近年来又有一些新型的蜗杆减速器出现。例如环面蜗杆减速器，圆弧齿蜗杆减速器，平面包络蜗杆减速器等[3]。2设计的目的和意义通过对蜗杆减速器的设计，综合运用机械设计课程和其它先修课程的理论和实际知识，掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养分析和解决实际问题的能力。学会从机器功能的要求出发，合理选择传动机构类型，制定设计方案，正确计算零件的工作能力，确定它的尺寸、形状、结构及材料，并考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题，培养机械设计能力[4]。通过减速器的设计，学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养机械设计的基本技能。设计是继承和创造结合的过程。任何一个设计任务都可能有很多的解决的方案，因此学习机械设计应该有创新精神，不能盲目地，机械地抄袭已有的类似产品。但是设计工作又是一个极为复杂的，细致的和繁重的工作，长期的设计和生产初中积累了许多可供参考和借鉴的宝贵经验和资料，继承和发展这些经验和成果，不但可以减少重复工作，加快设计进度，也是提高设计质量的重要保证。善于掌握和使用各种资料，也是设计工作能力的重要的体现。任何设计都不可能是设计者独出心裁，凭空设想而不领先任何资料所能实现的。机械设计要从现实出发，是一项复杂细致的工作设计质量是由长期积累而逐渐提高的，所以熟悉和利用设计资料，即可减少重复工作，加快设计进度，也可以继承和发展这些经验笔成果，提高设计质量。另一方面，任何新的设计任务，又是根据特定的设计要求和工作备件提出的，因此必须要具体分析和创造性的进行设计，而不能盲目地机械地抄袭资料。所以参考设计资料与创新二者不可偏废，要很好的结合起来，这样才能不断的提高设计质量认为设计必须全部是独创的看法是不现实的；同样忽视设计者的创新，就会陷于盲目抄袭已有资料的境地，设计出来的机械产品不能满足具体的新的工作要求，设计者的技能也不能得到培养和提高。因此在设计的过程中不可一味的创新，也不能盲目的继承，而必须坚持继承的基础上创新，创新的过程中又不忘继承，只有这样才能最大限度的优化自己的设计[5]。3设计计算中应该注意的问题3.1度计算与结构工艺的关系任何机械零件的尺寸，都不可能完全由理论计算确定，而要考虑结构，加工和装配工艺，经济性和使用条件等要求才能确定。理论计算只能为零件提供基本的数据和参数，而只有考虑了上述各种因素后，才能决定零件的全部形状和尺寸。例如在蜗杆轴的设计过程中通过扭矩强度的估算设计成直径为25mm的光轴，这显然是不合适的，无论从轴的加工制造，轴上零件的安装和定位，轴的轴向定位，都是不合理的。只有综合考虑了轴的强度，轴上零件的装拆和固定，以及加工工艺要求等，将蜗杆轴设计成阶梯轴，这样既满足了强度要求，又满足了加工工艺和安装工艺等方面的要求，这样设计出来的轴显然才是合理的。任何机械零件的设计都可分为理论计算和结构设计两个步骤，理论计算只是为确定零件尺寸提供了一个方面的依据，有些经验公式也只是考虑了主要因素的要求，所求得的只是近似值。因此设计时都要根据具体情况做适当调整，全面考虑强度，刚度，结构和工艺的要求。由此可知理论计算和结构设计这两步是相辅相成和交错进行的，只有把这两步巧妙的结合起来，才能设计出符合实际的合理的机械零件的[6]。3.2设计过程中正确使用标准的重要性使用和遵守标准，是降低成本的首要原则，也是评价设计质量的一项指标，熟悉标准和熟练使用标准是课程设计的重要任务之一。许多标准不需自己制造而可以购得，例如电动机，轴承等一些标准件，有些则可能需要自行制造，如联轴器，键等，但其主要尺寸参数，一般仍宜按标准规定。对于非标准件的一引起尺寸，常要求圆整为标准数或优先数，以方便制造和测量。例如箱体，其底面宽度，长度，中心高，轴承座凸缘外径，凸台高度，机体接合面处的宽度等等，都应适当圆整为优先数（一般圆整为0或5mm的尾数）。确定零件结构尺寸的合理有效位数非常重要它影响测量的精度要求，因而影响成本。一些根据几何关系有严格要求的尺寸，不能圆整，例如齿轮圆直径。设计中应尽量减少选用的材料牌号和规格，减少标准件的品种，规格，尽可能选用市场上能充分供应的通用品种，这样能降低成本，并能方便使用和维修。如减少部件中螺栓的尺寸类型，例如减少部件中螺栓的尺寸类型，不仅便于采购和保管，装拆时也可减少扳手的数目。3.3设计过程中零件结构设计与工艺性的关系在机械的成本中制造费用占相当大的比例，因此设计的零件结构应具有良好的工艺性，即能满足使用的要求，又能使制造工艺简单，制造成本较低。在设计零件结构时，常考虑以下几个方面的工艺性要求：1，选择合理的毛坯种类和形状，例如在大量生产时优先考虑铸造，轧制杠铃的毛坯，单件生产或件数很少时则采用比较简单的结构，避免用模具或铸模，而能用现成设备加工。2，在进行结构设计时还应力求使零件形状简单和便于加工，如用最简单的形状（圆柱面，平面，共轭曲面等腰三角形）构成零件，要尽量减少加工表面的数量和面积等。3，零件结构应便于装配和拆卸，例如为螺栓联接留有拍手空间，零件之间有调节装配尺寸的余地和环节（如有垫片，套筒或锥面等），装配时易于找正对中等。3.4设计过程中处理好理论计算与画图的关系有些零件可可以由理论计算得到基本参数和尺寸后，再通过一些经验公式和进行结构设计就可画出零件的草图，如齿轮，通过接触强度和弯曲强度的计算，可以得出齿轮的分度圆直径和模数等尺寸的参数，查找有关的经验公式就可画出齿轮的草图。但有些零件，只能在初步估算的基础上进行结构设计，画出零件草图后，才能得出力学模型，然后才能进行理论计算。[7]例如，蜗杆轴的设计，只有先有了蜗杆轴的结构草图，才能画出蜗杆轴的力学模型，有了力学模型才能做出轴的弯矩图和扭矩图，才能对轴进行精确的强度校核，而校核之后又有可能发现原设计的不当之处，这又得重新修改结构设计和进行设计计算，直到满足要求为止。因此，整个设计过程是个“边计算，边画图，边修改”交错进行的过程。零件的尺寸以图纸上最后确定的为准，而且装配图和零件图要一致，要修改一同修改。在编制计算说明书时，应以最后画出的零件图和装配图为准，以校核计算的形式书写，不需要写出具体的设计过程。3.5绘图中应该注意的问题3.5.1复杂的投影线生成问题对于铸锻件毛坯的零件，设计师常常在绘制工作图时非常头疼。相贯线和截交线难于画明白，对于某些细节（比如铸件上的一些交叉线上的过渡圆角）不容易在头脑中构思清楚，想用画图来辅助求出投影，更难以解决。因此常有这样的事，设计师在新产品试制成功后，对着真零件反过来修改自己的设计图。3.5.2漏标尺寸漏画图线的问题就是经过几个人的审校，漏标尺寸、漏画图线的事仍时有发生。而且设计者在这个设计中独创的地方越多，审校的人对这个设计的构思越熟悉，漏尺寸、漏图线就越难防止，因此这需要设计者和审校者认真仔细的检查和校对才能尽量避免。3.5.3设计的更新与修改问题统的设计要更新或修改，就要重新绘图。尤其是多视图零件，在修改设计时，零件的表达和它的有关设计参数无法完全放在一起，当然也没有直接的关联，这些技术资料的保存和更新都十分麻烦。虽然图形在AutoCAD中有较方便的修改方法，但是由于是对表达“图线”的修改而不是对设计“概念”的修改，仍然是相当麻烦，相当不可靠的。4设计计算过程蜗杆减速器的传动装置传动简图及其说明，如下图4.1图4.1蜗杆减速器的传动装置传动简图设计的原始数据：运输带上的有效拉力F=6200N；运输带的运行速度V=0.8m/s；滚筒直径D=280mm；运输带速度的允许偏差：±5%滚筒的传动效率（不包括轴承）：0.96工作情况：两班制，连续单向运转，栽荷较平稳；负荷持续率FC=56%；工作环境：室外，灰尘较大，环境最高温度50°C；动力来源：电力，三相交流电，电压380/220V；间修间隔：四年一次大修，两年一次中修，一年一次小修；折旧期：10年；传动过程简述：电动机通过联轴器2驱动蜗杆减速器3，经过蜗杆减速器减速增扭后通过联轴器4驱动滚筒5转动，滚筒使运输带6运动，从而将置于传送带上的物品运输到需要的地方。4.1评述传动方案由于传动所需的传动比比较大，故可选用单级蜗轮蜗杆传动，它能实现较大的传动比而且尺寸紧凑，传动平稳，适合于中小功率，间歇运动的场合，采用锡青铜为蜗轮材料的蜗杆传动，由于允许齿面有较高的相对滑移速度，蜗杆传动可置于高速级，以利于形成润滑油膜，提高承载能力和传动效率，。综上所述，选用单级蜗轮蜗杆传动比较合适。4.2选择电动机4.2.1择电动机制类型按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。4.2.2选择电动机的容量电动机所需工作功率；工作机所需功率根据带式运输机工作机的类型，可取工作机效率。电动机输出功率 传动装置的总效率式中，…为从电动机至卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表10-2查得：联轴器效率=0.99；轴承=0.98；单级蜗杆传动=0.95卷筒轴滑动轴承,则总效率故电动机额定功率依据参数文献2选取电动机额定功率4.2.3定电动机的转速卷筒轴工作转速为由参考文献2表2-2可知，单级蜗杆减速器一般传动比范围为7~40总动比合理范围为。故电动机转速的可选范围为初选同步转速分别为1500r/m和3000r/m的两种电动机进行比较如表4.1表4.1电动机转速对比方案电动机号额定功率电动机转（r/min）电动机质量w/kg参见价格（元）总传动比i同步满载1Y100L1-42.215001430388008.982Y90S-22.23000284045100017.8由表中数据可知两个方案均可行，但方案1传动比较小，传动装置结构尺寸较小。因此，采用方案1，选定电动机Y100L1-4。Y100L1-4电动机的数据和外形，安装尺寸如表4.2表4.2安装尺寸型号额定功率（KW）转速（r/min）质量（kg）同步满载Y100L1-42．21500143038尺寸如表4.3表4.3尺寸HABCDEFGKABADACHDBBL10016014063286082412205180205245170380电动机外形尺寸如图4.2图4.2电动机外形尺寸4.2.4定传动装置的总传动比和分配传动比由选定的电动机满载转速和工作机主轴的转速，可得传动装置的传动比是：所得i符合单级蜗杆减速器传动比的常用范围。4.2.5计算传动装置的运动和动力参数1、各轴转速为蜗杆的转速，因为和电动机用联轴器连在一起，其转速等于电动机的转速，则：为蜗轮的转速，由于和工作机连在一起，其转速等于工作主轴转速，则：各轴输入功率按电动机额定功率计算各轴输入功率，设为蜗杆轴的功率，为蜗轮轴的功率，为工作机主轴的功率。则：2、各轴转矩蜗杆轴的转矩:蜗轮轴上的转矩:工作机主轴上的转矩:4.3设计蜗杆传动4.3.1选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)4.3.2选择材料考虑到蜗杆传动功率不大,速度只是中等,故蜗杆用45刚;因希望效率要高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为45-55HRC.蜗轮用铸锡磷青铜,金属摸铸造.为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造.4.3.3按接触强度设计根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度.由式文献1式(11-12)计算传动中心矩:蜗轮上的转矩确定载荷系数因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数；由表参考文献1的表11-5选取使用系数；由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数；则：确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故。确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值为0.35，从图参考文献1图11-18中可查得。确定许用接触应力根据涡轮材料为铸锡磷青铜，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC，可以从文献1表11-7中查得蜗轮的基本许用应力。应力循环次数寿命系数计算中心距取中心距a=100mm,因i=8.98,故从文献1表11-2中取模数m=3.15mm,蜗杆的分度圆直径d1=35.5mm.这时d1/a为0.355，从文献1图11-18中可查得接触系数，因为，因此以上结果可用。4.3.4精确确定主要几何参数与几何尺寸蜗杆：轴向齿距直径系数齿顶圆直径齿根圆直径分度圆导程角蜗杆轴向齿厚蜗轮：蜗轮的齿数Z2=53；变位系数X2=-0.3889；验算传动比这时传动比误差为，是允许的。蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆半径4.3.5蜗杆齿形计算和传动几何尺寸计算1．蜗杆齿形计算：查[4]P241表11-4得，变位系数轴面齿形角法面齿形角齿廓半径：蜗杆轴向齿厚：蜗杆法向齿厚：齿顶高：齿根高：径向间隙：全齿高：圆弧中心坐标：螺牙齿顶厚：螺牙齿根厚：4.3.6校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数根据X2=-0.3889，ZV2=77.03，从文献1图11-19中可以查得齿形系数YFa2=2.40。螺旋角系数许用弯曲应力从文献1表11-8中查得由制造的蜗轮的基本许用应力。寿命系数弯曲强度是满足的。4.3.7验算效率已知；；与相对滑动速度VS有关。从参考文献1表11-18中用插入值法查得，；代入式中求得，稍小于原估计值，因此不用重算。4.3.8热平衡计算蜗杆传动总效率散热面积A取传热系数，取，从而可以计算出箱体工作温度因为，所以符合要求。4.4轴的结构设计4.4.1蜗杆轴的设计由于蜗杆的直径很小，可以将蜗杆和蜗杆轴做成一体，即做蜗杆轴。蜗杆上的转矩。则作用于齿轮上的圆周力：轴向力：径向力：初步确定轴的最小直径先按文献[1]式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取，于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，孤需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查文献1表14-1，考虑到转矩变化很小，故取，则：按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查参考文献2表14-3，选用LT3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为31500N·mm。半联轴器的孔径d1=16mm,故取d12=16mm,半联轴器长度L=42mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=30mm。轴上零件的装配方案蜗杆是直接和轴做成一体的，左轴承及轴承端盖从左面装，右轴承及右端盖从右面装。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右段需制出一轴肩，故取2-3段直径d23=20mm;左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=22mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=30mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比L1短一些，现取L12=28mm。由已知条件知道工作时间为10年，每年按300天计算，且每天三班制工作，则大概总的工作时间为：考虑最不利的情况，单个轴承所受的径向力为：向心轴承只承受径向载荷时由参考文献[1]式13-6a知基本额定动载荷N查表13-4，13-6得从参考文献[2]中查表13-2得表4.5 表4.5轴承尺寸轴承型号外形尺寸（mm）安装尺寸（mm）基本额定动载荷Cr/kN基本额定静载荷Cr/kN7000ACdDBdaminDamaxramax3055133649114.59.85

因此轴环处的直径d34=d78=30mm,而L78=18mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得6006型轴承轴肩高度h=6mm，因此，取d67=d45=42mm。所选轴承的外形如下图所示：由已知可以取齿宽b1=25mm，蜗杆齿顶圆直径为45mm，齿根圆直径为30mm，齿顶圆左端长10mm，右端长15mm。参考文献[1]取轴端倒角为。蜗杆轴的校核：图4.3蜗杆轴图4.4面的支撑力设蜗杆齿宽的法向中心线的有侧长为，左侧的长度为，则：水平面的支承反力（图4.3）垂直面的支承反力（图4.4）绘水平面的弯矩图绘垂直面的弯矩图绘合成弯矩图该轴所受扭矩为按弯扭合成应力校核轴的强度由图4.4可知轴承上截面C为危险截面，根据文献[1]式（15-5）及以上数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取α=0.6，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1表15-1查得。因此<，故安全。由于轴的最小直径是按扭转强度很宽裕地确定的，由蜗杆轴受力情况知截面C处应力最大，但其轴径也较大，且应力集中不大，各处应力集中都不大，故蜗杆轴疲劳强度不必校核。4.4.2蜗轮轴的设计蜗轮上的转矩。则作用于齿轮上的圆周力：轴向力：径向力：初步确定轴的最小直径,先按文献[1]式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取，于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查文献[1]表14-1，考虑到转矩变化很小，故取，则：按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查参考文献[2]表14-3，选用LT6型弹性柱销联轴器，其公称转矩为250000N·mm。半联轴器的孔径d1=30mm,故取d12=30mm,半联轴器长度L=82mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2轴段右段需制出一轴肩，故取2-3段直径d23=35mm;左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=38mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=60mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比L1短一些，现取L12=58mm。由已知条件知道工作时间为10年，每年按300天计算，且每天两班制工作，则大概总的工作时间为：考虑最不利的情况，单个轴承所受的径向力为：向心轴承只承受径向载荷时由参考文献[1]式13-6a知基本额定动载荷N查表13-4，13-6得从参考文献[2]中查表13-2得表4.6表4.6轴承尺寸轴承型号外形尺寸（mm）安装尺寸（mm）基本额定动载荷Cr/kN基本额定静载荷Cr/kN7008ACdDBdaminDamaxramax4068154662119.014.5因此轴环处的直径d34=d78=40mm,而L78=20mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册上查得6008型轴承轴肩高度h=6mm，因此，取d67=52mm。蜗轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d，故取h=4mm，则轴环直径d56=60mm。轴环宽大于等于1.4h，则取L56=8mm。同时取L23=50mm，L34=20mm,L45=32mm，L67=18mm。所选轴承的外形如前面所选轴承图所示。蜗轮轴的校核设蜗轮齿宽的法向中心线的有侧长为，左侧的长度为，则：水平面的支承力：垂直面的支承反力:绘水平面的弯矩图：绘垂直面的弯矩图：绘合成弯矩图：该轴所受扭矩为：按弯扭合成应力校核轴的强度由图可知轴承上截面C为危险截面，根据文献1式（15-5）及以上数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取α=0.6，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献[1]表15-1查得。因此<，故安全。由于轴的最小直径是按扭转强度很宽裕地确定的，由蜗杆轴受力情况知截面C处应力最大，但其轴径也较大，且应力集中不大，各处应力集中都不大，故蜗杆轴疲劳强度不必校核。图4.5轴的俯视图4.5设计蜗轮的过盈联接4.5.1选择键联接的类型和尺寸本设计中有三处要求使用键联接，一处为减速器输入轴（蜗杆）的联轴器处，设置在蜗杆上的键标此处为键1此处轴的直径d1=16mm。一处是减速器输出轴（蜗轮轴）的联轴器处，设置在蜗轮轴上的键标此处为键2此处轴的直径d2=30mm。另一处是蜗轮与蜗轮轴的联接，标记此处的键为键3此处轴的直径d3=45mm。一般8级以上的精度要有定心精度的要求，所以选择用平键联接，由于只是联接的是两根轴，故选用圆头普通平键（A）型。而键3的蜗轮在轴的中间，所以也选择圆头普通平键（A）型。根据以上的数据，从文献[1]表6-1中查得键1的截面尺寸为：宽度b=5mm，高度h=5mm。由联轴器的标准并参考键的长度系列，可以确定取此键的长度L=20mm（比伸入到联轴器的深度短一些）。查得键2的截面尺寸为：宽度b=8mm，高度h=7mm。同理取此键的长度L=50mm。查得键3的截面尺寸为：宽度b=14mm，高度h=9mm。由轮毂的宽度并参考键的长度系列，取该键的键长L=28mm。4.5.2校核键联接的强度键1处键、轴和联轴器的材料是钢和铸铁，且属于静联接由文献[1]的表6-2查得许用挤压应力为[σp]=120-150MPa,取其平均值，[σp]=135MPa。键的工作长度为l=L-b=25mm-5mm=20mm，键与轮毂的键槽的接触高度为k=0.5h=0.5×5mm=2.5mm。由文献[1]的式6-1可得可见联接的挤压强度满足，即该键可以正常工作。键2处键、轴和蜗轮的材料是钢和铸铁，且属于静联接由文献[1]的表6-2查得许用挤压应力为[σp]=120-150MPa,取其平均值，[σp]=135MPa。键的工作长度为l=L-b=50mm-8mm=42mm，键与轮毂的键槽的接触高度为k=0.5h=0.5×7mm=3.5mm。由文献[1]的式6-1可得可见联接的挤压强度满足，即该键可以正常工作。键3处键、轴和联轴器的材料是钢和铸铁，且属于静联接由文献1的表6-2查得许用挤压应力为[σp]=120-150MPa,取其平均值，[σp]=135MPa。键的工作长度为l=L-b=28mm-14mm=14mm，键与轮毂的键槽的接触高度为k=0.5h=0.5×9mm=4.5mm。由文献[1]的式6-1可得可见联接的挤压强度满足，即该键可以正常工作。自此减速器中的所有的键均以校核完毕，所有的键均满足使用要求。键的外型图和键槽的安装图4.6图4.6键的外型图和键槽的安装图4.6密封和润滑由于本设计蜗杆减速器用的是钢蜗杆配青铜蜗轮，参考文献1表11-20，选择L-CKE320型号用油，对于蜗杆的给油方式，根据蜗杆的相对滑动速度以及载荷类型选择，本设计的蜗杆减速器蜗杆的相对滑动速度为4.8m/s内，且采用的是闭式传动，传动载荷中等，根据文献1表11-21蜗杆传动的润滑油粘度推荐值及给油方式，选择油池润滑。关于蜗杆传动的润滑油量，由于采用的是闭式蜗杆传动，搅油损耗不是太大，且采用的是蜗杆下置式的传动，所以浸油深度应为蜗杆的一个齿高。蜗轮的润滑主要凭借蜗杆的带油作用来进行润滑。对于轴承的润滑，蜗杆轴承采用浸油润滑。同时蜗轮轴承润滑采用刮油板刮蜗轮上的油通过箱体上的油槽润滑。另外在安装的时候，也应该对轴承的润滑进行良好处理，应该用润滑油脂进行充分的润滑。对于轴承的密封设计采用了轴承端盖还在其中加入了密封圈。蜗杆轴承端一边用闷端盖，一边用唇形密封圈。蜗轮轴轴承一边用闷端盖，一边用毡圈。整个箱体是密封的。4.7减速器的箱体设计4.7.1箱座高度齿高为：则齿轮浸油深度符合条件齿轮浸油深度大于10mm的要求。总的油深箱体内储油宽度大约为箱体内储油长度大约为则储藏的油量单级减速器每传递1kw的功率所需的油量：符合要求。4.7.2箱体的刚度设计从参考文献[2]表4-1，表4-2可得下表4.7表4.7箱体结构尺寸名称符号蜗轮蜗杆减速器尺寸选用箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径续表4.7地脚螺钉数目4轴承旁联结螺栓直径盖与座联结螺栓直径联结螺栓间距160轴承端盖螺钉直径视孔盖螺钉直径定位销直径至外箱壁距离22、18、16至凸源边缘距离20、14轴承旁凸台半径20凸台高度45外箱壁至轴承座端面距离40蜗轮顶圆与内壁的距离10蜗轮轮毂端面与内壁距离10箱盖、箱座肋厚轴承端盖外径110轴承旁联结螺栓距离1104.8减速器的附件4.8.1窥视孔及视孔盖它的的作用是检查传动件的啮合情况，润滑情况，接触斑点及齿侧间隙，加注润滑油等，窥视孔开在箱体的上部，由盖垫片和螺钉密封，由铸铁冲压制成。图4.7窥视孔图参考文献[2]表4-3得下表4.8表4.8窥视孔尺寸直径孔数907560-70554074454.8.2通气器它的的作用是检查传动件的啮合情况，润滑情况，接触斑点及齿侧间隙，加注润滑油等，窥视孔开在箱体的上部，由盖垫片和螺钉密封，由铸铁冲压制成。由已知选型号外型安装如图4.8图4.8外型安装图查参考文献[2]表4-5可得表4.9表4.9安装尺寸8316404012716184025.4226224.8.3游标尺为了便于检查减速器内润滑油的多少，应在减速器上装有油标，油标应设于便于观察油面和油面稳定处由条件可选M16型的。安装图4.9图4.9游标安装图表4.10游标尺寸d1d2d3habcDD1M16416635128526224.8.4放油孔与螺放油孔应设在油池的最低处，平时用罗塞堵住，采用圆柱螺塞时，箱座上装置处应设凸台，并加封油垫片。放油孔不能高于油池底面，以免排不干净。如下图4.10图4.10放油孔的位置图4.11外六角螺塞、封油垫圈4.8.5起盖螺钉起盖螺钉设置在箱盖连接凸缘上，其螺纹有效长度应大于箱盖凸缘的厚度。长度L=15mm4.8.6定位销外型尺寸如图4.12图4.12定位销图选A型，则：则可得下表4.11表4.11定位销尺寸公称直径81.01.6254.8.7起吊装置为便于拆卸和搬运减速器，应在箱体