涡轮蜗杆减速器精度设计

重庆大学《机械精度设计与检测》课程设计涡轮蜗杆减速器精度设计姓名:xxx学院：机械工程学院班级：机自xxx指导教师：xxx时间：2014年11月重庆大学机械精度设计与检测课程设计2涡轮蜗杆减速器精度设计1.涡轮蜗杆减速器整体分析减速器的技术参数输入功率KW入轴转速r/min传动比效率精度等级1.2361400150.788cGB10089-1988蜗轮蜗杆减速器的特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速化，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。蜗轮蜗杆减速器是以蜗杆为主动装置，实现传动和制动的一种机械装置。当蜗杆作为传动装置时，在蜗轮蜗杆共同作用下，使机器运行起来，在此过程中蜗杆传动基本上克服了以往带传动的摩擦损耗；在蜗杆作为制动装置时，蜗轮，蜗杆的啮合，可使机器在运行时停下来，这个过程中蜗杆蜗轮的啮合静摩擦达到最大，可使运动中的机器在瞬间停止。在工业生产中既节省了时间又增加了生产效率，而在工艺装备的机械减速装置，深受用户的美誉，是眼前当代工业装备实现大小扭矩，大速比，低噪音，高稳定机械减速传动独揽装置的最佳选择。此蜗轮蜗杆减速器用于带式运输机。电动机带动涡轮转动，涡轮和蜗杆啮合涡轮将运动传递到输送带，带传动具有结构简单，过载保护的特点。减速器的技术参数为输入功率1.236KW，入轴转速为1400r/min，传动比为15，传动效率为0.78。下图为减速器的传动装置简图。1：1WGFMnMnHT2122蜗杆减速器123456789101112141516172023242526272832333435363738394041293031131819重庆大学机械精度设计与检测课程设计3图1传动装置简图1—电动机2、4—联轴器3—级蜗轮蜗杆减速器5—传动滚筒6—输送带涡轮蜗杆减速器的主要零件有上下箱体、涡轮、蜗杆、轴承、端盖、挡油板和螺栓等。主要的配合有涡杆和轴承、联轴器的配合，涡轮轴和轴承、联轴器的配合，轴承和箱体的配合，涡轮轴和涡轮的配合。涡轮的端和联轴器配合当采用基孔制，因为联轴器是标准件，所以采用基孔制配合。联轴器内径公差带与轴公差带构成配合时，在一般基孔制属过渡配合的公差代号将变为过盈配合，如k5、k6、m5、m6、n6等，但过盈量不大；当轴承内径公差代与h5、h6、g5、g6等构成配合时，不在是间隙而成为过盈配合。轴承和箱体的配合采用基轴制配合。由于涡轮蜗杆传动涡杆受较大的轴向力，所以采用两个方向相反的圆锥滚子轴承，轴向力可以相互抵消，在设计中消除了轴向力的影响。端盖和箱体的配合属于非重要配合，所以配合精度要低一些，在满足，配合类型可以采用非基孔基轴制配合。为了达到良好的密封作用，在端盖和蜗杆轴配合的地方有密封圈，所以端盖外圈和箱体采用基孔制配合。注意到涡轮处属于剖分式外壳，如果外壳孔和轴承配合的较紧，会使轴承外圈产生椭圆变形，因此应该采用较松的配合。蜗杆轴处是整体式外壳，所以轴承和和箱体的配合可以选用相对较紧的配合。2．涡轮的精度设计2.1确定涡轮的精度首先确定涡轮蜗杆的中心距。由蜗杆的端面模数m1=4mm,分度圆直径d1=40mm,得齿顶圆直径da1=di+2m1=48mm,涡轮mt=4,Z2=30得d2=Z2mt=120mm中心距a=(120+40)/2=80mm确定蜗杆的公差等级及极限偏差。计算涡轮转速及周轮转速为122221400n93.3/min150.586/601000nridnvms查由机械工业出版社出版的《公差与配合实用手册，第二版》表8-25，公差等级应为9重庆大学机械精度设计与检测课程设计4级，考虑到涡轮蜗杆主要以传递动力为主，所以将精度等级改为8级。2.2公差和极限偏差项目的选择和数值的确定确定蜗杆的公差或极限偏差根据模数为4精度为8级，查表8-13得蜗杆轴向齿距极限偏差为（实际齿距-公称齿距）f20pxm蜗杆齿距累积偏差（在蜗杆轴向截面上的工作尺宽范围内，任意两个同侧齿面间实际轴向距与公称轴向距之差最大值）pxL34fm蜗杆齿形公差132ffm根据分度圆直径为48mm，模数为4，查表8-14得蜗杆齿槽径向跳动误差23rfm由传动中心距a=8050~80，侧隙种类c类，查表8-27得传动最小法向间隙min74njm取齿形角20n，则200.93969n，并由表8-29查得齿厚上偏差的误差补偿部分75SEm，于是由齿厚上偏差公式1min(j/cos)154SSnnSEEm查表8-28得齿厚公差171sTm齿厚下偏差111225SiSSSEETm确定涡轮的公差及极限偏差按切向综合偏差公式2'iPfFFf计算分度圆弧长2/218.84tLmZmm根据分度圆弧长为18.84，精度为8级，查表8-15得涡轮齿距累积公差32pFm由分度圆直径为120mm，模数为4，查表8-20得齿形公差重庆大学机械精度设计与检测课程设计5220ffm计算的切向综合公差2'52iPfFFfm查表8-17得径向综合公差''90iFm查表8-16得齿圈远跳动公差63rFm查表8-19得齿距极限偏差25ptfm一齿切向综合偏差2'0.6()27iptfFffm查表8-18得一齿径向综合偏差''36ifm查表8-30得齿厚公差2130STm由齿厚上公差20SSE计算得齿厚极限偏差222130SiSSSEETm2.3确定传动的公差或极限偏差。查表8-21得接触斑点接触面积百分比沿齿高不小于55%，沿齿长不小于50%且解除斑点痕迹应偏于啮出端，但不允许在齿顶和啮入啮出端的棱边接触。查表8-22得中心距极限偏差37afm查表8-24得中心平面极限偏差（安装好后涡轮中心平面与传动中心平面之间的距离）30xfm查表8-23得轴交角极限偏差19fm加工时中心距极限偏差0(370.75)28afm中间平面极限偏差重庆大学机械精度设计与检测课程设计6123A0(300.75)23xfm2.3确定齿坯的形状公差及表面粗糙度查表8-31得涡轮蜗杆的齿坯尺寸和形状公差等级为：孔的尺寸公差为IT7，形状公差为IT6；轴的尺寸公差为IT6，形状公差为IT5，齿顶圆直径的公差为IT8。查文献[2]表3.2得，0-0.0631370-0.0631280-0.054120查表8-32得齿坯基准径向和端面的跳动误差为18m查表10.11，齿面粗糙度最大值为1.25查表10.12，齿坯内孔1.25，端面2.5，顶圆3.2，其余表面粗糙度为12.5。未注尺寸公差等级和未注几何公差等级分别按GB/T1804-f和GB/T1184-K给出。123A技术条件技术条件轮缘与轮心装配后切齿。轮缘与轮心装配后切齿。年月日蜗轮蜗轮共张第1第1-86-86轮心轮心螺栓螺栓轮缘轮缘8.8级8.8级均布其其端面模数端面模数齿数齿形角齿形角α配偶蜗杆蜗杆型式蜗杆型式阿基米德阿基米德头数头数螺线方向螺线方向导程角导程角件号件号α周节累计公差周节累计公差齿圈径向跳动齿圈径向跳动周节极限偏差周节极限偏差齿形公差齿形公差轴交角极限偏差轴交角极限偏差蜗轮齿厚偏差蜗轮齿厚偏差精度等级精度等级右∑重庆大学机械精度设计与检测课程设计73.涡轮轴的精度设计3.1确定尺寸精度涡轮轴上的两个30的轴径和圆锥滚子轴承配合，33的轴径和涡轮配合，27的轴径和密封圈配合，25的轴径和外接齿轮配合。考虑到该轴转速不高，但轴上有轴向力，故采用一对0级30206(306216)dDB圆锥滚子轴承。()()重庆大学机械精度设计与检测课程设计8输入转矩011955095501.2368.4Nm1400PTn输出转矩218.4150.7899.45TTiNm轴向力12131228.44204010atTFFNd圆周力22122299.4516570.120taTFFNd径向力212tg1657tg20603rrtFFFN将以上参数输入机械设计手册软件版得到重庆大学机械精度设计与检测课程设计9重庆大学机械精度设计与检测课程设计10当量动载荷723.6PN轴承的基本额定动载荷1905.084CN/0.380.15PC所以所受载荷类型为重载。且轴承承受定向负荷作用，内圈与轴颈一起转动，外圈与箱体固定不动，查文献[2]表6.2，由于是涡轮蜗杆传动，受较大的轴向力，并且需要频繁拆卸，所以采用306k。查表6.6，轴颈圆柱度要求4.0，轴肩圆跳动要求10，表面粗糙度要求圆柱面0.8，端面3.2。与涡轮基准孔配合的轴径的尺寸应根据涡轮的精度来确定。涡轮的精度等级为8级，为保证运动的平稳性，33涡轮内孔的精度选择IT7，轴的精度选择IT6基孔制配合。一般安装在该轴端部的25轴径上的开式齿轮的精度为9级，确定该轴头的尺寸公差为IT6。轴与密封圈、通盖的配合，选用基轴质间隙配合，选用279f。33轴径和涡轮基准孔的配合采用基孔制，涡轮基准孔的公差代号为337H。考虑到输出轴上传递的扭矩较大，采用过盈配合336r。25的轴和开式齿轮的配合采用基孔制，考虑到拆卸方便，轴的尺寸公差带定为25n6。3.2确定几何精度为保证装配要求。25n6、336k、336r均采用包容要求。由于与滚动轴承配合的轴颈形状要求高，查表6.6轴颈圆柱度要求4.0，36两段用于齿轮和轴承内圈的定位，查表6.6，规定轴向跳动误差为10。为保证输出轴的使用要求，两轴径、25、33应该与安装基准同轴，根据涡轮精度的8级，按式（10.15）确定轴颈306k对它们的公共基准轴线AB的径向圆跳动公差值为0.30.30.0320.010rptF轴33的径向圆跳动类比法为0.010，25的径向圆跳动类比法定位0.010。两个轴径的键槽分别相对于两个轴的轴线有对称度要求，查表4.16确定为0.015。查表8.1两键槽的宽度分别设为8N9和10N9重庆大学机械精度设计与检测课程设计113.3确定表面粗糙度。查表6.7，两336k轴的表面粗糙度要求圆柱面0.8，端面3.2。参考表5.7选取25和33表面粗糙度均为0.8，定位端面粗糙度定为1.627轴和密封圈配合为防止磨损，粗糙度取为1.6键槽配合表面的粗糙度取3.2，非配合表面的粗糙度取6.4涡轮轴的其他表面的粗糙度上限取12.53.4确定未注尺寸公差等级和未注几何公差等级未注尺寸公差等级和未注几何公差等级分别按GB/T1804-m和GB/T1184-K给出。4.配合精度设计4.1涡杆的配合1.蜗杆与圆锥滚子轴承30206的配合，轴承是标准件，所以采用基孔制配合，查文献[2]表6.3，由于是涡轮蜗杆传动，受较大的轴向力，并且需要频繁拆卸，所以采用30k6。2.圆锥滚子轴承和箱体配合，应该选择基孔制，607H。3.通盖和箱体配合，端盖起到对轴承外圈定位的作用，径向配合要求不该，可有较大的间隙，选用基孔制配合76211Hd。4.轴与密封圈、通盖的配合，同3，选用基轴质间隙配合2711h5.轴与联轴器的配合，联轴器和轴用普通平键连接。联轴器是标准件，采用基孔制配合，当联轴器内径公差带与轴公差带构成配合时，在一般基孔制属过渡配合的公差代号将变为过盈配合，这里选用246k。重庆大学机械精度设计与检测课程设计124.2涡轮轴的配合1.轴与联轴器的配合，联轴器是标准件，采用基孔制配合256n2.轴与密封圈、通盖的配合，选用基轴质间隙配合，选用279f3.圆锥滚子轴承和箱体的配合，由文献[2]表6.5，当仅受轴向力时，选用627H。4.涡轮与涡轮轴的配合，要求准确定位，H/r类为轻压配合，用于传递较小的转矩和轴向力，当传力大或冲击负荷时应加辅助紧固件。由文献[1]表1-71，7336Hr能够传递的力的范围为38862~6998