蜗杆减速器

1目录绪论设计任务书………………………………………………………2第一章传动方案的分析和拟定………………………………………31.1采用带传动——蜗杆传动………………………………………………31.2采用二级圆锥——圆柱齿轮传动………………………………………31.3采用二级蜗杆——圆柱齿轮传动………………………………………31.4确定传动方案……………………………………………………………4第二章传动装置总设计…………………………………………………52.1选择电动机类型和结构形式……………………………………………52.2选择电动机的容量………………………………………………………52.3确定电动机转速…………………………………………………………52.4计算传动装置的总传动比和分配各级传动比…………………………62.5计算传动装置的运动和动力参数………………………………………6第三章蜗杆传动的设计计算…………………………………………73.1选择蜗杆传动类型………………………………………………………73.2选择材料………………………………………………………73.3蜗杆传动计算…………………………………………………………7第四章轴的设计计算…………………………………………………114.1蜗杆轴的计算…………………………………………………………114.2涡轮轴的计算…………………………………………………………19第五章键的选择和计算…………………………………………………275.1蜗轮轴上键的选择计算………………………………………………275.2蜗杆轴上键的选择计算…………………………………………………275.3蜗杆轴的联轴器上键的选择计算…………………………………28第六章轴承和联轴器的选择和计算…………………………………306.1轴承和联轴器的选择…………………………………………………306.2轴承的校核计算……………………………………………………30第七章箱体的设计…………………………………………………327.1箱体结构设计……………………………………………………327.2减速器附件及其结构设计………………………………………………33设计心得体会…………………………………………………………36参考书目………………………………………………………………372绪论简易卧式铣床的传动装置设计1．设计题目设计用于简易卧式铣床的传动装置（如下图）。1—铣刀2—动力头3—导轨4—传动装置5—丝杠6—电动机（1）设计数据数据编号12345丝杠直径/mm5050505050丝杠转矩/Nm500480460440420转速/r/min2022242628丝杠直径∅50mm，丝杠转矩T=500N·m，转速n=20r/min，（2）工作条件室内工作，动力源为三相交流电动机，电动机双向运转，载荷较平稳，间歇工作。（3）使用期限设计寿命为12000h，每年工作300天；检修期间隔为三年。（4）生产批量及加工条件中等规模的机械厂，可加工7、8级精度的齿轮、蜗轮。2．设计任务1）确定传动方案,完成总体方案论证报告；2）选择电动机型号；3）设计减速传动装置。3．具体作业1）机构简图一份；2）减速器装配图一张；3）零件工作图二张（输出轴及输出轴上的传动零件）；4）设计说明书一份。3第一章传动方案的分析和拟定对本题目进行分析：首先，卧式铣床的刀具的行程有工作行程和返回行程，进行往返运动，这就决定着所设计的方案中电机是正反转工作的，在这种情况下，需要将频繁起动电动机正反转的要素考虑到设计方案中。其次，卧式铣床作为一种加工工具，是用来满足一定的使用要求，需要将其精度考虑到设计方案中。最后，要满足卧式铣床的功能要求，例如传递功率的大小，转速和运动形式。此外还要适应工作条件（工作环境、场地、工作制度等），满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护便利、工艺性和经济性合理等要求。要同时满足这些要求是困难的，在进行传动系统方案设计时应统筹兼顾，保证重点。根据机器的功能要求以及传动比大小，拟定以下三种传动方案1.1采用带传动——蜗杆传动方案一图1-11.2采用二级圆锥——圆柱齿轮传动方案二图1-21.3采用二级蜗杆——圆柱齿轮传动4方案三图1-31.4确定传动方案带传动承载能力较小，传动相同转矩时，其结构尺寸要比其他传动形式的结构尺寸大，传动效率中等，传动精度低，但传动平稳，能缓冲吸振。因此宜布置在高速级。蜗杆传动可实现较大的传动比，结构紧凑，传动平稳。头数较少时，效率较低，头数多或环面蜗杆效率高，但加工困难，成本高。其承载能力较齿轮的低，当与齿轮传动同时应用时，宜布置在高速级，以减少蜗杆尺寸，节省有色金属；另外，由于在高速下，涡轮和蜗杆有较大的齿面相对滑动速度，易于形成动力润滑油膜，有利于提高承载能力和效率，延长寿命。圆锥齿轮（特别时大直径，大模数的圆锥齿轮）加工困难，所以一般只在需要改变轴的分布方向时采用，并尽量放在高速级和限制传动比，以减小大锥齿轮的直径和模数。斜齿轮的传动平稳性较直齿轮的好，常用于高速级或要求传动平稳的场合。本设计是简易卧式铣床的传动装置设计，首先传动精确，不易用带传动；其次，锥齿轮加工困难，且对轴承的要求较高，也不宜采用。故选择方案一，即采用蜗杆传动。5第二章传动装置总设计2.1选择电动机类型和结构形式。电动机类型和结构形式要根据电源、工作条件（温度、环境、空间尺寸等）和载荷特点（性质、大小、启动性能和过载情况）来选择。根据工作条件和载荷特点应选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步交流电动机，电压380V。2.2选择电动机的容量.由机器的工作要求可知：工作机所需功率Pw应由机器工作转矩和运动参数计算求得，500201.0595509550wTnPkW电动机至工作机之间传动装置的总效率，总效率按下式计算：221234其中联轴器的效率10.99；2头蜗杆传动的效率20.79（已包括一对轴承的效率）；滚动轴承的传动效率40.99。把各效率代入上式得222212340.990.770.9974.4％则所需电动机的功率1.051.410.744wdPPkW因载荷平稳，电动机额定功率略大于dP即可。查《设计手册》表12—1，该电动机的额定功率应选择为1.5kW。2.3确定电动机转速丝杠工作转速为20minwnr，蜗杆传动比范围为18~50i。电动机的转速可选范围为1601000mindwinrn符合这一范围的同步转速有750，1000，1500，3000.由于750的转速不符合功率要求，可排除。转速越高，重量约轻，价格越便宜，但减速器的传动比越大，外廓尺寸越大，制造成本越高，结构不紧凑。所以，选择型号为Y100L-6的电动机，其转速为1000minr，异步转速为940minr，重量为33Kg。62.4计算传动装置的总传动比和分配各级传动比总传动比9404720mwnni2.5计算传动装置的运动和动力参数0轴（电动机）000001.41940min1.419550955014.3940dmPkWnnrPTNmnP涡杆轴10010120010111111.410.990.791.194060min15.71.19550955017560PPkWnnnriiPTNmnP丝杠320324323331.070.990.961.0620min1.069550955050620PPkWnnrPTNmnP将各轴的参数列入表中表一轴名功率（Kw）转矩（Nm）转速r/min传动比效率输入输出输入输出电动机1.4113.2940蜗杆轴1.41.11771756015.70.78丝杠1.065065002010.997第三章蜗杆传动的设计计算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）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钢，因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45-55HRC。涡轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。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。3.1.3蜗杆传动设计计算1.蜗杆副的滑动速度4433125.2105.2109405112.734svnTms因为4~5svms所以，蜗杆下置初选[1da]值由2.734svms，查《机械设计手册》表9-8，得0.065,13.67vvu°查《机械设计手册》图9-6，的[1da]=0.43，(z=2)2.中心距计算由2511TNm，查《机械设计手册》表9-9，得使用系数1.1AK转速系数18182116110.7188nnZ查《机械设计手册》表9-1，得弹性系数12147EaZMP寿命系数6625000250001.131.612000hhZL查《机械设计手册》表9-7，得接触系数2.4pZ8接触疲劳极限lim256HaMP接触疲劳最小安全系数lim1.3HS中心距22lim332lim1472.41.31.11760000.711.13265120.6EpHAnhHZZSaKTZZmm取125amm3.传动基本尺寸蜗杆头数11Z蜗轮齿数2147ZiZ模数21.4~1.74.5~6.8ammmZ取6.3mmm蜗杆分度圆直径11[]0.4312553.2ddaamm取153dmm蜗轮分度圆直径2197dmm蜗杆导程角11tan0.2mZd得蜗轮宽度1220.5155dbmmmm1.蜗杆：分度圆直径153dmm齿顶圆直径*111122253216.365.6aaddhdhmmm齿根圆直径**111122()532(10.2)6.337.88ffaddhdhcmmm2.蜗轮：分度圆直径226.331197dmZmm9齿顶圆直径*2222222()1972(10.6587)6.3201aaaddhdhxmmm齿根圆直径**2222222()1972(10.20.6587)6.3173.5ffaddhdhcxmmm齿宽255bmm4.齿面接触强度验算许用接触应力limlim2650.711.131631.3HHnhaHZZMPS最大接触应力23154.8AHEpaKTZZMPaHH合格5.轮齿弯曲疲劳强度验算轮齿弯曲疲劳极限查《机械设计手册》表9-1，得lim115FaMP弯曲疲劳最小安全系数lim1.4FS许用弯曲疲劳应力limlim115821.4FFaFMPS轮齿最大弯曲应力222221.117500012.4538163AFaKTMPmbdFF6.温度计算传动啮合效率1tantan0.81v轴承效率20.99搅油效率30.99总效率1230.793散热面积51.8829100.51Aam箱体工作温度10111000110001.4110.793202058150.51wPtaA°(中等通风，取15wa)合格7.精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动时动力传动，属于通用机械减速器，从GB/T10089-1988圆柱蜗杆、涡轮精度中选择8级精度，侧隙种类为f,标注为8fGB/T10089-1988。查《机械设计手册》，得蜗杆齿面粗造度13.2aRm蜗轮齿面粗造度23.2aRm8.润滑油粘度和润滑方式由2.734svms，查表得粘度2620vmms