机械设计课程设计-蜗轮蜗杆柱齿轮二级减速器.doc

一、 设计任务书1、设计题目：减速器2、设计背景：a、 题目简述：b、 使用状况：室内工作，需要 5 台；动力源为三相交流电 380/220V，电机单向转动，载荷较平稳，转速误差 4%；使用期限为 10 年，每年工作 300 天，每天工作 16 小时；检修期为三年大修c、 生产状况：小批量生产，中等规模机械厂，可加工 7、8 级精度齿轮、蜗轮3、设计参数：推杆行程 200mm；电机所需功率 3.4kW；推杆工作周期 2.7s4、设计任务：a、 设计总体传动方案，画总体机构简图，完成总体方案论证报告b、 设计主要传动装置，完成主要传动装置的装配图（A0） c、 设计主要零件，完成两张零件工作图（A3 ） d、 编写设计说明书二、 传动方案的拟定根据设计任务书，该传动方案的设计分成减速器和工作机两部分：1、 减速器采用蜗轮-齿轮二级减速器，以实现在满足较大传动比的同时拥有较高的效率，和比较紧凑的结构，同时封闭的结构有利于在粉尘较大的环境下工作蜗杆传动布置在高速级，有利于啮合处油膜的形成，齿轮传动布置在低速级，可适当降低制造精度，降低成本图 2.1轴 2轴 1减 速 器 传 动 简 图 ： 轴 32、 工作机采用如下图所示六杆机构。

机构工作原理：原动件 1 由减速器输出轴 3 驱动旋转，同时带动杆 2，杆 2 通过铰接处牵动杆 3 从而带动杆 4，进而推动滑块完成往复运动且六杆机构的急回特性可以使滑块以较高的效率完成送料任务图 2.2三、 电动机的选择1、类型和结构形式的选择：按工作条件和要求，选用一般用途的 Y 系列三相异步卧式电动机，封闭结构2、已知电动机所需功率 推杆工作周期 T=2.7s．KWPd4.3=3、确定电动机转速工作机转速 ；min/2.7.in/60mi/ rsTsnW齿轮传动比范围 ；蜗杆传动比范围4~1=齿i 40~1=蜗电动机转速范围∴i/350≈rniWd×蜗齿在相关手册中查阅符合这一转速范围的电机，综合考虑总传动比，结构尺寸及成本，选择堵转转矩和最大转矩较大的 Y11-2M-4 型电机结论：电动机型号定为 Y11-2M-4，其技术数据如下表：同步转速r/min满载转速r/min额定功率kW1550 1440 4.0四、 传动系统的运动和动力参数1、 计算总传动比： 8.64min/2.140==rniWMa2、分配减速器的各级传动比：在蜗杆传动比范围内取 ，故齿轮传动比 ，符合齿轮传动1i 2.3/12iia比的推荐值范围 ()8.94.106.3.2==ai3、计算传动装置的运动和动力参数a、 计算各轴转速电机轴： min/14rnM1 轴： 0=2 轴： in/72i/1rrin3 轴： mi/.4.3in/72i==b、 计算各轴输入功率3 轴： kWP4.=2 轴： kWk5.3980/.4.3η/3 =齿承1 轴： 4252蜗承= =4.42/0.99=4.465KWdP联/c、 计算各轴输入转矩电动机输出转矩 mNnPTMdd 61.29405.950=×=1 轴： mNd 3..61.2η联2 轴： i 27.468991蜗承3 轴： mNiT .159.0.27.46η2 =×==齿承将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：功率 P / kW 转矩 T /N·m轴名输入 输出 输入 输出转速 nr/min传动比i效率 电机轴 3.4 29.61 1440 1 0.991 轴 4.42 29.31 144020 0.7922 轴 3.5 464.27 723 轴 3.4 1459.4 22.223.24 0.97五、 传动零件的设计计算1、齿轮设计斜齿轮啮合好，且可以抵销一部分蜗杆轴向力，降低轴承轴向负荷，故选用斜齿轮，批量较小，小齿轮用 40Cr，调质处理，硬度 241HB～286HB，平均取260HB，大齿轮用 45 钢，调质处理，硬度为 229HB～286HB，平均取 240HB。

计算步骤如下：计算项目 计算内容 计算结果（1）初步计算转矩 T 725.310.9105.9661×=nPT mNT27.461=齿宽系数 d由表 9.3-11 查取 9.0Ψ=d 9.0Ψ=d接触疲劳极限 limH由图 9.3-22b MPaHl58σ712im初步计算需用接触应力 HP MPaHlP5809.σ.0712im21! ×=P6392!=值dA由表 B1，估计 取 ， o3≈β6dA75dA动载荷系数 K4.1 4.1K初步计算小齿轮直径 1d 4.12.359.0767σΨ≥3221=+×=uKTAdHPd 取 m6初步齿宽 b md.1.1 b06（2）校核计算圆周速度 0672π061×=nvsmv/437.=精度等级 由表 9.3-1 选择 8 级精度取 281z72.904.3=×=i一般 与 应取为互质数1z2 取 ，281=z93()%47.3/.38/9=，i传动比误差为 2.47%128561=zdmt .39.2×t mt142857.==385.28mmd由表 9.3-4 取 4n n=齿数 、模数 和螺旋角 12857.arcosarcsβ=tmo09.15β=使用系数 由表 9.3-6 原动机均匀平稳，工作机有中等冲击 .AK动载系数 由图 9.3-6 0.1=VK先求 16/4270/21=dTFt NFt684.36.805.×bKtA mbtA/10≥齿间载荷分配系数由表 9.3-7，非硬齿面斜齿轮，精度等级8 级 2.α=HK齿向载荷分布系数 1066.016.017. 3232β ×+×+=bCdbBAH 371β区域系数 由图.3-17 查出 28.=HZ 28.=HZ弹性系数 由表 9.3-11 查出 MPaE.19 MPaE.19重合度系数由表 9.3-5 ==o09.5cs2tnarβcosαtnarαt o7.2950.416cosarαr111 =×+=atabt hddo89.2350.483.2cosarcosαarα222 =×+=atbt hdd由于无变位，端面啮合角 ttα′=′tantanπ21ε21α ttttz4π09.5si06βsiεβ ×onmb837.1ε∴α=Zo6.20α=to7.91ato8.23α=ato6.20′t837.1εα=9.2εβ>738.0ε=Z螺旋角系数 βcosβ=Z 9β由表 9.3-14 取最小安全系数 limHS总工作时间 1630×ht5.1limHShth480=应力循环次数（单向运转取 ）hLtnN11γ60=γ=24.30592i 915.×LN208=接触寿命系数 由图 9.3-23 查出NTZ 9.1NZ2齿面工作硬化系数 17032.21HBZW= 135.1=W接触强度尺寸系数 由表 9.3-15 安调质钢查X 0.21XZ润滑油膜影响系数取为 212121 ==VRL ZZZ许用接触应力 limliσHXWVNTHPS= 221/80.576σ3mNHP验算 21αββε/98.25ubdFKZtHVAE=+{}21σ,inHP48000h，寿命合格、0XY查表 18.12， ，6.0=X5Y当量静载荷 两式中取大值raFPYX=+00 NPr7160=安全系数 正常使用球轴承,查表 14.8.S计算额定静载荷 ； ；rrSC00′Nr76=′ 静载合格rrC048000h，寿命合格、0XY查表 18.12， ，6.0=X5Y当量静载荷 两式中取大值raFPYX=+00 NPr.810安全系数 正常使用球轴承,查表 14.8=S计算额定静载荷； ；rrSC00′ Nr6.5′ rrC0 取 Δ 1=m12δ.=6齿轮轮毂端面与内机壁距离 Δ 2 > 取 Δ 2=0m轴承端盖外径 D 取()35.~d+()D90~42轴承端盖凸缘厚度 t 取1t1九、润滑和密封形式的选择1、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑在减速器中，蜗杆相对滑动速度 V=6.15m/s，由表 13.7，采用浸油润滑，选用蜗轮蜗杆油（摘自 ） ，用于蜗杆蜗轮传动的润滑，代号为PCEL/ 9104SH。

浸油深度一般要求浸没蜗杆螺纹高度，但不高于蜗杆轴承最低一个滚动体中20N心高2、滚动轴承的润滑蜗杆轴承浸泡于油液中，故采用由润滑，另外两对轴承处的零件轮缘线速度均小于 ，所以应考虑使用油脂润滑，但应对轴承处 值进行计算 值小于sm/ ndnd时宜用油脂润滑；否则应设计辅助润滑装置rp1025×两对轴承处 值分别为： ，ndrpm432076=×，均小于 ，所以可以选择油脂润rpm4..7=15滑采用脂润滑轴承的时候，为避免稀油稀释油脂，需用挡油板将轴承与箱体内部隔开在选用润滑脂的牌号时，根据手册查得常用油脂的主要性质和用途因为本设计的减速器为室内工作，环境一般，不是很恶劣，所以 6212 和 6214 轴承选用通用锂基润滑脂（ ） ，它适用于 宽温度范围内各种机械设备的轴87324SYC°120~承，选用牌号为 的润滑脂13、密封形式的选择为防止机体内润滑剂外泄和外部杂质进入机体内部影响机体工作，在构成机体的各零件间，如机盖与机座间、及外伸轴的输出、输入轴与轴承盖间，需设置不同形式的密封装置对于无相对运动的结合面，常用密封胶、耐油橡胶垫圈等；对于旋转零件如外伸轴的密封，则需根据其不同的运动速度和密封要求考虑不同的密封件和结构。

本设计中由于密封界面的相对速度不是很大，采用接触式密封，输入轴与轴承盖间 V <3m/s，采用粗羊毛毡封油圈，输出轴与轴承盖间也为 V <3m/s，故采用粗羊毛毡封油圈十、其他技术说明①减速器装配前，必须按图纸检验各个部分零件，然后需用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，内壁涂刷抗机油浸蚀的涂料两次②在装配过程中轴承装配要保证装配游隙③轴承部位油脂的填入量要小于其所在轴承腔空间的 2/3④减速器的润滑剂在跑合后要立即更换，其次应该定期检查，半年更换一次润滑轴承的润滑脂应定期添加⑤在机盖机体间，装配是涂密封胶或水玻璃，其他密封件应选用耐油材料⑥对箱盖与底座结合面禁用垫片，必要时可涂酒精漆片或水玻璃箱盖与底座装配好后，在拧紧螺栓前应用 0.05mm 塞尺检查其密封性在运转中不许结合面处有漏油渗油现象⑦减速器装配完毕后要进行空载试验和整机性能试验空载实验：在额定转速下正反转各 1～2 小时，要求运转平稳、声响均匀、各联接件密封处不得有漏油现象负载实验：在额定转速及额定载荷下，实验至油温不再升高为止通常，油池温生不得超过 ，轴温升不得超过 co35co40⑧搬动减速器应用底座上的钓钩起吊箱盖上的吊环仅可用与起吊箱盖。

⑨机器出厂前，箱体外表面要涂防护漆，外伸轴应涂脂后包装运输外包装后，要注明放置要求参考文献：〖图表 x.x－xx〗来自：吴瑞祥等主编，机械设计基础（下册） ，北京：北京航空航天大学出版社，2002.5〖图表 xx.xx〗来自：邱宣怀主编，机械设计（第四版） ，北京：高等教育出版社，1997（2001 重印）机械设计课程设计/任嘉卉等编著 . 北京：北京航空航天大学出版社，2001.1机械设计手册（上下册）。