蝸桿減速器 課程設計

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　機械設計課程設計是一個重要實踐環(huán)節(jié)，也是考察學生是否全面掌握基本理論知識的重要環(huán)節(jié)。在2013年11月04日-2013年11月24日為期三周的機械設計課程設計。本次設計的任務是一個蝸輪蝸桿減速器，減速器是用于電動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置。本減速器屬單級蝸桿減速器（電機——彈性聯(lián)軸器——蝸輪蝸桿減速器——剛性聯(lián)軸器——工

2、作機），該課程設計任務是在指導老師指導下完成的。該課程設計內(nèi)容包括：設計計算說明書，參數(shù)選擇，傳動裝置總體設計，電動機的選擇，聯(lián)接裝置的設計選擇，蝸桿蝸輪傳動設計，蝸干的尺寸設計與校核，蝸輪軸及蝸輪尺寸的設計，減速器箱體的結(jié)構(gòu)設計，減速器其它零件的選擇，減速器的潤滑，軸承的選擇校核和裝配圖A0圖紙1張、零件圖A2或A3圖紙3張等。設計參數(shù)的確定和方案的選擇通過查詢有關資料所得。</p><p>　　蝸輪蝸桿減速器

3、的圖紙運用計算機輔助設計，計算機輔助設計及輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)是當今設計以及制造領域廣泛采用的先進技術(shù)，通過本課程設計，將進一步深入地對這一輔助畫圖軟件進行深入地了解和學習。本文主要介紹一級蝸輪蝸桿減速器的設計過程及其相關零、部件的選擇及相關的CAD圖形。計算機輔助設計（CAD），計算機輔助設計及輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)是當今設計以及制造領域廣泛采用的先進技術(shù)，能清楚、形象的表達減速器的外形特點。</p>

4、<p>　　該減速器的設計基本上符合生產(chǎn)設計要求，限于處于初學階段，整個過程還存在不足、不妥之處，敬請老師指正。</p><p><b>　　編者</b></p><p><b>　　2013年11月</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>

5、　　一.機械設計課程設計任務書 ………………………………………………1</p><p>　　二.設計計算 ……………………………………………………………………2</p><p>　　1 設計題目：蝸桿減速器 …………………………………………………………2</p><p>　　1.1工作情況 ……………………………………………………………………2</p&

6、gt;<p>　　1.2傳動方案 ……………………………………………………………………2</p><p>　　1.3設計數(shù)據(jù) ………………………………………………………………2</p><p>　　1.4課程設計內(nèi)容 ……………………………………………………………2</p><p>　　2總體傳動方案的選擇與分析 …………

7、…………………………………2</p><p>　　2.1傳動方案的選擇 ……………………………………………………………2</p><p>　　2.2傳動方案的分析 ……………………………………………………3</p><p>　　3電動機的選擇 …………………………………………………………3</p><p>

8、　　3.1 選擇電動機類型</p><p>　　3.2選擇電動機的容量（功率） ………………………………………3</p><p>　　3.3確定電動機的轉(zhuǎn)速 …………………………4</p><p>　　4 確定傳動裝置的總傳動比并分配傳動比</p><p>　　4.1實際傳動比及各級傳動比的分配</p><p

9、>　　5計算傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算 …………………………4</p><p>　　5.1各軸的轉(zhuǎn)速計算 …………………………………………………………4</p><p>　　5.2各軸的輸入功率 …………………………………………………5</p><p>　　5.3軸的輸入轉(zhuǎn)矩 …………………………………………………………5<

10、;/p><p>　　6傳動零件設計計算 ……………………………………6</p><p>　　6.1傳動參數(shù) ………………………………………………6</p><p>　　6.2蝸輪蝸桿材料選擇及設計 ………………………………………………6</p><p>　　7裝配草圖設計 …………………………………………6</p

11、><p>　　7.1電動機有關尺寸…………………………………………………7</p><p>　　7.2 選擇電動機處聯(lián)軸器（初算軸的最小直徑）</p><p>　　7.3選擇工作機處聯(lián)軸器</p><p>　　8.確定滾動軸承的類型及其潤滑與密封………………………………………7</p><p>　　8.1確定軸承的類型&l

12、t;/p><p>　　8.2滾動軸承的潤滑與密封方式</p><p><b>　　8.3密封方式</b></p><p>　　9 軸承端蓋的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　10 確定減速器箱體結(jié)構(gòu)方案和主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　10.1箱體的結(jié)構(gòu)和材料</p><p>

13、;　　10.2箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　11軸的設計計算及校核 ………………………………………………8</p><p>　　11.1蝸桿軸的設計及校核輸出軸的設計 …………………………………8</p><p>　　11.2蝸輪軸的設計………………………………………8</p><p>　　12鍵的選擇及校核 ……

14、…………………………………………………17</p><p>　　12.1鍵的選擇 ………………………………………………………………17</p><p>　　11.2鍵的校核 ……………………………………………………17</p><p>　　13軸承的選擇及額定壽命校核 ………………………………18</p><p>　　13.1軸承

15、的選擇 ………………………………………………………18</p><p>　　13.2 高速級軸承校核……………………………………………………18</p><p>　　14減速器附件的設計 …………………………………………………19</p><p>　　14.1窺視孔和窺視孔蓋得設計…………………………………………19</p><p>

16、　　14.2通氣器的設計…………………………………………………20</p><p>　　14.3放油孔及放油螺栓的設計 ……………………………………………20</p><p>　　14.4油視窗的設計 ……………………………………20</p><p>　　14.5吊環(huán)螺釘、吊耳和吊鉤 ……………………………………20</p><p>　　減

17、速箱體的結(jié)構(gòu) …………………………………………………………21</p><p>　　速器的潤滑與密封 ………………………………………………………21</p><p>　　減速器附件簡要說明 ……………………………………………………21</p><p>　　設計小結(jié) ………………………………………………………………21</p&g

18、t;<p>　　謝辭 ……………………………………………………………………………22</p><p>　　參考文獻 ………………………………………………………………………24</p><p>　　附錄 ……………………………………………………………………………25</p><p>　　一.【機械設計】課程設計任務書</p>

19、<p><b>　　二.設計計算過程</b></p><p>　　1 設計題目：蝸桿減速器</p><p><b>　　1.1工作情況</b></p><p><b>　　已知條件：</b></p><p>　　1、連續(xù)單向運轉(zhuǎn)；2、載荷較平穩(wěn)；3、兩班制；4、結(jié)構(gòu)

20、緊湊；5、工作壽命5年；6、電動機與減速器輸入軸用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接，減速器輸出軸與工作機用剛性聯(lián)軸器聯(lián)接；7、工作機輸入功率1.65KW,工作機轉(zhuǎn)速44.5r/min。</p><p><b>　　1.2傳動方案</b></p><p>　　本課程設計采用單級蝸桿減速器傳動。</p><p><b>　　1.3設計數(shù)據(jù)</b>

21、;</p><p>　　工作機輸入功率1.65KW,工作機轉(zhuǎn)速44.5r/min。</p><p>　　1.5機械設計課程設計的內(nèi)容</p><p>　　1、電動機的選擇與運動參數(shù)計算；</p><p>　　2、蝸輪蝸桿傳動設計計算；</p><p><b>　　3、軸的設計；</b></p

22、><p>　　4、滾動軸承的選擇；</p><p>　　5、鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核；</p><p>　　6、裝配圖、零件圖的繪制；</p><p>　　7、設計計算說明書的編寫；</p><p>　　8、減速器總裝配圖一張；</p><p>　　9、齒輪、軸零件圖各一張；</p>&

23、lt;p>　　10、設計說明書一份。</p><p>　　2 總體傳動方案的選擇與分析</p><p>　　2.1傳動方案的選擇</p><p>　　該傳動方案在任務書中已經(jīng)確定，采用一個單級蝸桿減速器傳動裝置傳動（蝸桿下置式傳動裝置傳動）。</p><p>　　2.2傳動方案的分析</p><p>　　該方案工

24、作機采用的原動機為電動機，考慮其工作特性，工作環(huán)境和工作載荷，該方案采用Y系列三相籠型異步電動機（參考《機械設計課程設計指導書》和《機械設計課程設計手冊》）。三相籠型異步電動機是一般用途的全封閉自扇冷式電動機，具有防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電動機內(nèi)部之特點，B級絕緣，電壓380 V，頻率50HZ，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格低廉、維護方便；另外其傳動功率大，傳動轉(zhuǎn)矩也比較大，噪聲小，在室內(nèi)使用比較環(huán)保。傳動裝置采用單級蝸桿減速器組成的封

25、閉式減速器，采用蝸桿傳動能實現(xiàn)較大的傳動比，結(jié)構(gòu)緊湊,傳動平穩(wěn)，但效率低，多用于中、小功率間歇運動的場合。工作時有一定的軸向力，但采用圓錐滾子軸承可以減小這一缺點帶來的影響，但它常用于高速重載荷傳動，所以將它安放在高速級上。在電動機心軸與減速器輸入軸用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接，有緩沖和吸振作用，以減少振動帶來的不必要的機械損耗。輸出軸與工作機采用剛性聯(lián)軸器，其具有高的超低慣性和高靈敏度的優(yōu)越性能，且在實際傳動中，剛性聯(lián)軸器具有免維護，超強抗油以及

26、耐腐蝕的優(yōu)點?？偠灾斯ぷ鳈C屬于小功率、載荷變化不大的工作機，其各部分零件的標準化程度高，設計與維護及維修成</p><p><b>　　3 電動機的選擇</b></p><p><b>　　3.1選擇電機類型</b></p><p>　　由傳動方案、工作要求和工作條件分析，電動機采用Y系列三相籠型異步電動機，其結(jié)構(gòu)為

27、全封閉式自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V。</p><p>　　3.2選擇電機的容量（功率）</p><p>　　1) 工作機各傳動部件的傳動效率及總效率</p><p>　　由《機械設計課程設計指導書》表9.1可知蝸桿傳動的傳動比為：；又根據(jù)《機械設計基礎》表9.1可知，初選蝸桿頭數(shù)為，的傳動效率為： （已知：已包括蝸桿軸上一對軸承的效率），本設計取=0.725，查《

28、機械設計課程設計指導書》表9.1可知各傳動部件的效率分別為：</p><p>　　本課程設計取=0.9925</p><p>　　本課程設計取=0.98</p><p><b>　　本課程設計取</b></p><p><b>　　工作機的總效率為：</b></p><p>

29、　　=0.9925×0.725×0.98×1</p><p>　　=0.70517125≈0.705</p><p>　　2）所需電動機的工作功率： </p><p>　　又由查《機械設計課程設計指導書》表12.1 電動機選擇功率為3KW</p><p>　　3.3確定電動機的轉(zhuǎn)速</p><

30、p>　　1) 傳動裝置的傳動比的確定：</p><p>　　查《機械設計課程設計指導書》書表2.1得各級齒輪傳動比如下: </p><p><b>　　理論總傳動比：</b></p><p>　　2) 電動機的轉(zhuǎn)速：</p><p>　　工作機的轉(zhuǎn)速：n工作機=nw=44.5 r/min</p>&l

31、t;p>　　所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為：</p><p>　　根據(jù)上面所算得的原動機的功率與轉(zhuǎn)速范圍，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min、1000 r/min和1500 r/min三種。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質(zhì)量及價格等因素，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000 r/min的電動機。其主要功能表如下（此表由《機械設計課程設計手冊》表12-1查得）：</p><

32、;p>　　根據(jù)電動機的類型，由《機械設計課程設計手冊》表12-3查得，確定電動機的安裝及外形尺寸如下表：</p><p>　　4 確定傳動裝置的總傳動比并分配傳動比</p><p>　　4.1實際傳動比及各級傳動比的分配</p><p>　　由于是蝸桿蝸輪傳動，其傳動比集中在蝸桿上，其它不分配傳動比。</p><p>　　5 計算傳動裝

33、置的運動及動力參數(shù)計算</p><p>　　5.1各軸的轉(zhuǎn)速計算：</p><p><b>　　第一軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　　第二軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　　5.2 各軸的輸入功率</p><p><b>　　第一軸輸入功率：</

34、b></p><p><b>　　第二軸輸入功率：</b></p><p><b>　　工作機輸入功率：</b></p><p>　　5.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩</p><p>　　電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　第一軸輸入轉(zhuǎn)矩：</b>

35、;</p><p><b>　　第二軸輸入轉(zhuǎn)矩：</b></p><p><b>　　工作機輸入轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進行整理并列于下表：</p><p>　　6 傳動零件設計計算</p><p><b>　　6.1傳動參數(shù)&l

36、t;/b></p><p>　　蝸桿輸入功率P=2.32 kW，蝸桿轉(zhuǎn)速，蝸輪轉(zhuǎn)速，理論傳動比i=21.6，當選擇蝸桿的頭數(shù)Z1=1時，Z2=21.6不在推薦值范圍內(nèi)。當選則蝸桿的頭數(shù)Z1=2時，Z2=43.2，在推薦值范圍中，所以蝸桿頭數(shù)取Z1=2（以上結(jié)果由《機械設計》表11—1得到）。</p><p>　　6.2蝸輪蝸桿材料選擇</p><p>　　1）

37、選擇蝸桿傳動類型</p><p>　　根據(jù)GB/T 10085—1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）.</p><p><b>　　2）選擇材料</b></p><p>　　由《機械設計》蝸桿傳動一章知識可知，蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼制成，考慮到蝸桿傳動功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求整體

38、調(diào)質(zhì)，表面淬火，硬度為45～55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10Pb1，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT200制造。</p><p>　　3）按齒面接觸疲勞強度進行設計</p><p>　　根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，在校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距：</p><p>　　A、確定作用在蝸

39、輪上的轉(zhuǎn)矩T2</p><p>　　按Z1=2，估取效率η=0.8，則：</p><p><b>　　B、確定載荷系數(shù)K</b></p><p>　　因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)Kβ=1；由《機械設計》表11-5選取使用系數(shù)KA=1.15;由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)Kv=1.05；則</p><p>

40、　　K=KAKβKv=1.15×1×1.05≈1.21</p><p>　　C、確定彈性影響系數(shù)ZE</p><p>　　因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE=160M </p><p>　　D、確定接觸系數(shù)Zρ</p><p>　　先假設蝸桿分度圓直徑d1和傳動中心距 的比值 =0.35，從《機械設計》圖11-1

41、8中可查得Zρ=2.9。</p><p>　　E、確定許用接觸應力[σH]</p><p>　　根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10Pb1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬>45HRC,可從《機械設計》表11-7中查得蝸輪的基本許用應力[σH]′=268Mp 。</p><p>　　應力循環(huán)次數(shù) N=60jn2Lh=60×1× </

42、p><p>　　壽命系數(shù) KHN= </p><p>　　則 [σH]= KHN. [σH]′=0.774×268 MP =207.4 MP </p><p><b>　　F、設計中心距</b></p><p>　　mm=134.08mm</p><p

43、>　　取中心距 =160mm,因i=21.6,故從《機械設計》表11-2中取模數(shù)m=6.3，蝸桿分度圓直徑d1=63mm。這時 =0.39375，從《機械設計》圖11-18中可查得接觸系數(shù) =2.62，因為 <Zρ,因此以上計算結(jié)果可用。</p><p>　　4）蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸</p><p><b>　　A、蝸桿</b></p>

44、;<p>　　軸向齒距pa=πm=19.792；直徑系數(shù)q=10;齒頂圓直徑da1=75.6;齒根圓直徑df1=47.88;分度圓導程角γ=11°18′36″;蝸桿軸向齒厚sa=9.896mm。</p><p><b>　　B、蝸輪</b></p><p>　　蝸輪齒數(shù)Z2=41（參考《機械設計》表11-2）；變位系數(shù)X2=－0.1032<

45、;/p><p>　　驗算傳動比i= 在允許</p><p>　　±（3～5）%范圍內(nèi)變化，所以結(jié)果滿足。</p><p>　　蝸輪分度圓直徑d2=mz2=6.3×41=258.3mm</p><p>　　蝸輪喉圓直徑da2=d2＋2ha2=258.3+2×6.3=270.9mm</p><p>

46、;　　蝸輪齒根圓直徑df2=d2-2hf2=258.3-2×6.3×(1+0.1032+0.2)=241.88mm</p><p>　　蝸輪咽喉母圓半徑 rg2= da2=160 mm</p><p>　　5）校核齒根圓彎曲疲勞強度</p><p><b>　　σF= </b></p><p>　　當

47、量齒數(shù) zv2= = </p><p>　　根據(jù)x2= 0.1032，zv2=43.48，從《機械設計》圖11-19中可查得齒形系數(shù)YFa2=2.47。</p><p><b>　　螺旋角系數(shù) </b></p><p>　　許用彎曲應力 [σF]= [σF]′·KFN</p><p>

48、;　　從《機械設計》表11-8中查得ZCuSn10Pb1制造的蝸輪的基本許用彎曲應力</p><p>　　[σF]′=56MPa。</p><p><b>　　壽命系數(shù)KFN= </b></p><p>　　[σF]=56×0.616 MPa=34.496 MPa</p><p>　　σF= 16.32 MPa

49、</p><p><b>　　彎曲強度是滿足的。</b></p><p><b>　　6）驗算效率η</b></p><p>　　η=（0.95～0.96） </p><p>　　已知 18′36″= , ;fv與相對滑動速度vs有關。</p><p><b>　　

50、Vs= </b></p><p>　　從《機械設計》表11-18中用插值法查得fv=0.02708、 =1.5471°；代入式中得η=0.8325，大于原估計值，因此不用從算。</p><p>　　蝸桿分度圓的圓周速度V= =3.17m/s V≤（4～5）m/s 為便于加工蝸桿和滿足任務書，蝸桿可以下置和螺旋線取為右旋。</p><p>　

51、　7）精度等級公差和表面粗糙度的確定</p><p>　　考慮到所設計的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機械減速器，從GB/T 10089—1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級精度，側(cè)隙種類為f，標注為8f GB/T 10089—1988。然后由《機械設計課程設計指導書》表16.37和16.38查得蝸桿、蝸輪要求的公差項目及表面粗糙度，此處從略。</p><p><b>　　8）熱

52、平衡核算</b></p><p><b>　　A、估算散熱面積A</b></p><p>　　8）驗算油的工作溫度ti</p><p>　　室溫t0：通常取20℃</p><p>　　散熱系數(shù)ks=14~17.5：取Ks=17.5 W/(㎡·℃)；</p><p><b

53、>　　嚙合效率；</b></p><p>　　軸承效率0.98，取軸承效率 2=0.98；</p><p>　　攪油效率0.94~0.99，攪油效率3=0.98；</p><p>　　=1×2×3=0.84×0.98×0.98=0.81</p><p><b>　　℃＜80

54、℃</b></p><p>　　油溫未超過限度，滿足使用條件。</p><p>　　其它尺寸總匯表如下：</p><p><b>　　7 裝配草圖設計</b></p><p>　　7.1電動機有關尺寸</p><p>　　動機的類型，由《機械設計課程設計手冊》表12-3查得，確定電動機

55、的安裝及外形尺寸如下表：</p><p>　　7.2選定聯(lián)軸器的類型（初算軸的最小直徑）</p><p>　　由《機械設計課程設計手冊》表12-3可知，電動機軸徑D=38mm，P=3kw,轉(zhuǎn)速n=960r/min</p><p>　　確定該減速器高速軸的最小直徑并選擇適用的聯(lián)軸器。</p><p>　　1）按扭矩強度初定該軸最小直徑dmin

56、,見《機械設計》表15-3 45鋼A0值為126~103，本計算取110。</p><p><b>　　dmin </b></p><p>　　該段軸上有一鍵槽，將計算值加大3% dmin=16.56mm</p><p>　　2)選擇電動機處聯(lián)軸器</p><p>　　根據(jù)傳動裝置的工作條件，擬選用LH型彈性柱銷聯(lián)軸器（

57、GB/T 5014-2003）摘錄，選至《機械設計課程設計指導書》表13-1。</p><p><b>　　計算轉(zhuǎn)矩為：</b></p><p>　　式中T-聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩。</p><p><b>　　T=9550 </b></p><p>　　由于蝸桿減速器的載荷較平穩(wěn)，按轉(zhuǎn)矩變化小考慮

58、，查《機械設計》表14-1取工作情況系數(shù)k=1.5</p><p>　　根據(jù)Tc= ,查表13-1 LH型聯(lián)軸器中LH1型聯(lián)軸器就能滿足傳遞轉(zhuǎn)矩的要求：（Tn=160 Tc）,但其軸孔直徑范圍為d=(12~22)mm，滿足不了電動機的軸徑要求，故最后確定選用LH3型聯(lián)軸器（Tn=630 Tc [n]=5000r/min ）其軸孔直徑d=30~42mm,可滿足電動機的軸徑要求。</p><p&g

59、t;　　3)最后確定減速器高速軸伸處的直徑：dmin=30mm</p><p>　　7.3選擇工作機處聯(lián)軸器</p><p>　　1）已知工作機的輸入功率為1.68kw,轉(zhuǎn)速44.5r/min</p><p><b>　　dmin </b></p><p>　　該段軸上有兩鍵槽，將計算值加大5% dmin=38.75mm

60、</p><p>　　根據(jù)傳動裝置的工作條件，擬選用LH型彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T 5014-2003）摘錄，選至《機械設計課程設計指導書》表13-4。</p><p><b>　　計算轉(zhuǎn)矩為：</b></p><p>　　式中T-聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩。</p><p><b>　　T=9550 </b

61、></p><p>　　根據(jù)Tc= ,查表13-4 GY型聯(lián)軸器中GY6型聯(lián)軸器就能滿足傳遞轉(zhuǎn)矩的要求：（Tn=900 Tc）,其軸孔直徑范圍為d=(38~50)mm，可滿足電動機的軸徑要求。</p><p>　　2）最后確定減速器低速軸伸處的直徑：dmin=42mm</p><p>　　8確定滾動軸承的類型及其潤滑與密封方式</p><p

62、>　　8.1確定軸承的類型</p><p>　　根據(jù)已知的工作條件，由《機械設計課程設計指導書》第4章確定軸承類型為圓錐滾子軸承。</p><p>　　8.2滾動軸承的潤滑與密封方式</p><p>　　由《機械設計課程設計指導書》第4章，在減速器中，蝸桿下置，為浸油傳動零件，其圓周速度v 2m/s,,所以采用齒輪傳動時飛濺出來的潤滑油來潤滑軸承，而且此方式最

63、簡單。</p><p><b>　　8.3密封方式</b></p><p>　　由軸承的潤滑方式和工作環(huán)境，應橡膠唇形密封圈密封效果好，適用于密封處軸表面圓周速度8m/s一下，故此處密封方式采用橡膠唇形密封圈密封。</p><p>　　9 軸承端蓋的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　9.1由軸承的潤滑方式和工作環(huán)境，軸承

64、端蓋采用凸緣式軸承端蓋。</p><p>　　10 確定減速器箱體結(jié)構(gòu)方案和主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　10.1箱體的結(jié)構(gòu)和材料</p><p>　　1）由《機械設計課程設計指導書》第三章，因為蝸桿圓周速度 ,所以采用蝸桿下置剖分式蝸桿減速器，為便于加工螺旋線取為右旋。</p><p>　　2）由《機械設計課程設計指導書》第四章，考慮減

65、速器機體的工作性能、加工工藝、材料消耗及制造成本等因數(shù)，箱體采用鑄造箱體，材料HT150。</p><p>　　10.2箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　此表參考《機械設計課程設計指導書》表4.1 鑄件減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸計算表</p><p>　　《機械設計課程設計指導書》表4.2 聯(lián)接螺栓扳手空間c1、c2值和沉頭座直徑</p><p>

66、;　　11軸的設計計算及校核</p><p>　　11.1蝸桿軸的設計及校核（參考《機械設計》第十五章）</p><p>　　圖11-1 蝸桿軸草圖</p><p>　　1）選擇軸的材料及熱處理</p><p>　　由減速器為普通用途中小功率減速傳動裝置，軸主要向蝸輪傳遞轉(zhuǎn)矩，其傳遞的功率不大，對其重量和尺寸無特殊要求，故軸的材料選擇常用的4

67、5鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《機械設計》表15-1硬度HBS=217 ~ 255Mpa，強度極限=640 Mpa，屈服極限=355Mpa，彎曲疲勞極限=275Mpa，剪切疲勞極限=155Mpa，許用彎曲應力=60Mpa。</p><p>　　2）求蝸桿軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由前面（5 計算傳動裝置的運動及動力參數(shù)計算）可知 ，，。</p><p>　　

68、3）求作用在蝸桿上的力</p><p>　　又已知蝸桿的分度圓直徑為63mm，則</p><p><b>　　切向力 </b></p><p><b>　　軸向力 </b></p><p><b>　　徑向力 </b></p><p>　　4）初步確定軸

69、的最小直徑</p><p>　　查《機械設計》（表15-3）先初步校核估算軸的最小直徑，取A。=110</p><p><b>　　5）軸的結(jié)構(gòu)設計</b></p><p><b>　　A.初選軸承</b></p><p>　　初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向和軸向力的作用，故選用圓錐滾子軸承；

70、參照工作要求，并根據(jù)=30mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承，查《機械設計課程設計手冊》6-7初選型號為30308，其尺寸為d×D×T×B=40mm×90mm×25.25mm×23mm。</p><p>　　B.各軸段徑向尺寸確定</p><p>　　初估軸徑后,就可按軸上零件的安裝順序,從左

71、端開始確定直徑.該軸軸段I-II為最小端,故該段直徑為30mm。III-IV段安裝軸承，故該段直徑為40mm，為了設計的需要，考慮安裝密封裝置，設計II-III段的直徑為35mm。IV-V段為擋油環(huán)提供軸向定位，選直徑為46mm，取V-VI段直徑為40mm。VI-VII段為蝸桿，直徑是蝸桿的分度圓直徑為63mm，Ⅶ-Ⅷ直徑和V-VI段一樣為40mm。Ⅷ-Ⅸ直徑和IV-V一樣，選直徑為46mm，Ⅸ-Ⅹ段是安裝軸承，所以選直徑為40mm。&

72、lt;/p><p>　　C.各軸段軸向尺寸確定。</p><p>　　I-II段安裝聯(lián)軸器，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故I-II段的長度可取80mm。II-III段裝端蓋，長為70 mm。軸段III-IV的長度為30mm。軸段IV-V的長度為10mm。V-VI段的長度為56，查《機械設計》表11-4 b1≥（11+0.0z2）m，計算得出VI-VII的長度為90 m

73、m，Ⅶ-Ⅷ長度為56mm，而Ⅷ-Ⅸ段的長度為10mm，Ⅸ-Ⅹ的長度為32mm。</p><p>　　D.軸上零件的周向定位</p><p>　　為了保證良好的對中性，與軸承內(nèi)圈配合軸徑選用H7/m6配合，軸承外圈與套杯采用H7/k6的配合，聯(lián)軸器與軸采用A型普通平鍵聯(lián)接，查《機械設計課程設計手冊》表4-1 GB/T1096-2003摘錄，鍵的型號為鍵寬b×鍵高h=8×7

74、,鍵長80mm。</p><p><b>　　E.軸上倒角與圓角</b></p><p>　　為保證30308軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩的端面，查《機械設計課程設計手冊》表1-25，取軸環(huán)圓角半徑為1.2mm(30~50mm)，其他軸肩圓角半徑為1.0mm(18~30mm)與1.2mm(30~50mm)。查《機械設計》表15-2，軸的左右端倒角為1.0×45&

75、#176;(18~30mm)與1.2×45°(30~50mm)。</p><p>　　6）按彎扭合成應力校核高速軸的強度</p><p>　　在確定軸承支點位置時，查《機械設計課程設計手冊》表6-7得30308圓錐滾子軸承的a=19.5mm≈20mm，參看《機械設計》圖15-23。因此，作為簡支梁的軸的支承跨距為202mm。</p><p>&l

76、t;b>　　切向力 </b></p><p><b>　　軸向力 </b></p><p><b>　　徑向力 </b></p><p>　　A. 繪出軸的計算簡圖 11-2(a)圖</p><p>　　B. 繪制垂直面彎矩圖 11-2(b)圖</p><p&g

77、t;<b>　　軸承支反力：</b></p><p><b>　　計算彎矩：</b></p><p><b>　　截面C右側(cè)彎矩</b></p><p><b>　　截面C左側(cè)彎矩</b></p><p>　　C.繪制水平面彎矩圖 11-2(c)圖<

78、/p><p><b>　　軸承支反力：</b></p><p><b>　　截面C左側(cè)彎矩 </b></p><p><b>　　截面C右側(cè)彎矩</b></p><p>　　E. 繪制合成彎矩圖 11-2(d)圖</p><p>　　F. 繪制轉(zhuǎn)矩圖 11-

79、2(e)圖</p><p><b>　　N.m</b></p><p>　　G. 繪制當量彎矩圖 11-2(f)圖</p><p>　　進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面（即危險截面C）的強度。軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取α=0.6，截面C處的當量彎矩為</p><p>　　H. 校核危險截面C的

80、強度</p><p>　　進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面（即危險截面C）的強度。</p><p><b>　　,安全。</b></p><p>　　圖11-2 高速軸的彎矩和轉(zhuǎn)矩(a)軸的結(jié)構(gòu) (b)受力簡圖 (c)水平面的受力和彎矩圖(d)垂直面的受力和彎矩圖 (e)合成彎矩圖 (f)轉(zhuǎn)矩圖 (g)計算彎矩圖</p>

81、<p>　　11.2蝸輪軸的設計</p><p><b>　　1) 蝸輪軸的設計</b></p><p>　　11-3 蝸輪軸草圖</p><p>　　2）求作用在蝸輪上的力</p><p>　　已知蝸輪的分度圓直徑為==6.3×41=258.3mm，所以得==，，。 </p>&l

82、t;p>　　3）初步確定軸的最小直徑</p><p>　　選取軸的材料為45剛，調(diào)質(zhì)處理。查《機械設計》（表15-3）先初步校核估算軸的最小直徑，取A。=110，于是得</p><p><b>　　。</b></p><p>　　4）蝸輪軸的軸上零件的定位、固定和裝配</p><p>　　單級減速器中，可將蝸輪安排

83、在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，蝸輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸固定，軸向固定靠平鍵和過渡配合。兩軸承分別一軸肩和套筒定位，軸向則采用過渡配合或過盈配合固定。聯(lián)軸器以軸肩軸向定位，右面用軸端擋圈軸向固定，鍵聯(lián)接作軸向固定。軸做成階梯形，左軸承從左面裝入，蝸輪、套筒、右軸承和聯(lián)軸器依次從右面裝到軸上。</p><p><b>　　5） 軸的結(jié)構(gòu)設計</b></p><p&g

84、t;　　A.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑</p><p>　　初估軸徑后,可按軸上零件的安裝順序,從左端開始確定直徑.該軸軸段I-II為最小端,裝軸承，為便與軸承的安裝,該段直徑為50mm, 選定軸承型號為30310，其尺寸為d×D×T×B=50mm×110mm×29.25mm×27mm。為了設計的需要，考慮軸的軸向定位，定位軸肩高度h>0.

85、07d,故設計II-III段的直徑為58mm。III-IV段為齒輪的軸向定位提供軸肩，取設計直徑為70mm。IV-V段安裝蝸輪，故該段直徑為60mm，齒輪左端用套筒定位。V-VI段裝套筒和軸承，直徑和I-II段一樣為50mm。Ⅵ-Ⅶ段安裝軸承端蓋，采用唇形密封圈，所用直徑為45mm。Ⅶ-Ⅷ安裝聯(lián)軸器，故該段直徑為40mm。</p><p>　　B.各軸段長度的確定</p><p>　　I-

86、II段長為軸承的寬度為32mm。II-III段長度為為15mm, III-IV段為軸間的長度為10mm。IV-V裝蝸輪，由蝸輪齒寬b2≤0.75da1=56.7mm，設計長為長為60mm。軸段V-VI的長度為52mm。軸段Ⅵ-Ⅶ裝軸承端蓋，長度為50mm。Ⅶ-Ⅷ段的長度為聯(lián)軸段110mm, 故軸的總長為324mm。</p><p>　　C.軸上零件的周向定位</p><p>　　為了保證良

87、好的對中性，蝸輪與軸選用A型普通平鍵聯(lián)接，查《機械設計課程設計手冊》表4-1 GB/T1096-2003摘錄，鍵的型號為鍵寬b×鍵高h=18×11,鍵長56mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，同時為了保證蝸輪與軸配合有良好的對中性，所以選擇蝸輪與輪轂的配合為；聯(lián)軸器與輸出軸采用A型普通平鍵聯(lián)接，鍵的型號為鍵寬b×鍵高h=12×8 ，鍵長為110mm；軸與軸承內(nèi)圈配合軸徑選用H7/m6的配合。</p&g

88、t;<p>　　D.軸上零件的周向定位</p><p>　　為保證30310軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩的端面，根據(jù)《機械設計》表15-2，取軸環(huán)圓角半徑為1.2mm(30~50mm),取軸肩圓角半徑為1.2mm(30~50mm)、2.0mm(30~50mm)。其他軸肩圓角半徑分別由具體軸徑而定,軸的左右端倒角為2.0×45°(50~80mm)與1.2×45°(3

89、0~50mm)。</p><p><b>　　12鍵的選擇及校核</b></p><p><b>　　12.1鍵的選擇</b></p><p>　　聯(lián)軸器與蝸桿軸采用A型普通平鍵聯(lián)接，查《機械設計課程設計手冊》表4-1 GB/T1096-2003摘錄，鍵的型號為鍵寬b×鍵高h=8×7,鍵長80mm。鍵的

90、工作長度mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度mm。</p><p>　　蝸輪與軸選用A型普通平鍵聯(lián)接，查《機械設計課程設計手冊》表4-1 GB/T1096-2003摘錄，鍵的型號為鍵寬b×鍵高h=20×12,鍵長56mm。鍵的工作長度mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度mm。</p><p>　　聯(lián)軸器與蝸輪軸軸采用A型普通平鍵聯(lián)接，鍵的型號為鍵寬b×鍵高h=12×

91、8，鍵長為110mm，鍵的工作長度mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度mm。</p><p><b>　　11.2鍵的校核</b></p><p>　　鍵材料選用45鋼，查《機械設計》表6-2知，校核如下：</p><p>　　鍵b×h=8×7,鍵長70mm按公式的擠壓應力(錯誤)</p><p><b

92、>　　，＜，故強度足夠。</b></p><p>　　鍵b×h=20×12, 鍵長70mm按公式的擠壓應力(錯誤)</p><p><b>　　，＜，故強度足夠。</b></p><p>　　鍵b×h=12×8, 鍵長110mm按公式的擠壓應力</p><p>&

93、lt;b>　　，＜，故強度足夠。</b></p><p>　　13軸承的選擇及額定壽命校核</p><p><b>　　13.1軸承的選擇</b></p><p><b>　　1）減速器軸承選取</b></p><p>　　高速軸選用30308；低速軸選用 30310。</p

94、><p>　　2）減速器各軸所用軸承代號及尺寸（參考《機械設計課程設計手冊》表6-7）：</p><p><b>　　3）高速級軸承校核</b></p><p><b>　　A.預期壽命</b></p><p>　　要求使用壽命LH=5年×365天×2班制×8小時=2920

95、0 h</p><p><b>　　B.軸承計算系數(shù)</b></p><p>　　30308型圓錐滾子軸承其基本額定動載荷C=90800N,計算系數(shù)e=0.35，軸向載荷系數(shù)Y=1.7</p><p>　　C.計算蝸桿軸的受力</p><p><b>　　切向力 </b></p>&l

96、t;p><b>　　軸向力 </b></p><p><b>　　徑向力 </b></p><p>　　D.計算軸承內(nèi)部軸向力</p><p>　　由圖11-2分析可知：</p><p><b>　　Fr1= </b></p><p><b&

97、gt;　　Fr2= </b></p><p>　　E. 計算軸承的軸向載荷</p><p>　　對于30308型圓錐滾子軸承，按《機械設計》表13-7，軸承派生軸向力 ，</p><p>　　其中，軸向載荷系數(shù)Y=1.7。</p><p>　　圓錐滾子軸承軸向載荷的分析：</p><p>　　Fa1=Fae

98、+Fd2=2772N+114N=2886N</p><p>　　Fa2=Fd2=114N</p><p>　　顯然，F(xiàn)a1＞Fa2，因此軸有左移趨勢，軸承1被壓緊，軸承2放松，又由軸承部件的結(jié)構(gòu)圖分析可知軸承Ⅰ將保持平衡，故兩軸承的軸向分力分別為Fa1= 2886N, Fa2=114N</p><p>　　比較兩軸承的受力，因Fr1＞Fr2及Fa1＞Fa2，故只需校

99、核軸承1。</p><p><b>　　F.計算當量動載荷</b></p><p>　　軸承1的載荷系數(shù) </p><p>　　根據(jù) ，由表《機械設計》表13-5可知X1=0.4 Y1=1.7</p><p>　　由表《機械設計》表13-6，因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊，載荷系數(shù)fp=1.5，由表《機械設計》表13-4，

100、軸承工作溫度≤120℃，溫度系數(shù)ft=1。</p><p>　　軸承1的當量動載荷 </p><p>　　P=X1Fr1+ Y1 Fa1= </p><p><b>　　軸承的壽命</b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　軸承預期壽命

101、 </p><p>　　LH=5年×365天×2班制×8小時=29200 h</p><p>　　結(jié)論:由于軸承的壽命Lh＞LH,所以軸承30208滿足要求。</p><p>　　14減速器附件的設計</p><p>　　14.1窺視孔和窺視孔蓋得設計</p><p>　　窺視孔的作用是

102、方便人手伸入機箱內(nèi)手動調(diào)節(jié)蝸輪的輪齒嚙合，因此窺視孔蓋的大小應該能伸入手的大小，如果太大，結(jié)構(gòu)會顯得不合理而且加工費用會比較貴，綜合上述因素，按照機械設計課程設計的表14.7選擇窺視孔的參數(shù)如下表（單位mm）</p><p>　　14.2通氣器的設計</p><p>　　根據(jù)減速器的工作環(huán)境，選擇帶過濾網(wǎng)的防塵式通氣器，根據(jù)機體的大小按照機械設計課程設計的表14.9選擇的通氣器參數(shù)如下表（

103、單位mm）</p><p>　　14.3放油孔及放油螺栓的設計</p><p>　　放油螺栓的設計按照機械設計課程設計的表14.14選取的螺栓及油圈參數(shù)如下表（單位mm）</p><p><b>　　14.4油標的設計</b></p><p>　　考慮到減速器的結(jié)構(gòu)簡單原則，選用桿式油標，其油標孔直接在減速器箱體上鑄出，

104、按照機械設計課程設計的表14.13選取油標的參數(shù)如下表(單位mm)</p><p>　　14.5吊環(huán)螺釘、吊耳和吊鉤</p><p>　　為了拆卸及搬運減速器，應在箱蓋上鑄出吊耳，并在箱座上鑄出吊鉤，吊鉤和吊耳的尺寸可以根據(jù)具體情況加以修改。</p><p>　　15螺栓等相關標準的選擇</p><p>　　本部分含螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇墊圈

105、，墊片的選擇，具體內(nèi)容如下：</p><p>　　15.1螺栓，螺母，螺釘?shù)倪x擇</p><p>　　15.2銷，墊圈墊片的選擇</p><p>　　16減速器結(jié)構(gòu)與潤滑的概要說明</p><p>　　在以上設計選擇的基礎上，對該減速器的結(jié)構(gòu)，減速器箱體的結(jié)構(gòu)，軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸，減速器的潤滑與密封，減速器的附件作一簡要的闡述。</p&

106、gt;<p>　　16.1減速器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　本課題所設計的減速器，其基本結(jié)構(gòu)設計是在參照裝配圖的基礎上完成的，該項減速器主要由傳動零件（蝸輪蝸桿），軸和軸承，聯(lián)結(jié)零件（鍵，銷，螺栓，螺母等）。箱體和附屬部件以及潤滑和密封裝置等組成。</p><p>　　箱體為剖分式結(jié)構(gòu)，由I箱體和箱蓋組成，其剖分面通過蝸輪傳動的軸線；箱蓋和箱座用螺栓聯(lián)成一體；采用圓錐銷用于精

107、確定位以確保和箱座在加工軸承孔和裝配時的相互位置；起蓋螺釘便于揭開箱蓋；箱蓋頂部開有窺視孔用于檢查齒輪嚙合情況及潤滑情況用于加住潤滑油，窺視孔平時被封住；通氣器用來及時排放因發(fā)熱膨脹的空氣，以放高氣壓沖破隙縫的密封而致使漏油；副標尺用于檢查箱內(nèi)油面的高低；為了排除油液和清洗減速器內(nèi)腔，在箱體底部設有放汕螺塞；吊環(huán)螺栓用來提升箱體，而整臺減速氣的提升得使用與箱座鑄成一體的吊鉤；減速氣用地腳螺栓固定在機架或地基上。（具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖）&l

108、t;/p><p>　　16.2減速箱體的結(jié)構(gòu)</p><p>　　該減速器箱體采用鑄造的剖分式結(jié)構(gòu)形式</p><p><b>　　具體結(jié)構(gòu)詳見裝配圖</b></p><p>　　16.3速器的潤滑與密封</p><p>　　蝸輪傳動部分采用潤滑油，潤滑油的粘度為118cSt（100°C）查

109、表10.6《機械設計課程設計指導書》 潤滑油118Cst</p><p>　　16.4減速器附件簡要說明</p><p>　　該減速器的附件含窺視孔，窺視孔蓋，排油孔與油蓋，通氣空，油標，吊耳和吊鉤，起蓋螺釘，其結(jié)構(gòu)及裝配詳見裝配圖。</p><p><b>　　17設計小結(jié)</b></p><p>　　

110、通過三個星期的努力，終于完成了單級蝸桿減速器的設計，從開始進入課題到設計的順利完成，我覺得自己受益非淺。</p><p>　　機械設計課程設計是機械設計課程的一個重要環(huán)節(jié)，它可以進一步鞏固和加深我們所學的理論知識，通過機械設計課程設計把有關機械設計專業(yè)課程（如機械制圖、理論力學、材料力學、工程材料、機械原理等）所獲得的理論知識在設計實踐中加以綜合運用，使理論知識和生產(chǎn)實踐密切的結(jié)合起來。而且，本次設計是我們學生首

111、次進行完整綜合的機械設計，它讓我們樹立了正確的設計思想，培養(yǎng)了我們對機械設計的獨立工作能力；讓我們具有了初步的機構(gòu)選型與組合和確定傳動方案的能力；為我們今后的設計工作打了良好的基礎。</p><p>　　通過本次課程設計，還提高了我們的計算和CAD輔助制圖能力；我能夠比較熟悉地運用有關參考資料；熟悉有關的國家標準和軍用標準（如GB、JB等），獲得了一個工程技術(shù)人員在機械設計方面所必須具備的基本技能訓練。</

112、p><p>　　當一個比較像實物的圖紙完成的時候，我的內(nèi)心無法用文字來表達。幾天以來日日夜夜的計算與用CAD繪圖和在電腦前編輯排版說明書，讓我感覺到了大學生活的充實。雖然很累，但是，所有的這一切，都是值得的，讓我感覺大學是如此的充實、開心。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　三個星期的機械設計課程設計在忙而充實的時光

113、中度過，在次，我首先感謝指導老師在這次課程設計中對我的指導和給予我這么多的幫助，同時還要感謝關心我的同學，謝謝你們，沒有你們，我一個人無法這么高效率的完成本次設計。在這里請接受我誠摯的謝意，謝謝！謝謝你們！</p><p><b>　　第十章．參考文獻</b></p><p>　　[1]宋寶玉 《機械設計課程設計指導書》.北京:高等教育出版社，2006年8月；<

114、/p><p>　　[2]濮良貴 紀明剛 《機械設計》.北京：高等教育出版社，2006年5月； [3]龔溎義 《機械設計課程設計圖冊》.北京：高等教育出版社，1989年5月；</p><p>　　[4]吳宗澤 《機械設計課程設計手冊》.北京：高等教育出版社，2012年5月；</p><p>　　[5]孫桓 《機械原理》.北京：高等教育出版社，2006年5月；</p