單級(jí)蝸桿減速器設(shè)計(jì)【6000 0.5 350】【含5張CAD圖紙、說明書】

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工作環(huán)境：三相交流電源 有粉塵 常溫連續(xù)工作 一、 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)： 根據(jù)要求設(shè)計(jì)單級(jí)蝸桿減速器，傳動(dòng)路線為：電機(jī)——連軸器——減速器——連軸器——帶式運(yùn)輸機(jī)。(如圖2.1所示) 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求可知，該蝸桿的圓周速度V≤4——5m/s，所以該蝸桿減速器采用蝸桿下置式見（如圖2.2所示），采用此布置結(jié)構(gòu)，由于蝸桿在蝸輪的下邊，嚙合處的冷卻和潤滑均較好。蝸輪及蝸輪軸利用平鍵作軸向固定。蝸桿及蝸輪軸均采用圓錐滾子軸承，承受徑向載荷和軸向載荷的復(fù)合作用，為防止軸外伸段箱內(nèi)潤滑油漏失以及外界灰塵，異物侵入箱內(nèi)，在軸承蓋中裝有密封元件。 圖2.1 該減速器的結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)裝置、蝸輪軸、箱體、滾動(dòng)軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標(biāo)準(zhǔn)件等。 二、 電動(dòng)機(jī)的選擇： 由于該生產(chǎn)單位采用三相交流電源，可考慮采用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，啟動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。一般電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380V 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求，該減速器卷筒直徑D=350mm。運(yùn)輸帶的有效拉力F=6000N，帶速V=0.5m/s，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)工作，工作環(huán)境多塵，電源為三相交流電，電壓為380V。 1、 按工作要求及工作條件選用三相異步電動(dòng)機(jī)，封閉扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V，Y系列 2、 傳動(dòng)滾筒所需功率 3、 傳動(dòng)裝置效率：（根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 第133-134頁表12-8得各級(jí)效率如下）其中： 蝸桿傳動(dòng)效率η1=0.70 攪油效率η2=0.95 滾動(dòng)軸承效率（一對(duì)）η3=0.98 聯(lián)軸器效率ηc=0.99 傳動(dòng)滾筒效率ηcy=0.96 所以： η=η1?η2?η33?ηc2?ηcy =0.7×0.99×0.983×0.992×0.96 =0.633 電動(dòng)機(jī)所需功率： Pr= Pw/η =3.0/0.633=4.7KW 傳動(dòng)滾筒工作轉(zhuǎn)速： nw＝60×1000×v / ×350 ＝27.9r/min 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社 第339-340頁表附表15-1可查得所需的電動(dòng)機(jī)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，查出有四種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有四種傳動(dòng)比方案，如表3-1: 表3-1 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 Ped kw 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min 額定轉(zhuǎn)矩 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 1 Y132S1-2 5.5 3000 2900 2.0 2 Y132S-4 5.5 1500 1440 2.2 3 Y132M2-6 5.5 1000 960 2.0 4 Y160M-8 5.5 750 720 2.0 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和減速器的傳動(dòng)比，可見第3方案比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6其主要性能如下表3-2： 表3-2 中心高H 外形尺寸 L×（AC/2＋AD）×HD 底角安裝尺寸 A×B 地腳螺栓孔直徑K 軸身尺寸 D×E 裝鍵部位尺寸 F×G×D 132 515×（270/2＋210）×315 216×178 12 38×80 10×33×38 四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算： 4.1蝸桿軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 P0 = Pr=4.7kw n0=960r/min T0=9.55 P0 / n0=4.7×103=46.7N .m 4.2蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 P1 = P0·η01 = 4.7×0.99×0.99×0.7×0.992 =3.19 kw nⅠ= = = 27.4 r/min T1= 9550 = 9550× = 1111.84N·m 4.3傳動(dòng)滾筒軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 P2 = P1·ηc·ηcy=3.19×0.99×0.99=3.13kw n2= = = 27.4 r/min T2= 9550 = 9550× = 1089.24N·m 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表4-1： 表4-1 類型 功率P（kw） 轉(zhuǎn)速n（r/min） 轉(zhuǎn)矩T（N·m） 傳動(dòng)比i 效率η 蝸桿軸 4.7 960 46.75 1 0.679 蝸輪軸 3.19 27.4 1111.84 35 傳動(dòng)滾筒軸 3.13 27.4 1089.24 五、蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)： 蝸桿的材料采用45鋼，表面硬度>45HRC，蝸輪材料采用ZCuA110Fe3,砂型鑄造。 以下設(shè)計(jì)參數(shù)與公式除特殊說明外均以參考由《機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版》 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年 第13章蝸桿傳動(dòng)為主要依據(jù)。 具體如表3—1： 表5—1蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)表 項(xiàng) 目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 中心距的計(jì)算 蝸桿副的相對(duì)滑動(dòng)速度 參考文獻(xiàn)5第37頁（23式） 4m/s51.7>100mm 又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT=K×9550×=1.5×9550×3.19/27.4=1667.76N.M<2000 N.M 所以蝸輪軸與傳動(dòng)滾筒之間選用HL5彈性柱銷聯(lián)軸器65×142， 因此=65m m 2.由參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社的第305頁表10-1可查得普通平鍵GB1096—90A型鍵20×110，普通平鍵GB1096—90A型鍵20×70，聯(lián)軸器上鍵槽深度，蝸輪軸鍵槽深度，寬度為由參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（下冊(cè)） 張瑩 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1997年的第316頁—321頁計(jì)算得：如下表： 圖中表注 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 L1 （由參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動(dòng)軸承6216的基本結(jié)構(gòu)） L1=25 L2 自定 L2=20 L3 根據(jù)蝸輪 L3=128 L4 自定 L4=25 L5 （由參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動(dòng)軸承6216的基本結(jié)構(gòu)） L5=25 L6 自定 L6=40 L7 選用HL5彈性柱銷聯(lián)軸器65×142 L7=80 D1 （由參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社第182頁表15-1查得滾動(dòng)軸承6216的基本結(jié)構(gòu)） D1=80 D2 便于軸承的拆卸 D2=84 D3 根據(jù)蝸輪 D3=100 D4 便于軸承的拆卸 D4=84 D5 自定 D5=72 D6 D6>51.7>100mm 又因軸上有鍵槽所以D6增大3%，則D6=67mm D6=67 7.2軸的校核 7.2.1軸的受力分析圖 圖7.1 X-Y平面受力分析 圖7.2 X-Z平面受力圖： 圖7.3 水平面彎矩 1102123.7 521607 97 97 119 圖7.4 垂直面彎矩 714000 圖7.5 436150.8 合成彎矩 1184736.3 714000 681175.5 圖7.6 當(dāng)量彎矩T與aT T=1111840Nmm aT=655985.6Nmm 圖7.7 7.2.2軸的校核計(jì)算如表5.1 軸材料為45鋼，，， 表7.1 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 轉(zhuǎn)矩 Nmm 圓周力 =20707.6N =24707.6N 徑向力 =2745.3N 軸向力 =24707.6×tan 20o Fr =8992.8N 計(jì)算支承反力 =1136.2N =19345.5N 垂直面反力 =4496.4N 水平面X-Y受力圖 圖7.2 垂直面X-Z受力 圖7.3 畫軸的彎矩圖 水平面X-Y彎矩圖 圖7.4 垂直面X-Z彎矩圖 圖7.5 合成彎矩 圖7.6 軸受轉(zhuǎn)矩T T==1111840Nmm T=1111840Nmm 許用應(yīng)力值 表16.3，查得 應(yīng)力校正系數(shù)a a= a=0.59 當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量彎矩 蝸輪段軸中間截面 =947628.6Nmm 軸承段軸中間截面處 =969381.2Nmm 947628.6Nmm =969381.2Nmm 當(dāng)量彎矩圖 圖7.7 軸徑校核 驗(yàn)算結(jié)果在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，設(shè)計(jì)合格 軸的結(jié)果設(shè)計(jì)采用階梯狀，階梯之間有圓弧過度，減少應(yīng)力集中，具體尺寸和要求見零件圖2（蝸輪中間軸）。 7.3裝蝸輪處軸的鍵槽設(shè)計(jì)及鍵的選擇 當(dāng)軸上裝有平鍵時(shí)，鍵的長度應(yīng)略小于零件軸的接觸長度，一般平鍵長度比輪轂長度短5—10mm，由參考文獻(xiàn)1表2.4—30圓整，可知該處選擇鍵2.5×110，高h(yuǎn)=14mm，軸上鍵槽深度為，輪轂上鍵槽深度為，軸上鍵槽寬度為輪轂上鍵槽深度為 八、減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參照參考文獻(xiàn)〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計(jì)算得，箱體的結(jié)構(gòu)尺寸如表8.1： 表8.1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 減速器箱體采用HT200鑄造，必須進(jìn)行去應(yīng)力處理。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì) 算 公 式 計(jì)算結(jié)果 箱座壁厚度δ =0.04×225+3=12mm a為蝸輪蝸桿中心距 取δ=12mm 箱蓋壁厚度δ1 =0.85×12=10mm 取δ1=10mm 機(jī)座凸緣厚度b b=1.5δ=1.5×12=18mm b=18mm 機(jī)蓋凸緣厚度b1 b1=1.5δ1=1.5×10=15mm b1=18mm 機(jī)蓋凸緣厚度P P=2.5δ=2.5×12=30mm P=30mm 地腳螺釘直徑d? d?==20mm d?=20mm 地腳螺釘直徑d`? d`?==20mm d`?==20mm 地腳沉頭座直徑D0 D0==48mm D0==48mm 地腳螺釘數(shù)目n 取n=4個(gè) 取n=4 底腳凸緣尺寸（扳手空間） L1=32mm L1=32mm L2=30mm L2=30mm 軸承旁連接螺栓直徑d1 d1= 16mm d1=16mm 軸承旁連接螺栓通孔直徑d`1 d`1=17.5 d`1=17.5 軸承旁連接螺栓沉頭座直徑D0 D0=32mm D0=32mm 剖分面凸緣尺寸（扳手空間） C1=24mm C1=24mm C2=20mm C2=20mm 上下箱連接螺栓直徑d2 d2 =12mm d2=12mm 上下箱連接螺栓通孔直徑d`2 d`2=13.5mm d`2=13.5mm 上下箱連接螺栓沉頭座直徑 D0=26mm D0=26mm 箱緣尺寸（扳手空間） C1=20mm C1=20mm C2=16mm C2=16mm 軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目n,d3 n=4, d3=10mm n=4 d3=10mm 檢查孔蓋螺釘直徑d4 d4=0.4d=8mm d4=8mm 圓錐定位銷直徑d5 d5= 0.8 d2=9mm d5=9mm 減速器中心高H H=340mm H=340mm 軸承旁凸臺(tái)半徑R R=C2=16mm R1=16mm 軸承旁凸臺(tái)高度h 由低速級(jí)軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。 取50mm 軸承端蓋外徑D2 D2=軸承孔直徑+(5~5.5) d3 取D2=180mm 箱體外壁至軸承座端面距離K K= C1+ C2+(8~10)=44mm K=54mm 軸承旁連接螺栓的距離S 以Md1螺栓和Md3螺釘互不干涉為準(zhǔn)盡量靠近一般取S=D2 S=180 蝸輪軸承座長度（箱體內(nèi)壁至軸承座外端面的距離） L1=K+δ=56mm L1=56mm 蝸輪外圓與箱體內(nèi)壁之間的距離 =15mm 取=15mm 蝸輪端面與箱體內(nèi)壁之間的距離 =12mm 取=12mm 機(jī)蓋、機(jī)座肋厚m1,m m1=0.85δ1=8.5mm, m=0.85δ=10mm m1=8.5mm, m=10mm 以下尺寸以參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》 王昆等主編 高等教育出版社 1995年表6-1為依據(jù) 蝸桿頂圓與箱座內(nèi)壁的距離 =40mm 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離 =4mm 箱底的厚度 20mm 軸承蓋凸緣厚度 e=1.2 d3=12mm 箱蓋高度 220mm 箱蓋長度 （不包括凸臺(tái)） 440mm 蝸桿中心線與箱底的距離 115mm 箱座的長度 （不包括凸臺(tái)） 444mm 裝蝸桿軸部分的長度 460mm 箱體寬度 （不包括凸臺(tái)） 180mm 箱底座寬度 304mm 蝸桿軸承座孔外伸長度 8mm 蝸桿軸承座長度 81mm 蝸桿軸承座內(nèi)端面與箱體內(nèi)壁距離 61mm 九、減速器其他零件的選擇 經(jīng)箱體、蝸桿與蝸輪、蝸輪軸以及標(biāo)準(zhǔn)鍵、軸承、密封圈、擋油盤、聯(lián)軸器、定位銷的組合設(shè)計(jì)，經(jīng)校核確定以下零件： 表9-1鍵 單位：mm 安裝位置 類型 b（h9） h（h11） L9（h14） 蝸桿軸、聯(lián)軸器以及電動(dòng)機(jī)聯(lián)接處 GB1096-90 鍵10×70 10 8 70 蝸輪與蝸輪軸聯(lián)接處 GB1096-90 鍵25×110 25 14 110 蝸輪軸、聯(lián)軸器及傳動(dòng)滾筒聯(lián)接處 GB1096-90 鍵20×110 20 12 110 表9-2圓錐滾動(dòng)軸承 單位：mm 安裝位置 軸承型號(hào) 外 形 尺 寸 d D T B C 蝸 桿 GB297-84 7312（30312） 60 130 33.5 31 26 蝸輪軸 GB/T297-94 30216 80 140 28.25 26 22 表9-3密封圈（GB9877.1-88） 單位：mm 安裝位置 類型 軸徑d 基本外徑D 基本寬度 蝸桿 B55×80×8 55 80 8 蝸輪軸 B75×100×10 75 100 10 表9-4彈簧墊圈（GB93-87） 安裝位置 類型 內(nèi)徑d 寬度（厚度） 材料為65Mn，表面氧化的標(biāo)準(zhǔn)彈簧墊圈 軸承旁連接螺栓 GB93-87-16 16 4 上下箱聯(lián)接螺栓 GB93-87-12 12 3 表9-5擋油盤 參考文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第132頁表2.8-7 安裝位置 外徑 厚度 邊緣厚度 材料 蝸桿 129mm 12mm 9mm Q235 定位銷為GB117-86 銷8×38 材料為45鋼 十、減速器附件的選擇 以下數(shù)據(jù)均以參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社的P106-P118 表10-1視孔蓋（Q235） 單位mm A A1 A。 B1 B B0 d4 h 150 190 170 150 100 125 M 8 1.5 表10-2吊耳 單位mm 箱蓋吊耳 d R e b 42 42 42 20 箱座吊耳 B H h b 36 19.2 9..6 9 24 表10-3起重螺栓 單位mm d D L S d1 C d2 h M16 35 62 27 16 32 8 4 2 2 22 6 表10-4通氣器 單位mm D d1 d2 d3 d 4 D a b s M18×1.5 M33×1.5 8 3 16 40 12 7 22 C h h1 D1 R k e f 16 40 8 25.4 40 6 2 2 表10-5軸承蓋（HT150） 單位mm 安 裝 位 置 d3 D d 0 D0 D2 e e1 m D4 D5 D6 b1 d1 蝸桿 10 130 11 155 180 12 13 35.5 120 125 127 8 80 蝸輪軸 10 140 11 165 190 12 13 20 130 135 137 10 100 表10-6油標(biāo)尺 單位mm d1 d2 d3 h a b c D D1 M16 4 16 6 35 12 8 5 26 22 表10-7油塞（工業(yè)用革） 單位mm d D e L l a s d1 H M1×1.5 26 19.6 23 12 3 17 17 2 十一、減速器的潤滑 減速器內(nèi)部的傳動(dòng)零件和軸承都需要有良好的潤滑，這樣不僅可以減小摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，還可以防止銹蝕、降低噪聲。 本減速器采用蝸桿下置式，所以蝸桿采用浸油潤滑，蝸桿浸油深度h大于等于1個(gè)螺牙高，但不高于蝸桿軸軸承最低滾動(dòng)中心。 蝸輪軸承采用刮板潤滑。 蝸桿軸承采用脂潤滑，為防止箱內(nèi)的潤滑油進(jìn)入軸承而使?jié)櫥♂尪髯?，常在軸承內(nèi)側(cè)加擋油盤。 1、《機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年 2、《機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版》 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年 3、《機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》 王昆等主編 高等教育出版社 1995年 4、《機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖冊(cè)》（第三版） 龔桂義主編 高等教育出版社 1987年 5、《機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》（第二版） 龔桂義主編 高等教育出版社 1989年 6、簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版） 唐金松主編 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2000年 《機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》 劉俊龍 何在洲 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1993年 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》 毛振揚(yáng) 陳秀寧 施高義 編 浙江大學(xué)出版社1989 《機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版》 邱宣懷主編 高等教育出版社出版 1996年