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1、-蜗轮蜗杆减速器设计摘要通过对减速器的简单了解，开始学习设计齿轮减速器，尝试设计增强感性认知和对社会的适应能力，及进一步巩固已学过的理论知识，提高综合运用所学知识发现问题、解决问题，以求把理论和实践结合一起，为以后的工作和更好的学习积累经验。学习如何进行机械设计，了解机械传动装置的原理及参数搭配。学习运用多种工具，比如CAD等，直观的呈现在平面图上。通过对圆柱齿轮减速器的设计，对齿轮减速器有个简单的了解与认知。齿轮减速器是机械传动装置中不可缺少的一部分。机械传动装置在不断的使用过程中，会不同程度的磨损，因此要经常对机械予以维护和保养，延长其使用寿命，高效化的运行，提高生产的效率，降低生产的成本
2、，获得最大的使用效率。关键词：机械传动装置、齿轮减速器、设计原理与参数配置InthispaperThroughthesimpleunderstandingofthespeedreducer,startedlearningdesignofgearreducer,attempttodesignenhancetheperceptualcognitionandabilitytoadapttosociety,andfurtherconsolidatethelearnedtheoryknowledge,toimprovetheintegrateduseofknowledgediscoveryandsolv
3、eproblems,inordertocombinetheoryandpracticetogether,forthelaterworkandbetterlearninge*perience. Learnhowtodomechanicaldesign,tounderstandtheprincipleofmechanicaltransmissiondeviceandparametercollocation.Studyusingavarietyoftools,suchasCAD,intuitivepresentonthefloorplan.Throughthedesignofcylindricalg
4、earreducer,gearreducerisasimpleunderstandingandcognition.Gearreducerisanindispensablepartofinmechanicaltransmissiondevice.Mechanicaltransmissiondeviceinuseprocess,willbedifferentdegreeofwearandtear,sooftentomechanicalmaintenanceandmaintenance,prolongtheservicelifeandhighlyeffectiveoperation,improvep
5、roductionefficiency,reducethecostofproduction,achievema*imumefficiency.Keywords:mechanicaltransmissiongear,gearreducer,thedesignprincipleandparameterconfiguration目录摘要IInthispaperII1电机选择12选择传动比22.1总传动比22.2减速装置的传动比分配23各轴的参数23.1各轴的转速23.2各轴的输入功率33.3各轴的输出功率33.4各轴的输入转矩33.5各轴的输出转矩33.6各轴的运动参数表44.蜗轮蜗杆的选择44.1
6、选择蜗轮蜗杆的传动类型44.2选择材料44.3按计齿面接触疲劳强度计算进行设44.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸64.5校核齿根弯曲疲劳强度74.6验算效率74.7精度等级公差和表面粗糙度的确定85圆柱齿轮的设计85.1材料选择85.2按齿面接触强度计算设计85.3计算95.4按齿根弯曲强度计算设计105.5取几何尺寸计算116轴的设计计算126.1蜗杆轴12按扭矩初算轴径12蜗杆的结构设计126.2蜗轮轴13输出轴的设计计算13轴的结构设计146.3蜗杆轴的校核15求轴上的载荷15精度校核轴的疲劳强度176.4蜗轮轴的强度校核206.4.1精度校核轴的疲劳强度22精度校核轴的疲劳强度227
7、.滚动轴承的选择及校核计算257.1蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算257.2蜗杆轴上轴承的选择计算278.键连接的选择及校核计算308.1输入轴与电动机轴采用平键连接308.2输出轴与联轴器连接采用平键连接308.3输出轴与蜗轮连接用平键连接319联轴器的选择计算319.1与电机输出轴的配合的联轴器319.2与二级齿轮降速齿轮轴配合的联轴器3210.润滑和密封说明3210.1润滑说明3210.2密封说明3311拆装和调整的说明3312减速箱体的说明3313.设计小结3314参考文献34. z.-1电机选择工作机所需输入功率所需电动机的输出功率传递装置总效率式中：蜗杆的传动效率0.75：每对轴承
8、的传动效率0.98：直齿圆柱齿轮的传动效率0.97：联轴器的效率0.99：卷筒的传动效率0.96所以 故选电动机的额定功率为4kw符合这一要求的同步转速有750r/min , 1000r/min , 1500r/min电机容量的选择比较：电动机的比较方案型号额定功率/kw同步转速/r/min满载转速/r/min重量价格1Y160M-84750720重高2Y132M-641000960中中3Y112M-4415001440轻低考虑电机和动传动装置的尺寸 重量及成本，可见第二种方案较合理，因此选择型号为：Y132M-6D的电动机。2选择传动比2.1总传动比2.2减速装置的传动比分配所以3各轴的参数
9、将传动装置各轴从高速到低速依次定为I轴 II轴 III轴 IV轴 ：、 、 、 依次为电动机与I轴 I轴与II轴 II轴与III轴 III轴与V轴的传动效率 则：3.1各轴的转速3.2各轴的输入功率轴 轴 轴 轴 3.3各轴的输出功率轴 轴 轴 轴 3.4各轴的输入转矩电动机 轴 轴 轴 轴 3.5各轴的输出转矩电动机 轴 轴 轴 轴 3.6各轴的运动参数表各轴的运动参数表轴号功率转矩(Nm)转速(r/min)传动i效率输入输出输入输出电机轴43.557835.39796010.991轴3.52333.457935.038834.338096031.08752轴2.58892.2571800.
10、620784.599730.88060.73513轴2.51172.4615776.754761.218530.88060.97024卷轴2.38762.33982953.532894.4577.720.95064.蜗轮蜗杆的选择4.1选择蜗轮蜗杆的传动类型根据GB/T100851998 选择ZI4.2选择材料蜗杆选45钢，齿面要求淬火，硬度为45-55HRC.蜗轮用ZCuSn10P1,金属模制造。为了节约材料齿圈选青铜，而轮芯用灰铸铁HT100制造4.3按计齿面接触疲劳强度计算进行设（1）根据闭式蜗杆传动的设计进行计算，先按齿面接触疲劳强度计进行设计，再校对齿根弯曲疲劳强度。由文献1P254
11、式（11-12）， 传动中心距由 前面的设计知作用在蜗轮上的转矩T2，按Z=1,估取，则：（2）确定载荷系数K因工作比较稳定，取载荷分布不均系数；由文献1P253表11-5选取使用系数；由于转速不大，工作冲击不大，可取动载系；则（3）确定弹性影响系数因选用的是45钢的蜗杆和蜗轮用ZCuSn10P1匹配的缘故，有（4）确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和中心距的比值，从文献1P253图11-18中可查到（5）确定许用接触应力根据选用的蜗轮材料为ZCuSn10P1，金属模制造，蜗杆的螺旋齿面硬度45HRC，可从文献1P254表11-7中查蜗轮的基本许用应力应力循环次数寿命系数则 （6）计算中心距:取
12、a=160mm，由 i=30，则从文献1P245表11-2中查取，模数m=8蜗杆分度圆直径从图中11-18中可查，由于，即以上算法有效。4.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（1）蜗杆轴向尺距= 25.133mm直径系数q= =10齿顶圆直径 齿根圆直径分度圆导程角蜗杆轴向齿厚蜗杆的法向齿厚（2）蜗轮 蜗轮齿数, 变位系数验算传动比，这时传动比误差为：，在误差允许值内。蜗轮分度圆直径喉圆直径齿根圆直径咽喉母圆半径4.5校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数 根据 从图11-9中可查得齿形系数Y=2.55螺旋角系数：许用弯曲应力：从文献1P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应
13、力=56MPa寿命系数 可以得到：S=1.5故该轴在截面右侧强度也是足够的。本设计因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称，故可略去静强度校核。至此轴的设计即告结束。7.滚动轴承的选择及校核计算根据条件，轴承预计寿命：。7.1蜗杆轴上的轴承的选择和寿命计算（1）轴承的选择采用角接触球轴承，根据轴直径d=45mm，选择角接触球轴承的型号为7209C，主要参数如下：基本额定静载荷基本额定动载荷极限转速（2）寿命计算因蜗杆轴所受的轴向力向左，所以只有最左边的角接触球轴承受轴向力该轴承所受的径向力约为对于70000型轴承，按文献1P322表13-7轴承派生轴向力，其中为文献1P321表13-5中的判断系
14、数，其值由的大小来确定，查文献1P321表13-5得角接触球轴承判断系数 所以当量动载荷深沟球轴承所受的径向力约为当量动载荷所以，应用核算轴承的寿命因为是球轴承，所以取指数轴承计算寿命减速器设计寿命所以满足寿命要求。7.2蜗杆轴上轴承的选择计算（1）轴承的选择选择使用深沟球轴承，根据轴直径d=65mm，选用角接触球轴承的型号为7213C。主要参数如下： 基本额定静载荷基本额定动载荷极限转速（2）寿命计算对于70000C型轴承，按文献1P322表13-7轴承派生轴向力，其中为文献1P321表13-5中的判断系数，其值由的大小来确定，但现轴承轴向力未知，故先初取，因此可估算：按文献1P322式（1
15、3-11）得由文献1P321表13-5进行插值计算，得，。再计算：两次计算的值相差不大，因此可以确定，。（3）轴承当量动载荷、因为 由文献1P321表13-5分别进行查表或插值计算得径向载荷系数和轴向载荷系数为对轴承1 对轴承2 因轴承运转中有中等冲击载荷，按文献1P319表13-6，取。则：轴承计算寿命 减速器设计寿命 所以满足寿命要求。（3）静载荷计算查机械零件手册可知，角接触球轴承当量静载荷因载荷稳定，无冲击，所以取静强度安全系数所以满足强度条件（4）极限工作转速计算以上所选各轴承的极限转速都成立，所以他们的极限工作转速一定满足要求。8.键连接的选择及校核计算8.1输入轴与电动机轴采用平
16、键连接根据轴径，查文献2P123可选用A型平键，得：，即：键870GB/T1096-2003键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献1P106表6-2查的许用应力，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。由文献1P106式（6-1）得：所以此键强度符合设计要求。8.2输出轴与联轴器连接采用平键连接根据轴径，查文献2 P123可选用A型平键，得：，即：键2070GB/T1096-2003键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献1P106表6-2查的许用应力，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。由文献1P106式（6-1）得：所以此键强度符合设计要求。8.3输出轴与蜗轮连接用平键连接根据轴径，
17、查文献1P123可选用A型平键，得：，即：键1670GB/T1096-2003键、轴和联轴器的材料都是钢，由文献1P106表6-2查的许用应力，取其平均值。键的工作长度：键与联轴器接触高度。由文献1P106式（6-1）得：所以此键强度符合设计要求。9联轴器的选择计算9.1与电机输出轴的配合的联轴器（1）计算联轴器的计算转距查文献1P351表14-1得小转距、电动机作原动机情况下取（2）型号选择根据前面的计算，电机输出轴，选择弹性联轴器TL6型。主要参数如下：公称扭距（满足要求）许用转速，因此此联轴器符合要求。轴孔直径轴孔长度9.2与二级齿轮降速齿轮轴配合的联轴器（1）计算联轴器的计算转距查文献
18、1P351表14-1得小转距、电动机作原动机情况下取（2）型号选择根据前面的计算，蜗轮输出轴，选择弹性销柱联轴器HL4型。主要参数如下：公称扭距 许用转速，因此此联轴器符合要求。轴孔直径轴孔长度10.润滑和密封说明10.1润滑说明因为是下置式蜗杆减速器，且其传动的圆周速度，故蜗杆采用浸油润滑，取浸油深度h=12mm；润滑油使用50号机械润滑油。轴承采用润滑脂润滑，因为轴承转速v1500r /min，所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/2。10.2密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。11拆装和
19、调整的说明在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙，因为游隙大小将影响轴承的正常工作。在安装齿轮或蜗杆蜗轮后，必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度确定的，可查手册。当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。也可调整蜗轮轴垫片，使蜗杆轴心线通过蜗轮中间平面。12减速箱体的说明机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度，箱体的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成本，均有重大影响。但是由于其形状的不规则和应力分布的复杂性，未能进行强度和刚度的分析计算，但是可以根据经验公式大概计算出
20、尺寸，加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度和强度。箱体的大小是根据内部传动件的尺寸大小及考虑散热、润滑等因素后确定的。13.设计小结早在大一的时候我就看着学长每天也是这么忙的在做课程设计，当时我就很不理解，我们专业有这么忙吗.现在我才知道了，原来我们专业是很有意思，能够让人学到很多知识。转眼间，我就大三了，拿到任务书时我是非常的兴奋，当时心里就想一定要把课程设计做好。主要分为四个阶段:第一阶段，设计计算阶段。在这一阶段中在老师的开题讲座中，我明白了我们本课程设计要设计什么，那一阶段该干些什么。在设计计算阶段中，我遇到了最大的一个问题就是蜗轮的传动比分配不合理。在这问题直接导致了我重新分配传动比
21、，再次对减速器的各个零件的设计及选用。第二阶段，减速器装配图草图绘制阶段。在这一阶段我们主要要根据我们之前的计算实现在图纸上，要确定箱体的大小，以及各个零件该安装在箱体的那个位置上。在老师的帮助下，我也参考了书籍资料，最终毫不费力的把草图绘制出来了。第三阶段，用CAD绘制装配图和零件图。由于前两个阶段我做的比较仔细所以各个零件的尺寸我很快的就绘制了出来，但是由于工程制图的很多相关知识的遗忘，在绘制标准件和减速器时不是很顺利，要不停的去看书和查尺寸。但是经过我废寝忘食的绘制，最后这个难关也被我攻克了。第四阶段，减速器设计说明书的书写。在这一阶段中，由于个零件图和装配图，与我最初的设计计算有一些出
22、入，所以很多数据又进行了再计算。但是当我把说明书在word中体现出来后，文章的排版是一个很繁琐而又复杂的难题，按照老师的版面要求，最后把说明书排成了老师要求的版式。虽然在设计的工程中我有抱怨，但是我的内心还是想必须要把这个课程设计要做好。所以我每天从早八点到晚上十一点，不是太累的时候，我还做到凌晨的三四点。在这个繁琐又复杂的设计中，我体会到了我们专业需要我们严谨的思维、精确的计算、刻苦的精神。在此设计的过程中，又把我高三的奋斗精神激发了出来。这次课程设计我学到了以前没有学到的知识，体会到了我们专业的伟大，展望出了我们就业前景的美好。设计是一项艰巨的任务，设计是要反复思考、反复修改，设计是要以坚
23、实的知识基础为前提的，设计机械的最终目的是要用于实际生产的，所以任何一个环节都马虎不得，机械设计课程设计让我又重温了一遍学过的机械类课程的知识。经过多次修改，设计的结果还是存在很多问题的，但是体验了机械设计的过程，学会了机械设计的方法，能为以后学习或从事机械设计提供一定的基础。14参考文献1 濮良贵、纪名刚机械设计（第八版）：高等教育出版社，200652 陆玉机械设计课程设计（第4版）：机械工业出版社，2006123 张龙机械设计课程设计手册（第一版）：国防工业出版社，200654 徐鄢主编. 机械设计手册第二版. : 机械工业出版社,1992.5 刘鸿文主编. 材料力学第四版. 高等教育出版社, 2004.6 张冶，洪雪. Pro/ENGINEER野火版3.0范例导航. 清华大学出版社, 20067 甘永立. 几何量公差与检测. 上海科学技术出版社，20068 杨德兴. 工程图学与计算机绘图. 北京航空航天大学出版社,2004输入功率：输出功率：输入转矩：输出转矩：取
