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1、机械设计说明书题 目： 一级蜗杆减速器设计 学 校： 系 别： 机械学院 专 业: 学生姓名： 学 号： 指导教师： 目录目录摘要4 1.蜗轮蜗杆减速器的介绍.4 1.1 蜗轮蜗杆减速器简介4 1.2 蜗杆传动特点5 2 总体传动方案的选择与分析.5 2.1 传动方案的选择5 2.2 传动方案的分析6 2.3 电动机的选择7 2.3.1. 电动机功率的确定.7 2.3.2. 确定电动机的转速.7 3.传动装置运动及动力参数计算.8 3.1 各轴的转速计算.8 3.2. 各轴的输入功率9 3.3 各轴的输入转矩.9 4.蜗轮蜗杆的设计，三维结构及其参数计算.10 4.1 蜗轮三维图10 4.2
2、蜗杆三维结构12 4.3 传动参数12 4.4 蜗轮蜗杆材料及强度计算13 4.5 计算相对滑动速度与传动效率13 4.6 确定主要集合尺寸14 4.7 热平衡计算14 4.8 蜗杆传动的几何尺寸计算15 5 联轴器选择与轴承的设计计算与校核.16 5.1 联轴器的选择16 5.11 载荷计算16 5.1.2 选择联轴器的型号.16 5.2 轴承的选择及校核与三维图17 5.2.1 蜗轮的轴承.17 5.2.2 蜗杆的轴承.18 5.2.3 初选输入轴的轴承型号.18 5.2.5 计算轴承内部轴向力.19 5.2.6 计算轴承的轴向载荷.19 5.2.7 计算当量动载荷.19 5.2.8 计算
3、轴承实际寿命.20 6 轴的结构设计.21 6.1 蜗杆工程图如下：216.2 蜗杆轴的径向尺寸的确定21 6.3 蜗杆轴的轴向尺寸的确定22 6.4 蜗轮轴的结构造型如下：22 6.5 蜗轮轴的轴上零件的定位、固定和装配23 6.6 蜗轮轴的径向尺寸的确定23 6.7 蜗轮轴的轴向尺寸的确定23 6.8 蜗轮的强度校核24 7 键连接设计计算.26 7.1 蜗杆连接键26 7.2 蜗轮键的选择与校核27 8 减速器箱体结构设计27 9 减速器润滑的概要说明.30 9.1 减速器的结构30 9.2 减速箱体的结构30 9.3 速器的润滑与密封31 10 减速器零件的三维建模.32 10.1 减
4、速器蜗杆的三维模型32 10.2 减速器蜗轮的三维模型32 10.3 减速器箱体的三维模型.33 10.4 其他零件三维模型成型34 10.4.1 轴承的三维模型成型34 10.4.2 轴承盖、油标、通气塞的三维模型34 11.蜗轮蜗杆装配体三维图和爆炸图.35 11.1 装配图35 11.2 爆炸图36 12.各个零件图结构.36 13.参 考 文 献.38 致 谢39摘要摘要蜗轮蜗杆减速器的计算机辅助机械设计，计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，通过本课题的研究，将进一步深入地对这一技术进行深入地了解和学习。本文主要介绍一级蜗轮蜗杆减速器
5、的设计过程及其相关零、部件的 CAD 图形。计算机辅助设计（CAD） ，计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，能清楚、形象的表达减速器的外形特点。本设计以SolidWorks 软件为主，并结合 AutoCAD、CAXA 电子图板等二维绘图软件，设计了一个二级圆柱齿轮减速器，实现了减速器的三维模型生成，以及由此生成二维工程图的设计思想。通过该软件特有的三维设计功能，检查、优化设计方案，实现了减速器的运动仿真，完成了减速器在计算机中的模拟设计。该减速器的设计基本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望老师批评指正。关键词：3D 模型，
6、蜗轮蜗杆，减速器1 1. .蜗轮蜗杆减速器的介绍蜗轮蜗杆减速器的介绍1.1 蜗轮蜗杆减速器简介蜗轮蜗杆减速器简介蜗轮蜗杆减速机（如图 1）是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器， 将电机（马达）的回转数减速到所要的转数，并得到较大转矩的机构。在目前 用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械 的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用 的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见 的家电，钟表等等。图 1 其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速 机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加
7、转矩功能。因此广泛应用 在速度与扭矩的转换设备。1.2 蜗杆传动特点蜗杆传动特点蜗杆传动的主要优点是可以获得较大的单级传动比。在动力传动中，传动 比的一般范围在 5 80 ，对非动力传动，传动比可达 1000 或更大。由于传 动比大，零件数目少，因而结构紧凑。由于蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮轮 齿的啮合是逐渐进入或退出啮合，因而传动平稳，振动和噪声小。另外，不需 其它辅助机构即可获得传动的自锁性。 蜗杆传动的主要缺点是效率低，故不宜在大功率连续运转条件下工作。为减 轻齿面磨损及避免胶合，蜗轮一般需要用较贵重的减摩材料 ( 如青铜 ) 制造。 目前，各种新型蜗杆传动研究的重点是提高传动效率，以适
8、应高效率连续大功 率传动的要求2 2 总体传动方案的选择与分析总体传动方案的选择与分析2.1 传动方案的选择传动方案的选择该传动方案在任务书中已确定，采用一个单级蜗杆减速器传动装置传动，如下图所示：2.2 传动方案的分析传动方案的分析该工作机采用的是原动机为 Y 系列三相笼型异步电动机，三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机，电压 380 V，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便；另外其传动功率大，传动转矩也比较大，噪声小，在室内使用比较环保。传动装置采用单级蜗杆减速器组成的封闭式减速器，采用蜗杆传动能实现较大的传动比，结构紧凑,传动平稳，但效率低，多用于中、小功率间歇运动的场
9、合。工作时有一定的轴向力，但采用圆锥滚子轴承可以减小这缺点带来的影响，但它常用于高速重载荷传动，所以将它安放在高速级上。并且在电动机心轴与减速器输入轴及减速器输出轴与卷筒轴之间采用弹性联轴器联接，因为三相电动机及输送带工作时都有轻微振动，所以采用弹性联轴器能缓冲各吸振作用，以减少振动带来的不必要的机械损耗。总而言之，此工作机属于小功率、载荷变化不大的工作机，其各部分零件的标准化程度高，设计与维护及维修成本低；结构较为简单，传动的效率比较高，适应工作条件能力强，可靠性高，能满足设计任务中要求的设计条件及环境。2.3 电动机的选择电动机的选择2.3.1.2.3.1. 电动机功率的确定电动机功率的确
10、定1）机各传动部件的传动效率及总效率：查机械设计课程设计指导书表 9.2 可知蜗杆传动的传动比为：蜗杆= 1040；又根据机械设计基础表 4-2 可知蜗杆头数为，由表 4-4 可知蜗2Z1杆传动的总效率为：蜗杆= 0.750.82；查机械设计课程设计指导书表 9.1 可知各传动部件的效率分别为：联轴器= 0.990.995；轴承= 0.97（一对）；卷筒= 0.940.97；工作机的总效率为：74. 065. 022卷筒轴承蜗轮蜗杆联轴器总总= 2 联轴器 蜗轮蜗杆 2 轴承 卷筒= 0.650.742）电动机的功率kwFvPw45. 310005 . 123001000= 1000=2300
11、 1.5 1000= 3.45所以电动机所需工作效率为：kwPPw d3 . 565. 045. 3minmax总2.3.2.2.3.2. 确定电动机的转速确定电动机的转速1) 传动装置的传动比的确定：查机械设计课程设计指导书书中表 9.2 得各级齿轮传动比如下：4010蜗杆i理论总传动比：4010蜗杆总ii2) 电动机的转速：卷筒轴的工作转速：min/3 .575005 . 1100060100060rDvn滚筒所以电动机转速的可选范围为：min/22925733 .57)4010(.rinnd总滚筒根据上面所算得的原动机的功率与转速范围，符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000
12、 r/min 和 1500 r/min 三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为 1000 r/min的电动机。其主要功能表如下：电动机型号额定功率kW满载转速/r/min起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y132M2-65.59602.02.03.3.传动装置运动及动力参数计算传动装置运动及动力参数计算3.1 各轴的转速计算各轴的转速计算1)实际总传动比及各级传动比的他配：由于是蜗杆传动，传动比都集中在蜗杆上，其他不分配传动比。则总传动比: i75.163 .57960 nniwm所以取17i总2) 各轴的转速：第一轴转速：r/min
13、960nnm1第二轴转速：r/min5 .5617960 nnn1 2总3.2. 各轴的输入功率各轴的输入功率第一轴功率：kW25. 599. 03 . 5PPd01d1联轴器第二轴功率：kW2 . 48 . 025. 5PPP112d2蜗杆第三轴功率：kW03. 499. 097. 02 . 4PPP223d3联轴器轴承3.3 各轴的输入转矩各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩：mmN1027. 59603 . 51055. 9nP1055. 9T46md6 d第一轴转矩：mmN1022. 596025. 51055. 91055. 9nP1055. 9T466116 1第二轴转矩：mmN101
14、 . 75 .562 . 41055. 9nP1055. 9T56226 2第三轴转矩：mmN1081. 65 .5603. 41055. 9nP1055. 9T56w36 3将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：轴 名功率P/kW转矩/TN mm转速n/(r/min)传动比i效率电机轴5.345.27 10960 / minr11第一轴5.2545.22 10960 / minr10.99第二轴4.257.1 1056.5 / minr170.80卷筒轴4.0356.81 1056.5 / minr10.954.4.蜗轮蜗杆的设计，三维结构及其参数计蜗轮蜗杆的设计，三维结构及其参数计算
15、算4.1 蜗轮三维图蜗轮三维图4.2 蜗杆三维结构蜗杆三维结构4.3 传动参数传动参数蜗杆输入功率 P=5.3 kW，蜗杆转速，蜗轮转速min/ r960n1，理论传动比 i=16.75，实际传动比 i=17，蜗杆头数，蜗min/ r5 .56n22Z1轮齿数为，蜗轮转速34217 ZiZ12min/ r5 .5617960 inn1 24.4 蜗轮蜗杆材料及强度计算蜗轮蜗杆材料及强度计算减速器的为闭式传动，蜗杆选用材料 45 钢经表面淬火，齿面硬度 45 HRC,蜗轮缘选用材料 ZCuSn10Pb1,砂型铸造。蜗轮材料的许用接触应力，由机械设计基础表 4-5 可知,=180MPa. H估取啮合效率： 1= 0.8蜗轮轴转矩：T2= 9.55 106P11n2= 9.55 1065.25 0.8 56.5= 7.1 105N mm载荷系数：载荷平稳，蜗轮转速不高，取 K=1.1.计算值 2 1m dm2d1 K
