一级蜗杆减速器设计文档格式.docx

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2.机构运动简图

3.运动学与动力学计算

3.1电动机的选择计算

3.1.1选择电动机

3.1.1.1选择电动机的类型

按工作要求和条件选取Y系列一般用途全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。

3.1.1.2选择电动机容量

电动机输出功率：

kw

工作机所需的功率：

所以kw

由电动机至工作机之间的总效率：

其中分别为联轴器，轴承，窝杆，齿轮，链和卷筒的传动效率。

查表可知=0.99（弹性链轴器）=0.98（滚子轴承）=0.73单头窝杆）=0.90铸造的开式齿轮传动）=0.96（滚子链）=0.96（卷筒）

所以：

p=

3.1.1.3确定电动机转速

卷筒轴的工作转速为r\min

根据《机械设计基础》中查的蜗杆的传动比在一般的动力传动中；

i=60~600，电动机的转速的范围因为

N=（20~80）*n=（20~80）x49.1=982~3928r/min

在这个范围内的电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min,2800r/min.三种传动比方案，综合考虑电动机和传动装置的情况来确定最后的转速，为降低电动机的重量和成本，可以选择同步转速1500r/min。

根据同步转速查表10-100确定电动机的型号为Y90L1-4。

3.1.2计算总传动比和各级传动比的分配

3.1.2.1计算总传动比：

3.1.2.2各级传动比的分配

由于为蜗杆传动，传动比都集中在蜗杆上，其他不分配传动比。

3.1.3计算传动装置的运动和动力参数

3.1.3.1蜗杆蜗轮的转速：

蜗杆转速和电动机的额定转速相同

蜗轮转速：

滚筒的转速和蜗轮的转速相同

3.1.3.2功率

蜗杆的功率：

p=3.57*0.99=3.534KW

蜗轮的功率：

p=3.534*0.8*0.99=2.799kW

滚筒的功率：

p=2.799*0.97*0.98=2.661kW

３.１.３.２转矩

将所计算的结果列表：

参数

电动机

蜗杆

蜗轮

滚筒

转速r/min

1420

63.67

功率P/kw

3.57

3.534

2.799

2.661

转矩N.m

24.01

23.77

514.27

493.85

传动比i

22.3

效率

0.99

0.79

0.90

4.传动零件的设计计算

4.1蜗杆蜗轮设计计算

计算项目

计算内容

计算结果

4.1.1选择材料

4.1.2确定许用压力

时蜗轮材料的许用接触

当时蜗轮材料的许用弯曲应力

初步估计Vs的值

滑动系数影响系数Zvs

应力循环的次数

接触强度寿命系数Zn

弯曲强度寿命系数Yn

许用接触应力

许用弯曲应力

4.1.3按接触疲劳强度设计

载荷系数K

传动比i

初步估计蜗杆传动效率

确定蜗杆的头数

蜗轮齿数

确定模数及蜗杆直径

确定蜗杆传动

基本参数

4.1.4求蜗轮圆周数度并校核效率

蜗轮分度圆导程角

实际传动比i

蜗轮的实际转速n

蜗轮的圆周数度v

滑动速度Vs

啮合效率

搅油效率0.94~0.99

轴承效率0.98~0.99

蜗杆的传动效率

4.1.5校核蜗轮的齿面接触强度

材料弹性系数Ze

使用系数Ka

动载系数Kv

载荷系数=

蜗轮实际转矩T2

滑动速度影响系数Zvs

许用接触应力[σH]

校核蜗杆轮齿接触疲劳强度

4.1.6校核蜗轮齿根弯曲强度

蜗轮综合齿形系数

导程角系数

校核弯曲强度

4.1.7热平衡校核

初步估计散热面积A

周围空气的温度t

热散系数K

热平衡校核

4.1.8计算蜗杆传动主要尺寸

中心距a=200mm

蜗杆齿顶圆直径da1

蜗杆齿根圆直径df1

导程角

蜗杆轴向齿距Px1

蜗杆齿宽b1

蜗轮分度圆直径d2

蜗轮喉圆直径de2

蜗轮齿根圆直径df2

蜗轮齿顶圆直径da2

蜗轮齿宽b2

蜗轮齿顶圆弧半径

蜗轮螺旋角β

4.1.9蜗轮蜗杆的结构设计

蜗杆选40Gr，表面淬火45~55HRC；

由表8-7查得，

蜗轮边缘选择ZCuSn10P1。

金属模铸造

查表8-7得许用压力为查表8-7

查图8-13得Vs≈3/s，

查图8-14得Zvs=0.93（浸油润滑）。

=60×

N2×

j×

L=60×

63.7×

1×

365×

16×

10=223204800

Zn==0.68

Yn==0.55

由式（8-6）

=220×

0.93×

0.68=

由式（8-7）=×

Yn

=70×

0.55=

从K=1~1.4取K=1.2

由%=%≈0.835

查表8-2=2-3取Z1=2

=i×

=22.3×

2=44.645

由式（8-10）

由表8-1取m=6.3，d=63

查表8-4按i=25，m=6.3，d=63得基本参数为：

中心距a=190，=2，=50，X2=-0.206

=m=6.3×

50=330mm

=arctanm/d=arctan2×

6.3/63=11度18分35秒

i=/=53/2=26.5

n=n1/i=1420/26.5=53.6r/mm

Vs=

查表8-10

取0.96

取0.98

得：

=0.903×

0.96×

0.98=0.85

查表8-8Ze=155

查表8-9Ka=1（间隙工作）

由于V2=0.937〈3m/s，Kv=1~1.1，取Kv=1

=1（载荷平稳）

查图8-14Zvs=0.93

[σH]=220×

0.68=139.13N/mm

=125.62〈[σH]=139.13

按=/cos³

=53/cos³

=54

查图7-32=4.0及=+0.246

=1-/120°

=1-11°

18´

35"

/120=0.906

=11.12〈[σF]=38.5

取t=20°

C

从K=14~17.5取K=17W/（m²

·

C）

由式（8-14）

=54.13°

C〈85°

蜗杆分度圆直径d1=63mm

da1=d1+2ha´

m=63+2×

6.3=76mm

df1=d1-2m（ha´

+c´

）=63-2×

6.3（1+0.2）=48mm

=11°

Px1=п×

m=3.14×

6.3=20mm

d2=334mm

de2≤da2+1.5m=350+1.5×

6.3=359.5mm

df2=d2-2×

hf2=d2-2m（ha´

-X2+C´

）

=334-2×

6.3（1-0.246+0.2）

=320mm

da2=d2+2m（ha"

+X2）=334+2×

6.3（1+0.246）=350mm

b2≤0.75da1=0.75×

76=57mm

Ra2=d1/2-m=63/2-6.3=25mm

β==11°

蜗杆和轴做成一体，即蜗杆轴。

蜗轮采用轮箍式，青铜轮缘与铸造铁心采用H7/s6配合，并加台肩和螺钉固定，螺钉选6个

40Gr

ZCuSn10P1

Vs≈3/s

Zvs=0.93

=223204800

K=1.2

i=22.3

=2

=45

m=6.3，

d=63

=2，

=53

X2=+0.246

I=26.5

N=53.6r/min

Vs

Ka=1

Kv=1

=1

[σH]=139.13

合格

A=1.11m²

a=200mm

da1=76mm

b1=93mm

d2=334mm

β==11°

5.轴的设计计算及校核

5.1输出轴的设计

5.1.1轴的材料的选择，确定许用应力

5.1.2按扭转强度，初步估计轴的最小直径

5.1.3轴承和键

5.1.4轴的结构设计

5.1.4.1、径向尺寸的确定

5.1.4.2、轴向尺寸的确定

5.1.5轴的强度校核

5.1.5.1计算蜗轮受力

5.1.5.2计算支承反力

5.1.5.3弯矩

5.1.5.4当量弯矩

5.1.5.5分别校核

5.1.5.6键的强度校核

考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩。

d≥

轴伸安装联轴器，考虑补偿轴的可能位移，选用无弹性元件的联轴器，由转速和转矩得

Tc=KT=1.5×

9.550×

×

2.799/63.67=315N•m

查表GB4323-84HL3选无弹性扰性联轴器，标准孔径d=38mm，即轴伸直径为38mm。

采用角接触球轴承，并采用凸缘式轴承盖，实现轴承系两端单向固定，轴伸处用C型普通平键联接，实现周向固定。

用A型普通平键连接蜗轮与轴

从轴段d1=38mm开始逐渐选取轴段直径，d2起固定作用，定位轴肩高度可在（0.07~0.1）d范围内，故d2=d1+2h≥38×

（1+2×

0.07）=43.32mm，该直径处安装密封毡圈，标准直径。

应取d2=45mm；

d3与轴承的内径相配合，为便与轴承的安装，取d3=50mm，选定轴承型号为7210CJ，d4与蜗轮孔径相配合。

按标准直径系列，取d4=53mm；

d5起定位作用，由

h=（0.07~0.1）d=（0.07~0.1）×

53=3.71～5.3mm，取h=4mm，d5=60mm；

d7与轴承配合，取d7=d3=50mm；

d6为轴承肩，查机械设计手册，取d6=57mm。

与传动零件相配合的轴段长度，略小于传动零件的轮毂宽。

轮毂的宽度B2=（1.2～1.5）d4=（1.2～1.5）×

53=63.6～79.5mm，取b=70mm，联轴段L4=68mm，联轴器十字滑块联轴器B2=60mm，取联轴段L1=58mm。

与轴承配合的轴段长度，查轴承宽度为20mm，取挡油板厚为1mm，则L7=21mm，其他轴段的尺寸长度与箱体等的设计有关，蜗轮端面与箱体的距离取10～15mm，轴承端面与箱体内壁的距离取5mm；

分箱面取55～65mm，轴承盖螺钉至联轴器距离1