電動汽車傳動系統(tǒng)減速器方案優(yōu)化設(shè)計【蝸輪蝸桿減速器】【F=3kN V=1.2ms D=310mm】

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Reducer is depends on the gear meshing of output and input to determine the speed of the output, center distance between shaft and parallel degree directly affect the quality of the gear reducer is good or bad. Supporting the drive shaft, ensure the center distance between shaft and parallelism, and to ensure that the correct gear reducer parts and engine installation is a primary requirement of reducer assembly. Reducer body processing quality, directly will affect the shaft and gear parts location accuracy of each other and the service life and reliability of the gear reducer assembly. So for the output of the speed reducer type bearing support hole accuracy requirement of the key. Reducer box is a typical body parts, and its complex shape, thin wall structure, external in order to increase the strength and there are a lot of strong gluten. Have higher accuracy requirement of multiple plane, bearing hole and screw hole need to processing. Because of poor rigidity, cutting force in the heat is big, easy to produce deformation and vibration.Computer aided mechanical design of worm gear and worm gear reducer is widely used in today's design and manufacturing of advanced technology, through this topic research, further in-depth understanding of this technology and learning. Key words: gear reducer,； worm gear； worm,； worm wheel； worm shaft 目 錄 第一章 緒論 1 1.1本課題的背景及意義 1 1.1.1本設(shè)計的設(shè)計要求 1 1.2減速器的發(fā)展狀況 1 1.2.1國內(nèi)減速機產(chǎn)品發(fā)展狀況 1 1.2.2國外減速機產(chǎn)品發(fā)展狀況 1 1.3.本設(shè)計的要求 2 1.4研究內(nèi)容 2 1.4.1蝸輪蝸桿減速器的特點 2 1.4.2方案擬訂 3 第二章 減速器的總體設(shè)計 4 2.1傳動裝置的總體設(shè)計 4 2.1.1擬訂傳動方案 4 2.1.2電動機的選擇 4 2.1.3確定傳動裝置的傳動比及其分配 5 2.1.4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 6 2.2 傳動零件的設(shè)計計算 7 2.2.1 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計 7 2.3 軸的設(shè)計 13 2.3.1 蝸輪軸的設(shè)計 13 2.3.2 軸的結(jié)構(gòu) 17 2.3.3 蝸桿軸的設(shè)計 17 第三章 軸承的選擇和計算 18 3.1 蝸輪軸的軸承的選擇和計算 18 3.2 蝸桿軸的軸承的選擇和計算 19 3.3 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 19 第四章 其他零件設(shè)計 22 4.1鍵聯(lián)接的選擇和強度校核 22 4.1.1高速軸鍵聯(lián)接的選擇和強度校核 22 4.1.2低速軸與蝸輪聯(lián)接用鍵的選擇和強度校核 22 4.2 聯(lián)軸器的選擇和計算 22 4.2.1 高速軸輸入端的聯(lián)軸器 22 4.2.2 低速軸輸出端的聯(lián)軸器 23 4.3 減速器的潤滑 23 4.4 部分零件加工工藝過程 23 4.4.1 軸的加工工藝過程 23 4.4.2 箱體加工工藝過程 26 第五章 減速器的簡介 28 5.1蝸輪蝸桿減速器簡介 28 5.2蝸桿傳動特點 28 5.3蝸輪蝸桿減速機的常見問題 28 5.3.1 減速機發(fā)熱和漏油 28 5.4零件介紹 29 5.4.1箱體 29 5.4.2通氣器 30 5.4.3游標尺 30 5.4.4風(fēng)扇 31 5.5蝸桿減速器裝配 31 5.6通用零件設(shè)計 31 5.6.1軸承的三維模型成型 32 5.6.2軸端蓋的三維模型 33 5.6.3油標的三維模型 33 5.7渦輪蝸桿減速器主要零件三維模型 34 5.7.1渦輪蝸桿減速器 34 5.7.2渦輪整體裝配圖 34 5.7.3蝸桿整體裝配圖 35 5.7.4渦輪軸 35 5.7.5蝸桿軸 36 5.7.6減速器上箱體 36 5.7.7減速器下箱體 37 第六章 結(jié)論 38 參考文獻 39 致 謝 40 附錄 41 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1本課題的背景及意義 計算機輔助設(shè)計及輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)是當今設(shè)計以及制造領(lǐng)域廣泛采用的先進技術(shù)。本次設(shè)計是蝸輪蝸桿減速器，通過本課題的設(shè)計，將進一步深入地對這一技術(shù)進行深入地了解和學(xué)習(xí)。 1.1.1本設(shè)計的設(shè)計要求 機械零件的設(shè)計是整個機器設(shè)計工作中的一項重要的具體內(nèi)容，因此，必須從機器整體出發(fā)來考慮零件的設(shè)計。設(shè)計零件的步驟通常包括：選擇零件的類型；確定零件上的載荷；零件失效分析；選擇零件的材料；通過承載能力計算初步確定零件的主要尺寸；分析零部件的結(jié)構(gòu)合理性；作出零件工作圖和不見裝配圖。對一些由專門工廠大批生產(chǎn)的標準件主要是根據(jù)機器工作要求和承載能力計算，由標準中合理選擇。 根據(jù)工藝性及標準化等原則對零件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，是分析零部件結(jié)構(gòu)合理性的基礎(chǔ)。有了準確的分析和計算，而如果零件的結(jié)構(gòu)不合理，則不僅不能省工省料，甚至使相互組合的零件不能裝配成合乎機器工作和維修要求的良好部件，或者根本裝不起來。 1.2減速器的發(fā)展狀況 1.2.1國內(nèi)減速機產(chǎn)品發(fā)展狀況 國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動，蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機械效率過低的問題。另外材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點。由于在傳動的理論上，工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此沒能從根本上解決傳遞功率大，傳動比大，體積小，重量輕，機械效率高等這些基本要求。 1.2.2國外減速機產(chǎn)品發(fā)展狀況 國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪轉(zhuǎn)動為主，體積和重量問題也未能解決好。當今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。 1.3.本設(shè)計的要求 本設(shè)計的設(shè)計要求機械零件的設(shè)計是整個機器設(shè)計工作中的一項重要的具體內(nèi)容，因此，必須從機器整體出發(fā)來考慮零件的設(shè)計計算，而如果零件的結(jié)構(gòu)不合理，則不僅不能省工省料，甚至使相互組合的零件不能裝配成合乎機器工作和維修要求的良好部件，或者根本裝不起來。 機器的經(jīng)濟性是一個綜合性指標，設(shè)計機器時應(yīng)最大限度的考慮經(jīng)濟性。提高設(shè)計制造經(jīng)濟性的主要途徑有：①盡量采用先進的現(xiàn)代設(shè)計理論個方法，力求參數(shù)最優(yōu)化，以及應(yīng)用CAD技術(shù)，加快設(shè)計進度，降低設(shè)計成本；②合理的組織設(shè)計和制造過程；③最大限度地采用標準化、系列化及通用化零部件；④合理地選擇材料，改善零件的結(jié)構(gòu)工藝性，盡可能采用新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝和新技術(shù)，使其用料少、質(zhì)量輕、加工費用低、易于裝配⑤盡力改善機器的造型設(shè)計，擴大銷售量。 提高機器使用經(jīng)濟性的主要途徑有：①提高機器的機械化、自動化水平，以提高機器的生產(chǎn)率和生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量；②選用高效率的傳動系統(tǒng)和支承裝置，從而降低能源消耗和生產(chǎn)成本；③注意采用適當?shù)姆雷o、潤滑和密封裝置，以延長機器的使用壽命，并避免環(huán)境污染。 機器在預(yù)定工作期限內(nèi)必須具有一定的可靠性。提高機器可靠度的關(guān)鍵是提高其組成零部件的可靠度。此外，從機器設(shè)計的角度考慮，確定適當?shù)目煽啃运?，力求結(jié)構(gòu)簡單，減少零件數(shù)目，盡可能選用標準件及可靠零件，合理設(shè)計機器的組件和部件以及必要時選取較大的安全系數(shù)等，對提高機器可靠度也是十分有效的。 1.4研究內(nèi)容 1.4.1蝸輪蝸桿減速器的特點 蝸輪蝸桿減速器的特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速化，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高. 蝸輪蝸桿減速器是以蝸桿為主動裝置，實現(xiàn)傳動和制動的一種機械裝置。當蝸桿作為傳動裝置時，在蝸輪蝸桿共同作用下，使機器運行起來，在此過程中蝸桿傳動基本上克服了以往帶傳動的摩擦損耗；在蝸桿作為制動裝置時，蝸輪，蝸桿的嚙合，可使機器在運行時停下來，這個過程中蝸桿蝸輪的嚙合靜摩擦達到最大，可使運動中的機器在瞬間停止。在工業(yè)生產(chǎn)中既節(jié)省了時間又增加了生產(chǎn)效率，而在工藝裝備的機械減速裝置，深受用戶的美譽，是眼前當代工業(yè)裝備實現(xiàn)大小扭矩，大速比，低噪音，高穩(wěn)定機械減速傳動獨攬裝置的最佳選擇。 1.4.2方案擬訂 A、箱體 (1)：蝸輪蝸桿箱體內(nèi)壁線的確定； (2)：軸承孔尺寸的確定； (3)：箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計； a.箱體壁厚及其結(jié)構(gòu)尺寸的確定 b. 軸承旁連接螺栓凸臺結(jié)構(gòu)尺寸的確定 c.確定箱蓋頂部外表面輪廓 d. 外表面輪廓確定箱座高度和油面 e. 輸油溝的結(jié)構(gòu)確定 f. 箱蓋、箱座凸緣及連接螺栓的布置 B、軸系部件 (1) 蝸輪蝸桿減速器軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 a. 軸的徑向尺寸的確定 b. 軸的軸向尺寸的確定 (2)軸系零件強度校核 a. 軸的強度校核 b. 滾動軸承壽命的校核計算 C、減速器附件 a.窺視孔和視孔蓋 b. 通氣器 c. 軸承蓋 d. 定位銷 e. 油面指示裝置 f. 油塞 g. 起蓋螺釘 h. 起吊裝置 46 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 減速器的總體設(shè)計 第二章 減速器的總體設(shè)計 2.1傳動裝置的總體設(shè)計 2.1.1擬訂傳動方案 本傳動裝置用于帶式運輸機，工作參數(shù)：運輸帶工作拉力F=3KN，工作速度=1.2m/s，滾筒直徑D=310mm，傳動效率η=0.96，（包括滾筒與軸承的效率損失）兩班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；使用壽命8年。環(huán)境最高溫度80℃。本設(shè)計擬采用蝸輪蝸桿減速器，傳動簡圖如圖6.1所示。 圖6.1 傳動裝置簡圖 1—電動機 2、4—聯(lián)軸器 3—級蝸輪蝸桿減速器 5—傳動滾筒 6—輸送帶 2.1.2電動機的選擇 （1）選擇電動機的類型 按工作條件和要求，選用一般用途的Y系列三相異步電動機,封閉式結(jié)構(gòu),電壓380V。 （2）選擇電動機的功率 電動機所需的功率 = / (2-1) 式中 —工作機要求的電動機輸出功率，單位為KW； η—電動機至工作機之間傳動裝置的總效率； —工作機所需輸入功率，單位為KW； 輸送機所需的功率輸送機所需的功率 P=Fv／1000·w=3000×1.2／1000×0.8=4.5 kW (2-2) 電動機所需的功率= ／ = =0.99×0.99×0.8×0.99×0.99≈0.76 (2-3) =4.5／0.8=5.92kW 查表，選取電動機的額定功率 =7.5kw (2-4) （3）選擇電動機的轉(zhuǎn)速 傳動滾筒轉(zhuǎn)速==73.96 r/min由表推薦的傳動比的合理范圍，取蝸輪蝸桿減速器的傳動比=10~40，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為： = n=（10~40）×73.96=740-2959r/min (2-5) 這范圍的電動機同步轉(zhuǎn)速有750、1000、1500、3000 r/min四種，現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速1000 r/min和1500 r/min兩種常用轉(zhuǎn)速的電動機進行分析比較。 合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格、傳動比及市場供應(yīng)情況，選取比較合適的方案，現(xiàn)選用型號為Y132M—4。 2.1.3確定傳動裝置的傳動比及其分配 減速器總傳動比及其分配： 減速器總傳動比 i=／=1440／73.96=19.47 (2-6) 式中i—傳動裝置總傳動比 —工作機的轉(zhuǎn)速，單位r/min —電動機的滿載轉(zhuǎn)速，單位r/min 2.1.4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) （1）各軸的輸入功率 軸ⅠP= P=5.92×0.99×0.99=5.8kW (2-7) 軸ⅡP= P=5.8×0.99×0.99×0.8=4.54kW (2-8) （2）各軸的轉(zhuǎn)速 電動機： =1440 r/min (2-9) 軸Ⅰ：n= =1440 r/min 軸Ⅱ：n==1440／19.47=73.96 r/min (2-10) （3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動機軸： =9550pd/nm=9550×5.92／1440=39.26Nm (2-11) 軸Ⅰ：T= 9550p1/n1=9550×5.8/1440=38.46Nm (2-12) 軸Ⅱ：T= 9550p2/n2=9550×4.54/73.96=586.22Nm (2-13) 上述計算結(jié)果匯見表2-1 表3-1傳動裝置運動和動力參數(shù) 輸入功率（kW） 轉(zhuǎn)速n（r/min） 輸入轉(zhuǎn)矩（Nm） 傳動比 效率 電動機軸 5.92 1440 39.26 1 0.98 軸Ⅰ 5.8 1440 38.36 19.47 0.784 軸Ⅱ 4.54 73.96 586.22 2.2 傳動零件的設(shè)計計算 2.2.1 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計 一.選擇蝸輪蝸桿類型、材料、精度 根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）蝸桿材料選用45鋼，整體調(diào)質(zhì)，表面淬火，齒面硬度45~50HRC。蝸輪齒圈材料選用ZCuSn10Pb1，金屬模鑄造，滾銑后加載跑合，8級精度，標準保證側(cè)隙c。 二.計算步驟 1.按接觸疲勞強度設(shè)計 設(shè)計公式 ≥mm (2-14) 選z1，z2： 查表7.2取z1=2， z2= z1×n1／n2=2×1440／73.96=38.94≈39. (2-15) z2在30～64之間，故合乎要求。 初估=0.82 （2）蝸輪轉(zhuǎn)矩T2： T2=T1×i×=9.55×106×5.8×19.47×0.82／1440=614113.55 Nmm (2-16) （3）載荷系數(shù)K： 因載荷平穩(wěn)，查表7.8取K=1.1 （4）材料系數(shù)ZE 查表7.9， ZE=156) (2-17) （5）許用接觸應(yīng)力[0H] 查表7.10， [0H]=220 Mpa N=60×jn2×Lh=60×73.96×1×12000=5.325×107 (2-18) ZN===0.81135338 [H]=ZN[0H]= 0.81135338×220=178.5 Mpa （6）md1： md1≥ =1.1×614113.55×=2358.75mm (2-19) （7）初選m，d1的值： 查表7.1取m=6.3 ，d1=63 md1=2500.47〉2358.75 (2-20) （8）導(dǎo)程角 tan= =0.2 (2-21) =arctan0.2=11.3° （9）滑動速度Vs Vs= =4.84m/s (2-22) （10）嚙合效率 由Vs=4.84 m/s查表得 ν=1°16′ 1 ==0.2/0.223=0.896 (2-23) （11）傳動效率 取軸承效率 2=0.99 ，攪油效率3=0.98 =1×2×3=0.896×0.99×0.98=0.87 (2-14) T2=T1×i×=9.55×106×5.8×19.47×0.87／1440=651559.494Nmm （12）檢驗md1的值 md1≥=0.×651559.494×=1820＜2500.47 (2-15) 原選參數(shù)滿足齒面接觸疲勞強度要求 2.確定傳動的主要尺寸 m=6.3mm，=63mm，z1=2，z2=39 中心距a a==154.35mm (2-16) (1)蝸桿尺寸 分度圓直徑d1 d1=63mm 齒頂圓直徑da1 da1=d1+2ha1=(63+2×6.3)=75.6mm (2-17) 齒根圓直徑df1 df1=d1﹣2hf=63﹣2×6.3(1+0.2)=47.88mm (2-18) 導(dǎo)程角 tan=11.30993247° 右旋 軸向齒距 Px1=πm=3.14×6.3=19.78mm (2-19) 齒輪部分長度b1 b1≥m(11+0.06×z2)=6.3×(11+0.06×39)=84.04mm取b1=90mm (2-20) (2)蝸輪尺寸 分度圓直徑d2 d2=m×z2=6.3×39=245.7mm (2-21) 齒頂高 ha2=ha*×m=6.3×1=6.3mm (2-22) 齒根高 hf2= (ha*+c*)×m=(1+0.2)×6.3=7.56mm (2-23) 齒頂圓直徑da2 da2=d2+2ha2=245.7+2×6.3×1.2=230.58mm (2-24) 齒根圓直徑df2 df2=d2﹣2m(ha*+c*)=384﹣19.2=364.8mm (2-25) 導(dǎo)程角 tan=11.30993247° 右旋 軸向齒距 Px2=Px1=π m=3.14×6.3=19.78mm (2-26) 蝸輪齒寬b2 b2=0.75da1=0.75×75.6=56.7mm (2-27) 齒寬角 sin(α/2)=b2/d1=56.7／63=0.9 (2-28) 蝸輪咽喉母圓半徑 rg2=a—da2／2=154.35﹣129.15=25.2mm (2-29) (3)熱平衡計算 ①估算散熱面積A A= (2-30) ②驗算油的工作溫度ti 室溫：通常取。 散熱系數(shù)：Ks=20 W/(㎡·℃)。 73.45℃＜80℃ (2-31) 油溫未超過限度 (4)潤滑方式 根據(jù)Vs=4.84m/s，查表7.14，采用浸油潤滑，油的運動粘度 V40℃=350×10-6㎡/s (2-32) (5)蝸桿、蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(單位：mm) ①蝸輪軸的設(shè)計 最小直徑估算 dmin≥c× (2-33) c查《機械設(shè)計》表11.3得 c=120 dmin≥=120× =47.34 (2-34) 根據(jù)《機械設(shè)計》表11.5，選 dmin=48 d1= dmin+2a =56 (2-35) a≥(0.07～0.1) dmin=4.08≈4() d2=d1+ (1～5)mm=56+4=60 d3=d2+ (1～5)mm=60+5=65 d4=d3+2a=65+2×6=77 a≥(0.07～0.1) d3=5.525≈6 h由《機械設(shè)計》表11.4查得 h=5.5 b=1.4h=1.4×5.5=7.7≈8 (2-36) d5=d4﹣2h=77﹣2×5.5=66 d6=d2=60 l1=70+2=72 ②蝸桿軸的設(shè)計 最小直徑估算 dmin≥c× = 120×=19.09 取dmin=30 (2-37) d1=dmin+2a=20+2×2.5=35 a=(0.07～0.1)dmin d2=d1+(1～5)=35+5=40 d3=d2+2a=40+2×2=44 a=(0.07～0.1)d2 d4=d2=40 h查《機械設(shè)計》表11.4 蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。蝸輪采用輪箍式，青銅輪緣與鑄造鐵心采用H7/s6配合，并加臺肩和螺釘固定，螺釘選6個上述結(jié)果見表3-1 表3-1 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計 名 稱 代號 計算公式 結(jié) 果 蝸桿 中 心 距 = a=154.35 傳 動 比 i=19.47 蝸桿分度圓 柱的導(dǎo)程角 蝸桿軸向壓力角 標準值 齒 數(shù) z1=2 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 =47.88 蝸桿螺紋部分長度 名 稱 代號 計算公式 結(jié) 果 蝸輪 中 心 距 = a=154.35 傳 動 比 i=19.47 蝸輪端面 壓力角 標值 蝸輪分度圓柱螺旋角 o 齒 數(shù) = =39 分度圓直徑 齒頂圓直徑 =258.3 齒根圓直徑 蝸輪最大 外圓直徑 2.3 軸的設(shè)計 2.3.1 蝸輪軸的設(shè)計 （1）選擇軸的材料 選取45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度HBS=230，強度極限=600 Mpa，由表查得其許用彎曲應(yīng)力=55Mpa 查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》（表10-1、10-3） （2）初步估算軸的最小直徑 取C=120，得 dmin≥=120× =47.34mm (2-38) 根據(jù)《機械設(shè)計》表11.5，選dmin=63 （3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ① 軸上零件的定位、固定和裝配 單級減速器中，可將齒輪按排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，周向固定靠平鍵和過渡配合。兩軸承分別以軸肩和套筒定位，周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)接作周向固定。軸做成階梯形，左軸承 從做從左面裝入，齒輪、套筒、右軸承和聯(lián)軸器依次右面裝到軸上。 ② 確定軸各段直徑和長度 Ⅰ段d1=50mm L1=70mm Ⅱ段選30212型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為60mm，寬度為22mm。故Ⅱ段直徑d2=60mm。 Ⅲ段考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁、軸承端蓋與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離，則取套筒長為38mm。故L3=40mm，d3=65mm。 Ⅳ段 d4=77mm,L4=70mm (2-39)Ⅴ段 d5=d4+2h=77+2×5.5=88mm,L5=8mm Ⅵ段 d6=65mm,L6=22mm Ⅶ段 d7=d2=760mm,L7=25 （4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 ① 繪出軸的結(jié)構(gòu)與裝配圖 (a)圖 ②繪出軸的受力簡圖 (b)圖 ③繪出垂直面受力圖和彎矩圖 （c）圖 N (2-40) N (2-41) N (2-42) 軸承支反力： N (2-43) FRBV=Fr+FRAV =33.88+16.94=50.82N 計算彎矩： 截面C右側(cè)彎矩 (2-44) 截面C左側(cè)彎矩 (2-45) ④繪制水平面彎矩圖 (d)圖 軸承支反力： (2-46) 截面C處的彎矩 (2-47) ⑤繪制合成彎矩圖 (e)圖 圖 3.2 低速軸的彎矩和轉(zhuǎn)矩 Nm (2-48) (a)軸的結(jié)構(gòu)與裝配 (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 Nm (2-49) ⑥繪制轉(zhuǎn)矩圖 (f)圖 ×105 Nmm=586 Nm ⑦繪制當量彎矩圖 (g)圖 轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變化，取0.6，截面C處的當量彎矩為 Nm (2-50) 2.3.2 軸的結(jié)構(gòu) 見圖所示 圖3.3 蝸輪軸的結(jié)構(gòu)圖 2.3.3 蝸桿軸的設(shè)計 （1）選擇軸的材料 選取45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度HBS=230，強度極限=650 Mpa，屈服極限=360 Mpa，彎曲疲勞極限=300 Mpa，剪切疲勞極限=155 Mpa，對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力=60 Mpa。 （2）初步估算軸的最小直徑 最小直徑估算 dmin≥cx= 120x=19.09 取dmin=20 (2-51) （3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 按軸的結(jié)構(gòu)和強度要求選取軸承處的軸徑d=35mm，初選軸承型號為30207圓錐滾子軸承（GB/T297—94），采用蝸桿軸結(jié)構(gòu)，其中，齒根圓直徑mm，分度圓直徑mm，齒頂圓直徑mm，長度尺寸根據(jù)中間軸的結(jié)構(gòu)進行具體的設(shè)計，校核的方法與蝸輪軸相類似，經(jīng)過具體的設(shè)計和校核，得該蝸桿軸結(jié)構(gòu)是符合要求的，是安全的，軸的結(jié)構(gòu)見圖3.4所示： 圖3.4 蝸桿軸的結(jié)構(gòu)草圖 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 軸承的選擇和計算 第三章 軸承的選擇和計算 3.1 蝸輪軸的軸承的選擇和計算 按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，初步選用30212（GB/T297—94）圓錐滾子軸承，內(nèi)徑d=60mm,外徑D=110mm,B=22mm. （1）計算軸承載荷 ① 軸承的徑向載荷 軸承A： (3-1) 軸承B： (3-2) ② 軸承的軸向載荷 軸承的派生軸向力 (3-3) 查表得：30212軸承15°38′32″ =17.173N (3-4) =23.89N 無外部軸向力。 因為＜，軸承A被“壓緊”，所以，兩軸承的軸向力為 (3-5) ③ 計算當量動載荷 由表查得圓錐滾子軸承30211的 取載荷系數(shù)， 軸承A： ＜e (3-6) 取X=1，Y=0，則 (3-7) 軸承B： ＜e (3-8) 取X=1，Y=0，則 (3-9) 3.2 蝸桿軸的軸承的選擇和計算 按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，選用30207圓錐滾子軸承（GB/T297—94），經(jīng)校核所選軸承能滿足使用壽命，合適。具體的校核過程略。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 軸承的選擇和計算 3.3 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 (1) 箱座（體）壁厚：=≥8，取=15，其中=154.35； (2) 箱蓋壁厚：=0.85≥8，取=12； (3) 箱座、箱蓋、箱座底的凸緣厚度：，； (4) 地腳螺栓直徑及數(shù)目：根據(jù)=154.35，得，取df=18,地腳螺釘數(shù)目為4個； (5) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑： (6) 箱蓋、箱座聯(lián)結(jié)螺栓直徑：=9～14.4，取=12； (7) 表2.5.1軸承端蓋螺釘直徑： 高速軸 低速軸 軸承座孔（外圈）直徑 100 130 軸承端蓋螺釘直徑 12 16 螺 釘 數(shù) 目 6 6 (8) 檢查孔蓋螺釘直徑：本減速器為一級傳動減速器，所以取=10； (9) 軸承座外徑： ，其中為軸承外圈直徑， 把數(shù)據(jù)代入上述公式，得數(shù)據(jù)如下： 高速軸： ，取， (3-10) 低速軸： ，??； (3-11) (10) 表2.5.2螺栓相關(guān)尺寸： 表3-1 蝸輪蝸桿傳動設(shè)計 18 =12 锪孔直徑 36 30 26 至箱外壁的距離 24 20 18 至凸緣邊緣的距離 20 18 16 (11) 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓的距離：以螺栓和螺釘互不干涉為準盡量靠近，一般取； (12) 軸承旁凸臺半徑：20，根據(jù)而得； (13) 軸承旁凸臺高度：根據(jù)低速軸軸承外徑和扳手空間的要求，由結(jié)構(gòu)確定； (14) ，取=48； (15) 箱蓋、箱座的肋厚：＞0.85，取=12，≥0.85，取=14； (16) 大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁之間的距離：≥，取=16； (17) 鑄造斜度、過渡斜度、鑄造外圓角、內(nèi)圓角：鑄造斜度=1：10， 過渡斜度=1：20，鑄造外圓角=5，鑄造內(nèi)圓角=3。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 其他零件設(shè)計 第四章 其他零件設(shè)計 4.1鍵聯(lián)接的選擇和強度校核 4.1.1高速軸鍵聯(lián)接的選擇和強度校核 高速軸采用蝸桿軸結(jié)構(gòu)，因此無需采用鍵聯(lián)接。 4.1.2低速軸與蝸輪聯(lián)接用鍵的選擇和強度校核 (1) 選用普通平鍵（A型） 按低速軸裝蝸輪處的軸徑d=77mm，以及輪轂長 =73mm， 查表，選用鍵22×14×63 GB1096—2003。 (2) 強度校核鍵材料選用45鋼，查表知，鍵的工作長度 mm，mm，按公式的擠壓應(yīng)力 小于，故鍵的聯(lián)接的強度是足夠的。 4.2 聯(lián)軸器的選擇和計算 4.2.1 高速軸輸入端的聯(lián)軸器 計算轉(zhuǎn)矩，查表取，有，，查表選用TL5型彈性套柱銷聯(lián)軸器，材料為35鋼，許用轉(zhuǎn)矩，許用轉(zhuǎn)速r/min，標記：LT5聯(lián)軸器30×50 GB4323—84。 選鍵，裝聯(lián)軸器處的軸徑為30mm，選用鍵8×7×45 GB1096—79， 對鍵的強度進行校核，鍵同樣采用45鋼，有關(guān)性能指標見（2.6.2），鍵的工作長度mm，mm，按公式的擠壓應(yīng)力 ＜，合格。所以高速級選用的聯(lián)軸器為LT5聯(lián)軸器30×50 GB4323—84，所用的聯(lián)結(jié)鍵為8×7×45 GB1096—79。 4.2.2 低速軸輸出端的聯(lián)軸器 根據(jù)低速軸的結(jié)構(gòu)尺寸以及轉(zhuǎn)矩，選用聯(lián)軸器LT8聯(lián)軸器50×70 GB4323—84，所用的聯(lián)結(jié)鍵為14×9×60 GB1096—79，經(jīng)過校核計算，選用的鍵是符合聯(lián)結(jié)的強度要求的，具體的計算過程與上面相同，所以省略。 4.3 減速器的潤滑 減速器中蝸輪和軸承都需要良好的潤滑，起主要目的是減少摩擦磨損和提高傳動效率，并起冷卻和散熱的作用。另外，潤滑油還可以防止零件銹蝕和降低減速器的噪聲和振動等。 本設(shè)計選取潤滑油溫度時的蝸輪蝸桿油，蝸輪采用浸油潤滑，浸油深度約為h1≥1個螺牙高，但油面不應(yīng)高于蝸桿軸承最低一個滾動體中心。 4.4 部分零件加工工藝過程 4.4.1 軸的加工工藝過程 軸的工藝過程相對于箱蓋，底座要簡單許多，本設(shè)計輸出軸的一般工藝過程為： (1) 落料、鍛打 (2) 夾短端、粗車長端端面、打中心孔 (3) 夾短端、粗車長端各檔外圓、倒角 (4) 反向夾長端，粗車短端外圓、倒角、粗車短端端面、打中心孔 (5) 熱處理 (6) 夾短端，半精車短端外圓 (7) 反向夾長端，半精車短端外圓 (8) 磨長端外圓 (9) 反向磨短端外圓 (10) 銑兩鍵槽 (11) 加工好的蝸輪軸 ?圖1 渦輪軸 4.4.2 箱體加工工藝過程 蝸輪蝸桿減速器的箱蓋和箱體，它們的工藝過程比較復(fù)雜，先是箱蓋和箱體分別單獨進行某些工序，然后合在一起加工，最后又分開加工。 箱蓋單獨先進行的工序有： （1） 箱蓋鑄造 （2） 回火、清沙、去毛刺、打底漆、毛坯檢驗 （3） 铇視孔頂面 （4） 铇剖分面 （5） 磨剖分面 （6） 鉆、攻起蓋螺釘 完成前述單獨工序后，即可進行下列工序： （1） 箱蓋、箱體對準合攏，夾緊；鉆、鉸定位銷孔，敲入圓錐銷 （2） 鉆箱蓋和箱體的聯(lián)接螺栓孔，刮魚眼坑 （3） 分開箱殼，清除剖分面毛刺、清理切屑 （4） 合攏箱殼，敲入定位銷，擰緊聯(lián)接螺栓 （5） 銑兩端面 （6） 粗鏜各軸軸承座孔 （7） 精鏜各軸軸承座孔 （8） 鉆、攻兩端面螺孔 （9） 拆開箱殼 （10） 裝上油塞，箱體地腳螺栓孔劃線 （11） 鉆地腳螺栓孔、刮魚眼坑 （12） 箱蓋上固定視孔蓋的螺釘孔劃線 （13） 鉆、攻固定視孔蓋的螺釘孔 （14） 去除箱蓋、箱體接合面毛刺，清除鐵屑 （15） 內(nèi)表面涂紅漆 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 減速器的簡介 第五章 減速器的簡介 5.1?蝸輪蝸桿減速器簡介 蝸輪蝸桿減速機是一種動力傳達機構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機（馬達）的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。在目前用于傳遞動力與運動的機構(gòu)中，減速機的應(yīng)用范圍相當廣泛。幾乎在各式機械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機車，建筑用的重型機具，機械工業(yè)所用的加工機具及自動化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常見的家電，鐘表等等。 其應(yīng)用從大動力的傳輸工作，到小負荷，精確的角度傳輸都可以見到減速機的應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速機具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備。 5.2蝸桿傳動特點 蝸桿傳動的主要優(yōu)點是可以獲得較大的單級傳動比。在動力傳動中，傳動比的一般范圍在?5?～?80?，對非動力傳動，傳動比可達?1000?或更大。由于傳動比大，零件數(shù)目少，因而結(jié)構(gòu)緊湊。由于蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪輪齒的嚙合是逐漸進入或退出嚙合，因而傳動平穩(wěn)，振動和噪聲小。另外，不需其它輔助機構(gòu)即可獲得傳動的自鎖性。? ?? ??蝸桿傳動的主要缺點是效率低，故不宜在大功率連續(xù)運轉(zhuǎn)條件下工作。為減輕齒面磨損及避免膠合，蝸輪一般需要用較貴重的減摩材料?(?如青銅?)?制造。目前，各種新型蝸桿傳動研究的重點是提高傳動效率，以適應(yīng)高效率連續(xù)大功率傳動的要求 5.3蝸輪蝸桿減速機的常見問題 5.3.1 減速機發(fā)熱和漏油 蝸輪減速機為了提高效率，一般均采用有色金屬做蝸輪，?采用較硬的鋼材，由于它是滑動摩擦傳動，在運行過程中，就會產(chǎn)生較高的熱量，使減速機各零件和密封之間熱膨脹產(chǎn)生差異，從而在各配合面產(chǎn)生間隙，而油液由于溫度的升高變稀，容易造成泄漏。主要原因有四點，一是材質(zhì)的搭配是否合理，二是嚙合磨擦面的表面質(zhì)量，三是潤滑油的選擇，添加量是否正確，四是裝配質(zhì)量和使用環(huán)境。? 1、蝸輪磨損 蝸輪一般采用錫青銅，配對的蝸桿材料一般用45鋼淬硬至HRC45一55,還常用40C:淬硬HRC50一55，經(jīng)蝸桿磨床磨削至粗糙度RaO.?8?fcm,減速機正常運行時，蝸桿就象一把淬硬的“銼刀”，不停地銼削蝸輪，使蝸輪產(chǎn)生磨損。一般來說，這種磨損很慢，象某廠有些減速機可以使用10年以上。如果磨損速度較快，就要考慮減速機的選型是否正確，是否有超負荷運行，蝸輪蝸桿的材質(zhì)，裝配質(zhì)量或使用環(huán)境等原因。? 2、傳動小斜齒輪磨損 一般發(fā)生在立式安裝的減速機上，主要跟潤滑油的添加量和潤滑油的選擇有關(guān)。立式安裝時，很容易造成潤滑油油量不足，當減速機停止運轉(zhuǎn)時，電機和減速機間傳動齒輪油流失，齒輪得不到應(yīng)有的潤滑保護，啟動或運轉(zhuǎn)過程中得不到有效的潤滑導(dǎo)致機械磨損甚至損壞。? 3、蝸桿軸承損壞 減速機發(fā)生故障時，即使減速箱密封良好，該廠還是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)減速機內(nèi)的齒輪油已經(jīng)被乳化，軸承已生銹、腐蝕、損壞，這是因為減速機在運停過程中，齒輪油由熱變冷后產(chǎn)生的水分凝聚造成;當然，也和軸承質(zhì)量，裝配工藝方法密切相關(guān)。 5.4零件介紹 5.4.1箱體 箱體是減速器的重要組成部件，它是傳動零件的基座，應(yīng)具有足夠的強度和剛度。? 箱體通常用灰鑄鐵制造